LKN.SH: Effizienter Küstenschutz in Schleswig-Holstein!

Die Küsten Schleswig-Holsteins

Die Küstenlinie Schleswig-Holsteins sowie die Inseln und Halligen unterliegen einem stetigen Wandel. Wind, Wellen und Gezeiten verändern Strukturen von Stränden, Dünen und Deichen kontinuierlich. Um den Küstenschutz langfristig zu sichern und fundierte Entscheidungen für Schutzmaßnahmen zu treffen, sind regelmäßige, präzise Vermessungen unerlässlich. Besonders betroffen sind stark frequentierte Strandabschnitte wie auf Sylt, wo natürliche Erosion und menschliche Einflüsse die Topografie laufend verändern.

Die Herausforderung – Was bisher geschah

Bisher wurden die Vermessungen dieser Bereiche mit klassischen Methoden durchgeführt: GNSS-Antennen im Profilverfahren oder terrestrische Laserscanner kamen zum Einsatz. Diese Verfahren sind jedoch mit erheblichem Aufwand verbunden. 

Beim GNSS-Profilverfahren müssen Vermessungsteams systematisch, zumeist in parallelen Linien, eine große Anzahl an Messpunkten händisch erfassen, was gerade in unwegsamen Gelände oder weichen Sandflächen extrem zeitintensiv ist. Terrestrische Laserscanner liefern zwar hochpräzise Daten, müssen aber händisch an verschiedenen Standpunkten aufgebaut und ausgerichtet werden. Das bedeutet, dass die Messungen schrittweise erfolgen und Messlücken entstehen, wenn Bereiche nicht optimal einsehbar oder nicht begehbar sind.

Zusätzlich sind beide Methoden stark wetterabhängig. Regen, Nebel oder starker Wind können Messungen verzögern oder unmöglich machen. Gerade auf Sylt, wo das Wetter schnell umschlagen kann, führte dies in der Vergangenheit zu erheblichen Zeitverzögerungen und Mehrfachmessungen, da Daten oft an mehreren Tagen erhoben werden mussten.

Ein weiteres Problem ist die begrenzte Effizienz dieser Verfahren bei großflächigen Vermessungen. Die Erfassung größerer Strandabschnitte dauert oft mehrere Tage oder sogar Wochen, was nicht nur hohe Personalkosten verursacht, sondern auch die Aktualität der Daten beeinträchtigt.

Die Landes- und Küstenschutzbehörde Schleswig-Holstein suchte daher nach einer modernen Lösung, die eine schnellere, flexiblere und dennoch hochpräzise Datenerfassung ermöglicht – unabhängig von den schwierigen Geländebedingungen und dazu mit möglichst geringem Personalaufwand.

Die Idee & Wahl: YellowScan Fly & Drive mit MOST Robotics

Um die Effizienz und Genauigkeit der Vermessungen zu verbessern, wurde nach einer Technologie gesucht, die sowohl flexibel als auch leistungsfähig ist. Die neue Lösung sollte folgende Anforderungen erfüllen:

• Schnellere Datenerfassung: Reduzierung des Zeitaufwands für großflächige Vermessungen von mehreren Tagen auf wenige Stunden.
• Hohe Präzision: Erfassung detaillierter topografischer Daten mit hoher Punktdichte und Genauigkeit, um Veränderungen frühzeitig zu erkennen.
• Flexibilität in der Anwendung: Einsatzmöglichkeiten sowohl aus der Luft als auch vom Boden aus, um verschiedene Geländeformen effizient abzudecken.
• Unabhängigkeit von schwierigem Terrain: Reduzierung der Notwendigkeit, unwegsame oder schwer zugängliche Gebiete zu Fuß zu vermessen.
• Minimierter Personaleinsatz: Möglichkeit, Vermessungen mit wenigen Fachkräften durchzuführen und die Datenauswertung zu automatisieren.

