Bei Bodenradarmessungen handelt es sich um eine geophysikalische und nicht-intrusive Methode zur Vermessung des Untergrunds, um unterirdische natürliche oder künstliche Formen wie Bodenschichten, verschiedene Materialien oder auch Gebilde und Hohlräume aufzuspüren. Hierbei wird elektromagnetische Strahlung im Mirkowellenbereich eingesetzt, um anhand der reflektierenden Signale entsprechende Formen zu erkennen und digital sichtbar zu machen.
Nachfrage und Einsatzgebiete:
Bodenradartechniken werden bereits seit den 1970er Jahren erforscht und entwickelt, und fanden insbesondere zu Beginn in der Archäologie Anwendung. Die Geräte haben sich bis heute enorm weiterentwickelt – insbesondere zuletzt auch vor dem Hintergrund der global-voranschreitenden Digitalisierung. Heutzutage werden entsprechende Geräte vielfältig eingesetzt: Da ist zum einen die gesamte Geophysik zu nennen, wenn es darum geht, Bodenschichten zu analysieren oder auch Hohlräume für diverse Bauvorhaben zu orten, um z.B. Betonpfeiler gezielt setzen zu können. Daneben werden Bodenradarmessungen aber auch mehr und mehr in anderen Bereichen eingesetzt - zum Beispiel, um Untergrundstrukturen wie Bunker oder Tunnel zu identifizieren und zu vermessen. Wichtig ist selbstverständlich, stets die jeweilige lokale Gesetzeslage zu beachten, da nicht immer überall Tiefenmessungen vorgenommen werden dürfen.
Technischer Hintergrund:
Das Prinzip ist, dass Radarenergie abwärtsgerichtet direkt in den Boden abgestrahlt wird und man sich die unterschiedliche Leitfähigkeit der verschiedenen Bodenschichten bzw. Materialien und Hohlräume nutzbar macht, um die daraus resultierenden Signale zurück zum Empfänger zu reflektieren, der diese digital speichert und sichtbar macht. Je nach Hersteller und Modell können hier zwischen ein- bis dreistellige Meter Eindringtiefen erreicht werden.
Bodenradargeräte werden hierbei in zwei Klassen unterteilt, welche je nach Wahl einen Kompromiss zwischen maximaler Eindringtiefe und Auflösungsvermögen bieten, und zwar:
- Impulsradar: Bei diesen Geräten wird ein extrem kurzes Signal ausgesendet, welches nur wenige Nanosekunden andauert. Die Laufzeit zwischen dem Senden dieses Signals und dem Empfang ist die Zeit, die es braucht, das Echo zu empfangen, welche zur Entfernungsmessung verwendet wird. Die Empfänger dieser Radargeräte haben eine sehr hohe Abtastrate.
- Dauerstrichradar (bzw. FMCW-Radar = Frequency Modulated Continuous Wave Radar): Frequenzmodulierte Dauerstrichradare arbeiten mit invertierten schnellen Fouriertransformationen. Der Hauptunterschied ist hierbei, dass der Sender während der Dauer des Radarmessvorgangs ununterbrochen arbeitet.
Der technische Aufbau eines Bodenradars gestaltet sich in vielen Fällen wie folgt:
- Steuereinheit: Kernkomponente eines Bodenradars mit Bedieneinheit, Software, Bildschirm und weiteren Schnittstellen zu Antennen, Stromversorgung und mehr. Oftmals kann die Software bzw. die Firmware eines Bodenradars je nach Hersteller und Modell via Internetverbindung im Laufe der Zeit weiter upgedatet werden.
- Antenne: Sehr oft werden Sende- und Empfangsantenne zu einer einzigen kombiniert. Die Größe eine Antenne ist von ihrer mittleren Frequenz abhängig: je größer die Frequenz, desto kleiner die Dipole und die Antenne, und desto größer die abgestrahlte Energie. Die verwendeten elektromagnetischen Signale bewegen sich dabei in einem Bereich zwischen 1 MHz bis 2,6 GHz. Hierbei muss in der Regel ein Kompromiss zwischen Eindringtiefe in den Boden versus der Detaildarstellung gefunden werden: je tiefer man in den Boden schauen kann, desto geringer fällt dann die Detailtiefe aus – und umgekehrt.
- Elektrische Versorgung: Ein Bodenradar benötigt in der Regel eine stärkere Batterie, damit bei Radarmessungen genug Kraft aufgewendet werden kann, die elektromagnetischen Strahlen für eine kurze Zeit in den Boden zu schießen und zu messen. Daher werden meist Batterien in der "Rasenmäherklasse" mit einer entsprechenden starken Ampere-Leistung verwendet.
- Aufhängung: Um möglichst mobil zu sein - insbesondere, um auch größere Flächen vermessen zu können - werden Bodenradare in der Regel in mobilen Versionen gebaut und am Markt angeboten; z.B. mit fahrbaren Untersätzen, deren materielle Zusammensetzung allerdings die Radarmessungen nicht stören dürfen.
- Weitere Merkmale: Je nach Modell kann ein Bodenradar weitere Merkmale aufweisen, z.B. das Vorhandensein eines Wegsensors, GPS-Moduls oder weiteren technischen Finessen.
Auswertungsmöglichkeiten:
In der Regel werden die gescannten Bereiche in 2D-Ergebniskarten interpoliert, welche bereits gute Rückschlüsse auf Bodenzusammensetzungen, Hohlräume und Strukturen bieten. Die Extrameile kann zusätzlich gegangen werden, wenn man die Messungen darüber hinaus auch in 3D-Modellen aufbereiten kann. Dies ist heutzutage mit entsprechender Software ebenso möglich. Zusätzlich sollten die ausgewerteten 2D und 3D Materialien mit anderen vorhandenem Kartenmaterial verknüpft werden.
Unterirdische Abtastung durch OYSTEC und Entdeckung eines vergrabenen Objekts in einer Tiefe von 3 Metern
Forschung und Einsatz bei OYSTEC:
OYSTEC verfügt über mehrere Bodenradargeräte des FMCW-Typs und forscht kontinuierlich an software- und hardware-technischer Verbesserungen sowie deren praktischen Einsätzen in verschiedenen Industriefeldern. Wir haben bereits bis zu 50 Meter Tiefenaufnahmen gemacht, die wir in 2D und 3D dargestellt und ausgewertet haben. Kontaktieren Sie uns gerne bei Interesse an einem möglichen Einsatz unserer Bodenradarkapazitäten bei einem Ihrer Vorhaben.
Link: Direkter Kontakt mit uns - bitte verwenden Sie dazu einfach unser Kontaktformular
Link: Zusätzliche Informationen bzgl. unserer Innovationstätigkeiten im Bodenradarbereich
Copyright: Alle genannten Marken, Markennamen, Website-Adressen und Warenzeichen oder Logos sind Eigentum der jeweiligen Inhaber.