Erforschung der Tiefen mit bathymetrischen Daten

Global Mapper® hat sich mit der Unterstützung von mehr als 380 Dateiformaten, leistungsstarken Lidar-Klassifizierungs-Werkzeugen und einem Ruf für erstklassigen technischen Support einen Namen gemacht. Weniger bekannt sind vielleicht die robusten Werkzeug zum Erstellen, Analysieren und Visualisieren von bathymetrischen Daten.

Die Bathymetrie ist die Wissenschaft von der Unterwasserlandschaft, wie Meeresböden, Seegrund und Flussbetten. Da über 70% der Erdoberfläche unter Wasser liegen, spielt die bathymetrische Analyse eine entscheidende Rolle bei der Kartierung und Erforschung der Umwelt. Sehen wir uns einmal an, wie die Analyse- und Visualisierungsfunktionen von Global Mapper die bathymetrischen Arbeitsabläufe in einer Reihe von Branchen rationalisieren und verbessern können.

Die Kartierung des Meeresbodens und anderer Unterwassergebiete kann auf vielfältige Weise erfolgen – von schiffsgestützten Sonargeräten über AUVs bis hin zu multispektralen Satellitenbildern. Hochauflösende bathymetrische Vermessungen stützen sich häufig auf Multibeam-Echolote, um detaillierte Tiefenmessungen zu erfassen.

Dank seiner breiten Dateiformatunterstützung kann Global Mapper Daten aus all diesen maritimen Navigationssystemen und der Unterwasser-Fernerkundung problemlos verarbeiten. Nachfolgend sind einige der am häufigsten verwendeten bathymetrischen Formate aufgeführt.

Seeschifffahrt und Seekarten

• S-57 / S-63 / S-101 – Internationale Standards für hydrografische Karten
• NOS/GEO (National Ocean Service Georeferenced Bathymetry Format) –  Speichert gerasterte Daten aus NOAA-Vermessungen mit Georeferenzierung
• NV Digital (NV Verlang) – Elektronische nautische Rasterkarte
• PCX (PiCture eXchange) – Rasterbildspeicherformat, das in älteren Sonargeräten oder Kartensystemen verwendet werden kann.

Sonar- und Echolotdaten

• Lowrance Sonar – Speichert Tiefenmessungen, Sonarbilder und GPS-Informationen, die von Lowrance-Fischfindern und Kartenplottern erfasst wurden.
• XTF (eXtended Triton Format) – Weit verbreitet für Seitensichtsonar und Multibeam-Sonar
• GSF (Generic Sensor Format) – Speichert Rohdaten von Sonar und Navigation und wird häufig als Austauschformat verwendet.
• HTF (Hydrographic Transfer Format) – Speichert verarbeitete hydrografische Vermessungsdaten, einschließlich Tiefenmessungen und Positionen.
• ALL / WCD – Kongsberg-Multibeam-Echolotformate
• HSX (Hypack Survey Export) – Hypack-Vermessungsformat für Rohdaten von Einstrahl- oder Mehrstrahl-Sonarsignalen mit GPS-Zeit- und Positionsangaben

Grid-/Raster-Bathymetriedaten

• BAG (Bathymetric Attributed Grid) – NOAA/CHS-Standard zur Speicherung von gerasterten Bathymetriedaten mit Unsicherheitswerten
• DBDBV (Digital Bathymetric DataBase) – Gängiges globales Format für bathymetrische Datenbanken zur Speicherung von Gitternetzen mit variablen Auflösungen
• NITF (National Imagery Transmission Format) – Standardisierter Rasterbildcontainer
• NetCDF/CF-konform – Wird für ozeanografische Gitter verwendet, einschließlich Bathymetrie
• GeoTIFF – Gängiges Format zur Speicherung verarbeiteter bathymetrischer Grid mit Georeferenzierung
• ASCII-Grid – Gridbasierte Bathymetrie als Text zum einfachen Import

Punktwolke und 3D-Oberfläche

• LAS / LAZ (komprimiertes LAS) – Standard-Punktwolkenformat
• XYZ / CSV – Einfaches Tabellenformat mit X-, Y- und Z-Tiefenpunkten
• SD / DXF / DWG – CAD-Formate für 3D-Modelle oder Konturen

Global Mapper bietet eine Vielzahl von Werkzeugen zur Visualisierung und Analyse von bathymetrischen Daten. Benutzer können aus einer Liste von Höhen-Schattierungen – wie Neigung und Relative Elevation Model (REM) – auswählen oder benutzerdefinierte Schattierugnen entwerfen, um Tiefenunterschiede hervorzuheben und subtile Unterwassermerkmale sichtbar zu machen. Diese Schattierungsoptionen erleichtern die Interpretation der Steilheit, Ausrichtung und anderer Aspekte des Unterwassergeländes.

Der 3D-Viewer verwandelt bathymetrische Datensätze in eine immersive Umgebung, in der Benutzer den Meeresboden aus jedem beliebigen Blickwinkel erkunden können. Walkthrough- und Flythrough-Aufzeichnungen erleichtern die Weitergabe dieser dynamischen Perspektiven. Innerhalb der 3D-Ansicht können Benutzer auch weitere Analysen durchführen, beispielsweise die Simulation von Wasserstandsänderungen.

Wie bereits erwähnt, gibt es bei einem bathymetrischen Projekt eine Vielzahl von Daten, die analysiert werden können. Mit Global Mapper lassen sich Daten aus verschiedenen Vermessungen oder Sensoren ganz einfach zusammenführen – laden Sie einfach die Datensätze, ordnen Sie die Ebenen an, und schon kann es losgehen.

