Im Einsatz für die Küstenforschung
Im Mittelpunkt der Forschungsarbeiten des Instituts für Küstenforschung stehen die Küstengewässer und Schelfmeere. Die zentrale wissenschaftliche Aufgabe besteht darin, Informationen und Erkenntnisse zum Verständnis der Dynamik des Systems Küste bereitzustellen. Dazu werden Beobachtungssysteme, Computermodelle, Beobachtungs- und Modelldaten sowie analytische Methoden verwendet.
Für die wasserseitigen Messungen wird das Küstenforschungsschiff Ludwig Prandtl eingesetzt. Dieses Schiff ist eine Spezialkonstruktion (Länge 30 m und Tiefgang 1,7 m), die es erlaubt, in sehr flachen Gewässern seeseitig, aber auch in Flüssen zu messen. Dabei werden u.a. die folgenden Messungen ausgeführt: Wasser-, Luftoder Schlickproben für biologisch-chemische Analysen oder die Vermessung von komplexen Strömungsfeldern und ihren hydrodynamischen Wechselwirkungen mit der sich ständig verändernden Form des Meeresbodens (Bathymetrie).
All diese Messungen haben eins gemeinsam: sie benötigen eine genaue Position und einen genauen Zeitstempel. Da sich das Schiff als Messplattform ständig in Bewegung befindet, müssen Parameter wie Rollen, Stampfen, Schiffsausrichtung (Kompasskurs) sowie die Geschwindigkeit und der wahre Kurs über Grund ständig erfasst werden.
Hier fiel bereits im Jahr 2009 erstmals die Entscheidung für die einmalige GNSS-Lösung Gyro-4T des Herstellers JAVAD GNSS mit vier Antennen und vier Empfangseinheiten in einem Gehäuse. Im Januar 2020 wurde dieses erprobte und bewährte System durch das Nachfolgemodell JAVAD SIGMA-QM ersetzt. Dieses GNSS-Empfangssystem bietet die Möglichkeit, sämtliche Bewegungsparameter mit einer Frequenz bis 20 Hz zu erfassen, und ermöglicht die Bestimmung der 2D/3DPositionen in mehreren Genauigkeitsstufen von ±0,01 m bis ±1,5 m – je nach Bedarf. Die Verwendung der GNSSKorrektursignale über Beacon, NTRIP oder über eine eigene Referenzstation ist durch einfache Konfiguration per Skript für einen Operateur leicht möglich.
Die Ludwig Prandtl ermöglicht auch die permanente, automatisierte Strömungserfassung. Sobald das Schiff den Hafen verlässt, wird über die an der HZG hierfür speziell entwickelte Software LUDMILA, die Stromzufuhr für den Strömungssensor ADCP eingeschaltet und der zugehörige PC hochgefahren. Wenn das Messschiff den Hafen wieder erreicht, wird der PC heruntergefahren und der Sensor spannungsfrei gesetzt.
Zur Berechnung sowohl der absoluten Windmessungen als auch der Strömungswerte wird eine präzise Geschwindigkeit der Plattform über Grund benötig. Hier kommt ein weiteres hervorragendes Merkmal des
JAVAD-Systems zum Tragen. Die präzise Geschwindigkeit wird direkt aus dem GNSS-Dopplersignal berechnet und ist somit unabhängig von dem Empfang der GNSS-Korrekturen. Durch dieses Verfahren der Bestimmung bleibt die Genauigkeit der Geschwindigkeit auch weit abseits der Küste und außerhalb der Reichweite präziser GNSSKorrekturen konstant hochwertig.
Die vielfältigen Ausgabeschnittstellen für die verschiedensten Messwerte sind an diesem Gerät sowohl per serielle Schnittstelle als auch per UDP und TCPIP möglich. Die präzise Zeitmessung des Empfängers steht in Form des NetworkTimeProtocol Servers allen Messsystemen und Computern an Bord des Schiffes zur Verfügung.
Somit bietet das JAVAD SIGMA-QM in seiner kompakten Form alle Informationen, die für weitere Messsysteme an Bord relevant sind, wie das Sediment Echolot, Side Scan Sonar, FerryBox, Radar basierte Strömungsmessungen an der Wasseroberfläche sowie die Software HYPACK, die zur Planung, Durchführung und Bearbeitung von hydrographischen Vermessungen eingesetzt wird.
Durch die hohe Kompetenz des ALLSAT-Supports wurden sämtliche Sonderkonfigurationen innerhalb kürzester Zeit generiert und funktionieren einwandfrei – erfahrungsgemäß viele Jahre lang. An dieser Stelle ein großes Dankeschön an das gesamte ALLSAT-Team.
von Marius Cysweski und Volker Dzaak
(Helmholtz-Zentrum Geesthacht)
