GeoMonitoring 2023

9. - 10. März 2023
Programmübersicht
Leibniz Universität Hannover
Anmeldung
Kontakt

Die GeoMonitoring 2023 findet am 9. - 10. März 2023 an der Leibniz Universität Hannover statt.

Veranstaltungort:

Leibniz Universität Hannover, Schneiderberg 1B, Gebäude 2505, Hörsaal Organische Chemie (OCI), 30167 Hannover

Im Foyer des Hörsaals OCI werden Firmenstände, eine Posteraustellung und die Kaffeepausen organisiert.

Teilnahmekosten:

Frühbucher bis 15.01.2023: 190 € (zzgl. MwSt.) (inkl. Catering und Teilnahme an der Abendveranstaltung)

Normal ab 16.01.2023: 210 € (zzgl. MwSt.) (inkl. Catering und Teilnahme an der Abendveranstaltung)

Übernachtung/Hotel:

Grand Palace Hotel Hannover, Lavesstraße 77, 20 Einzelzimmer für 95,- € (Frühstück/Übernachtung) bis 10.02.2023 reserviert mit dem Stichwort „GeoMonitoring-Tagung 2023" unter reservation@grand-palace-hannover.de,

Intercity Hotel Hannover, Rosenstr. 1, 25 Einzelzimmer für 105,- € (Frühstück/Übernachtung) bis 09.02.2023 reserviert mit dem Stichwort „Geomonitoring-2023" unter +49 511 169921 300,

sowie unter dem Stichwort "Tourismus" auf dem Internetportal www.hannover.de

Anmeldung zur Posterausstellung:

Wenn Sie zur Veranstaltung ein Poster ausstellen möchten, senden Sie bitte an geomonitoring@gug.uni-hannover.de:

Kategorie wissenschaftliche Poster:

  • Titel
  • Name, Vorname, ggf. Koautor*innen
  • Institution bzw. Firma des Autors, Adresse
  • Telefonverbindung und E-Mail-Adresse für Rückmeldungen

Kategorie Firmenposter:

  • Institution bzw. Firma, Adresse
  • Telefonverbindung und E-Mail-Adresse für Rückmeldungen

Sie sind dann aufgefordert, eine Person als Betreuer*in rechtzeitig zur Veranstaltung anzumelden. Für das Aufstellen eines Firmenposters werden zusätzlich 150 € (ggf. zzgl. MwSt.) in Rechnung gestellt.

Anmeldung eines Firmenstandes:

Wenn Sie zur Veranstaltung einen Firmenstand errichten und für Ihr Unternehmen werben möchten, senden Sie bitte an geomonitoring@gug.uni-hannover.de:

  • Firma bzw. Institution, Adresse
  • Flächenbedarf, Bedarf an Infrastruktur (Anzahl Steckdosen u.ä.)
  • Name, Telefonverbindung und E-Mail-Adresse der Betreuungsperson für Rückmeldungen

Für einen Firmeninformationsstand (inkl. Anmeldung einer Betreuungsperson) betragen die Kosten 600 € (ggf. zzgl. MwSt.).

Fortbildungsveranstaltung:

Die GeoMonitoring 2023 wird von der Ingenieurkammer-Bau Nordrhein-Westfalen gemäß § 6 Fort- und Weiterbildungsordnung (FuWO vom 26.10.2007) als Fortbildungsveranstaltung (Seminarnummer 64113) mit insgesamt 8 Fortbildungspunkten anerkannt.

Kontakt:

Im Falle von Fragen zur Veranstaltung, Anmeldung, Programm etc. wenden Sie sich gerne per Mail an geomonitoring@gug.uni-hannover.de oder telefonisch unter 0511 762 4394

Zeitplan:

