Im Zuge des Ausbaus der Rheintalbahn von zwei auf vier Gleise wurde im Jahr 2016 an der Elz (Gewässer 1. Ordnung) zwischen Teningen und Riegel mit einer der größten Gewässerumgestaltungen Baden-Württembergs begonnen. Die Deutsche Bahn AG finanzierte die vorgezogene Ausgleichsmaßnahme mit rund 7 Mio. Euro, weitere 5 Mio. Euro investierte das Land in den Hochwasserschutz. Auf einer Strecke von etwa 3,5 Kilometern wurden Dämme versetzt, der Lauf der Elz neu gestaltet und dadurch ein Retentionsvolumen von etwa 385.000 Kubikmetern geschaffen.
Regelmäßige Dokumentation aus der Luft
Im Auftrag des für die Umsetzung der Maßnahme zuständigen Regierungspräsidiums Freiburg wird die Maßnahme nun seit mehreren Jahren durch regelmäßige Drohnenbefliegungen begleitet. Mit einer Gesamtfläche von 65 ha ist das Gebiet zu groß, um es effizient mit einem Kopter zu erfassen, weshalb in diesem Fall mehrere Starrflügler im Parallelbetrieb zum Einsatz kamen. Im Rahmen der Bildflugplanung wurden Parameter wie Aufnahmepositionen, Fluglinien und Einstellungen der Kamerasysteme definiert, die vor dem Start an die Flugsysteme übermittelt wurden.
Vor Durchführung der Drohnenflüge wurden 20 Passpunkte signalisiert, deren Lage mittels mehrfacher unabhängiger RTK-Messungen mit einer absoluten Lagegenauigkeit von etwa 2 cm bestimmt wurde.
Nach dem Start folgen die Drohnen GPS-gestützt dem vordefinierten Flugpfad, wobei entsprechend den rechtlichen Vorgaben ein manueller Eingriff durch den Piloten jederzeit möglich ist. Bei jeder Befliegungskampagne werden so ca. 1.500 Einzelfotos einem regelmäßigen Muster folgend an den vordefinierten Aufnahmepositionen aufgenommen, um eine möglichst hohe Überlappung zwischen den Einzelfotos sicherzustellen.
Drohnenbefliegungen machen Veränderungen sichtbar
Nach jeder Befliegung werden die Rohdaten umfangreich ausgewertet und verschiedene Geodatenprodukte abgeleitet. Dazu wird zunächst auf Grundlage der sich stark überlappenden Aufnahmen eine 3D-Punktwolke mit ca. 100 Mio. Messpunkten erzeugt. Durch weitere Bearbeitungsschritte wird ein 2,5D-Oberflächenmodell sowie ein Orthophoto mit einer Auflösung von 3 cm erstellt. Auf Grundlage dieser Daten konnten die gewässermorphologischen Prozesse quantifiziert und sichtbar gemacht werden. So konnte beispielsweise gezeigt werden, dass ein einzelnes Extremabflussereignis zu einer Verlagerung der Prall- und Gleithänge um mehrere Meter führte. Solche Informationen sind insbesondere für den zuständigen Flussmeister Bernhard Walser von Interesse, in dessen Zuständigkeitsbereich der Ausbau und Unterhalt der Elz fällt. Auf dieser detaillierten und aktuellen Grundlage kann er die Entwicklung beurteilen und – falls notwenig – weitere bauliche Maßnahmen planen.
Vielfältige Anwendung im Rahmen von Renaturierungsprozessen
Die Anwendungsbereiche der im Rahmen dieses Projektes erzeugten Geodaten sind weitreichend und beschränken sich nicht nur auf die Quantifizierung und Visualisierung der Gewässermorphodynamik.
So wurden insbesondere die Orthophotos unter anderem auch für die Baudokumentation genutzt. Die Rückverlegung von Dämmen oder Neugestaltung des Flusslaufes lässt sich darauf gut erkennen. Für diesen Zweck wurden die Orthophotos um Schrägluftbilder und Videos aus der Vogelperspektive ergänzt, wie im Bild unten zu sehen ist.
Für einen Teilbereich des renaturierten Gebietes wurde zudem ein digitales Geländemodell erstellt, das als Grundlage für die Abflussmodellierung durch die Firma FICHTNER herangezogen wurde. Trotz der Limitierungen photogrammetrischer Verfahren bei der Erfassung der Gewässersohle stellen sie insbesondere bei flachen Gewässern eine wirtschaftliche Alternative zur terrestrischen Erfassung des Geländes dar.
Die hochaufgelösten Orthophotos, auf denen verschiedenartige Vegetation, Totholz und andere ökologisch relevante Elemente gut zu erkennen sind, werden von Andreas Becker und seinem Team von HYDRA für das regelmäßige Monitoring der Renaturierungsmaßnahme genutzt. Außerdem werden die Daten als Grundlage für den Pflege- und Entwicklungsplan herangezogen, der vom Büro PLU Freiburg ausgearbeitet wird.
Auf Schautafeln, in Videos und auf Plakaten vermitteln sie der Öffentlichkeit einen guten Eindruck davon, welche positiven Auswirkungen für Mensch und Natur mit einer solchen Renaturierungsmaßnahme verbunden sind.
Die Renaturierung der Elz gehört somit auch dank moderner Drohnentechnik zu einer der am besten dokumentierten Gewässerumgestaltungen der letzten Jahre.