Potenzial der satellitengestützten Überwachung von Straßenbauwerken

  • Für den Bereich des Straßenbaues steht mit der Radarinterferometrie ein Verfahren zur Verfügung, mit dem Bewegungsmessungen von Straßenbauwerken durchgeführt werden können. Das Ziel des Forschungsprojektes war es, das Potential des satellitengestützten Monitorings für die Erfassung der Bewegungen von Straßenbauwerken zu untersuchen. Hier wurden im ersten Teil der Studie Mindestmessanforderungen an die Aufnahmeparameter des Satelliten und an die Eigenschaften von Straßenbelägen abgeleitet. Eine möglichst hohe räumliche Auflösung der Satellitenbilder sowie möglichst raue Textur der Straßenbeläge erwiesen sich als entscheidende Aspekte für ein erfolgreiches Bewegungs-Monitoring von Straßen. Im zweiten Teil der Studie wurde am Beispiel eines Dammbauwerks auf schlecht tragfähigem Boden ein Satelliten-Monitoring der Konsolidierungssetzungen durchgeführt. Wegen der geringen und inkonsistenten Rückstreuung des Oberflächenmaterials des Dammbauwerks wurden künstliche Radarreflektoren für diesen Zweck konzipiert und aufgestellt. Die Setzungsbewegung des Damms und der Reflektoren wurde zur Kontrolle auch terrestrisch vermessen. Die Reflektoren lieferten ein ausreichend starkes Rückstreusignal. Durch Baustellentätigkeit wurden einige Reflektoren jedoch schief gestellt oder verschüttet. Zudem waren die Konsolidierungssetzungen eines Teils des Damms zuweilen so stark, sodass sie durch das Satelliten-Messverfahren mit TerraSAR-X Daten nicht mehr eindeutig aufgelöst werden konnten. Die satellitengestützte Bewegungsmessung der Pegelreflektoren, die von diesen beiden Fehlerquellen unbeeinflusst blieben, wichen im Mittel um etwa 5 mm von den Nivellementmessungen ab. Das satellitengestützte Monitoring eines Überschüttdamms ist im Vergleich zur herkömmlichen terrestrischen Vermessung relativ kostenintensiv und rechnet sich erst beim Monitoring längerer Abschnitte von etwa 1,8 km, sowie bei einer großen Anzahl von zu erfassenden Messpunkten. Weiter ist das Verfahren nur zur Erfassung der weniger starken Restsetzungen geeignet. Die Satellitenmessung eignet sich besonders fürdas Monitoring von Bodenbewegungen großflächiger Bereiche mit vielen Messpixeln. Sub-ZentimeterGenauigkeiten der Bewegungsmessungen können hierbei erzielt werden.
  • In the field of road construction, satellite radar interferometry may be applied to measure the movement of roads and road structures. The aim of the study was to examine the potential of satellite-based movement monitoring of road structures. In the first phase of the study, minimum measurement requirements were deducted regarding satellite acquisition parameters and characteristics of the road cover. Fine spatial resolution satellite images, as well as rough textures of road surfaces were shown to be essential for a successful movement monitoring. In the second phase of the study, a satellite moni-toring test was realized regarding the settlement of a dam with sand over-burden on badly bearing soil. As the sand of the dam did not reflect strongly and consistently back to the satellite, artificial polereflectors were designed and installed for this purpose. The movement of the dam and of the reflectors was also measured via terrestrial levelling for verification purposes. While the pole reflectors gave a strong backscatter signal back to the satellite, some were slanted and covered with sand due to nearby construction works. On top, the settlement of the eastern part of the dam was too large for it to be unambiguouslyresolved by radar interferometry with TerraSAR-X satellite data. For pole reflectors that did not suffer from these two error sources the satellite-based measurements deviated from those of the precise levelling campaign by roughly 5 mm. The satellite-based monitoring of a dam with sand over-burden is only cost-efficient with respect to conventional terrestrial levelling, when its length is over 1.8 km. On top, only the slow remaining settlements of the dam can be measured with high accuracy. Satellite measurements are especially suited to the monitoring of large-area ground movements with a large number of potential measurement pixels. These measurements can be realized with sub-centimeter accuracy.

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Metadaten
Author:Michael Riedmann, Jan Anderssohn, Maik Bindrich
URN:urn:nbn:de:hbz:opus-bast-23456
Subtitle (German):FE 07.0263/2012/PRB : Schlussbericht
Title Additional (German):Potential of satellite-based monitoring of road structures
Publisher:Bundesanstalt für Straßenwesen
Place of publication:Bergisch Gladbach
Document Type:Report
Language:German
Date of Publication (online):2020/04/02
Date of first publication:2015/08/31
Publishing institution:Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
Contributing corporation:Airbus Defence & Space. Programmbereich Geo-Intelligence
Release Date:2020/04/02
Number of pages:42
Institutes:Sonstige
Dewey Decimal Classification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 62 Ingenieurwissenschaften / 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Licence (German):License LogoBASt

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