Studierende berichten: Schneehöhe – Wie viel Schnee liegt wo?

Wie macht sich ein Skigebiet bereit für eine Zukunft, die warme Temperaturen und unregelmässigen Niederschlag bringt? Mithilfe eines Snow Management-Systems und der Geomatik!

Damit Skipisten trotz fehlendem Schnee im Winter geöffnet bleiben und genutzt werden können, benötigt es teilweise grosse Mengen an technischem Schnee, welcher hergestellt und verschoben werden muss. Doch die Produktion von technischem Schnee erfordert viel Wasser und Energie, Ressourcen, die in naher Zukunft knapper werden. Angesichts dieser Herausforderungen wird für Bergbahngesellschaften ein Snow Management-System immer wichtiger, um den Schneehaushalt zu optimieren und den Wasser- und Energieverbrauch zu minimieren.

Im Rahmen des Feldkurses im letzten September war es unsere Aufgabe, eine Terrainmodell für das Snow Management-System der Bergbahngesellschaft Rinerhorn zu erstellen. Genutzt wird dieses für zukünftige Projekte, wie zum Beispiel die Planung der Position von Beschneiungsanlagen und als Assistenzsystem für Pistenfahrzeuge. Das Assistenzsystem ermittelt die Schneehöhe unter dem Pistenfahrzeug, indem es die Differenz zwischen der aktuellen Höhe und dem Gelände berechnet.

Als erstes erfassten wir das Terrain mittel terrestrischem Laserscanning entlang der Schlittelpiste und  Drohnenphotogrammetrie.

Dann wurden die Passpunkte im Gebiet eingemessen, in zwei GNSS-Sessionen. Sechs Teams arbeiteten an drei Teilgebieten der Schlittelpiste, sodass jeder Abschnitt so doppelt erfasst wurde. Selbstverständlich stiessen wir dabei immer wieder Herausforderungen die gut von den Teams gemeistert wurden, seien dies wechselnde Wetterbedingungen, die den Drohnenflug verunmöglichten, das Registrieren der Punktwolke oder Kühe, die Passpunkte verschoben.

Vom Feldkurs ging es zurück nach Muttenz. Dort startete das dritte Semester, in dem die Auswertung der erfassten Aufnahmen im Zentrum stand. Insbesondere beim Terrestrischen Laserscanning hatten wir viel zu tun, da wir einige Stationen manuell verknüpfen mussten. Besonders knifflig wurde es in Gebieten mit wenigen eindeutigen Referenzpunkten. Dort stiess der Verknüpfungsalgorithmus an seine Grenzen und wir mussten einige Verknüpfungspunkte manuell anwählen. Die Nutzung einer uns noch unbekannten Software erschwerte die Arbeit zusätzlich und Zeitdruck bei der Prozessierung tat sein Übriges. Am Ende des Semesters mussten wir leider feststellen, dass, obschon eine gute lokale Genauigkeit erreicht wurde, die globale Übereinstimmung nicht den Anforderungen vom Auftraggeber entsprachen.

Um den Bahnbetreibern trotzdem ein hochwertiges Digitales Terrain Modell zu liefern, beauftragte das Institut Geomatik zwei Studierende, nämlich die Autoren diesen Beitrags, während den Semesterferien die Datenverarbeitung für das Projekt erneut durchzuführen.

Zuerst haben wir die Fotos der Drohnenaufnahmen für das gesamte Gebiet zusammengefügt und dann mittels GNSS gemessenen Kontrollpunkten in das Landeskoordinatensystem LV95 eingepasst. Gleichzeitig haben wir die Laserscanning-Daten einzeln anhand derselben Kontrollpunkte auf ihre Genauigkeit geprüft. Wir nutzten die sechs Laserscanning-Punktwolken, um die Photogrammetrische Punktwolke zu verdichten. Diese Punktwolke haben wir dann mittels eines automatisierten Algorithmus klassifiziert. Dadurch wurde die Vegetation, Gebäude und andere Störobjekte entfernt. Aus der nun gefilterten Punktwolke generierten wir ein Mesh mittels Dreiecks Vermaschung. Zum Abschluss verglichen wir das Mesh mit Bodenpunkten. Mit den erhaltenen Resultaten sind wir sehr zufrieden. Die Analyse ergab Abweichungen mit einem Mittelwert von 1,8 cm, einer Standardabweichung von 4,1 cm und einer maximalen Abweichung von 13,5 cm. Das heisst, wir haben die angeforderte mittlere Modellgenauigkeit von 10 cm erreicht.

Zusätzlich haben wir vereinzelte Elemente noch detailliert modelliert. Ein Beispiel dafür ist ein kleiner Tunnel, der auf der Piste liegt. Diesen haben wir mithilfe von Schnitten in der Punktwolke und anhand von aufgenommenen Bildern möglichst realitätsnah modelliert. So konnten wir schlussendlich ein vollständiges Geländemodell, ein möglichst stark vereinfachtes Modell sowie ein Luftbild an die Betreiber der Schlittelbahn liefern.

Zwar muss man als Geomatiker stets sehr genau, konzentriert und sorgfältig arbeiten – ansonsten wüsste man, in diesem Fall plötzlich nicht mehr, wo es wieviel Schnee hat. Doch wird man auch immer wieder belohnt, beispielsweise wenn etwas Zeit bleibt, um eine schöne Aussichten oder einen besonderen Ort zu geniessen.

Autoren: Geomatik Studierende im 4. Semester