Die Lösung musste nicht nur bestehende Prozesse optimieren, sondern auch neue Möglichkeiten für den Küstenschutz bieten – beispielsweise eine schnellere Reaktionsfähigkeit nach Stürmen oder eine präzisere Dokumentation von Erosionsprozessen.

Nach eingehender Evaluierung entschied sich die Landes- und Küstenschutzbehörde Schleswig-Holstein für den YellowScan Fly & Drive, ein hochmodernes, mobiles LiDAR-System. Die Besonderheit dieser Lösung liegt in ihrer Vielseitigkeit: 

Das System kann sowohl als UAV-gestützter Laserscanner unter einer Drohne (z. B. Acecore ZOE X8 oder DJI M35) als auch als Mobile Mapping System auf verschiedenen Fahrzeugen eingesetzt werden. Diese Kombination ermöglicht eine vollständige, lückenlose Vermessung – aus der Luft für großflächige Gebiete und vom Boden aus für schwer zugängliche oder verdeckte Bereiche.

Mit dieser neuen Technologie war der Weg frei für eine effizientere und präzisere Vermessung der Strände auf Sylt.

Unsere Lösung

Um den Anforderungen der Landes- und Küstenschutzbehörde Schleswig-Holstein gerecht zu werden, lieferte und implementierte MOST Robotics den YellowScan Fly & Drive, ein hochmodernes, vielseitiges LiDAR-System. Die Kombination aus luftgestütztem und mobilem Mapping erlaubt eine nahtlose Erfassung großer und schwer zugänglicher Gebiete – ideal für die komplexen Herausforderungen der Strandvermessung auf Sylt.

1. Bereitstellung der Technologie

MOST Robotics unterstützte den Kunden von der Auswahl bis zur finalen Implementierung der Lösung. Das YellowScan Fly & Drive System wurde in die bestehende Infrastruktur des Kunden integriert und mit mehreren Trägerplattformen kompatibel gemacht:

• UAV-Einsatz: Montiert an der Acecore ZOE X8, alternativ auch an der (damals) DJI M350 oder Hexadrone Tundra, ermöglicht das System eine schnelle, großflächige Erfassung der Strandtopografie aus der Luft.
• Mobile Mapping: Durch die Befestigung auf verschiedenen Fahrzeugen konnte das LiDAR-System für detaillierte Bodenerhebungen entlang von Dünen, Deichen und Abwassergräben genutzt werden.

2. Schulung und Inbetriebnahme

MOST Robotics führte ein umfassendes Schulungsprogramm durch, um das Vermessungsteam der Landes- und Küstenschutzbehörde optimal auf den Einsatz des Systems vorzubereiten. Die Schulung umfasste:

• Flug- und Fahrtraining für den sicheren und effizienten Einsatz des LiDAR-Scanners.
• Datenverarbeitung und -analyse, um eine schnelle und präzise Auswertung der erfassten Messdaten zu gewährleisten.
• Wartung und Systempflege, damit das System langfristig zuverlässig einsatzbereit bleibt.

3. Erste Einsätze und Optimierung

Nach der erfolgreichen Inbetriebnahme wurde das System zunächst in kleineren Testgebieten erprobt. Dabei konnten bereits erste Optimierungen vorgenommen werden, etwa die Anpassung der Flugrouten für eine optimale Punktdichte oder die Verbesserung der Datenfusion zwischen den Luft- und Bodenscans.

Dank der engen Zusammenarbeit zwischen MOST Robotics und der Landes- und Küstenschutzbehörde konnte die Lösung schnell in den regulären Vermessungsbetrieb integriert werden. Das System erwies sich als äußerst effizient und ermöglichte eine präzisere und schnellere Datenerhebung als mit den bisherigen Methoden.

Mit dieser technologischen Basis war die Behörde nun in der Lage, die Strandvermessung auf Sylt in einer bisher unerreichten Qualität und Geschwindigkeit durchzuführen. Und dies wendete das Vermessungsteam der Behörde direkt an einem Strandabschnitt von ca 35 Kilometern Länge an.

