Wie verändern sich Brücken über Jahre hinweg, und wo sind genauere Untersuchungen erforderlich? Das Austrian Institute of Technology (AIT) setzt bei diesen Fragen unter anderem auf satellitengestütztes Bauwerksmonitoring. Ziel ist es, bestehende Verkehrsinfrastruktur länger zu nutzen und die dafür notwendigen Erhaltungsmaßnahmen auf Basis von Zustandsdaten zu planen.
Bislang wird der Zustand großer Infrastrukturbauwerke vor allem durch visuelle Inspektionen und direkt am Objekt angebrachte Sensoren überwacht. Ergänzende Vermessungen erfolgen laut AIT häufig anlassbezogen oder bei besonders kritischen Anlagen. Satellitendaten sollen diese Informationen um eine großräumige Beobachtung von Verformungstrends ergänzen.
Radardaten für ganze Streckenabschnitte
Zum Einsatz kommt die Radarinterferometrie, kurz InSAR für „Interferometric Synthetic Aperture Radar“. Das Verfahren ermöglicht berührungslose Messungen an einzelnen Bauwerken und über größere Streckenabschnitte hinweg. Dadurch sollen sich Setzungen und andere Verformungen auch innerhalb ganzer Infrastrukturnetze erkennen lassen. Installationen am Bauwerk sind nach Angaben des AIT dafür nicht oder nur vereinzelt erforderlich.
Als Grundlage dienen unter anderem frei verfügbare Radardaten der Sentinel-1-Satelliten. Je nach Satellitenkonstellation stehen laut AIT alle drei bis zwölf Tage neue Daten zur Verfügung. Bei entsprechender Datenhistorie seien zudem rückwirkende Auswertungen bis zum Jahr 2015 möglich. Damit lassen sich langfristige Entwicklungen untersuchen und potenziell kritische Bereiche für weitere Prüfungen eingrenzen.
Bis zu zwei Millimeter Messgenauigkeit
Mit selbst entwickelten und patentierten Methoden, darunter Virtual Sensing und eine InSAR-Transformationsauswertung, erreicht das AIT nach eigenen Angaben unter günstigen Bedingungen eine vertikale Messgenauigkeit von bis zu zwei Millimetern. Aussagekräftige Signale seien insbesondere bei langfristigen Prozessen wie Setzungen, Kriechen oder Schwinden möglich. Voraussetzung dafür sei eine ausreichende Datenverfügbarkeit. Das Verfahren soll ein netzweites Screening und eine risikobasierte Bewertung von Verkehrsinfrastruktur unterstützen. Auch angrenzende Schutz- und Energieinfrastruktur lässt sich laut AIT in die Beobachtung einbeziehen.
Temperatur und zusätzliche Sensoren berücksichtigen
Bei der Weiterentwicklung arbeitet das Forschungsteam unter anderem mit sogenannten Corner-Reflektoren, die die Erfassung einzelner Messpunkte verbessern sollen. Ein weiterer Schwerpunkt liegt darauf, temperaturbedingte Verformungen im Tages- und Jahresverlauf sowie die Bauwerkstemperatur zu berücksichtigen.
Durch die Zusammenführung unterschiedlicher Sensordaten sollen Messfehler reduziert und die Auflösung verbessert werden. Daraus will das AIT eine „maßgebende Verformung“ als Kennzahl ableiten, die Verantwortliche bei der Bewertung des Bauwerkszustands unterstützt.