Satellitenbasiertes Brückenmonitoring für die ASFINAG
Ziel des Forschungsprojektes SENBRIDGE ist eine Untersuchung, wie mit einer geeigneten Sensorfusion und der Verwendung von Sentinel-Satellitendaten der ESA Verformungsmessungen verbessert werden können. Am Beispiel der Brücke Schottwien an der S6 soll dieses innovative Verfahren entwickelt und demonstriert werden, um damit die Basis für eine netzweite Anwendung zu schaffen. Partner des AIT in diesem Forschungsprojekt ist die ZAMG (Stabsstelle Erdbeobachtung, Bereich Daten, Methoden, Modelle).
S6-Brücke Schottwien; © Herbert Ortner, lizenziert unter CC BY-SA 3.0
Generell bieten Methoden zur berührungslosen Zustandserfassung von Bauwerken neue Möglichkeiten der Erfassung ganzer Infrastrukturabschnitte. Statt Bauwerke einzeln mit diskreten Sensoren zu versehen, ist es möglich, mit kontaktlosen Methoden schwer zugängliche Bauwerke, ganze Bauwerksabschnitte und deren Umgebung zu erfassen und zu bewerten. Wird dies mit Satelliten vom Weltraum aus durchgeführt, ergibt sich der zusätzliche Vorteil einer extraterrestrischen Referenz. Statt der bisherigen Erhebung von Einzelinformationen an diskreten Stellen können künftig mittels Synthetic Aperture Radar (SAR), einem Sensor zur Fernerkundung mittels Satelliten, flächenhaft ganze Streckenabschnitte (z.B. eine Vielzahl von Brücken oder setzungsempfindliche Bauwerke) überwacht werden. Entscheidend dafür ist, ob die nötige Genauigkeit für zuverlässige Aussagen erreicht werden kann. Die SAR-Methode der Persistent Scatterer Interferometry (PSI) basierend auf Sentinel-Satellitendaten hat das Potenzial, von einer zentralen Stelle aus das Verformungsverhalten vieler Bauwerke kontinuierlich zu überwachen.
Gegenüber anderen Daten von Radarsatelliten bieten die kostenfreien Sentinel-1-Radardaten der ESA den Vorteil der größeren zeitlichen Abdeckung (bei zwei Orbits im Abstand von sechs Tagen), und somit einer besseren zeitlichen Auflösung der Daten.
In den Jahren 2018 und 2019 wurde eine Pilotstudie zur prinzipiellen Prüfung der Anwendbarkeit der Methodik am Streckennetz der ASFINAG umgesetzt. Zur Verbesserung der Ergebnisse wurden folgende Kernmaßnahmen angeführt:
- Einsatz von Corner-Reflektoren für die Kontrolle der Deformation von diskreten Punkten, Verbesserung der Zuordnung von Punkten in einzelnen Satellitenbildern,
- Optimierung der Datenprozessierung,
- Verbesserungen in der Berücksichtigung der Temperaturverformung des Bauwerks, und zwar sowohl im Tagesgang als auch jahreszeitlich,
- Sensorfusion – also die Verbindung verschiedener Methoden und Sensoren zur Verminderung von Fehlern und zur Erhöhung der Auflösung.
Test der Corner-Reflektoren am AIT-Standort Seibersdorf; diese werden später auf der Brücke Schottwien angebracht; © AIT
Zwischenzeitlich ist es seit dem Abschluss der Machbarkeitsstudie 2019 durch die Forschungstätigkeit der Projektpartner und die generelle Weiterentwicklung der Methodik zu deutlichen Fortschritten bei der Optimierung der Datenprozessierung gekommen. Ebenso wurde eine Verbesserung des Kenntnisstandes in Bezug auf den Einfluss verschiedenster Faktoren innerhalb der Deformationsmessung erreicht. Zum Einsatz von Corner-Reflektoren gibt es bereits europaweite Erfahrungen auch betreffend das Design derartiger Reflektoren. Diese Neuerungen sollen im vorliegenden Projekt einbezogen werden.
Im Rahmen von SENBRIDGE soll nun untersucht werden, wie mit einer geeigneten Sensorfusion und der Verwendung von Sentinel-Satellitendaten Verformungsmessungen verbessert werden können.
