Umwelt- und Sicherheitsmonitoring in Bergbauregionen mit Copernicus Dr. Andreas Müterthies Nationales Forum für Fernerkundung und Copernicus 2018 Berlin, 28.11.2018 Folie 1
1. Einführung Bergbau Bergbau(regionen) in Deutschland Folie 2
1. Einführung Bergbau Bergbauregion Steinkohlenreviere in NRW und im Saarland GVST Folie 3
1. Einführung Bergbau Bergbauregion Ruhrgebiet 4 Folie 4
1. Einführung Bergbau Der Bergbau im Ruhrgebiet Schematischer Schnitt durch die Lagerstätte Bergschäden im Einwirkungsbereich des Steinkohlentiefbaus CH4 Ausgasungen Tiefbau Ruhr Oberflächennaher Bergbau Nicht dauerstandsicher verfüllter Schacht Tagesnaher Bergbau Tagesbruch Pinge Tonnlägiger Schacht Tagesbruch Erbstollen Quartär Deckgebirge Verfüllter Schacht Gebirgsauflockerung Gebirgsauflockerung Schacht der Zentralen Wasserhaltung Damm Karbon Folie 5
1. Einführung Bergbau Das Ruhrgebiet in 3D Folie 6
1. Einführung Bergbau Lebenszyklus Bergbau Exploration Gewinnung Nachbergbau kurz lang sehr lang Planung Nachbergbau Folie 7
2. Aufgaben Satellitengestütztes Monitoring in Bergbauregionen Sensoren/Messbare Parameter Sentinel 1 (Radar)/ Bodenbewegung Bodenfeuchtigkeit Sentinel 2 (optisch)/ Landbedeckung Vegetationsvitalität Umwelt- und Sicherheitsmonitoring mit Copernicus in Bergbauregionen Bergbauelement/Ereignisse Schacht/ Tagesbruch Abbaufläche/ Vegetationsschaden Wasserlösestollen/ Wasserausbruch Schlammteiche/ Dammbruch Folie 8
3. Monitoringkonzept Sentinel-1 Stufe 1: Auswahl Sensoren Beobachtungsgebiet: groß Datenkosten: niedrig, da zyklische Beschaffung notwendig und großes Gebiet Zeitliche Auflösung: ausreichend hoch für Monitoring Räumliche Auflösung: ausreichend niedrig für Detektion Sentinel-2 Landsat Detektion Ereignis Stufe 1: Auswahl Sensoren Monitoring Detektion Ereignis Stufe 2 Folie 9
3. Monitoringkonzept Stufe 2: Auswahl Sensoren/Methoden Beobachtungsgebiet: klein Datenkosten: höhere Kosten möglich, da kein Monitoring und kleines Gebiet Zeitliche Auflösung: geeignet für Ereignis-Messung, kein Monitoring Räumliche Auflösung: hoch genug für Messung des Ereignisses TerraSAR-X Worldview-2 Hyspex SWIR Stufe 2: Auswahl Sensoren Fernerkundung Terrestrisch Untersuchungen Verifikation/Messung des Ereignisses Gas- Detektion Nivellement Gravimetrie Folie 10
4. Workflow Bodenbewegungsmonitoring Folie 11
5. Beispiel PSI-Bodenbewegungsmonitoring 109 Sentinel-1 images Pixel size: 4m (Range) x 14m (Azimuth) Taken: 2015.02.03-2017.12.31 (3 year) Ascending orbit VV polarized Folie 12
5. Beispiel PSI-Bodenbewegungsmonitoring -20 mm/year +20 mm/year Folie 13
6. Beispiel SBAS-Bodenbewegungsmonitoring 21 Sentinel-1 images Pixel size: 15m (Range) x 15m (Azimuth) Taken: 2015.02.03-2015.12.24 (1 year) Ascending orbit VV polarized Folie 14
6. Beispiel SBAS-Bodenbewegungsmonitoring -30 mm/year +30 mm/year Folie 15
7. Beispiel Monitoring Schlammteiche Element: Schlammteiche Ereignis: Dammbruch Sentinel 1 (Radar)/ Bodenbewegung Bodenfeuchigkeit Bentho Rodrigues Dammbruch (05.11.2015) 17 Tote, Fluss und Mündung kontaminiert Ort Bento Rodrigues überflutet 7 Miliarden Entschädigung (Quelle: Wikipedia) ( Google Earth (2015.07.21) Folie 16
8. Bsp. Poldermonitoring Sentinel 2 (optisch)/ Landbedeckung Vegetationsvitalität Sentinel 1 (Radar)/ Bodenbewegung Bodenfeuchtigkeit Folie 17
8. Bsp. Poldermonitoring Bergbauelement: Abbaufläche Ereignis: Vegetationsschaden Grundwasserspiegel Folie 18
8. Bsp. Poldermonitoring Anwendungsszenario 1 Sentinel 2-Spektralbänder Transekt (0 m) 325 m Wasserfläche 0-25 m Übergangsbereich 25-80 m Abgestorbene Bäume 80-100 m Geschädigte Bäume 100-145 m Übergangsbereich 145-175 m 0 m Aisa Sentinel Eagle 2 (1m, (10 m, hyperspektral) multispektral) Testgebiet Kirchheller Heide Gesunde Bäume 175-325 m Transekt (325 m) Folie 19
8. Bsp. Poldermonitoring Anwendungsszenario 1 Folie 20
8. Bsp. Poldermonitoring Folie 21
8. Bsp. Poldermonitoring Folie 22
8. Bsp. Poldermonitoring Flooding event Folie 23
8. Bsp. Poldermonitoring Flooding event Folie 24
Monitoringverfahren 5. Ausblick Sensoren/Messbare Parameter Sentinel 1 (Radar)/ Bodenbewegung Bodenfeuchtigkeit Sentinel 2 (optisch)/ Landbedeckung Vegetationsvitalität Sentinel 1 (Radar) Sentinel 2 (optisch) A1 A2 Quelle: Goerke-Mallet et al 2017 (modifiziert) Bergbauelement/Ereignisse Quelle: Goerke-Mallet et al 2017 (modifiziert).. Schacht/ Tagesbruch Abbaufläche/ Vegetationsschaden Wasserlösestollen/ Wasserausbruch Schlammteiche/ Dammbruch Folie 25
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Dr. Andreas Müterthies EFTAS Fernerkundung Technologietransfer GmbH Oststr. 2-18 48145 Münster Tel.: 0251 1333070 email: andreas.mueterthies@eftas.com Folie 26