Terrestrische Mikrowelleninterferometrie Deformationsmessungen im Skalenbereich von 10-8 in Raum und Zeit

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Katja Geier
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1 Deformationsmessungen im Skalenbereich von 10-8 in Raum und Zeit S. Rödelsperger, G. Läufer, K. Knappmeier Institut für Physikalische Geodäsie Technische Universität Darmstadt 1

2 Inhalt Deformationsmessung Raumbereich Zeitbereich Terrestrische Mikrowelleninterferometrie Grundlagen Vergleich mit anderen Sensoren Beispiele Zusammenfassung 2

3 Deformationsmessung Raumbereich (1 m) Bauwerke Gletscher Industrieanlagen Hangrutschungen Erdkruste Objektausdehnung [m] (1 mm) Laserscanner Mikrowelleninterferometrie GNSS (1 μm) Laserinterferometer Genauigkeit [m] 3

4 Deformationsmessung Zeitbereich (15 min) (1 Hz) Eigenschwingungen Laserscanner Hangrutschungen Mikrowelleninterferometrie Tagesgang GNSS Gletscher Jahresgang Plattentektonik Prozess [s] (1 khz) Laserinterferometer Messintervall [s] 4

synthetischer Apertur IBIS-L Deformationen von flächenhaften Objekten wie

5 Grundlagen Mikrowelleninterferometer IBIS-S Deformationen von Profilen wie Brücken und Türmen Eigenfrequenzen und Eigenmoden Radar mit synthetischer Apertur IBIS-L Deformationen von flächenhaften Objekten wie Staudämme, Hangrutschungen, Gletscher, Vulkane, Schneehöhen- und Lawinenüberwachung 5

6 Grundlagen Prinzip Wellenlänge 17,4 mm (17,2 GHz) Messung von Amplitude und Phase y IBIS-S Auflösung - Entfernung: - Azimut: Messrate: Entfernung: Genauigkeit: 0,75 m Hz 1 km 0,01 mm Entfernungs- Auflösung IBIS-S x 6

7 Grundlagen Prinzip Wellenlänge 17,4 mm (17,2 GHz) Messung von Amplitude und Phase Azimut- Auflösung y Auflösung - Entfernung: - Azimut: IBIS-S 0,75 m - IBIS-L 0,75 m 4,5 mrad Messrate: 200 Hz 5-10 min Entfernung: 1 km 4 km Genauigkeit: 0,01 mm 0,1 mm Entfernungs- Auflösung IBIS-L x 7

8 Grundlagen Interferometrische Phase (Differenz zweier Phasenmessungen) w 4 W r r W w 2 n disp atm noise 8

9 Vergleich mit anderen Sensoren Vorteile Berührungsloses Messverfahren Simultane Beobachtung aller Punkte in der Antennenkeule Unabhängig von Tageszeit und Wetter Hohe Genauigkeit und hohe räumliche Auflösung Nachteile Atmosphärische Refraktion Messung relativer Bewegungen in Blickrichtung Schwierige Punktzuordnung Reflektivität der Objektoberfläche bestimmt Messbarkeit und Genauigkeit 9

10 Beispiel: Eigenschwingung eines Windrads 10

11 Beispiel: Eigenschwingung eines Windrads 11

12 Beispiel: Eigenschwingung eines Windrads 12

13 Beispiel: Hangrutschung Messung im Rahmen des KASIP Projekts Knowledge-Based Alarm System with Identified Deformation Predictor FWF Projekt TU Darmstadt - TU Wien - Alp-S ( Eichhorn und Schmalz, 2010, FIG Congress) Hangrutschung "Steinlehnen" Aktive Periode um 2003 mit Bewegungen von m 13

14 Beispiel: Hangrutschung 14

15 Temp. [ C] Terrestrische Mikrowelleninterferometrie Beispiel: Hangrutschung

16 Zusammenfassung Wertvolle Ergänzung zu herkömmlichen Instrumenten zur Messung und Überwachung von Deformationen Terrestrische Mikrowelleninterferometrie bietet Breites Anwendungsspektrum Hohe Genauigkeit und hohe räumliche Auflösung 16

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