Wir nutzen Cookies, um unser Angebot so barrierefrei wie möglich zu gestalten. Mit der folgenden Abfrage lassen sich die einzelnen Hilfsmittel auswählen und die Auswahl wird auf diesem Rechner lokal in Cookies gespeichert. Die Abfrage kann jederzeit über den Schalter oben rechts auf der Seite aufgerufen und verändert werden.

Alle Funktionen deaktivieren Alle Funktionen aktivieren Ausgewählte Funktionen aktivieren

ABSMon

Großräumiges Monitoring vertikaler Bodenbewegungen der Nachbergbauphase mit radarinterferometrischen Methoden

Teilprojekt im Rahmen des von der RAG geförderten F&E-Vorhabens "Monitoring im Altbergbau" (ABSMon) (Nr. 0760)
 

Laufzeit: 01.08.2012 bis 30.06.2015

Projektbearbeiter

Dipl.-Geoinf. Thomas Engel
AkadR Dr.-Ing. Diana Walter

Hintergrund

Aufbauend auf den Ergebnissen und Erfahrungen aus den RAG F&E-Vorhaben GeoMon (Nr. 0572) und S@tMon (Nr. 0746), die in Zusammenarbeit mit dem IGMC erzielt wurden, beabsichtigt die RAG die Durchführung eines flächendeckenden Monitoring von Höhenänderungen in der Nachbergbauphase der Deutschen Steinkohle.


Aufgrund der Größe des zu beobachtenden Gebietes von etwa 120km x 70km ist ein grundlegendes und nachhaltiges Messkonzept zu entwickeln unter Nutzung von Satellitenaufnahmen und entsprechend interferometrischen Messverfahren sowie hochpräzisen GPS-Messungen. Für die flächenhafte Überwachung wurde der kanadische Radarsatellit Radarsat-2 entsprechend programmiert und nimmt seit 2010 in einem Wiederholzyklus von 24 Tagen das Ruhrgebiet regelmäßig auf, und zwar anhand von zwei sich räumlich überlagernden Tracks von je 100km x 100km. Die Schwierigkeit besteht in der Auswertung dieser Gesamtszenen, deren Ergebnisverknüpfung in einem einheitlichen räumlich-zeitlichen Bezugssystem sowie der zusätzlichen Einbindung ins Landesvermessungsnetz anhand der GPS-Messungen.

 

Motivation und Zielstellung

Die Radarinterferometrie eignet sich grundsätzlich sehr gut zur großflächigen Überwachung von Bodenbewegungen mit Millimeter-Genauigkeit. Limitierungen dieses Messverfahrens treten z.B. im ländlichen Raum auf, wo nur sehr wenige gute Rückstreuer, d.h. Objekte mit guten Rückstreueigenschaften, vorkommen und zu sehr großen räumlichen Lücken führen können. Durch Änderungen der Orbitposition des Satelliten zu den Aufnahmezeitpunken können zusätzlich Signaldekorrelationen auftreten, bis dahingehend, dass für bestimmte Zeitabschnitte die Auswertung und Ableitung von Bodenbewegungen unmöglich ist. Die so genannte Persistent Scatterer (PSI) Auswertemethode hat den Vorteil, dass nur stabile Punktstreuer, die selbst vereinzelt in Vegetationsgebieten auftreten können, zeitlich betrachtet werden und zu einem räumlichen Netz verknüpft werden. Eine PSI-Auwertung einer 100km x 100km Szene in einem Zug ist gewöhnlich schwierig. Bisher wurden PSI-Auswertungen mehrheitlich nur für Szenenausschnitte, d.h. Gebiete bis 2000km², durchgeführt.

Ziel des Vorhabens ist die Auswertung der Gesamtszenen (Track 1 und 2), deren Ergebnisverknüpfung in einem einheitlichen räumlich-zeitlichen Bezugssystem sowie der zusätzlichen Einbindung ins Landesvermessungsnetz über langzeit-statische hoch-präzise GPS-Messungen. Dazu ist ein verfahrenstechnischer Workflow der PSI-Auswertungen zu entwickeln, zu prüfen und anwendungsreif zu übergeben, der auch die Einbindung von mehreren Referenzpunkten bei der großräumigen Erfassung der Bodenbewegungen erlaubt und somit entfernungsabhängige Fehlereinflüsse reduziert.

Beispiele in internationalen Veröffentlichungen zeigen, dass das Erstellen von großflächigen PSI-Ergebnissen grundsätzlich machbar ist. Jedoch weisen nicht alle Ergebnisse eine optimale Qualität auf. Ziel von ABSMon ist die großräumige Erfassung von Bodenbewegungen mit hoher Qualität. Dazu werden verschiedene Auswerteansätze während der Projektzeit erprobt und Strategien für ein zuverlässiges und hochqualitatives Monitoring entwickelt und angewendet.


Neben der großräumigen Erfassung von Bodenbewegungen werden aber auch kleinräumige Gebiete mit hoher Priorität im Projekt ausgewertet und deren Ergebnisse in RAG-internen Zwischenberichten dokumentiert und interpretiert.

Daten

Die Datengrundlage bilden Aufnahmen des kanadischen Erdbeobachtungssatelliten Radarsat-2, der über einen SAR-Sensor (Synthetic Aperture Radar) verfügt. Dieser Sensor arbeitet im C-Band mit einer Wellenlänge von 5.55 cm und überfliegt alle 24 Tage das gleiche Gebiet. Die in zwei Tracks aufgenommen Datenstapel werden im sogenannten Standard-Modus mit einer Bodenauflösung von ca. 13.5m x 13.5m aufgenommen. Der Radarsensor sendet Radarstrahlung in der genannten Wellenlänge aus und empfängt anschließend die Intensitäten und Phasen der von den Objekten auf der Erdoberfläche reflektierten Strahlung.

 

Zusätzlich zu den Radardaten stehen hochauflösende digitale Höhenmodelle (NEXTMap) für die Untersuchungen zur Verfügung sowie Karten (topographische, geologische) in verschiedenen Maßstäben. Als Referenz für die zu bestimmenden Bodenbewegungen dienen präzise Nivellementsmessungen.

Projektpartner

Projektauftraggeber