Deutsch-indonesisches Team erstellt hochauflösende 3D-Karte des Meeresbodens mittels Lichttechnologie

Vor der Küste einer kleinen indonesischen Insel wurde eine der fortschrittlichsten ozeanografischen Missionen des Jahrzehnts erfolgreich abgeschlossen. Forscher der HafenCity Universität (HCU) in Hamburg und des Institut Teknologi Bandung (ITB) haben erstmals Daten aus zwei Lidar-Systemen – einem luftgestützten und einem unterwassergestützten – zusammengeführt. Das Ergebnis ist ein hochdetailliertes dreidimensionales Modell der dortigen Küstenzone.

Dieses wegweisende Projekt, das maßgeblich vom Fraunhofer IPM (Institut für Physikalische Messtechnik) unterstützt wurde, markiert einen entscheidenden Schritt hin zu einer neuen Generation der ozeanischen Kartierung. Anstatt sich auf Schallwellen zu verlassen, wie es traditionelle Sonarsysteme tun, basiert diese innovative Methode vollständig auf Lichtmessungen.

Die Verschmelzung von Luft und Meerestiefe

Die Ingenieure setzten den luftgestützten Laserscanner ABS und das Unterwasser-Lidar ULi ein. Diese beiden Instrumente sind in der Lage, denselben Raum aus komplementären Perspektiven zu erfassen: von oben und aus dem Inneren des Wasserkörpers. Während das ABS, montiert auf einem Fluggerät, eine umfassende topografische Übersicht der Küste lieferte, erzeugte das ULi – eine Entwicklung des Fraunhofer IPM – ein präzises Unterwassermodell.

Das ULi zeichnet sich durch seine außergewöhnliche Genauigkeit aus: Es erreicht eine Millimeterauflösung und erfasst bis zu 100.000 Punkte pro Sekunde. Durch diese synchronisierte Arbeitsweise gelang es erstmals, die Luft- und Unterwasserdaten nahtlos in einem einzigen System zu vereinen. Die Küstenlinie wird dadurch nicht mehr als statische Grenze, sondern als lebendige Struktur sichtbar, in der Licht reflektiert und gebrochen wird, um das Relief des Meeresbodens abzubilden.

Licht als Brücke zur Tiefe

Die Bedingungen vor der Insel Prambuka erwiesen sich als optimal für die Durchführung der Tests, insbesondere aufgrund der hervorragenden Sichtweite von bis zu 12 Metern. Diese Klarheit ermöglichte die erstmalige Erprobung der doppelten Lichtkalibrierung – sowohl aus der Luft als auch unter Wasser. Um die Messgenauigkeit zu validieren, wurden spezielle Objekte als „Marker“ auf dem Meeresgrund platziert, die beiden Lidar-Systemen als Referenzpunkte dienten.

Die gewonnenen Daten bestätigten eindrucksvoll die Leistungsfähigkeit dieser Technologie. Sie kann selbst die modernsten Sonarsysteme ersetzen oder ergänzen, da sie Objekte mit Millimeterpräzision in Tiefen von Hunderten von Metern erfassen kann. Dies eröffnet völlig neue Dimensionen für die hydrografische Vermessung.

Prof. Harald Sternberg, Leiter der Abteilung Hydrographie und Geodäsie an der HCU, fasste die Bedeutung des Durchbruchs zusammen:

„Wir haben zum ersten Mal ein ganzheitliches, harmonisches 3D-Bild der Unterwasserwelt erhalten. Das Licht wird somit zu einem Erkenntnisinstrument – und zu einer Brücke, die das Meer mit dem Himmel verbindet.“

Diese Entwicklung schafft neue Möglichkeiten für die Überwachung mariner Ökosysteme und die Inspektion kritischer Infrastrukturen, von Offshore-Windparks bis hin zu Öl- und Gasplattformen. Die erfolgreiche Datenfusion der ABS- und ULi-Systeme demonstriert, wie die Synergie verschiedener wissenschaftlicher Ansätze unsichtbare Schichten des Ozeans zugänglich machen kann.

Das Projekt dient als eindringliche Erinnerung: Der Ozean ist weit mehr als nur eine Naturgewalt; er ist auch ein Spiegel der Erde, in dem jeder Tropfen die Technologie des Lichts und die Menschheit reflektiert, die lernt, tiefer zu blicken.