Entwicklung einer Methodik zur operativen Datenaufnahme und -verarbeitung unter Nutzung von UAV-Technologie für die Erfassung der Geometrie einer Deichbresche und die Bestimmung der Fließverhältnisse und Geschwindigkeiten im Bruchbereich
Ziel des laufenden Projekts ist die Entwicklung eines für die Praxis einfach zu handhabenden Systems, mit dessen Hilfe die notwendigen Eingangsdaten für eine Simulation von Deichbrüchen in Echtzeit bereitgestellt werden können. In Kombination mit der, von dem Projektpartner geomer GmbH angepassten Software FloodAreaHPC, soll so eine Echtzeitsimulation einer Deichbresche ermöglicht werden. Im Fokus steht die Verbesserung und Unterstützung des operativen Krisen- und Katastrophenmanagements während großer Hochwasserereignisse durch eine verbesserte Beschreibung der aktuellen wasserwirtschaftlichen Lage sowie der Möglichkeit einer schnelleren Vorhersage resp. Modellierung. Es dient zur Entscheidungsunterstützung aller beteiligten Akteure, die im Verlauf von Großschadenslagen die einzelnen Gefahren und Risiken schnell und verlässlich abschätzen müssen und hierfür auf qualitativ hochwertige Informationen zur Schadenslage angewiesen sind.
Projektmitarbeiter:
Thomas Gattung, M.Sc.
E-Mail: thomas.gattung[at]bauing.uni-kl.de
Projektleiter:
Dr. Jens Brauneck
E-Mail: jens.brauneck[at]bauing.uni-kl.de
Gefördert durch:
Projektpartner
Als engagierter Anbieter geointelligenter Lösungen für anspruchsvolle geographische Aufgabenstellungen ist die geomer GmbH ein junges selbstständiges Unternehmen mit privaten Gesellschaftern und wurde 1999 mit Sitz in Heidelberg gegründet.
Die Software FloodAreaHPC der geomer GmbH wurde neben dem langjährigen Einsatz für die Modellierung von Hochwasserszenarien für Hochwassergefahrenkarten bereits für die Modellierung von Überschwemmungsbereichen operativ eingesetzt und in verschiedenen Testgebieten weiterentwickelt.
Erkenntnisse aus dem Elbe-Hochwasser 2013
Rechts: 3D-Modell der Deichbresche
Nach den Erfahrungen während des Einsatzes im Katastrophenmanagement der Deichbrüche in Breitenhagen und Fischbeck, während des Elbe-Hochwassers 2013, ist für Krisenstäbe eine rasche und fundierte Informationsgrundlage zur Erarbeitung umsetzungsfähiger Sicherheitslösungen und das Ergreifen zielgerichteter Maßnahmen unabdingbar.
Hierbei sind zeitnahe, während des Ereignisses stattfindende, Modellierungen eine deutliche Verbesserung zur Unterstützung der verantwortlichen Katastrophenschutzkräfte. Mit der Hilfe von im Einsatzfall berechneten Szenarien können belastbare Aussagen zu Ausbreitung der Wassermengen im Hinterland, regionale Wassertiefen und Ausbreitungsgrenzen getroffen werden. Dabei ist die Sensitivität der Modellrechnungen hinsichtlich der Daten und ihrer Qualität im Bruchbereich extrem groß. Fehler bei der Bestimmung des Einströmvolumens pro Zeiteinheit wirken sich direkt auf den gesamten Ausbreitungsprozess aus. Dies beinhaltet vor allem die Geometrie und deren zeitliche Entwicklung der Deichbruchbresche, den Wasserstand im Bereich des Bruches und den Zustand der aktuellen Vegetationsentwicklung. Es besteht die Notwendigkeit während eines Ereignisses diese Faktoren zu erfassen, mit aktuellen Beobachtungen abzugleichen und zu kalibrieren.
Im Zuge des Deichbruchs bei Breitenhagen wurde, im Auftrag des Landesbetriebes für Hochwasserschutz und Wasserwirtschaft Sachsen-Anhalt (LHW), ein Multikopter zur Lagebeurteilung eingesetzt. Hierbei wurden fünf Videoaufnahmen mit der Drohne gemacht. Die Aufnahmen zeigen dabei die ersten Minuten zwischen Entstehung der Deichbreche und ca. 30 min nach dem Bruch.
Eine erste Auswertung der Aufnahmen fand an der TU Kaiserslautern statt. Trotz einiger technischer Herausforderungen konnte die grundsätzliche Eignung der Daten zur Modellierung gezeigt werden.
Weiterführende Literatur:
BRAUNECK, J.; POHL, R.; JÜPNER, R. (2016): Experiences of using UAVs for monitoring levee breaches, IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, Volume 46, Number 1, DOI: 10.1088/1755-1315/46/1/012046
BRAUNECK, J.; JÜPNER, R.; POHL, R., FRIEDRICH, F. (2016): Auswertung des Deichbruchs Breitenhagen (Juni 2013) anhand von UAS-basierten Videoaufnahmen, 39. Dresdner Wasserbaukolloquium, 03. – 04.03.2016. In: Dresdner Wasserbauliche Mitteilungen, Heft 57, S. 119 – 128
BRAUNECK, J.; JÜPNER, R.; POHL, R. (2016): Mehrbild-Photogrammetrie als Werkzeug zur Erstellung von digitalen Oberflächenmodellen – Auswertung eines Deichbruchs anhand von UAV-Videoaufnahmen, Forum für Hydrologie und Wasserbewirtschaftung Heft 37.16, Wasserressourcen - Wissen in Flussgebieten vernetzen, Beiträge zum Tag der Hydrologie am 17./18. März 2016 in Koblenz
JÜPNER, R.; BRAUNECK, J.; POHL, R. (2015): Einsatz von Drohnen im Hochwasserfall – Erfahrungen und Ideen. In: WasserWirtschaft, Heft 9, S. 49 - 54