Präzise Daten für sichere Prognosen
Numerische Modelle können die Auswirkungen von Extremwetterereignissen berechnen. Die Aussagekraft der Computersimulationen ist dabei abhängig von der Qualität ihrer Datenbasis. Mit dem GNSS-Sensor ppm10xx zero kann die Brandt Gerdes Sitzmann Wasserwirtschaft GmbH (BGS Wasser) deutlich mehr Messpunkte erfassen, um die Profildichte ihrer Modelle zu erhöhen und damit die Sicherheit ihrer Prognosen zu steigern.
Der ppm10xx zero ist ein RTK-System, mit dem sich ohne Vermessungsausbildung schnell und einfach hochgenaue Positionsdaten erfassen lassen, selbst bei Schräghaltung des Messstabs. Kernelement des Systems ist der GNSS-Sensor, der die Signale mehrerer Satellitennavigationssysteme verarbeitet. So ist sichergestellt, dass selbst an ungünstigen Stellen ausreichend Satellitensignale zur Verfügung stehen, beispielsweise unter dichter Vegetation oder in der Nähe von hohen Bauwerken. Das ermöglicht eine Datenerfassung mit einer Genauigkeit im Zentimeterbereich.
Ausgleich von Schräghaltungen
Das Gesamtsystem, das bei BGS Wasser im Einsatz ist, besteht aus folgenden Komponenten:
- ppm10xx zero
- Samsung Galaxy Tab Active 5
- Antennenstab 2 Meter, Verlängerungsstücke bis 4 Meter
- Carlson Layout
BGS Wasser kombinierte den ppm10xx zero mit einem Antennenstab von 2 Metern Länge, der sich über Verlängerungsstücke auf 4 Meter erweitern lässt. Insbesondere bei größeren Wassertiefen sowie der Vermessung von Schächten ist diese Option von Vorteil. In den Messstab ist eine IMU integriert, die eine Schräghaltung des Messstabs zuverlässig ausgleicht. Damit sind sogar Messungen über Kopf möglich.
Der Messstab ist ergonomisch gestaltet, was die Vermessungsarbeit zusätzlich erleichtert. Das Tablet sowie der GNSS-Sensor sind in der Mitte des Messstabs verbaut, die leistungsstarke Helix-Antenne wiegt 25 Gramm. So wird die für Vermessungssysteme typische Kopflastigkeit vermieden. Bei längerem Arbeiten im unwegsamen Gelände, an steilen Böschungen oder im Gewässer, belastet das System die Anwender nicht.
Schnelleres Vermessen für größere Datenbasis
„Wir kommen im Gelände viel schneller voran und können dadurch in gleicher Arbeitszeit mehr Punkte aufnehmen als zuvor“, bestätigt Leonhard Schreiber, Projektingenieur bei BGS Wasser.
Das Ingenieurbüro mit Sitz in Darmstadt ist in vier Abteilungen aufgeteilt und erarbeitet unter anderem ganzheitliche und nachhaltige wasserwirtschaftliche Lösungen, die dem Gewässerschutz dienen, die Umwelt schonen und Schutz vor Überflutungen bieten.
Hochwasserprognosen mit numerischen Modellen
Der ppm10xx zero kommt vor allem in der Gewässervermessung zum Einsatz, beispielsweise für die Erstellung von Querprofilen im Gewässer, Bauwerksprofilen an Brücken, oder bei Durchlässen, Wehren, Schützen und sonstigen Bauwerken im und am Gewässer. Die gewonnenen Daten dienen als Grundlage für hydrodynamisch-numerische Modelle. Diese Modelle bilden die realen Gegebenheiten am Computer nach, um Wasserstände, Fließgeschwindigkeiten und mögliche Überflutungsflächen zu identifizieren.
Da durch den Klimawandel auch die Extremwetterereignisse zunehmen, gewinnen diese Computersimulationen an Bedeutung für den Hochwasserschutz.
„Unsere Berechnungsmodelle sind ein Werkzeug, mit dem wir die Auswirkungen von Extremwetterereignissen untersuchen können, um Maßnahmen zum Schutz der Bevölkerung zu erarbeiten und zu dimensionieren“, erklärt Leonhard Schreiber.
