OpenData4Infmon - Infrastrukturmonitoring mittels einer Fusion aus Open Data Quellen mit lokaler Sensorik

authored by: Ingo Neumann, Jens-André Paffenholz, Jürgen Rüffer, Jannes B. Wübbena, Waseem Iqbal, Mohammad Omidalizarandi
Abstract: Die alternde Infrastruktur auf dem Landweg, der Schiene und dem Wasser erfordert bedeutende Ressourcen für die Sicherstellung der Betriebssicherheit. Das Monitoring von Deformationen, insbesondere an Brückenbauwerken und anderen wichtigen Infrastrukturen, verursacht durch Alterung, Materialermüdung und langsam (auch klimabedingt) verlaufende Bodenbewegungen, ist derzeit sehr kostenintensiv. Im Projekt OpenData4Infmon sollen daher neuartige skalierbare Monitoringverfahren entwickelt werden, die anhand von Open Data Quellen kombiniert mit lokaler GNSS-Sensorik ein kosteneffektives Monitoring in der Fläche ermöglichen. Der Mehrwert wird dabei durch die Fusion von staatlich vorhandenen Open Data Quellen der Länder (GNSS, tlw. Gebäudemodelle) und insbesondere des Bundes (primär Radardaten aus dem Copernicus-Programm, tlw. Gebäudemodelle, Verkehrswegedaten) und deren Kombination mit objektspezifischer lokaler GNSS-Sensorik erzeugt. Im Projekt sollen Möglichkeiten der strengen Fusion von freien GNSS- und Radar-Daten (SAR) sowie 3D-Stadtmodellen und Verkehrswegeplänen zum Zweck der besseren Beurteilung von Deformationen an Bauwerken in Kombination mit lokal installierter Sensorik untersucht werden, insb. an Infrastrukturen wie Bahntrassen, Energie-Leitungstrassen und (Brücken-) Bauwerken. Der Mehrwert der Daten wird insbesondere durch KI-Analysen und raum-zeitliche Parameterschätzung in Kombination mit lokalen GNSS-Daten generiert. Konkret wird ein Kanalbrückenbauwerk am Wasserstraßenkreuz in Minden untersucht. Dieses wurde sowohl mit Radarreflektorwürfeln als auch mit GNSS-Sensorik instrumentiert. Das Bauwerk eignet sich besonders für Geomonitoring-Erprobungen, da die Scheitel der Brückenbögen eine Höhenänderung im Jahresgang von bis zu 3,5 cm aufweisen. Dieses starke Signal ermöglicht es, nicht nur Nullmessungen oder künstlich erzeugte Bewegungen auswerten zu können, sondern die direkten Deformationen sowohl mittels GNSS als auch mittels Radarinterferometrie und der Fusion der beiden Methoden zu bestimmen. Es werden dabei sowohl hochwertige GNSS-Sensoren, wie sie in typischen Monitoring-Installationen eingesetzt werden, als auch einfachere Sensoren auf modularen Basisplatten verwendet, die eine schnellere Installation und entsprechend bessere Skalierbarkeit versprechen. Der zu erwartende Qualitätsverlust der GNSS-Messungen durch die erhöhte Sensitivität auf Mehrweg-Signale und die größeren Abschattungsgebiete wird durch die gemeinsame Ausgleichung einer größeren Anzahl von Sensoren kompensiert. Im Projekt wird dieser Ansatz durch den Abgleich mit den hochwertigen Sensoren verifiziert. In diesem Konferenzbeitrag werden das Konzept des Projektes sowie die Instrumentierung des Brückenbauwerkes vorgestellt, wobei insbesondere auf die GNSS-Komponenten eingegangen wird. Erste Zeitreihen werden präsentiert und mit Referenzdaten von historischen Tachymeter-basierten Messungen verglichen.
Organisation(s): Geodetic Institute
External Organisation(s): Clausthal University of Technology
Allsat GmbH
Physikalisch-Technische Bundesanstalt PTB
Geo++ GmbH
Type: Slides to presentation
Publication date: 29.02.2024
Publication status: E-pub ahead of print
: Details in the research portal "Research@Leibniz University"