BOOT-Monitoring

Titel:

BOOT-Monitoring - BOOTgestütztes Messsystem für longitudinale Gewässerprofile der Morphometrie, Wasserqualität und Hydrologie als Teil eines integrierten GewässerMonitorings

Projektziele:

Ziel des Verbundprojekts »BOOT-Monitoring« war es, eine bessere Zustandsbeschreibung und Bewertung der kleinen und mittleren Bäche und Flüsse in Deutschland zu ermöglichen, damit die Fließgewässer nachhaltiger bewirtschaftet werden können. Dazu sollten Qualitätsparameter und geometrische Größen von Fließgewässern mittels online-Sonden von einem Boot aus längskontinuierlich erhoben werden. Ergänzend sollte die Nutzbarkeit von Fernerkundungsmethoden zur Erfassung bestimmter hydromorphologische Parameter ermittelt werden.

Das Ziel des LfULG als Praxispartner in dem Projekt war es, weitere Datengrundlagen zu erschließen, um Gewässerbelastungen noch besser verorten zu können und punktgenaue Maßnahmen ableiten zu können. Dabei sollte größter Wert darauf gelegt werden, dass die entwickelten Methoden in der sächsischen Wasserwirtschaft praktisch anwendbar sind.

Projektergebnisse:

• Mit dem Messboot konnte ein breites Spektrum an Wasserqualitätsdaten über die gesamte befahrene Strecke der Freiberger Mulde erhoben werden. In Kombination mit den ebenfalls per Messboot erhobenen Durchflussinformationen konnten Frachtprofile abgeleitet werden.
• Die Ergebnisse der längskontinuierlichen Messungen für einzelne Schadstoffe zeigten eine deutlich höhere Variabilität der Konzentrationen über die befahrene Strecke als die Angaben an den stationären Messstellen im Landesmessnetz. Damit ist eine differenziertere Ursachensuche für die detektierten Schadstoffe möglich.
• Durch die räumlich viel höhere Auflösung der Messergebnisse konnten Rückschlüsse zur Optimierung von Messstellen des sächsischen Messnetzes gezogen werden. Durch eine Optimierung des Messstellennetzes kann die Belastungssituation der sächsischen Wasserkörper ggf. noch besser abgebildet werden
• Im Projekt wurde die Nutzbarkeit von fernerkundlichen Methoden zur Erfassung der Gewässerstruktur ermittelt. Dazu sind möglichst hochauflösende Daten notwendig. Aufnahmen der eher grob auflösenden Sentinel-Satelliten reichen für diese Zwecke noch nicht aus. Mit den in Sachsen flächendeckend vorliegenden amtlich erhobenen Orthophotos der Landesvermessung konnten Uferlinien als Grundlage für die Erhebung von Strukturparametern extrahiert werden, wenn die Ufervegetation die Uferlinie nicht überdeckte. Anlassbezogene Befliegungen mit Drohnen (UAV- unmanned aerial vehicle) boten hingegen die Möglichkeit, vom Land aus schwer einsehbare/zugängliche Bereiche aufzunehmen und zu beurteilen. Bei Befliegungen im Winter und entsprechender Abwesenheit von Belaubung kann die Uferlinie deutlich genauer ermittelt werden als bei entsprechenden Luftbildern.
• Bei der Gewässerstrukturkartierung vor Ort werden die Parameter in 100 Meter-Abschnitten aufgenommen. Diese statische Herangehensweise wird der Variabilität und den unterschiedlichen räumlichen Skalen einzelner Bewertungsaspekte nicht immer gerecht. Beispielsweise können Sohl- und Uferstrukturen im Bereich weniger Meter stark variieren, während die Laufkrümmung im Bereich von 10 bis 1000 m variiert. An den Beispielen Breitenvarianz, Tiefenvarianz, Querprofil und Sohlstruktur wurden automatisierte Verfahren (Messungen vom Boot aus; Nutzung Fernerkundungsdaten bzw. Befliegung mit UAV) demonstriert, die eine quasi-kontinuierliche Bewertung der Gewässerstruktur ermöglichen. Damit kann das Expertenwissen aus Kartierungen ergänzt und festgestellte Veränderungen genauer quantifiziert werden.
• Im Allgemeinen eignet sich der Einsatz eines UAV vor allem aufgrund der zeitlichen Flexibilität gut, um den Fortschritt von Renaturierungsmaßnahmen zu bewerten. So können durch wiederholte Befliegungen eines Abschnittes sowohl die morphologische Entwicklung, als auch die Habitatdiversität erfasst  werden.