Vor der Veranstaltung
31. Oktober 2022 Vortragsanmeldung
15. Januar 2023 Ende Frühbucher-Anmeldung
29. Januar 2023 Anmeldung für Poster und Firmenstände
Während der Veranstaltung
09. März 2023 12:00 - 13:15 Registrierung und Anmeldung in Foyer des Hörsaals OCI
09. März 2023 13:15 - 13:30 Eröffnung und Grußworte
09. März 2023 15:00 - 15:30 Kaffeepause
09. März 2023 ab 19:00 Abendveranstaltung im Brauhaus Ernst August
10. März 2023 08:00 - 08:30 Registrierung und Anmeldung in Foyer des Hörsaals OCI
10. März 2023 10:00 - 10:30 Kaffeepause
10. März 2023 12:00 - 12:15 Schlussworte und Ende der Veranstaltung

Radar-basiertes Monitoring I

13:30 Uhr - 15:00 Uhr | Moderator: Ingo Neumann
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Walter et al., TRE ALTAMIRA S.L.U.
9. März 2023 | 13:30-14:00
Diana Walter
, Dr.
, TRE ALTAMIRA S.L.U.
Jan Anderssohn
, Dr.
, TRE ALTAMIRA S.L.U.

Satellitengestützte, radarinterferometrische Messungen werden seit einigen Jahren operativ zur Überwachung von Bewegungen im Bereich des Geomonitorings genutzt. Eine zunehmende Anzahl von Nutzern ist dadurch befähigt konkrete Qualitätsanforderungen (Genauigkeit, Korrektheit, Vollständigkeit, Pünktlichkeit) an InSAR-Provider zu stellen, stehen jedoch noch häufig vor der Herausforderung die Menge an bereitgestellten Informationen effizient zu nutzen und in eigene Arbeitssysteme und -abläufe vollständig zu integrieren. Der Beitrag beleuchtet verschiedene Nutzer-anforderungen und -herausforderungen, die durch gezielte, aktuelle Weiterentwicklungen der InSAR-Technik und der bereitzustellenden Daten und Informationen erfüllt bzw. gelöst werden können.

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Spreckels et al., Allsat GmbH
9. März 2023 | 14:00-14:30
Frank Knospe
, Dr.
, Stadt Essen
Volker Spreckels
, RAG
Michael Schulz
, Allsat GmbH
Florian Schäfer
, Allsat GmbH
Jürgen Rüffer
, Allsat GmbH

Dieser Beitrag beschäftigt sich mit der Validierung von Messverfahren für das Bodenbewegungs-Monitoring in der Kombination von GNSS, DInSAR, Nivellement und Tachymetrie. Die Überprüfung der Zuverlässigkeit der Messverfahren durch unabhängige Kontrollen war die Motivation für den Aufbau eines Testfeldes auf dem Gelände der Wassergewinnung in Essen, in der unterschiedliche Messverfahren für die Ermittlung von Bodenbewegungen untereinander validiert werden können.

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Piter et al., Leibniz Universität Hannover
9. März 2023 | 14:30-15:00
Andreas Piter
, Leibniz Universität Hannover
Mahmud H. Haghighi
, Dr.
, Leibniz Universität Hannover
Mahdi Motagh
, Prof. Dr.
, Leibniz Universität Hannover

Traffic infrastructures are important for our society as freight and passengers are transported on roads and railway tracks every day. However, the infrastructures are vulnerable to ground motion which might lead to damage and hinder their optimal function. Monitoring traffic infrastructures help to prevent these damages and related economic losses. InSAR is a satellite-based remote sensing technique to measure the ground motion over wide areas with a high accuracy being sensitive to motion in the range of millimeters to centimeters. However, experience with the operation of InSAR methods and interpreting the results is necessary to exploit the full potential of InSAR. Furthermore, preprocessing and time series analysis are computationally heavy and require large computing facilities. For this reason, german authorities are not yet using InSAR as an operational tool for measuring ground motion. Moreover, authorities require InSAR tools tailored to the monitoring of traffic infrastructures, despite the publicly available ground motion services in Germany and Europe.

In our project SAR4Infra, we develop a continuous monitoring system based on Sentinel-1 InSAR, tailored for traffic infrastructures, particularly railways and highways. The system shall support decision makers in german authorities by providing information about segments of traffic infrastructure at risk. We develop an automatic operational processing chain which will be deployed on the cloud processing platform CODE-DE provided by the DLR to german authorities. The project aims at providing a monitoring system which can be used in the long run. Therefore, we base the analysis on the data from the Sentinel-1 mission with its long archive and data availability in the coming years. Further, we develop open-source software in cooperation with the technology transfer group at GFZ, the FernLab.

