RiverCam - Intelligentes Flusseinzugsgebiets-Management | 2023-A05
RiverCam setzt auf optische Daten und ermöglicht so genauere Messungen und Vorhersagen bei geringerem Aufwand
| Projektdaten | |
|---|---|
| Projektname | RiverCam - Intelligentes Flusseinzugsgebiets-Management |
| Projektnummer | 2023-A05 |
| Projektart | Bau und Anwendung |
| Projektträger | Grimm Water Solutions UG |
| Laufzeit | 01.11.2023 bis 31.08.2025 |
| Fördersumme | 104.275 |
Hohe Genauigkeit bei geringen Kosten
Das Ziel von RiverCam ist es, eine intelligente und kostengünstige Lösung zur Bestimmung von Fließeigenschaften kleiner Gewässer zu entwickeln, die ausschließlich auf visueller Datenerfassung und -verarbeitung basiert. Durch den Einsatz der vorgeschlagenen hochmodernen Bildverarbeitungstechnik in Kombination mit ''Machine Learning'' Modellen können Parameter wie der Durchfluss oder die Fließgeschwindigkeit mit hoher Genauigkeit und geringer Latenz günstig gemessen und ermittelt werden.
Flächendeckende Echtzeitüberwachung
RiverCam bietet Gemeinden die Möglichkeit zur Echtzeit-Überwachung verschiedener Parameter und Eigenschaften von Fließgewässern durch eine breite Auswahl von unterschiedlichen Daten. Diese können z.B. dazu benutzt werden, das Hochwasser- oder Dürrerisiko, ökologische Parameter (Leben im Wasser / allgemeine Flussgesundheit) sowie ggf. sogar Schadstoffemissionen zu bestimmen. Um dies zu ermöglichen, wird RiverCam mit modernen Kamera- und Übertragungsmodulen ausgestattet, die jedoch im Vergleich zu herkömmlichen Messsystemen viel günstiger und einfacher zu installieren sind. Durch die niedrigen Investitionskosten wird es möglich sein, ein gesamtes Einzugsgebiet mit der Kamera Sensorik auszustatten und somit flächendeckend zu überwachen.
Vorteile gegenüber den bisherigen Verfahren
Bisher wurden in der Regel nur hydrologische Standardpegel punktuell am Gebietsauslass entlang von Flüssen gemessen. Um diese Standardpegel zu ermitteln, müssen üblicherweise spezifische Pegelkurven für den jeweiligen Standort erstellt werden. Dazu müssen Parameter wie Fließgeschwindigkeit und Flussquerschnitt des Gewässers durch sehr zeitintensive und kostspielige Messkampagnen mit Flügelrad und Maßband händisch gemessenen werden. Diese Pegelkurven haben zudem hohe Unsicherheiten an den extremen Rändern. Vor allem bei Hoch- oder Niedrigwasser wird der Wertebereich unter- oder überschritten, weil zu diesen Zeiten die Pegelkurve nicht im Flussbett händisch gemessen werden konnte. RiverCam hingegen kann zu allen Extremzeiten messen und bedarf keiner Mindestabflussmenge, wie es bei der Verwendung des klassischen Flügelrads der Fall ist. Dies führt zu wichtigen Erkenntnissen u.a. auch für die Gewässergüte bei Trockenheit (die Temperatur kann zusätzlich noch über Wärmebildkameras erfasst werden). Kleine Flüsse und Bäche in den Kopfeinzugsgebieten konnten aufgrund der hohen Investitionskosten durch hydrologische Standardpegel bisher überhaupt nicht überwacht werden. Dies wird sich durch RiverCam ändern.
Exakte Bestimmung von Flussprofilen unabhängig vom Standort
Der RiverCam-Messstand wird zusätzlich mit einem LiDAR-Sensor („Light Detection and Ranging") ausgerüstet werden. Wie ein Radarsensor benutzt der Lidarsensor elektromagnetische Wellen zur Messung von Abständen und Geschwindigkeiten. Diese Daten werden z.B. dazu genutzt, die Geometrie von Flussprofilen zu bestimmen. Dies ist vor allem an Standorten wichtig, die keine fest verbaute Flusssohle haben, wodurch das Flussprofil unbekannt ist und sich auch verändern kann. Bestehende Messsysteme, die aus Höhenstandssensoren bestehen, nehmen hier hohe Unsicherheiten in Kauf, weil das Flussprofil nur geometrisch in Form von einem Trapez angenähert werden kann. Zudem kann sich das Flussprofil nach schwerem Hochwasser stark verändern, was zu zusätzlichen Fehlern führt. RiverCam hingegen lernt kontinuierlich und bestimmt bei jedem Trockenereignis den Flussquerschnitt neu.
Hochwasser – Dürre - Wasserqualität
Darüber hinaus bietet RiverCam aufgrund der Vielfalt visueller Daten zusätzlich das Potenzial, mehr über das Flussverhalten zu erfahren. Durch eine flächendeckende Verwendung wird es z.B. möglich sein, die Zuflüsse im Kopfeinzugsgebiet kontinuierlich zu überwachen und somit Abflussreaktionen im gesamten Einzugsgebiet zu messen (Schwarmintelligenz) und somit die Hochwasservorhersage oder die Einschätzung von Dürreereignissen wesentlich zu verbessern. Das Gleiche gilt auch für ökologische Parameter wie z.B. die Bewertung der Wasserqualität anhand der Trübung. Diese kann mit der hochaufgelösten Bildverarbeitung ohne Messkampagne ausgewertet werden.
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