In den letzten Jahren ist die Leistung der Simulationsrechner enorm gestiegen. Das ermöglicht einen höheren Detailgrad bei den Berechnungsmodellen mit direkten Auswirkungen auf die Sicherheit, beispielsweise bei der Ermittlung von Wasserspiegellagen, der Ausweisung von Überschwemmungsflächen oder der Planung von Bauwerken. Wie genau die Ergebnisse werden, hängt stark davon ab, wie detailliert die Eingangsdaten sind, also wie exakt die Positionen bestimmt wurden und wie dicht die Vermessungspunkte liegen.
Keine Vermessungsausbildung notwendig
Auch die Anwenderfreundlichkeit des ppm10xx zero hat dazu beigetragen, dass BGS Wasser deutlich mehr Punkte erfassen kann. Die intuitive Benutzerführung ermöglicht allen Mitarbeitenden, exakte Daten zu erfassen, selbst ohne jegliche Vorkenntnisse im Vermessungsbereich.
„Die Handhabung ist so einfach gehalten, dass das Instrument von allen unseren Abteilungen häufig eingesetzt wird und beispielsweise auch ‚einfach mal mitgenommen‘ wird, um auf einer Baustelle Punkte aufnehmen zu können“, bestätigt Schreiber.
„Bei unseren Gewässervermessungen als Grundlage für hydraulische Modelle haben wir nun die Möglichkeit, mit einer höheren Profildichte zu arbeiten, was sich unmittelbar in der Modellqualität bemerkbar macht.“
Digitaler Workflow ohne Medienbruch
Während der Messungen werden die erfassten Punkte zu Sicherungszwecken zunächst in eine Cloud hochgeladen. Dort stehen sie für die Weiterverarbeitung im Büro zur Verfügung. Je nach Anwendungszweck fließen sie in unterschiedliche Programme ein, wie beispielsweise QGIS, Autodesk Civil3D, SMS oder HydroAS. Auch in BGS-internen Programmen kommen sie zum Einsatz, einmal im ProfilEditor, der zur Aufbereitung von Gewässerprofildaten dient, und außerdem in HydroSimM-UnRunOff zur Simulation von Starkregen. Dieser digitale Workflow erleichtert die Vermessungsprozesse zusätzlich.
Deutlich vereinfachte Vermessungsarbeiten
Mit dem ppm10xx zero gehören viele Hürden bei der Vermessung im unwegsamen Gelände der Vergangenheit an. Leonhard Schreiber erinnert sich:
„Wir haben zuvor ein anderes GNSS-System genutzt, das deutlich schwerer war. Außerdem gab es Probleme mit dem GNSS-Empfang unter Bewuchs. Beim Versuch ein Gewässerprofil an der vorgesehenen Stelle aufzunehmen, brach das Signal regelmäßig ab. Es musste immer vor Ort eine Entscheidung getroffen werden, wie mit der Situation umzugehen ist: Kann das Profil an anderer Stelle besser aufgenommen werden? Muss ein Tachymeter eingemessen werden, um die fehlenden Punkte aufnehmen zu können? Alles Dinge, die viel Zeit und Nerven kosteten.“
Als das System zusätzlich etwas in die Jahre gekommen war, suchte das Unternehmen nach einer neuen Lösung. Dabei waren Kriterien entscheidend, bei denen die ppm-Lösung punkten kann:
Einfaches Handling, gutes Signal unter Bewuchs, Neigungskompensation ohne Grenzneigung, geringes Gewicht, Kompetenz im Vertrieb und Preis. Michael Villis, Sales Manager bei der ppm GmbH, präsentierte das System und die Software. Anschließend konnte BGS Wasser beides im Gelände testen.
Nach der Entscheidung für den ppm10xx zero wurde die Lösung im Detail vorgestellt und eingerichtet, so dass alle damit arbeiten konnten.
Fazit
Numerische Modelle können die Auswirkungen von Extremwetterereignissen vorhersagen und werden eingesetzt, um Schutzmöglichkeiten zu erarbeiten. Die Aussagekraft dieser Computermodelle ist abhängig von der Datenbasis, die ihnen zugrunde liegt. Mit dem ppm10xx zero konnte BGS Wasser die Profildichte erhöhen, was sich in der Modellqualität und damit in der Sicherheit der Prognosen widerspiegelt.
