Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes


Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt Mannheim

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Inhalt: Wasserspiegelfixierung 2005

Vor dem Hintergrund der historisch niedrigen Wasserstände des Rheins im Herbst 2005 wurde zwischen Iffezheim und Bonn vom WSA Mannheim eine ämterübergreifende Wasserspiegelfixierung mit entsprechenden Abflussmessungen durchgeführt.

Die gewonnenen Daten dienen der Kalibrierung eines Wasserspiegellagenmodells das von der Bundesanstalt für Wasserbau in Karlsruhe erstellt wird, zur Überprüfung, Festlegung bzw. Anpassung des GlW´s und für die Belange der Unterhaltung. Für alle Verfahren hat die Sicherheit- und Leichtigkeit des Schiffsverkehrs absolute Priorität. Mit einer durchgehenden Wasserspiegellagenfixierung im Bereich der WSD Südwest kann ein zeitlich zusammenhängender Gesamtzustand des Rheins unter gleichen hydrologischen Randbedingungen und mit der Zuflussverteilung der Nebenflüsse erfasst werden. Die Erfassung eines zeitlich zusammenhängenden Gesamtzustandes erfolgte mit gleichen Messeinrichtungen ohne Systembruch. Als Trägerschiffe wurden auf der Strecke von Iffezheim bis Mannheim das MS "Gottfried Tulla" und ab Mannheim bis Bonn das MS "Speyer" eingesetzt. Beide Schiffe sind mit modernster RealTimeKinematik (RTK)-GPS-Technik ausgestattet, um eine präzise Fixierung in Echtzeit durchzuführen. Anders als bei einem Postprocessing der Daten, kann hier sofort auf Messungenauigkeiten und Qualitätssicherung reagiert bzw. geachtet werden.

Peilboot Nautilus

Die erforderlichen GPS-Korrekturdaten wurden über GSM-Netz vom SAPOSDienst des Landesvermessungsamtes Rheinland-Pfalz in Koblenz bezogen. Um auf Netzschwächen der GSMTechnik (D2/VODAFONE) oder auf Versorgungslücken des Korrekturdatendienstes reagieren zu können, wurden zwei mobile GPSLandstationen in das Messprogramm mit eingebunden. Beim Einsatz der mobilen Referenzstationen wurden als Standorte die Hektometerpunkte der WSV verwendet. Die Koordinaten lagen qualitätsgesichert im Koordinatensystem WGS84 vor.Die Übertragung der Korrekturdaten erfolgt bei dieser Technik über das 70cm Funkdatenband.


Blick aus dem Steuerstand auf den Rhein

Um Genauigkeitsanforderungen einzuhalten und eine effiziente Durchführung zu gewährleisten, wurde die Ortung bzw. Positionierung mit dem PDGPS-Verfahren durchgeführt. Die Daten wurden im Verfahren der Flächenkorrekturparameter (FKP) im Korrekturdatenformat RTCM (20,21) über GSM empfangen. Die Abflussmessungen wurden parallel zur Messfahrt der Trägerschiffe "Gottfried Tulla" und "Speyer" mit dem PB "Nautilus" durchgeführt. Vom WSA Freiburg wurde das ADCP-Equipment TRIMARAN und Hr. Gschwender zur Verfügung gestellt. Unterstützt wurden die Abflussmessungen im Bereich Iffezheim bis Germersheim vom MB "Sperber" des WSA Freiburg und im Bereich Oppenheim bis Bonn vom MB "Nemo" des WSA Bingen.

Aufgrund der in vielen Bereichen des Rheins nicht unerheblichen Querneigung der Wasseroberfläche (teilweise < 15 cm) wurde als Peillinie die Achse der Fahrrinne festgelegt.


Als Peilsystem kam die bei der Bundesanstalt für Gewässerkunde in Koblenz entwickelte Software "HYMAS" zum Einsatz. Diese Software bietet die Möglichkeit der Speicherung von lage- und zeitgenauen Wasserspiegelund Sohlenhöhen im ASCIIbzw. im TIMPAN-kompatiblen SZ-Format. Nach einem dem Schiffsführer über TFTBildschirm angezeigtem Fahrweg wurden die "Tulla" und "Speyer" mit minimaler Propellerdrehzahl in der Fahrrinnenmitte navigiert und auf der freifließenden Welle zu Tal treiben gelassen. Durch rechtzeitige Information über den nautischen Informationsfunk (NIF) und ständigen Funkkontakt mit der Schifffahrt konnte der Kurs im Bereich der Fahrrinnenmitte bis auf wenige Ausnahmen präzise eingehalten werden. Zeitgleich bei Erreichen des jeweiligen Messquerschnittes (Haupt- und Nebenpegel, Zuflüsse, Stromteilungen) wurden ADCP-Abflussmessungen mit den Messbooten "Nautilus", "Sperber“ und "Nemo" durchgeführt.

Messergebnisse

Insgesamt wurden auf der Gesamtstrecke ca. 90 Abflussmessungen basierend auf jeweils 4 Einzelmessungen vollzogen. Zur ergänzenden Qualitätssicherung wurde an allen Haupt- und Nebenpegeln die aktuelle Wasserspiegellage mit den durch die Trägerschiffe gemessenen verglichen. Die Plausibilisierung, Auswertung, Visualisierung und Darstellung der Wasserspiegellage und der Sohle erfolgte im Amt mit dem Peilauswertesystem TIMPAN. Nach dem heutigen Stand der Technik kann eine Wasserspiegelfixierung ohne Sperrung des Schiffsverkehrs ausgeführt werden. Im Vergleich zu Fixierungen in früheren Jahrzehnten hat sich der Personaleinsatz auf 7 Personen reduziert. Bei Einsatz der beschriebenen Techniken und ohne besondere Konstellationen bei den ADCP-Messungen sind ein GPS-Trägerschiff, ADCP-Messboot und zwei mobile Referenzstationen erforderlich. Bei einer zukünftigen evtl. besseren Versorgung der Telefonnetze und durch die Einführung des europäischen Satellitensystems GALILEO werden die Messungen noch effizienter zu estalten sein. Für 2006 hoffe ich dass uns die Satelliten weiterhin wohlgesonnen sind.

Das Team der Wasserspiegelfixierung

Teilgenommen haben:
T. Schlosser (Schiffsführer "Gottfried Tulla"), M. Magin (Matrose "Gottfried Tulla"), W. Jung (Matrose "Gottfried Tulla), W. Salm (Schiffsführer "Speyer"), L. Salm (Matrose "Speyer"), U. Gschwender (WSA Freiburg) - (ADCP / PB "Nautilus), R. Henning (ADCP / PB "Nautilus"), M. Simon (GPSLandstation), A. Fischer (GPSLandstation), R. Seitz (Peilleitung) + jeweils Schiffsführer/Matrose der Peilboote "Sperber" (WSA Freiburg) und "Nemo" (WSA Bingen)

Roland Seitz - Sachbereich 3