Original paper

Hydrographic Surveying of the Steppe Lake Neusiedl – Mapping the Lake Bed Topography and the Mud Layer

[Hydrographie des Steppensees Neusiedler See - Vermessung des Seebodens und der Schlammschicht]

Heine, Erwin; Kogelbauer, Ilse; Prokoph, Andreas; Loiskandl, Willi

Abstract

To ensure the various functions of the Lake Neusiedl, commercial as well as ecological, in the future a sound management of the water, the mud and the reed beIt is required. Management needs concise data to asses the risks and vulnerability. In order to build on previous investigations, to observe changes, and to create a high resolution digital terrain model (DTM) of the lake bed, a comprehensive survey of the lake bottom and the mud layer was initiated. Hydrographic surveying methods based on acoustic echo sounding techniques provide the back bone of topographic data generation of the lake bottom and the mud layer. The acoustic echo sounding system consists of side scan sonars, single beam sounders and a sediment profiler. Shallow lakes with a composition of thick mud layers compared to the water depth are a challenge for these systems. Transects were measured in a regular grid by boat. To verify the echo sounding measurements, to obtain data in areas with a water depth lower than 50 cm (where echo sounding is not applicable), and to provide data for the transition zone between the water body and the reed beIt, a combination of soil physical sensors in a measuring system was introduced. The single-point measurement system consists of a capacitive sensor and a cone penetrometer. At selected points soil cores were taken as an additional reference. A global navigation satellite system (GNSS) for real-time kinematic (RTK) positioning of dynamic, precise vertical point-measurement was utilized for the exact positioning of all measurements. Cross-correlation of the dataset enabled the identification of outliers and systematic errors, hence the provision of the dataset with high quality. This spatial data is now available with an overall accuracy of better than ± 10 cm to generate DTMs of the lake bottom and the mud layer.

Kurzfassung

Damit der Neusiedler See als besonders schützenswertes Ökosystem sowohl in seiner ökologischen Funktionsfähigkeit aber auch in seiner ökonomischen Funktion erhalten bleibt, ist eine genaue Kenntnis der Wasserfläche, des Schlammkörpers und des angrenzenden Schilfgürtels von Nutzen. Daher wurde eine topografische Aufnahme des Seebodens und der Verteilung und Mächtigkeit des darin abgesetzten Schlamms initiiert. Durch den Vergleich mit vorangegangenen Vermessungen können so auch Veränderungen aufgezeigt werden. Die hydrographische Vermessung basierend auf Echolotmessungen mit Einzelstrahl-Echolot, Sub-Bottom-Profiler und Seitensichtsonar stellt die Basis für die Generierung von Seeboden und Schlammoberflächenmodellen dar. Zur Validierung der Echolot-Schallausbreitungswerte für Schlamm und zur Erfassung der Seichtwasserflächen im Uferbereich (Übergang von der Wasserfläche zum Schilfgürtel) wurden zusätzlich Einzelpunktmessungen mit einem adaptierten bodenphysikalischen Messsystem durchgeführt. Dieses Messsystem basiert auf zwei gebräuchlichen Sensoren, einem kapazitiven Sensor und einem Penetrometer, welche mit einem RTK-GNSS georeferenzierte Vertikalprofile von der Wasser-Schlamm Seebodensedimentschichtung liefern. Die Referenzmessungen dienen zur Eliminierung von Ausreißern und systematischen Fehlern der Echolotmessungen. Damit wurde als Ergebnis ein hochwertiger Datensatz mit einer Genauigkeit von besser als ±10 cm zur Generierung Digitaler Geländemodelle (DGM) der Schlammoberfläche und des Seebodens und somit zur Bestimmung der Schlammverteilung erstellt.

Keywords

hydrographic surveyinglake neusiedlmud layerside scan sonarsub-boltom-profiling