In this contribution, we focus on our concept for a continuous monitoring system. First, we will explain the requirements identified so far within the project. Then, design choices specific to the requirements will be presented. Finally, the challenges of InSAR time series analysis for traffic infrastructures in wide-area and its continuous update will be discussed.

Radar-basiertes Monitoring II

15:30 Uhr - 17:00 Uhr | Moderator: Markus Gerke
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Ziemer et al., Friedrich-Schiller-Universität Jena
9. März 2023 | 15:30-16:00
Jonas Ziemer
, Friedrich-Schiller-Universität Jena
Jannik Jänichen
, Friedrich-Schiller-Universität Jena
Clémence Dubois
, Dr.
, Friedrich-Schiller-Universität Jena
Christiane Schmullius
, Prof. Dr.
, Friedrich-Schiller-Universität Jena
Gideon Stein
, Friedrich-Schiller-Universität Jena
Maha Shadaydeh
, Dr. habil.
, Friedrich-Schiller-Universität Jena
Joachim Denzler
, Prof. Dr.
, Friedrich-Schiller-Universität Jena

Staubauwerke nehmen hierzulande eine wichtige Funktion ein, indem sie die Wasser- und Stromversorgung tausender Haushalte sowie der Industrie sichern. Zudem liefern sie einen wichtigen Beitrag zum Hochwasserschutz. Die regelmäßige Überwachung von Verformungen an Staubauwerken ist daher von fundamentaler sozioökonomischer und ökologischer Bedeutung. Bis vor wenigen Jahren wurden für die Messungen ausschließlich zeitaufwändige terrestrische Techniken verwendet, die die Überwachung der Bauwerke lediglich in einem halbjährlichen oder jährlichen Zyklus ermöglichte. Mit dem Start der beiden Radarsatelliten „Sentinel-1“ des Erdbeobachtungsprogramms Copernicus der ESA, ist seit 2014 jedoch eine kostenlose satellitenbasierte Überwachung der Bauwerke in bisher unerreichter temporaler Auflösung von nur zwölf Tagen möglich. Mittels interferometrischer Verfahren, wie der Persistent-Scatterer-Interferometry (PSI), können so Deformationen in Millimetergenauigkeit festgestellt werden. Die Anzahl der Messpunkte am Bauwerk ist dabei, abseits der Struktur und Materialbeschaffenheit des Bauwerks, im Wesentlichen von der Wellenlänge des ausgesandten Radarsignals abhängig. In der folgenden Studie sollen die Zeitreihen verschiedener Satelliten mit unterschiedlichen Wellenlängen für einen Multi-Sensor-Ansatz verwendet werden, um die bestehende Sentinel-1-Zeitreihe sowohl räumlich als auch zeitlich zu verdichten. Dazu stehen über eine Beobachtungsperiode von sechs Jahren (2016-2022) knapp 200 hochauflösende Radardaten des TerraSAR-X-Satelliten (TSX) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) zur Verfügung. Die im Vergleich zu Sentinel-1 (C-Band, ~5 cm) kürzere Wellenlänge von TSX (X-Band, ~3 cm), verspricht eine größere Anzahl an Beobachtungspunkten an den Staubauwerken, sodass eine zeitlich hochaufgelöste und räumlich eng vernetzte Analyse der Verformungen möglich wird. Für die Datenfusion sollen Staubauwerke mittels semi-automatischer Algorithmen in logisch-zusammenhängende Segmente unterteilt werden. Dies ermöglicht es, räumlich nah beieinanderliegende Beobachtungspunkte desselben Bewegungsprofils einem bestimmten Segment zuzuweisen und typische Bewegungsmuster bestimmter Teile des Staubauwerks zu erkennen. Für die Segmentierung kommen sowohl datengesteuerte Clusteringverfahren als auch Expertenwissen zum Einsatz. So können im Folgenden der Bewegungstrend einzelner Segmente extrahiert und mit den Deformationsmustern anderer Segmente verglichen werden. Besorgniserregende Bewegungstrends einzelner Segmente können so schneller identifiziert werden. Die Methodik soll an einem Staubauwerk in Nordrhein-Westfalen, Deutschland erprobt werden. Die Studie zeigt die Entwicklung der Segmentierungstechnik für Staubauwerke sowie erste typische Bewegungsmuster der generierten Segmente. Zudem wird die C- und X-Band-Fusion hinsichtlich eines Informationsgewinns und der sowohl räumlichen als auch zeitlichen Verbesserung des Monitorings von Staubauwerken bewertet.

