Introductie
Waterdiepte is een van de belangrijke milieufactoren in kustgebieden. Recente informatie over de bathymetrie (diepte van de zeebodem) van de ondiepe kustwateren is van belang voor veilige scheepvaartnavigatie, visserij, oliewinning voor de kust, aanleg van windparken voor de kust, pijpleidingen leggen, evenals voor een effectief beheer van kustgebieden.
Bathymetrische informatie wordt meestal verzameld door schepen die met SONAR (Sound Navigation and Ranging) apparaten geluidsgolven met korte golflengte naar de zeebodem uitzendt om zo de dieptes te berekenen op basis van de reistijd van de weerkaatste echo van de zeebodem naar het schip, met correcties voor getijdehoogte, en scheepsbewegingen. Deze methode is relatief duur en tijdrovend en on mogelijk in de ondiepe gebieden waar schepen niet kunnen komen. Daarnaast zijn er airborne systemen (hyperspectrale beelden zoals CASI [Compact Airborne spectrografische Imager] en airborne laser systemen zoals LIDAR [Light Detection and Ranging]) de ondiepe kustwateren tot een diepte van 25-30m in kaart brengen, afhankelijk van de helderheid van het water. Hoewel deze airborne systemen zeer goed werken, zijn hun belangrijkste beperkingen de hoge kosten van de uitvoering en de logistiek en de afhankelijkheid van goed weer en helder water voor het verkrijgen van goede metingen.
Met nieuwere aardobservatietechnieken, zoals Synthetic Aperture Radar aardobservatietechniek kunnen tegenwoordig de diepten van kustwateren (tot een diepte van ca. 30m) worden gemeten, op een kostenefficiëntere manier met een hoge ruimtelijke resolutie en onafhankelijk van de weersomstandigheden. Hoewel deze dieptemetingen met SAR kleine objecten op de zeebodem niet detecteren en niet voldoen aan de normen van International Hydrografic Office (IHO) en daarom niet gebruikt kunnen worden voor een veilige navigatie, kunnen deze nieuwe bathymetrische kaarten wel worden gebruikt als instrument voor planning, monitoring en beheer. Deze op aardobservatie radar gebaseerde technieken vullen conventionele methoden aan en besparen tijd en middelen voor het verzamelen van gegevens.
ERS SAR radarbeeld van de Waddenzee [Argoss 2003]
Diepteveranderingen in de Waddenzee [Argoss 2003]
Hoe het werkt
SAR kan niet rechtstreeks de zeebodemtopografie meten. Het meet eigenlijk de variaties in ruwheid van het wateroppervlak veroorzaakt door variaties in oppervlaktestromingen als gevolg van de zeebodemtopografie. Als de windsnelheid tussen de 3-8 m/sec ligt en de omvang van de getijstroom voldoende groot is (> 0,5 m / sec), kunnen satellieten, op basis van SAR, veranderingen in de ruwheid van het zeeoppervlak detecteren. De oppervlaktestroomsnelheid van het water verandert door de wisselwerking tussen getijdenstroming en de zeebodemtopografie, doordat de zeebodemtopgrafie de lokale stromingen wijzigt. Deze variabele oppervlaktestroming resulteert weer in variatie in korte oppervlaktegolven. De variaties in hoogte van de korte oppervlaktegolven (de ruwheid) kunnen met SAR technieken worden gemeten, doordat ze de intensiteit van het weerkaatste radarsignaal, de backscatter, beïnvloeden. Om de actuele waterdiepte te bepalen, moeten de SAR-gegevens verder worden geanalyseerd met nauwkeurige modellen van de lokale hydrodynamica. Met inversiemodellen worden de variaties van het zeeoppervlak omgerekend naar bathymetriekaarten. Naaste een klein aantal actuele dieptemetingen om de modellen te initialiseren, is informatie over de plaatselijke omstandigheden (golven, wind, stromingen) nodig.
Bathymetrie dienst
Het bedrijf BMT Argoss heeft een Bathymetric Assessment System (BAS) ontwikkeld voor het schatten van de bathymetrie van ondiepe wateren met behulp van satelliet radarbeelden. Met deze techniek kan de zeebodemtopografie van ondiepe en kustwateren tot een diepte van 30m in kaart worden gebracht met een ruimtelijke resolutie van ongeveer 20m, wat deze dienst met name geschikt maakt voor gebruik bij kartering op macro schaal en frequente monitoring.