Das sphärische Mobile Mapping System, mit dem ein Forschungsteam der Universität Würzburg einen Permafrost-Tunnel an der Zugspitze vermessen hat. (Bild: Universität Würzburg)
Der 1926 erbaute Permafrost-Tunnel in der Zugspitze war ursprünglich ein Verbindungsweg für Skifahrer zwischen Österreich und Deutschland. Heute dient er der Umweltforschung. Ein Team um Professor Andreas Nüchter vom Lehrstuhl für Robotik an der Universität Würzburg testete hier eine innovative Methode zur dreidimensionalen Kartierung.
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„Moderne 3D-Kartierung ist für zahlreiche Anwendungen wie autonomes Fahren, Bauwerksinspektionen, Raumfahrt oder Umweltkartierungen von zentraler Bedeutung“, erklärt Nüchter. Bisher eingesetzte Methoden, etwa LiDAR-Scanner oder Drohnen, stoßen in unzugänglichen Bereichen wie Tunneln oder Höhlen jedoch an ihre Grenzen.
Technologie mit vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten
Das von Nüchters Team entwickelte sphärische Mobile Mapping System setzt auf eine robuste, kugelförmige Plattform mit geschützter Sensorik. Es kann sich selbständig durch unwegsames Gelände bewegen und dabei präzise 3D-Aufnahmen erstellen. Dank der rollenden Bewegung erfasst das System die Umgebung aus allen Perspektiven und sorgt für eine lückenlose Kartierung.
Herausforderungen und Perspektiven
Trotz der Vorteile bringt das Kugel-System aber auch Herausforderungen mit sich. "Die schnelle Rotation kann zu Verzerrungen in den erfassten Daten führen, und Trägheitsmessungen werden unzuverlässiger", erläutert Nüchter. Sein Team arbeitet gezielt daran, diese Probleme zu lösen, um die Genauigkeit der Kartierung weiter zu verbessern.
Die Technologie könnte in Zukunft eine bedeutende Rolle in der Erforschung unbekannter oder schwer zugänglicher Umgebungen spielen. Die japanische Raumfahrtagentur JAXA testete Anfang 2024 bereits einen ähnlichen kugelförmigen Roboter auf dem Mond. "Auch für die Untersuchung von Steinschlag, dem Abtauen des Permafrosts und den daraus resultierenden Rutschungen sind derartige Anwendungsfelder hochrelevant", bestätigt Dr. Sarah Schönbrodt-Stitt aus der Fernerkundung.
Potenzial für weitere Forschung
Die erfolgreiche Demonstration im alpinen Permafrost-Tunnel stellt einen bedeutenden Meilenstein dar. "In Zukunft soll die Messkugel noch Temperaturinformationen sammeln und so die Oberflächenbeschaffenheit analysieren", sagt Andreas Nüchter. Dies würde weitere wertvolle Erkenntnisse für Umweltwissenschaftler liefern.
Zukünftige Projekte könnten die Technologie auch in der Arktis erproben. "Die Umweltbedingungen auf der Zugspitze ähneln teilweise denen in der Arktis, wobei dort die Infrastruktur weniger ausgebaut ist und viele Forschungsprojekte genau solche Umweltinformationen benötigen würden", erklärt Dr. Mirjana Bevanda vom Lehrstuhl für Fernerkundung.
Andreas Nüchter blickt ebenfalls gespannt in die Zukunft: "Die von uns entwickelten Roboter in den sich verändernden Gletschern auf Spitzbergen einzusetzen, um deren Dynamik zu kartieren, wäre für Klimaforschungen hochinteressant."
