Satellitengestützte Bathymetrie: Wellen schlagen im GIS

Die satellitengestützte Bathymetrie, auch als SDB bezeichnet, ist eine Methode zur Untersuchung der Tiefe eines Gewässers anhand von Luftbildern. Multi-Beam-Sonar und luftgestütztes Lidar sind zwar zuverlässige Techniken, doch kann die Erfassung dieser Daten je nach Größe und Umfang der Vermessung kostspielig sein. In Folge 12 des GEOTalks-Podcasts sprachen wir mit Amy Anfinrud von TCarta über ihre kostenlose globale Meeresbasiskarte und die Premium-SDB-Datenangebote in Global Mapper®.

Satellitenbilder sind eine Art von Rasterdaten, das heißt, sie bestehen aus Pixeln. Geodatenfachleute stützen sich auf Satellitenbilder, um fundierte Entscheidungen über ihre Arbeit zu treffen. GIS-Software wie Global Mapper ist bekannt für ihre Fähigkeit, eine Verbindung zu Online-Datenquellen herzustellen, darunter kostenlose und kostenpflichtige Satellitenbilder sowie andere Datensätze, die aus Luftbildern abgeleitet wurden.

Wenn Sie sich auf Hydrographie oder Küstenkartierung konzentrieren, können Sie das satellitengestützte Bathymetrieprodukt von TCarta – bekannt als Global Marine Basemap – kostenlos nutzen.

Unabhängig davon, ob Sie Daten aus einer Online-Quelle streamen oder eine hydrografische Vermessung durchführen möchten, kann es hilfreich sein, die Unterschiede zwischen den verschiedenen Arten von bathymetrischen Daten zu kennen. Jede Art bietet den Nutzern spezifische Vorteile:

• Satellitengestützte Bathymetrie (SDB): Ein bathymetrisches Produkt, das anhand von Luftbildern Tiefeninformationen über küstennahe Gewässer liefert.
• Multibeam-Sonar (MBES): Diese Daten werden in der Regel von einem AUV erfasst und können zur hochauflösenden Visualisierung des Unterwassergeländes verwendet werden.
• Airborne Laser Bathymetry (ALB): Dieses bathymetrische Lidar-Produkt bietet eine effiziente Methode zur Datenerfassung, hat jedoch auch seine Grenzen.

In dieser Folge des GEOTalks-Podcasts haben wir über den Wert der globalen Meeresbasiskarte von TCarta sowie über deren hochwertige Bathymetrieprodukte für GIS-Fachleute gesprochen. Eine der einfachsten Möglichkeiten, satellitengestützte Bathymetrie mit GIS-Software zu visualisieren, ist die Erstellung einer Topobathymetriekarte.

Was ist eine topobathymetrische (oder Topobathy-)Karte? Mit dieser Technik können Benutzer eine zusammenhängende Karte erstellen, die sowohl die Höhe des Landes (Topografie) als auch die Tiefe des Unterwassergeländes (Bathymetrie) darstellt. Benutzer von Global Mapper können eine Topobathy-Karte mit ALB, MBES oder SDB erstellen. Für dieses Szenario erstellen wir eine Karte aus einem DSM und der Global Marine Basemap von TCarta.

Um Ihre Topobathie-Karte zu erstellen, gehen Sie in Global Mapper zu „Konfiguration“ und stellen Sie die Projektion auf UTM ein. Laden Sie dann die gewünschten Höhenangaben für das Land. In diesem Beispiel habe ich eine Höhenangabenquelle aus der Registerkarte „Beliebt“ des Werkzeuges „Mit Online-Daten verbinden“ ausgewählt: SRTM Worldwide Elevation Data und World Topo Map.

Als Nächstes kehren wir zum Online-Daten-Werkzeug zurück, um die TCarta Global Marine Basemap zu laden.

Sobald Ihre Daten im Arbeitsbereich sind, können Sie mit der Gestaltung Ihrer Topobathie-Karte beginnen. Wenn Sie die World Topo Map verwenden möchten, müssen Sie für den Stil nicht viel konfigurieren. Sehen wir uns stattdessen die SRTM Worldwide Elevation Data an.

Wenn Sie im Kontrollzentrum die Ebene „SRTM“ auswählen, werden Optionen für die Steuerung der Lidar-/Geländedarstellung angezeigt. Hier können Sie die Schattierung festlegen – ich habe die Global Schattierung ausgewählt –, der Ihren Projekt- und Visualisierungsanforderungen entspricht. Es stehen mehrere integrierte Schattierungen zur Auswahl, die Sie jedoch auch anpassen können.

Diese Visualisierung sieht großartig aus. Nehmen wir jedoch an, ich möchte auch eine Version mit der Welt-Topokarte, da diese Beschriftungen hinzufügt. Dazu muss ich lediglich die SRTM-Ebene im Kontrollzentrum deaktivieren und die Welt-Topokarte-Ebene aktivieren!

Die Auswahl der Daten hängt davon ab, wie Sie diese nutzen möchten. Multibeam-Sonar und luftgestützte Laserbathymetrie werden häufig bei hydrografischen Vermessungen eingesetzt und ermöglichen hochauflösende Visualisierungen Ihres Erfassungsbereichs. Für Anwender, die sowohl auf Genauigkeit als auch auf Präzision ihrer Daten angewiesen sind, sind MBES und ALB eine hervorragende Option. Je nach Umfang Ihrer Vermessung können diese Daten jedoch mit hohen Kosten verbunden sein.

Die satellitengestützte Bathymetrie ist eine wertvolle Alternative zur Visualisierung der Bathymetrie in Küstennähe. Da SDB aus Luftbildern und nicht aus Vermessungsdaten erstellt wird, können Nutzer ohne zusätzliche Kosten darauf zugreifen.

Die Internationale Hydrografische Organisation hat den Leitfaden „Satellite-Derived Bathymetry Best Practice Guide“ verfasst, um der hydrografischen Fachwelt Empfehlungen zur optimalen Nutzung dieser Daten zu geben. Im Vorwort dieses umfassenden Leitfadens schreibt Mathias Jonas: „[SDB] stellt eine potenziell kostengünstige Lösung für die Erfassung sehr flacher Gewässer dar. Aufgrund seiner bekannten Einschränkungen kann SDB zwar keine genauen akustischen oder Lidar-Vermessungen ersetzen, aber es kann sehr effektiv eingesetzt werden, wenn diese Unsicherheiten gut verstanden und gehandhabt werden.“ Es ist beruhigend zu wissen, dass es Alternativen gibt, um Tiefen zu kartieren, ohne dabei das Budget zu sprengen.

B-13 Ausgabe 1.0.0 Internationale Hydrographische Organisation…, Internationale Hydrographische Organisation, iho.int/uploads/user/pubs/bathy/B_13_Ed100_032024.pdf. Zugriff am 6. November 2025.