RaMon

Radar-Based Spatial Monitoring (RaMon)
Radargestützte Erfassung geometrischer Veränderungen und Modellierung des dynamischen Verhaltens von Geoobjekten in der Energierohstoffgewinnung und Energieversorgung


Projektinformationen Förderung durch

Dieses Vorhaben wird aus Mitteln des Niedersächsischen Ministeriums für Wissenschaft und Kultur im Rahmen der Ausschreibung von NTH-Forschungsprojekten (Bottom up) der Niedersächsischen Technischen Hochschule (NTH) gefördert.  Das Projekt gliedert sich in drei Teilprojekte, welche jeweils an den Mitgliedsuniversitäten der NTH durchgeführt werden.

Teilprojekte:
Teilprojekt an der TU Clausthal: Methodische Erweiterung der Persistent Scatterer Interferometry (PSI) für das Monitoring zeitlich variierender Höhenänderungen
Teilprojekt an der TU Braunschweig: Analyse von nieder- und hochfrequenten Deformationsprozessen von Infrastrukturanlagen und geodynamisch aktiven Gebieten mit bodengebundenem Radar
Teilprojekt an der Leibniz Universität Hannover: Strukturelle und thematische Analyse von Deformationsprozessen aus differentieller SAR-Interferometrie durch automatische Bildinterpretation von SAR-Bildern Laufzeit 01.10.2009 – 30.09.2011

Zentraler Aufgabenschwerpunkt des geometrischen Monitoring ist die Überwachung der Geländeoberfläche, d.h. die Beobachtung und die Modellierung von Bewegungen und Verformungen, wobei vertikale und horizontale Komponenten getrennt betrachtet werden können. Bei der Betrachtung von Höhenänderungen erfassen etablierte Messverfahren wie Nivellement und GPS die Veränderungen an fest vermarkten, d.h. wieder auffindbaren Punkten. Vorteil dieser Methoden ist die eindeutige Identität der Objektpunkte. Nachteil dieser punkthaften Erfassung ist der hohe Zeit- und Personalaufwand und die erforderliche modelltheoretische Übertragung der Punktbewegungen auf die Verformungen der Fläche.

Die Methoden der Radarinterferometrie haben den Vorteil, dass die Erdoberfläche flächenhaft großräumig, in kurzen Zeitabständen und mit relativ geringem Kostenaufwand erfasst werden kann. Außerdem stellt die Radarinterferometrie ein berührungsfreies, fernerkundliches Messverfahren mit einem aktiven Sensor dar, wodurch man aufgrund der Wellenlänge weitgehend von natürlichen Umweltbedingungen (Wetter, Sonneneinstrahlung, etc.) ist.

In den letzten 10 bis 15 Jahren hat die Radarinterferometrie im Bereich der Beobachtung von Bodenbewegungen für geowissenschaftliche Fragestellungen aufgrund der Verfügbarkeit geeigneter abbildender hauptsächlich satellitengestützter Radarsysteme erheblich an Bedeutung gewonnen. Terrestrische SAR- und RAR-Systeme (Ground Based Radar - GBR) stellen eine aktuelle Neuentwicklung dar.

Seit einigen Jahren sind die Methoden der differentiellen SAR-Interferometrie zur Erfassung von Deformationsprozessen so weit entwickelt, dass sie belastbare Aussagen über das Bewegungsverhalten enthalten. Die Implementierung dieser Methode als eigenständiges, messtechnisches Verfahren erfordert jedoch weitergehende Untersuchungen und Entwicklungen. Neue satellitengestützte Radarsysteme wie auch die neuartigen bodengestützten Systeme erweitern die Anwendungsmöglichkeiten bei gleichzeitiger Verbesserung der Aussagekraft und Genauigkeit erheblich. Deshalb sollen diese neuen Systeme grundlegend untersucht, ihre besonderen Eigenschaften und relevante Fehlereinflüsse bestimmt sowie die Auswertung und Analysemodelle verbessert werden.

Drei Teilprojekte sollen bearbeitet werden, wobei jedes Teilergebnis für sich eine Erweiterung der Radarinterferometrie zum Monitoring von Bodenbewegungen bzw. von Anlagen darstellt und durch die geplante Zusammenführung der Ergebnisse eine wesentliche Verbesserung der Aussagekraft und Qualität der Methoden erwartet werden kann.
Projektziele

Die übergeordneten Projektziele sind:

  • Weiterentwicklung der Persistent Scatterer Interferometrie (PSI), Verbesserungen bei der Lösung der Signal-Mehrdeutigkeiten bei stark nicht-linearem Bewegungsverhalten, Implementierung neuer Modelle und Methoden für die verschiedenen Radarsysteme und Messanordnungen (Boden, Luft, Satellit; X-,C-,K-,L-Band),
  • Modellierung atmosphärischer Störeinflüsse,
  • Untersuchung der besonderen Eigenschaften der noch neuartigen Technologie der Ground Based Radar Interferometrie und Entwicklung erweiterter Analyseverfahren,
  • Klassifizierung satellitengestützter SAR-Daten; Verbesserung der Interpretierbarkeit und Vergleichbarkeit der Monitoringergebnisse durch Messpunktidentifikation