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Omidalizarandi et al., Leibniz Universität Hannover
9. März 2023 | 16:00-16:30
Mohammad Omidalizarandi
, Dr.
, Leibniz Universität Hannover
Bahareh Mohammadivojdan
, Leibniz Universität Hannover
Hamza Alkhatib
, PD Dr. habil.
, Leibniz Universität Hannover
Jens-André Paffenholz
, Prof. Dr.
, TU Clausthal
Ingo Neumann
, Prof. Dr.
, Leibniz Universität Hannover

Large-scale deformation monitoring of civil infrastructures such as buildings, bridges, and railways or natural objects in a long-term, low-cost (or freely available), accurate, and reliable manner is still challenging. In this study, the Persistent Scatterer Interferometry (PSI) technique is applied using open-source synthetic aperture radar (SAR) data from C-band of satellite Sentinel-1. The quality assurance of the Persistent Scatterer (PS) data points is performed prior to deformation monitoring to judge the significance of deformations. Therefore, a general multi step procedure is developed and implemented which enables performing quality check of the PS data points by temporal and spatial modelling.

For this purpose, first, the PS data points are classified into buildings and ground types using LoD2 building models. Second, temporal modelling is carried out by time series analysis of the discrete PS points to estimate the offset, the deformation rate, and standard deviation for each PS point time series. Third, spatial modelling is performed based on the Multilevel B-Splines Approximation (MBA) for local geometric patches of the PS points. Having a continues surface enables the user to make predictions at any arbitrary position. Fourth, a data adaptive outlier detection algorithm is applied to identify and reject the outliers. The spatially-based outlier detection is beneficial compared to temporal one due to globally testing the deviations of the PS points to the model. Fifth, a 95% confidence interval is estimated for the approximated surface in the local geometric patches based on a bootstrapping approach. Subsequently, an appropriate quality model of the PS data is obtained by above-mentioned five steps temporal and spatial modellings.

A deformation analysis is carried out for areas of interest in the state of Lower Saxony, Germany. In this study, the PS data points are extracted from freely available online platform of the BodenBewegungsdienst Deutschland (Ground Motion Service Germany) provided by the Federal Institute for Geosciences and Natural Resources (BGR), Germany. For the purpose of validation, a time series of leveling and Global Navigation Satellite System (GNSS) measurements in the area of Hengstlage, Germany, are considered, which provided by Landesamt für Geoinformation und Landesvermessung Niedersachsen (LGLN). In the end, the results of the deformation analysis are compared with the results obtained from the BGR. The outcomes of this study can be used to track earth surface displacements in time. This information could be helpful in understanding natural hazard processes such as landslides, earthquakes, and floods, and to improve the safety and resilience of communities and infrastructure.

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Erstellte Ampelkarte auf Basis des sog. CR-Index (a) als Grundlage für die Anbringung der ECR, Skizze der ECR-Anbringung unter Berücksichtigung von Geländerhöhe (b) und Beispiel der Stahlkonstruktion für eine Staumauer (c). Jänichen et al., Friedrich-Schiller-Universität Jena
9. März 2023 | 16:30-17:00
Jannik Jänichen
, Friedrich-Schiller-Universität Jena
Clémence Dubois
, Dr.
, Friedrich-Schiller-Universität Jena
Jonas Ziemer
, Friedrich-Schiller-Universität Jena
Katja Last
, Ruhrverband
Daniel Klöpper
, Ruhrverband
Sebastian Weltmann
, Ruhrverband
Christiane Schmullius
, Prof. Dr.
, Friedrich-Schiller-Universität Jena

