Ein permanentes GNSS-Netz zur Aufzeichnung geodynamischer Bewegungen in der Nordschweiz. Dante Salvini

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1 Ein permanentes GNSS-Netz zur Aufzeichnung geodynamischer Bewegungen in der Nordschweiz Dante Salvini

2 Ausgangslage Sie ist beauftragt, Lösungen für eine sichere, dem Menschen und der Umwelt verpflichtete Entsorgung radioaktiver Abfälle in der Schweiz zu erarbeiten und zu realisieren. Die Geologie der Schweiz ist seit mehr als 200 Jahren Gegenstand intensiver Forschung, wodurch ein hoher Kenntnisstand der grossräumigen und regionalen geologischen Verhältnisse vorliegt. Quelle: Durchführung umfangreicher erdwissenschaftlicher Untersuchungen für die vergleichende Analyse von Standortgebieten für die geologische Tiefenlagerung. Quelle: 2

3 Geodynamische Bewegungen Die Detektion grossräumiger geodynamischer Bewegungen und Verschiebungsraten basiert in der Schweiz zur Zeit auf folgenden geodätischen Daten: Präzisionsnivellement (Landesnivellement) GNSS-Kampagnenmessungen (LV95, NEOTEK, EUREF) Permanentes GNSS-Netz AGNES Quelle: 3

4 Ziele Das NAGRA-Projekt NaGNet soll die bestehenden Modelle mittels einem verdichteten GNSS-Stationsnetz verfeinern und folgende Bewegungen messen: Langfristig (über 25 Jahre): Überwachung und Quantifizierung rezenter Krustenbewegungen. Quelle: Kurzfristig (1 Woche): Bestimmung und Analyse co-seismischer Bewegungen. 4

5 Realisierung Netz von 11 GNSS-Stationen (mittl. Abstand ca. 20 km) Datenfluss und Auswertung AGNES NaGNet 5

6 Anforderungen Standort Regional Netzgeometrie Geologische Aspekte Andere Randbedingungen Lokal Untergrund Horizont Kommunikation Quelle: Nagra NaGNet AGNES 6

7 Anforderungen Daten Datenquantität Messintervall: 30 sec (0.1 sec Ring-Buffer) Datenvollständigkeit: 99 % stündliche Datenlieferung Datenqualität Data Completeness L1/L2: > 99 % Signal-to-Noise Ratio: > 38dBHz Cycle Slips: < 0.1 % Multipath RMS: < 0.5 m 7 Datengenauigkeit (kurzfristig) Lage: 1 mm Höhe: 3 mm Periodische Lagekontrolle mittels Rückversicherungen

8 Festlegung eines Standortes Vorgehen 1. Bestimmung des optimalen Perimeters 2. Begehung 3. Untersuchungen (z.b. Rammsondierung) 4. GNSS-Testmessung (72 Stunden) 8

9 Bau der Messstation (I) Der Bau muss maximale Stabilität gewährleisten Gründung auf anstehendem Fels Verstärkung des Fundaments mit Mikropfählen 9

10 Bau der Messstation (II) Weitere Bauphasen 10

11 Equipement Leica GNSS-Empfänger und Antenne Leica GNSS Spider & Spider QC Kommunikation DSL GSM 11

12 Impressionen MRGT die erste Station ( ) HCHS die tiefste Grube (3 m) BZBG die längste Zuleitung (550 m) STDL die tiefst gelegene Station (462 m ü.m.) HCHS die höchst gelegene Station (840 m ü.m.) THYN die letzte Station ( ) 12

13 Datenfluss FTP-Server GNSS Station DSL / GSM 1 x h GNSS Spider RINEX-Daten (hourly, daily) Tracking: Ring Buffer: 30 sec 0.1 sec 13

14 Datenfluss + QC Watchdog FTP-Server GNSS Station 14 Tracking: Ring Buffer: 30 sec 0.1 sec Anforderungen DD < 9 d DC > 99 % SNR > 38 dbhz CS < 0.1 % CM < 0.5 m d2d < 3 cm dh < 6 cm DSL / GSM 1 x h GNSS Spider SpiderQC Skripte Backup-Server - RINEX-Daten - QC-Reports RINEX-Daten (hourly, daily) Kundenportal - Standort-Infos - Log-Buch - Dokumente - Q-Statistic - Data Delivery - QC-Reports - Q-Plots - Deformation-Plots - PNAC-Plots - Admin

15 Auswertung Auswerteprozeduren bei swisstopo Kontinuierliche Auswertung drei verschiedener Netze Auswertungen werden mit der Berner Software durchgeführt Netzwerk (# Stationen) Verfügbarkeit EUREF Teilnetz (50) 100 % täglich AGNES + Teilnetz EUREF (110) AGNES + Teilnetz EUREF (110) + NaGNet + NaGNet 100 % täglich 98 % stündlich Bedeutung Referenzrahmen Europa Referenzrahmen Schweiz Monitoring + Wettervorhersage Die NaGNet-Stationen werden auswertetechnisch wie AGNES-Stationen behandelt. 15

16 Periodische Lagekontrolle Lage- und Höhekontrolle Lage: Tachymetrisch Höhe: Nivellitisch Messintervall 6 Monaten (Sommer / Winter) 16

17 Betriebserfahrungen Kommunikation Kommunikationsstörungen Betrifft insbesondere die Mobilekommunikation DSL GSM Folgen Gering. Die Daten bleiben lokal gespeichert (bis 1 Woche) Massnahmen Neustart des Modems per Fernwartung Abklärungen beim Netzanbieter Reparatureinsatz 17

18 Betriebserfahrungen Antennenverschmutzung Verschmutzung der Choke-Ring-Antenne Verursacht durch die Vögel Folgen Messungen werden verfälscht Massnahmen Reinigung Bereitstellen eines alternativen Landplatzes 18

19 Betriebserfahrungen Unvorgesehenes Naturereignisse Blitzeinschlag Anhaltender Hochnebel Quelle: Quelle: Wasserschaden Durch Zuleitung eingedrungen Diebstahl Solarpanel entwendet 19

20 Anforderungen («reminder») Datenquantität Messintervall: 30 sec Datenvollständigkeit: 99 % stündliche Datenlieferung Datenqualität Data Completeness L1/L2: > 99 % Signal-to-Noise Ratio: > 38dBHz Cycle Slips: < 0.1 % Multipath RMS: < 0.5 m Datengenauigkeit (kurzfristig) Lage: 1 mm Höhe: 3 mm 20

21 Qualität Quantität Resultate (I) Indikatoren Juni 2015 Anforderungen erfüllt! Anforderungen erfüllt! 21

22 Resultate (II) Indikatoren Okt 2010 Okt 2015 Wiederholbarkeit der Koordinaten (Standort HGGL) 0.97 mm < 1 mm 0.85 mm < 1 mm 2.85 mm < 3 mm 22

23 Resultate (III) Indikatoren Okt 2010 Okt 2015 Plot der Residuen (Standort HGGL) 23

24 Fazit Schlussfolgerungen Inbetriebnahme der 11. Station im Juli 2012 Nach 3 (bis 5) Jahren Betrieb sind die Resultate erfreulich: Die Qualitätskontrollen sind positiv Die Anforderungen werden erfüllt Das Aufrechterhalten des Betriebes bedingt ständiger Unterhalt Ausblick Schätzung der Geschwindigkeiten (swisstopo) Erste Trendanalysen (nagra) 24

25 Besten Dank für die Aufmerksamkeit! Dante Salvini Projektleiter Ingenieurvermessung BSF Swissphoto Dorfstrasse 53 CH-8105 Regensdorf-Watt 25