Nach über einem Jahr Planung und Antragsphase für die Baugenehmigung konnte auf der Halde des Forschungs- und Lehrbergwerks „Reiche Zeche“ am 23. August 2023 mit dem Bau einer neuen Geomonitoring-Station begonnen werden. Dabei musste das Institut für Markscheidewesen und Geodäsie der TU Bergakademie Freiberg den Denkmal-, Naturschutz, das UNESCO-Weltkulturerbe „Montanregion Erzgebirge/Krusnohori“ und weitere Auflagen vor der Baustelleneröffnung einhalten. In Zusammenarbeit mit externen Partnern und Dienstleistern wurde dann am 29. September 2023 die Baumaßnahme erfolgreich abgeschlossen. Mit der Elektronikinstallation und der Inbetriebnahme des Corner-Reflektors mit GNSS-Station ging die Erfassung der Messdaten Mitte Oktober in Betrieb.
Das Institut für Markscheidewesen und Geodäsie der TU Freiberg überwacht mit der Multisensor-Geomonitoring-Station Bodenbewegungen wie Setzungen, Neigungen, Lage- und Höhendifferenzen auf der Halde des Forschungs- und Lehrbergwerks. Dabei kombiniert die Station vier wesentliche Messinstrumente zur Bestimmung von Bewegungen der Erdoberfläche:
einen Doppel-Corner-Reflektor zur satellitengestützten Radarinterferometrie für Bodenbewegungs-Monitoring
eine in Zusammenarbeit mit der FPM Holding, TU Dresden und Electronic Renaissance Dresden entwickelte Laser-Präzisionsschlauchwaage zur Ermittlung von Neigungen und Setzungen zur Deformationsanalyse
eine integrierte GNSS-Station (Global Navigation Satellite System) für die Positionsbestimmung von Lage und Höhe
eine Messsäulenaufnahme mit Höhenbolzen (Nivellement) für ein Kreiselinstrument als Anschlusspunkt für die Schachtlotung und Orientierung für untertägige Vermessungen
Corner-Reflektoren: effiziente Rückstreuer
Corner-Reflektoren sind spezielle Anordnungen von Oberflächen oder Strukturen, die elektromagnetische Radarwellen mit hoher Effizienz zurück in Richtung ihrer Quelle reflektieren. Sie haben die besondere Eigenschaft, Radarstrahlen unabhängig von ihrem Einfallswinkel und ihrer Polarisation zurück in Richtung des Radars senden zu können. Das macht sie zu wertvollen Hilfsmitteln in der Radarinterferometrie, da sie als besonders dominante Rückstreuer in den Radarbildern, beispielsweise des Copernicus-Sentinel-1-Satelliten, erscheinen.
Radarbilder werden hinsichtlich ihrer Aufnahmekonfiguration in Aufnahmen des aufsteigenden und absteigenden Orbits unterschieden. Aufnahmen des aufsteigenden Orbits werden erfasst, wenn sich der Satellit auf seiner annähernd polaren Umlaufbahn von Süden nach Norden bewegt und somit eine Blickrichtung von West nach Ost aufweist, da die Messung/Blickrichtung dieser Systeme immer nach rechts (90 Grad zur Flugrichtung) erfolgt. Aufnahmen im absteigenden Orbit weisen demnach eine genau entgegengesetzte Orientierung auf. Daher ist die Installation eines kombinierten (doppelten) Corner-Reflektors notwendig, um beide Orbits auszuwerten und aus deren Kombination präzise vertikale und horizontale (Ost-West-Richtung) Bodenbewegungen abzuleiten.
Anwendung in weiteren Projekten
Die Bedeutung von Corner-Reflektoren für die Nutzung der Radarinterferometrie ist vielfältig. In der Kalibrierung und Qualitätssicherung dienen Corner-Reflektoren als stabile und gut definierte Radarziele, die in verschiedenen Phasen der Radarinterferometrie verwendet werden können, um die Kalibrierung und Qualitätssicherung der gemessenen Daten sicherzustellen. Sie ermöglichen es, die Leistung des Radarsystems genau zu charakterisieren. Da Corner-Reflektoren stabile Radarziele darstellen, dienen sie zudem als topographische Referenzpunkte in satellitengestützten Radaraufnahmen. Eine präzise Einmessung dieser Radarziele mittels GNSS oder Totalstation ermöglicht somit eine präzise Georeferenzierung der gemessenen Daten und damit auch die Anbindung an bekannte Messnetze, sodass aus den relativen Veränderungen der Erdoberfläche auch absolute Veränderungen abgeleitet werden können.
Die Errichtung der Multisensor-Geomonitoring-Station wurde mit Unterstützung durch die Dr.-Erich-Krügerstiftung realisiert. Sie wird für die Forschung und Lehre im Bereich der Gewinnung von zuverlässigen geodätischen Informationen im Kontext des Bodenbewegungs-Monitorings eingesetzt. Des Weiteren können die Messdaten zur hochpräzisen Bestimmung der Erdoberflächenbewegungen in den laufenden Forschungsprojekten wie MONDIS (Krügerstiftung), CLEAR (BMBF-Verbundprojekt) und weiteren für das Institut für Markscheidewesen und Geodäsie der TU Freiberg verwendet werden.
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