Um großflächig Deformationen im Millimeterbereich zu messen, wird die fortgeschrittene interferometrische Technik der Persistent Scatterer Interferometrie (kurz: PSI) bereits in diversen Anwendungsfeldern angewendet. Dies trifft insbesondere auch auf die Anwendung bei Staubauwerken zu. Bei jenen sollen jedoch für ein operationelles Monitoring mittels der PSI Technik spezielle Eigenschaften betrachtet werden. Zum Beispiel beeinflusst die geographische Lage des Staubauwerks im Raum sowie seine Form, Größe und Landbedeckung die Sichtbarkeit der Anlage für die PSI Technik und beschränkt in bestimmten Fällen eine Anwendbarkeit der Radardaten. Um die Sichtbarkeit dieser Stauobjekte für eine Satellitenbeobachtung zu verbessern, werden in einem Projekt an der Friedrich-Schiller-Universität Jena in Zusammenarbeit mit dem Ruhrverband, erstmals auf solchen Großinfrastrukturen elektronische Corner-Reflektoren (ECR C-Band), sog. Compact Active Responder angewendet. Hierdurch soll die Sichtbarkeit der Stauobjekte verbessert werden und für jene Objekte, die normalerweise nicht mit der PSI-Technik beobachtbar wären, eine Beobachtung gewährleistet werden. Um jedoch eine sinnvolle Anbringung der ECR-Geräte zu erreichen, bedarf es der Entwicklung einer Übersichtskarte, die für jede Anlage Aussagen über die bedingte Sichtbarkeit aufgrund der bereits erwähnten beeinflussenden Faktoren liefert. Diese Karte wird basierend auf existierenden Indizes (sog. CR-Index) erzeugt und beruht sowohl auf den geometrischen Eigenschaften der Sentinel-1 Satelliten wie z.B. Einfallswinkel und Flugbahn, aber auch auf Faktoren, die sich aus einem hochaufgelösten digitalen Geländemodell zusammensetzen wie Hangneigung und Hangausrichtung. Der hieraus zusammengesetzte Wert wird zusätzlich mit Landbedeckungsinformationen fusioniert. Eine finale, in drei Klassen geteilte Ampelkarte wird anschließend basierend auf einer statistischen Analyse erzeugt. Diese drei Klassen beschreiben die Beobachtbarkeit der Bereiche von Staumauern und Staudämmen mittels der PSI-Technik in drei qualitativ unterschiedlichen Klassen von „nicht beobachtbar“ über „mittels ECR Unterstützung beobachtbar“ zu „beobachtbar“.

Auf Basis dieser Karte ist es möglich geeignete Standorte für die ECR C-Band zu identifizieren. Diese werden an diverse Staubauwerke, i.e. sowohl Staumauer als auch Staudämme, angebracht und mittels der PSI-Technik analysiert. Die Anbringung der Geräte ist aufgrund der speziellen Anforderungen von Stauobjekten mit spezifischen Herausforderungen verbunden, die sich aus den geometrischen Eigenschaften der Mauer und möglichen Störeffekten, wie Geländern oder Vegetation ergeben. Für Staudämme wurden deshalb von möglichen Störeffekten entfernt Betonfundamente gegossen und für Staumauern wurden eigens Stahlkonstruktionen, auf denen die ECR C-Band installiert werden, angebracht.

Insgesamt werden im Projekt so fünf Stauobjekte des Ruhrverbands in Nordrhein-Westfalen untersucht. Im Beitrag wird über die spezifische Erzeugung der Ampelkarte für Staubauwerke sowie über die Anbringung der ECR C-Band an den Anlagen berichtet. Im weiteren Verlauf des Projekts werden die mit ECR C-Band neu prozessierten PSI-Zeitreihen mit terrestrischen in-situ Daten validiert und mittels KI-Verfahren weiterentwickelt, um Vorhersagenmodelle über das Bewegungsverhalten der Staubauwerke zu treffen.

