Topographische Daten aus Laserscanning als Grundlage für Hydrologie und Wasserwirtschaft

SummaryOver the past 15 years, airborne laser scanning (ALS) has revolutionised topographical surveying by affording an unprecedented data density of several points per square metre as well as an accuracy of levels better than 150 mm. Topographical records from laser scanning as a precise basis of geometrical data have become an indispensable tool in danger-zone planning, flood-plain mapping and questions of water biology. This article outlines the range of applications of ALS data in the practice of water resources management. A first part describes the construction of a detailed topographical model of a water-course. The process chain begins with quality control, followed by the derivation of terrain edges of hydraulic relevance, classification of the ALS point cloud as water, ground and non-ground points as well as interpolation of high-quality digital terrain models (DTM). Also of interest are building and vegetation layers for follow-up uses. Part two deals with the preparation of ALS-based topographical data for the purpose of hydrological or hydraulic modelling. This involves the need for high-quality thinning of the DTM data, typically reaching reduction rates of up to 99 %, to permit successful use in subsequent simulations. The article winds up by describing a geometrical approach to the generation of computational grids.ZusammenfassungIn den letzten 15 Jahren hat Airborne Laserscanning (ALS) die Geländeaufnahme durch bislang unerreichte Datendichte von mehreren Punkten/m2 sowie Höhengenauigkeit von besser als 15 cm revolutioniert. Als präzise geometrische Datengrundlage für Gefahrenzonenplanung, Ausweisung von Überschwemmungsflächen, aber auch für wasserbiologische Fragestellungen sind topographische Daten aus Laserscanning heute nicht mehr wegzudenken. Der vorliegende Artikel gibt einen Überblick über das Einsatzspektrum von ALS-Daten in der wasserwirtschaftlichen Praxis. Im ersten Teil wird der Aufbau eines genauen Wasserlauf-Geländemodells beschrieben. Die Prozesskette beginnt bei der Qualitätskontrolle und umfasst weiters die Ableitung hydraulisch relevanter Geländekanten, die Trennung der ALS-Punktwolke in Wasser-, Boden- und Nicht-Bodenpunkte sowie die Interpolation qualitativ hochwertiger digitaler Geländemodelle (DGM). Neben dem DGM sind weiters Gebäude- und Vegetationslayer für Folgeanwendungen von Interesse. Im zweiten Teil wird die Aufbereitung dichter ALS-basierter Topographiedaten für die anschließende hydrologische bzw. hydraulische Modellierung behandelt. Eine qualitativ hochwertige Ausdünnung der DGM-Daten, bei der typischerweise Reduktionsraten bis zu 99 % erreicht werden, ist dabei für die erfolgreiche Anwendung in nachfolgenden Simulationen von großer Bedeutung. Abschließend wird eine geometrische Herangehensweise zur Generierung von Rechengittern beschrieben.