Bei der Arbeit mit Daten in verschiedenen Projektionen richtet der GeoCalc®-Projektionsmodus in Global Mapper Koordinatensysteme und Datums automatisch aus, wobei für große Datensätze eine Stapelverarbeitung verfügbar ist. Global Mapper kann Ebenen zu einer einzigen Oberfläche zusammenführen und ermöglicht den direkten Vergleich mehrerer Oberflächen miteinander.

Dieser Ansatz war für den australischen Wissenschaftler Dr. Robin Beaman und sein Team für Meeresvermessung an der James Cook University von unschätzbarem Wert. Sie haben Hunderte von bathymetrischen Vermessungen zu einem nahtlosen bathytopischen Modell der australischen Küstenlinie zusammengefasst.

Sonar- und andere Sensordaten können in Global Mapper in übersichtliche, analysefähige Punktwolken umgewandelt werden, indem sie in das LAS-Format exportiert werden. In diesem Format steht dann die gesamte Palette der Punktwolken-Tools zur Verfügung, darunter die automatische Klassifizierung zur Identifizierung des Meeresbodens, zur Unterscheidung anderer Untergrundstrukturen und zur Entfernung unerwünschter Störsignale.

Von dort aus kann das Werkzeug „Create Elevation Grid“ schnell eine detaillierte Meeresbodenoberfläche generieren. Dieser Arbeitsablauf wurde für Anwendungen eingesetzt, die von der Erkennung und Modellierung von Schiffswracks bis hin zur Identifizierung subtiler Unterwasserelemente reichen, die sonst möglicherweise unbemerkt bleiben würden.

Sobald die bathymetrischen Daten kombiniert und visualisiert sind, folgt der nächste Schritt: die Analyse. Global Mapper bietet eine Vielzahl von Werkzeugen, mit denen sich ein Geländemodell in umsetzbare Erkenntnisse umwandeln lässt. So können Anwender reale Herausforderungen in den Bereichen Meereswissenschaften, Ingenieurwesen und Umweltmanagement bewältigen.

Konturen sind nicht nur für Wanderkarten gedacht. Das Werkzeug „Generate Contours“ (Höhenlinien generieren) von Global Mapper kann aus geladenen Rasterdaten präzise Konturen für das Unterwassergelände oder Küstenlinien generieren. Die resultierenden Linienelemente können bearbeitet, stilisiert und mit anderen Datensätzen kombiniert werden, um benutzerdefinierte bathymetrische Karten zu erstellen. Alternativ können geschlossene Konturen automatisch in Isohöhenbereiche umgewandelt werden, die die Wasserausdehnung in verschiedenen Tiefen oder auf verschiedenen Meeresspiegeln anzeigen.

Global Mapper kann für die präzise quantitative Analyse von bathymetrischen Daten verwendet werden. In der standardmäßigen 2D-Kartenansicht, im Fenster „Pfadprofil“ oder im 3D-Viewer ermöglicht das Messwerkzeug die schnelle Berechnung von Entfernungen und Flächen.

Für die Analyse des Wasservolumens bietet das Werkzeug „Auf- und Abtragsvolumen berechnen“ mehrere Ansätze: Festlegen einer festen Höhe oder Ebene, Berechnen von Volumina über einen Bereich von Wasserständen hinweg oder Vergleichen von bathymetrischen Daten mit einem Referenzflächenraster. Mit diesen Methoden lassen sich Veränderungen der Sedimentansammlung leicht abschätzen, Unterwasserbauprojekte planen, das Volumen von Schiffswracktrümmern bestimmen oder Baggerarbeiten bewerten.

Durch die Integration von bathymetrischen Daten mit terrestrischen Geländemodellen können Werkzeuge wie „Abfluss und Wassereinzugsgebiete“ und „Simulation Wasseranstieg“ das Ausmaß von Überschwemmungen aufzeigen, die Ansammlung von Abflussmengen modellieren und eine Vielzahl von hydrografischen Studien unterstützen.

Mit den Funktionen zur Bearbeitung und Erstellung von Geländedaten in Global Mapper können Benutzer hydrostatisch verstärkte DEMs oder andere benutzerdefinierte Oberflächenmodelle erstellen, die den Wasserfluss genau darstellen. Diese erweiterten Datensätze können direkt in Global Mapper analysiert oder in zahlreiche Formate exportiert werden, um sie in anderen Anwendungen zu verwenden.

Die bathymetrische Analyse profitiert oft von der Integration anderer gerasterter Datensätze – wie Oberflächentemperatur, Salzgehalt, gravimetrische Messungen und mehr. Diese ergänzenden Ebenen können zusammen mit Tiefendaten visualisiert, in 3D gerendert und konturiert werden, um Muster und Zusammenhänge in Seen, Ozeanen und anderen Gewässern aufzudecken. Durch die Kombination dieser Variablen erhalten Analysten ein umfassenderes Verständnis der physikalischen und ökologischen Dynamik unter der Oberfläche.

Von der Kartierung der Konturen des Meeresbodens bis hin zur Zusammenführung von Multisensor-Datensätzen bietet die bathymetrische Analyse in Global Mapper einen unvergleichlichen Einblick in die Welt unter der Wasseroberfläche. Die Möglichkeit, diese Informationen zu visualisieren, zu analysieren und weiterzugeben, ermöglicht es Forschern, Ingenieuren und Planern, Meeres- und Süßwasserumgebungen besser zu verstehen – und unterstützt damit letztlich eine Vielzahl von Branchen, darunter Navigation, Lebensraumschutz und nachhaltige Entwicklung.

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