Erfaringer med fjernstyret båddrone til opmåling og kontrol med vandløb

Ved brug af ny teknologi har SEGES i samarbejde med WSP og LE34 i april 2020 undersøgt mulighederne for at benytte en fjernstyret båddrone til kontrol af vandløbsregulativerne. I undersøgelserne blev båddronen benyttet til opmåling af vandløbsprofilets dimensioner med et ekkolod, hvilket blev sammenholdt med opmålinger af profilet foretaget med GPS.

Når vandløbets skikkelse opmåles, gøres det med en GPS ud fra en fastlagt metode. 

Læs: Guidelines til kontrolopmåling af vandløb

Retningslinjerne beskriver metode og interval, men dog med mulighed for faglige vurderinger af den enkelte opmåler på selve lokaliteten. Denne type opsyn med vandløbene kontrollerer udelukkende forholdene på de udvalgte målestationer og tilvejebringer ikke anden information end skikkelsesdata og vandføringsdata, hvis det er påkrævet i regulativet.

Den teknologiske udvikling giver nye muligheder for detaljerede opmålinger. Potentialet i at opmåle vandløbsskikkelser ved brug af en båddrone er blevet undersøgt, og fordele såvel som udfordringer ved brug af den opmålingsmetode som fremgår af baggrundsrapporten, er fremhævet nedenfor.

Fordele ved brug af båddrone

• Større informationsmængde
  Den benyttede båddrone udsender en puls hvert 1,2 sekunder imens den sejler langs vandløbets tværprofil. Dette genererer en stor mængde datapunkter, som benyttes til at lave en detaljeret vandløbsskikkelse ved den pågældende kontrolstation.
  
  Udover en opmåling af vandløbsprofilet kan båddronen samtidig udføre en vandføringsmåling. Proceduren for beregning af vandføring med ekkolokaliserende båddrone Kan findes i denne PDF-fil. På baggrund af både vandløbets skikkelse og vandføringen kan Manningtallet udregnes. 
  
  
• Målinger mellem kontrolstationer
  Ved at opmåle bundkoten i transekter i vandløbets længderetning, kan skikkelsesdata beregnes ved en vilkårlig placering i vandløbets forløb. Afstanden mellem transekterne afhænger af vandløbets dybde.
  
  
• Effektiv i større vandløb
  I større vandløb, hvor vadning ikke er en mulighed, tages en båd i brug for opmåling af vandløbsskikkelser. Denne type opmåling er ofte resursekrævende da det kræver 3 personer at gennemføre en måling, en måletekniker, en måleassistent og en bådfører. Ved at benytte en båddrone kan en måletekniker udføre samme måling alene oppe fra bredden, uden at skulle ud i vandløbet.
  
  Brugen af båddroner i type 2 og -3 vandløb, der er vandløb med en bundbredde på mere end 2m og et oplandsareal på mindst 10km2, kan derved reducere antallet af mandetimer og mængden af udstyr brugt på opmålingen.

Svagheder ved brug af båddrone

• Vandplanter er en hindring
  For at kunne opmåle bunden med tilpas nøjagtighed, skal vandløbet være grødefrit da båddronens ekkolod ikke kan trænge gennem grøden og ned til vandløbsbunden. Kontrolmålinger med traditionelle metoder udføres også i den grødefri periode. Dette sikrer, at den aktuelle vandstand er betinget af vandløbets bundforhold, som der skal kontrolleres, og ikke biologiske elementer, som grødevækst.
  
  
• Vandstanden må ikke være lav
  Båddronens evne til at måle vanddybde er begrænset af en minimumsdybde på 20-40 centimeter. Båddronens evne til at opmåle bliver derved begrænset i brede og meget lave vandløb. Båddronens måleusikkerhed ved lavt vand er også en udfordring, når kanterne af tværprofilet skal opmåles.
  
  
• Uegnet ved flom
  Ved kraftige nedbørshændelser transporteres store mængder suspenderet stof fra eksempelvis nedstyrtede brinker gennem vandløbet. Det gør vandsøjlen uklar og kan påvirke signalerne fra båddronens ekkolod, således at den modtager signal fra partiklerne i vandet, og ikke vandløbets bund. Ved meget store vandføringer kan der opstå bølger med skumtoppe i vandløbet. Under disse forhold vil båddronen ikke ligge tilpas stabilt på vandoverfladen til at målinger bliver retvisende.
  
  
• Opmåling ovenvande
  Båddronen kan kun opmåle skikkelsesdata under vandspejlet. Regulativopmålinger kræver dog opmåling op til vandløbets kronekant. Disse kan enten udføres med traditionelt håndholdt udstyr eller med en flyvende drone. Det er derfor en fordel at vandspejlet er så højt som muligt ved brug af båddronen, for at opmåle mest muligt af profilet under vandspejlet med båddronen.
  
  For at opnå en tilstrækkelig nøjagtighed kan en LiDAR påmonteres en luftbåren drone. Det er vigtigt at overflyvningen med drone foregår inden for en rimelig tidsramme ift. opmåling med båddronen, da der ellers kan opstå uoverensstemmelser mellem de to datasæt. 
  
  Den supplerende overflyvning har den fordel, at dette bidrager med en visuel inspektion af strækningen, heriblandt kan strømrendens forløb, sandvandring, nedfaldne brinker, væltede træer og overvintrende grødeøer lokaliseres og dokumenteres.
  
  
• Metoden er endnu ikke bredt anerkendt
  Opmålingen med en båddrone er, i modsætning til den traditionelle opmåling med GPS, en kontaktløs måling. Metoden er fortsat under udvikling ift. brug af teknologien ifm. kontrol af vandløbsregulativer. Lige såvel som der er en ensartet guideline for brug af GPS-udstyr til opmåling af vandløb, bør denne type guideline udvikles for brug af båddrone samt data databehandling for vandløbsdata opmålt med båddrone. 
  
  
• Håndtering og pris
  En båddrone er, på trods af sin hyppigere benyttelse til opmåling af større vandløb, stadig specialudstyr og det kræver ekspertise at betjene både udstyr og fortolke data. Prisen på en båddrone er høj, og det forventes ikke i den nærmeste fremtid at være rentabelt for enkeltpersoner at indkøbe et eksemplar.