Monitoring von Infrastrukturbauwerken

08:30 Uhr - 10:00 Uhr | Moderator: Werner Lienhart
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10. März 2023 | 08:30-09:00
Andre C. Kalia
, BGR
Michaela Frei
, Dr.
, BGR
Thomas Lege
, Dir.-Prof. Dr.
, BGR

Durch die langfristige und flächendeckende Aufnahmeplanung der Copernicus Satellitenmissionen Sentinel 1 sowie moderne InSAR Verarbeitungstechniken wurden Grundlagen geschaffen Informationen zu Oberflächendeformationen für Deutschland und europaweit zur Verfügung zu stellen. Um den operativen Einsatz dieser Daten und deren Informationsprodukte zu unterstützen, wird der BodenBewegungsdienst Deutschland (BBD) von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) betrieben. Der Europäische Bodenbewegungsdienst (EGMS) wird im Portfolio des Copernicus Landdienstes von der European Environment Agency EEA implementiert.

Der BBD nutzt bundesweite Persistent Scatterer Interferometrie (PSI) -Daten basierend auf Sentinel-1-SAR-Daten, die aus der auf- und absteigenden Umlaufbahn erfasst wurden. Mehr als 200 kontinuierliche GNSS (Global Navigation Satellite System) Stationen werden zum Kalibrieren und Validieren der PSI-Datensätze verwendet.

Die Konzepte des BBD und des EGMS, im Sinne einer Basisinformation, werden von deutschen und europäischen Nutzergruppen unterstützt.

Ziel des EGMS ist es, konsistente, regelmäßige, standardisierte, harmonisierte und zuverlässige Informationen über natürliche und anthropogene Bodenbewegungsphänomene in Europa zu liefern. Die Bodenbewegungen werden wie auch für den BBD aus Zeitreihenanalysen von Copernicus Sentinel-1-Daten unter Verwendung von SAR-Interferometrietechniken abgeleitet. Die Deformationskarte wird in Bezug auf Beobachtungen des globalen Satellitennavigationssystems (GNSS) gesetzt.

Die Produktzuverlässigkeit ist eine Priorität, die zeitliche Auflösung der Zeitreihen liegt bei 6 Tagen für ganz Europa gefolgt von Produktaktualisierungen alle 12 Monate.

Um das Sentinel‑1 PSI-Datenprodukt für eine breite Öffentlichkeit nutzbar zu machen, wurde die BBD WebGIS-Anwendung erstellt und veröffentlicht. Eine Anforderung an die BBD WebGIS-Anwendung war die performante interaktive Visualisierung der massenhaften PSI-Daten. Dazu wurde erstmals BigData WebGIS-Technologie in der Geodateninfrastruktur der BGR verwendet. Werkzeuge für die explorative Datenanalyse, zusätzliche bundesweite Datenebenen (z. B. bzgl. Geologie, Bergbau, Bodenkunde), Nutzungshinweise, Download- und ein Web-Map-Service sowie die Verknüpfung in Datenrepositorien (z. B. GDI‑DE/Geoportal.de, GEOSS/Geoportal.org) runden die BBD WebGIS-Anwendung ab.

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10. März 2023 | 09:00-09:30
Christian Schnack
, Landesamt für Geoinformation und Landesvermessung Niedersachsen (LGLN)
Marco Brockmeyer
, Landesamt für Geoinformation und Landesvermessung Niedersachsen (LGLN)
Cord-Hinrich Jahn
, Dr.
, Landesamt für Geoinformation und Landesvermessung Niedersachsen (LGLN)

Niedersachsen bietet vom Bergland bis zur Küstenlandschaft ein breites Spektrum an unterschiedlichen Bodenbeschaffenheiten, wie beispielsweise Geestrücken, Marschböden, Moore oder Flussniederungen. Neben natürlichen Deformationsprozessen hat insbesondere der anthropogene Einfluss große Auswirkung auf die Tagesoberfläche. Grundwasserentnahmen, Erdöl- und Erdgasförderung sowie Kavernenspeicherbetrieb können vertikale und horizontale Bewegungen der Erdoberfläche verursachen.

