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Publications in Scientific Journals:

G. Mandlburger:
"Interaction of Laser Pulses with the Water Surface - Theoretical Aspects and Experimental Results";
Allgemeine Vermessungs-Nachrichten (AVN) begutachtete Beiträge, 11-12 (2017), 343 - 352.



English abstract:
Exact water level heights are required in laser bathymetry as the basis for measuring correct water depths, in hydraulic modelling as reference data for calibrating flood maps, for discharge estimation in hydrology, for topographic map production, and in many other fields. Measuring water surface heights with lasers is feasible but the interaction of the laser beam with the air-water-interface is complex. In this contribution, first, the various parameters influencing the backscatter from the water surface and water column (laser wavelength, incidence angle, beam divergence, footprint size, surface albedo, specular reflection, etc.) are discussed in theory based on the laser-radar equation. In the second part, results from various real-world data acquisitions with topographic and bathymetric laser sensors are presented demonstrating the effect of the individual parameters in practice.

German abstract:
Präzise Wasserstandshöhen werden in verschiedenen Anwendungsgebieten benötigt: In der Laserbathymetrie für die Ermittlung korrekter Wassertiefen, in der hydrodynamisch-numerischen Modellierung als Referenzdaten für die Kalibrierung von Modellen zur Ableitung von Überschwemmungsflächen, in der Hydrologie für die Durchflussbestimmung, in der Kartographie für die Erstellung topographischer Karten und in vielen anderen Bereichen. Die Erfassung der Wasseroberfläche mittels Laserentfernungsmessung ist zwar prinzipiell möglich, allerdings ist die Interaktion der Laserstrahlung mit der Wasser-Luft-Grenzschicht komplex. In diesem Beitrag werden daher zunächst die wesentlichen Parameter, die bei der Rückstreuung des Signals von der Wasseroberfläche und der Wassersäule eine Rolle spielen, anhand der Laser-Radar-Gleichung theoretisch erörtert (Laserwellenlänge, Einfallswinkel, Strahldivergenz, Größe des Abtastflecks, Albedoeffekt, spiegelnde Reflexion usw.). Im zweiten Teil werden Ergebnisse von konkreten Messkampagnen mit topographischen und topo-bathymetrischen Laserscannern vorgestellt, die den Einfluss der einzelnen Parameter in der Praxis zeigen.

Keywords:
Water surface mapping, airborne laser bathymetry, laser-radar equation, scattering and absorption, water surface dynamics

Created from the Publication Database of the Vienna University of Technology.