Kundenanwendung: Strandvermessung auf Sylt

Die erste große Anwendung des neuen LiDAR-Systems war die komplette Vermessung des rund 35 km langen Strandbereichs auf Sylt. 

Die Küstenlinie der Insel verändert sich durch natürliche Erosion und Stürme kontinuierlich. Eine regelmäßige, hochpräzise Vermessung ist essentiell, um Schutzmaßnahmen gezielt zu planen und Veränderungen frühzeitig zu erkennen.

1. Ziel des Projekts

Die Landes- und Küstenschutzbehörde Schleswig-Holstein hatte folgende Ziele für die Strandvermessung:

• Erfassung der gesamten Strandtopografie mit hoher Genauigkeit.
• Dokumentation von Veränderungen durch Küstenerosion und Sturmschäden.
• Effiziente Datenerhebung mit minimalem Personalaufwand.
• Vermessung ohne aufwendige Betriebsgenehmigungen für Drohnenflüge, um Verzögerungen zu vermeiden.

2. Durchführung mit dem Mobile Mapping System (MMS)

Da sich der Strand auf Sylt über eine große Distanz erstreckt, wurde für dieses Projekt ausschließlich der Drive-Modus des YellowScan Fly & Drive eingesetzt. Das LiDAR-System wurde auf einem Fahrzeug montiert und erfasste während der Fahrt die gesamte Strandtopografie. Diese Methode bot mehrere Vorteile:

• Effizienz: Die Vermessung konnte ohne Betriebsgenehmigung für Drohnenflüge durchgeführt werden, was den organisatorischen Aufwand erheblich reduzierte.
• Personalersparnis: Statt eines mehrköpfigen Teams für GNSS-Vermessungen reichte eine kleine Einheit mit einem Fahrzeug aus.
• Durchgängige Messung: Der 35 km lange Abschnitt konnte in einem einzigen Messdurchgang erfasst werden.

3. Die Grenzen des reinen Mobile Mapping – ein Praxisbeispiel

Obwohl das Mobile Mapping System eine effiziente Lösung darstellte, zeigte sich in der Praxis auch eine typische Herausforderung: Während der Vermessungsfahrt blieb das Fahrzeug in einem weichen Sandabschnitt stecken. Die Bergung kostete wertvolle Zeit und verdeutlichte eine der zentralen Limitierungen des reinen Fahrzeugbetriebs – schwieriges Gelände kann den Fortschritt unerwartet behindern.

Hier hätte die Kombination mit der Drohnenvermessung einen entscheidenden Vorteil geboten:

• Unabhängigkeit vom Terrain: Ein UAV-gestützter LiDAR-Scan hätte den betroffenen Bereich lückenlos aus der Luft erfassen können, ohne dass einFahrzeug auf unwegsames Gelände gestoßen und behindert worden wäre.
• Zeitersparnis: Während die Bergung des Fahrzeugs lief, hätte die Drohne den Scan des betroffenen Abschnitts fortsetzen können.
• Sicherere Datenerhebung: Besonders empfindliche oder schwer zugängliche Abschnitte lassen sich aus der Luft effizienter vermessen.

4. Erkenntnisse und zukünftige Anwendungen

Die erfolgreiche Durchführung der Strandvermessung auf Sylt zeigte, dass das YellowScan Fly & Drive auch im reinen Fahrzeugbetrieb eine leistungsstarke Lösung für großflächige Vermessungen ist. Gleichzeitig verdeutlichte das Beispiel des Festfahrens den Mehrwert der Kombination aus Mobile Mapping und UAV-Vermessung:

• Mobile Mapping für einfache, zugängliche Bereiche und lange Strecken.
• UAV-Vermessung für schwer erreichbare oder riskante Geländeabschnitte.

Auf Basis dieser Erkenntnisse plant die Landes- und Küstenschutzbehörde, das System künftig noch flexibler einzusetzen – insbesondere in Gebieten, in denen ein Mix aus Boden- und Luftvermessung den optimalen Workflow ermöglicht.