Starke Deformationen stellen eine Gefahr für die Bevölkerung und infrastrukturelle Einrichtungen dar. Ebenso ist der einheitliche integrierte geodätische Raumbezug betroffen. Dieser bildet die Grundlage zur Georeferenzierung raumbezogener Fachdaten in Bereichen wie z. B. Umwelt, Verkehr, Hydrografie, Wasserwirtschaft, Küstenschutz oder Energieversorgung und Anwendungen in der Ortung und Navigation, dem Hochwasserschutz und der Notfallvorsorge. Das niedersächsische Landesbezugssystem wird durch die mit amtlichen Höhen und Koordinaten versehenen Vermarkungen der Festpunktfelder realisiert. Liegen die Festpunkte in einem von Bodenbewegungen beeinflussten Gebiet, so hat dies zwangläufig zur Folge, dass sich diese bewegen und Lagekoordinaten, Höhen und Schwerewerte von ihrem nachgewiesenen Wert abweichen.

Das Landesamt für Geoinformation und Landesvermessung Niedersachsen (LGLN), Landesvermessung nutzt neben klassischen Messverfahren wie Nivellement und GNSS auch radarinterferometrische Daten, um Bodenbewegungen zu detektieren und zu modellieren. Die Prozesskette, welche die Reihenfolge zur Verarbeitung von Bodenbewegungsinformationen festlegt, wird vorgestellt. Sie bildet die Grundlage zur Ausweisung von Bewegungsgebieten, in denen Festpunkte mit Warnhinweisen versehen werden. Eine unsachgemäße Verwendung der amtlichen Koordinaten und Höhen dieser Punkte kann im schlimmsten Fall zu Fehlern führen, die wirtschaftliche Schäden verursachen (z.B. Bereinigungsarbeiten im Liegenschaftskataster).

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10. März 2023 | 09:30-10:00
Jan Backhaus
, TU Braunschweig
Isabelle Ederleh
, TU Braunschweig
Yahya Ghassoun
, Dr.
, TU Braunschweig
Yogesh Khedar
, TU Braunschweig
Dirk Lowke
, Prof. Dr.
, TU Braunschweig
Inka Mai
, Dr.
, TU Braunschweig
Björn Riedel
, Dr.
, TU Braunschweig
Markus Gerke
, Prof. Dr.
, TU Braunschweig
Ulf Bestmann
, Dr.
, TU Braunschweig

Die genaue und effiziente Überwachung des baulichen Zustands von Infrastrukturobjekten (Strucural Health Monitoring - SHM) wie Brücken ist eine wichtige Aufgabe, da viele bestehende Bauwerke ihre geplante Lebensdauer bereits erreicht haben oder kurz davor stehen, diese zu erreichen. In diesem Beitrag befassen wir uns mit der Frage nach der Eignung von UAV-basiertem Monitoring für SHM, wobei wir uns insbesondere auf die geometrische Verformung unter Last konzentrieren. Zu diesem Zweck haben wir umfangreiche Tests mit einer Forschungsbrücke durchgeführt. Die Brücke hat eine Gesamtlänge von 17,5 m, eine Plattenbreite von 4,0 m und eine Steghöhe von 0,8 m. Es ist möglich, die Brücke über Bodenanker mit einer vordefinierten Last zu belasten. Sehr hochauflösende Bildblöcke wurden in Epochen vor, während und nach dem Aufbringen der kontrollierten Lasten aufgenommen. Anhand dieser Bilder wurde die Bewegung bestimmter Punkte auf der Brücke überwacht, und zusätzlich wurden dichte Bildpunktwolken berechnet, um die Leistung der oberflächenbasierten Datenerfassung zu bewerten. Neben einem geodätischen Punktnetz in stabilen Regionen, das als Kontrollnetz für die Bündelausgleichung diente, setzten wir verschiedene Sensortechnologien ein, um die bildbasierten Verformungsergebnisse beurteilen zu können: Verschiebungsaufnehmer, Tachymetrie und Laserprofilmessungen. Als Träger für die photogrammetrischen Messungen wurde eine Multirotor-Drohne DJI Matrice 600 verwendet, die mit zwei RTK-GNSS-Empfängern ausgestattet war. Als Kamera wurde eine PhaseOne iXM-100 (100MP) mit einem 80mm Objektiv genutzt. Bei einer Flughöhe von 30 m über dem Gelände ergab dies eine GSD von 1,4 mm, wobei eine Überlappung von 80 % nach vorne und seitwärts eingehalten wurde. Der Vergleich mit Referenzdaten zeigt eine sehr gute Übereinstimmung. Allerdings wurden einige Probleme deutlich: Die Definition des geodätischen Datums ist selbst mit modernster Vermessungstechnik immer noch um eine Größenordnung schlechter als die erwartete Bildblockgenauigkeit, was in den Experimenten zu einigen augenscheinlichen Verformungen führte.

