山在呼唤

克伦塔勒西位于海拔848米处，早在1655年，苏黎世艺术家康拉德·迈耶（Conrad Meyer）就以其为灵感绘制了第一幅现代高山全景图。该湖由数年前的一次岩石滑坡形成，两侧为2900米高的山体Glärnisch，由于其迷人的美景，对游客和艺术家来说仍然是一个惊人的吸引力。但不仅仅是诗人和画家认识到了这座3.3平方公里的大教堂的潜力，它由周围的山间小溪（如克伦河）提供水源。1908年，克伦塔勒西河在罗丹伯格和萨克伯格之间的东侧被土堆拦住，为周围的村庄和公司发电。

由于修建了长220米、高21.5米的新土坝，该湖可输送约3980万立方米的水，如果需求波动和高峰期，这些水可用于发电。

从空气到水

IngenieurTeam GEO GmbH以其开创性的方法将水文学和摄影测量相结合，计划通过其测深船、勘测员、徕卡地理系统工业无人机（UAV）解决方案以及瑞士格拉罗斯州徕卡地理系统公司最先进的定位技术对该地区进行勘测。其目标是生成一个三维模型，用于精确计算和模拟实际持有能力。

在所有准备措施、审批流程和规划完成后，卡尔斯鲁厄的专家们乘坐配备声纳的船只前往距离220多公里的瑞士阿尔卑斯山湖泊，以常规水位计绘制湖泊的污染情况。船舶和徕卡地理系统无人机进行的所有测量均记录在瑞士国家坐标系LV03中。

这艘6米长的船只计划用172条记录线起航，使用Reson SeaBat 8101多波束回声测深仪拍摄湖水土壤的详细图像。测深仪以150度的角度发出声音信号，并通过测量回波经过的时间来计算水深。在每秒30平的频率下，以101束/平的速度，水文曲线接收高精度的河床数据，分划为每秒3030个单点。由于每个测量轨迹有三分之一的重叠，专家们确保在测量过程中达到小于10厘米的精度。

但在采集数据之前，必须对测量系统进行精确校准，以避免干扰因素，正确确定结果。因此，传感器技术必须在每次部署前进行调整，以减去船舶的线性运动和围绕其轴的旋转，以防止任何伪造。为了获得湖泊地面清晰而详细的图像，水文曲线的进一步步骤是将水的声速考虑到计算中，声速随温度和悬浮颗粒的变化而变化，在静水中尤其重要。

在船下水并校准后，船员们出海进行了两个半小时的首次巡航，以获得对湖泊特征的第一印象，并开始创建第一个土壤声纳数据。根据规划的路线，并考虑到湖泊的深度和纹理，高度熟练的测量仪收集了足够的信息，创建了一个134.837.653 x - y - z坐标点云。总而言之，观测船的船员在5天内完成了对Klöntalersee 2855204平方米的全部记录。

超出了限制

不仅气候条件的快速变化和严寒将人和机器推到了极限，冰川地块格拉尼施（Glärnisch）修建了南部堤坝，环境也对这项技术进行了测试。在2900米的高度上，这座山体实际上把它的影子投射到了前方。通过靠近河边的山体陡坡，专家们担心，由于克伦塔勒西南侧的信号不透明，他们可能会失去GPS数据流。在这种情况下，船的位置将由放置在湖北岸和东岸的测速仪进行确定。由于湖面呈长而长的肾形，因此要获得船的位置的准确细节将产生严重的问题。

通过在测量仪上使用徕卡Viva GS 16 GNSS天线，多波束声纳记录的数据可以精确地分配到它们的坐标上。借助其内置的SmartLink技术，即使GSM网络的信号丢失，机组仍能够记录高精度数据并接收全球导航卫星系统校正数据。由于550个通道、最先进的测量引擎和超现代RTK算法，无人机和船舶的数据都可以精确地分配到测试结果中。

由于它们的一般设计，河岸情况很难捕捉到多波束装备的船只。此外，在浅水区和靠近海岸的地方，损坏敏感而昂贵的传感器的风险迅速上升。为了仍然获得体积计算和模拟的精确结果，工程师依靠他们的无人机的经验，并决定通过摄影测量捕捉海岸和空中的路堤。

来自天空的精确性

在从船上测量到湖泊的正常水位后，工程师们开始为徕卡地球系统无人机解决方案计划飞行。为了捕捉与船只测量重叠的海岸区域，在低水位处使用无人机规划后续飞行至关重要。在克伦塔勒西的水位季节性下降后，莱卡地球系统公司的六架直升机开始了调查。

为此，Ing.团队的专家使用内部内置的飞行规划软件对飞行进行了地理规划，设置了后续飞行的航路点，并确定了适合调查的参数，如高度、地面采样距离（GSD）、飞行速度和数据重叠。为了尽可能精确地记录河岸区域经常倾斜和陡峭的地形，专家们决定对每个区域进行几次调查，以提高数据的有效性。完成PC上的飞行计划并将航路点加载到无人机内部存储器后，使用Viva GS16测量湖泊周围的地面控制点（GCP），以便开始第一次飞行。

阿尔卑斯山水库的勘测再次对人和机器提出了自己的挑战。除了平均气温低于0摄氏度、天气变化迅速和云层较低之外，拥有陡坡山墙的克伦塔勒西南岸再次成为最大的挑战。无人机必须启动并降落在单独的船上，因为陡峭的墙壁和茂密的海岸植被使得飞行员无法在陆地上操作。除了敏感可靠的技术外，飞行员的技能和稳定的手尤为重要。

尽管条件恶劣，卡尔斯鲁厄的团队仍能在18次飞行中收集到高度精确的数据，因此在两天内就覆盖了全长超过12公里的干海岸带。每两秒钟拍摄一张照片，无人机以4米/秒的速度移动，专家们确保连接在飞行多传感器平台上的摄像机以最高精度记录数据。

“由于无人机数据的快速可用性，我们能够在现场评估第一个结果，”IngenieurTeam GEO的Benjamin Busse说。

将技术与精确性相结合

与测量船的记录一样，对基于无人机的结果进行准确的参考是非常重要的。为此,专家们Ingenieurteam GEO无人机装备一个特别RTK / GNSS模块,除了使用GS16万岁GNSS天线,这是完美的匹配工作在这些困难的条件下达到一个1 - 3厘米运用收集到的数据的准确性。

测量完成后，测量专家开始处理获得的数据。由多波束声纳产生的点云必须被输入PDS 2000轴承软件，以手动编辑和纠正它们的不精确性。为了将河岸的数据整合到体积计算中，无人机创建的所有4400张高分辨率图像必须导入飞行规划软件，在那里它们与无人机的日志文件中的坐标合并。之后，在后期处理软件AgiSoft PhotoScan Pro中编辑地理参考数据，创建3D模型和点云。随后，这两个3D模型在Autodesk应用程序AutoCAD®Civil 3D中结合，生成湖泊情况的精确模型。

利用来自3D模型的数据，工程师为客户生成了带有高程线的精确地图。通过能够生成如此精确的结果，并结合两种完全不同的测量大而具挑战性区域的方法，工程师们勇敢地面对挑战，使用最现代的技术完成了这项工作。通过船只和无人机生成的数据，专家们能够满足客户的愿望，即一个详细的虚拟3D模型和一个带有等高线打印出来的米长的情况计划。

“我们的现代多波束系统和徕卡地理系统无人机的测量结果相结合，使我们能够非常快速地生成高精度数据，”Busse说。

再次选择Leica Geosystems的飞行多传感器平台，重新思考传统的工作方式，是专业人士实现最佳效果的正确选择。