Monitoring mit heterogenen Daten

10:30 Uhr - 12:30 Uhr | Moderator: Jens-André Paffenholz
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10. März 2023 | 10:30-11:00
Werner Lienhart
, Prof. Dr.
, TU Graz

Geodätische Deformationsmessungen von Brückenbauten werden üblicherweise mit Totalstationen oder GNSS Sensoren durchgeführt. Diese Messverfahren ermöglichen nur die punktweise Erfassung des Deformationsverhaltens. Im Gegensatz dazu können verteilte faseroptische Sensoren den Dehnungsverlauf eines Brückendecks lückenlos bestimmen. Je nach eingesetzter Technologie können langsame, temperaturinduzierte Deformationen oder Vibrationen aufgrund des Verkehrs erfasst werden. Anhand eines Brückenmodells und der Messungen an einer realen Autobahnbrücke werden die Möglichkeiten und Herausforderungen des faseroptischen Einsatzes diskutiert.

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10. März 2023 | 11:00-11:30
Focke Jarecki
, BGE
Cornelia Rohr
, BGE
Christian Friedrich
, BGE
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10. März 2023 | 11:30-12:00
Yu Lan
, TU Clausthal
Jens-André Paffenholz
, Prof. Dr.
, TU Clausthal

Soil moisture plays an essential role in the geo-hazard monitoring. High soil moisture can cause soil liquefaction, which can lead to other geo-hazards like, e.g., landslide and debris flow. High soil moisture has delayed effect on other geo-hazard, by knowing the soil moisture we can predict the potential hazard in advance and minimise it. Traditional methods, such as gravimetric method or applying soil moisture meter, are not suitable for measurement in hazardous areas like, e.g., mine tailings pond and landslide site. Remote sensing technology can solve this problem of data-capturing in hazardous areas. This research applies optical images and thermal images from Landsat as well as the Digital Elevation Model (DEM) data.

Soil moisture is connected with Land Surface Temperature (LST) and surface water availability. The new index improved-Temperature-Soil Moisture Dryness Index (iTMDI) reflects the relationship between surface water condition and variation of LST. Therefore, this study aims to use the iTMDI to quantify soil moisture. The DEM-Corrected LST and the Normalized Difference Latent Heat Index (NDLI) are used to generate NDLI-LST triangle space, where NDLI can represent the surface water condition. The index iTMDI is calculated based on the NDLI-LST triangle space. For validation of the obtained soil moisture measures is used ground-based in-situ soil moisture data of an exemplarily region in south Germany in Baden-Württemberg. This validation allows for an assessment of the accuracy of the indices iTMDI and Temperature-Vegetation Dryness Index (TVDI). According to the Land Use and Land Cover (LULC) classification, the relationship between iTMDI and LULC class will be discussed. The result shows that the index iTMDI can be a reliable and efficient indicator to represent the spatial distribution of the soil moisture.

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10. März 2023 | 12:00-12:30
Kaiwei Li
, Leibniz Universität Hannover
Radhakrishna Bangalore Lakshmiprasad
, Leibniz Universität Hannover
Thomas Graf
, Prof. Dr.
, Leibniz Universität Hannover