Weiterentwicklung - Flugmesssystem zur Georiskenbewertung

Die Qualität der Bewertung geogener Risiken, die von natürlichen Gefahrenpotentialen ausgehen hängt unter anderem sehr stark von der zeitlichen und räumlichen Verteilung der zu Grunde liegenden Daten ab, die von dem betreffenden Gebiet erhalten werden können. Natürliche Gefahrenpotentiale gehen gewöhnlich von größeren Arealen aus wie zum Beispiel im Falle von Hangrutschungen oder vulkanisch aktiven Regionen. Konventionelle Bodenmessungen (z.B. Geoelektrik oder Seismik) sind lokal auf Messpunkte oder Messlinien beschränkt und oft ungeeignet für schwieriges Terrain. Demzufolge liefern sie ein örtlich und/oder zeitlich sehr eingeschränktes Datenmaterial womit auch die Verlässlichkeit der darauf basierenden Risikoanalysen eingeschränkt ist. Aerogeophysikalische Messungen können die Lücken im Prinzip auffüllen; sie können ein großes Areal, auch über unwegsamem Gelände innerhalb kurzer Zeit flächendeckend erfassen. Insbesondere elektromagnetische Sonden, die von Hubschraubern mitgeführt werden, sind neben der Aeromagnetik gut geeignet, aussagekräftige Daten - in diesem Fall der Leitfähigkeitsverteilung - über den Untergrund bis in Tiefen von etwa 150 Metern zu liefern. Für eine fundierte Beurteilung von Georisiken sind besonders die ihnen zugrunde liegenden dynamischen Prozesse von Bedeutung. Für die messtechnische Erfassung von dynamischen Prozessen sind aber Wiederholungsmessungen erforderlich. Gegenwärtige HEM-Systeme können diese Aufgabe ohne zeit- und kostenaufwendige Kalibrierungsmessungen nicht lösen, da sie eine system-immanente Drift des Signals aufweisen. Aufgrund dieser Drift ist es auch in vielen Fällen nicht möglich, flache, sich langsam entwickelnde Becken im Untergrund eindeutig zu bestimmen. Um ein solches Meßsystem für diesen Aufgabenkomplex zu adaptieren und es zu einem wertvollen Werkzeug für die Risikobewertung weiterzuentwickeln, sind umfangreiche experimentelle Studien notwendig wie sie im vorgeschlagenen Projekt vorgesehen sind. Sie sollen die Ursachen von Drift und Rauschen identifizieren und mögliche Strategien zu deren Minimierung aufzeigen und umsetzten. Die Methodik im Projekt basiert auf zwei Pfaden - einerseits werden in umfangreichen Testserien unter kontrollierten Bedingungen am Boden und in der Luft eine Reihe von System- und Umweltparametern aufgezeichnet. Diese werden dann mit Mitteln der Signalanalyse und multivariaten Statistik analysiert. Weiters wird die Hardware eingehend untersucht und der Messprozess im Labor nachvollzogen. Parallel wird ein Inversionsalgorithmus, eventuell als neuronales Netz, entwickelt, der unter Miteinbeziehung relevanter zusätzlicher Messgrößen das driftbefreite Signal liefert. Auch wird ein numerisches Modell erstellt, das ständig an die Testergebnisse angepasst wird. Das fertige Modell dient zur Simulation alternativer Messkonfigurationen und zu deren Analyse hinsichtlich Rausch- und Driftverhaltens. Im Labor können schließlich aussichtsreiche Konfigurationen experimentell getestet werden. Jedenfalls können Vorschläge für umfangreichere Änderungen ausgearbeitet werden. Mit dem daraus entstehenden innovativen, hochauflösenden HEM-System mit geringem Rauschen und geringer Drift sollten schließlich die Aufgaben einer modernen Georisikoerhebung erstmals auch der Aerogeophysik zugänglich werden, womit ein breites Spektrum neuer Einsatzmöglichkeiten eröffnet wird.

Die Qualität der Bewertung geogener Risiken, die von natürlichen Gefahrenpotentialen ausgehen hängt unter anderem sehr stark von der zeitlichen und räumlichen Verteilung der zu Grunde liegenden Daten ab, die von dem betreffenden Gebiet erhalten werden können. Natürliche Gefahrenpotentiale gehen gewöhnlich von größeren Arealen aus wie zum Beispiel im Falle von Hangrutschungen oder vulkanisch aktiven Regionen. Konventionelle Bodenmessungen (z.B. Geoelektrik oder Seismik) sind lokal auf Messpunkte oder Messlinien beschränkt und oft ungeeignet für schwieriges Terrain. Demzufolge liefern sie ein örtlich und/oder zeitlich sehr eingeschränktes Datenmaterial womit auch die Verlässlichkeit der darauf basierenden Risikoanalysen eingeschränkt ist. Aerogeophysikalische Messungen können die Lücken im Prinzip auffüllen; sie können ein großes Areal, auch über unwegsamem Gelände innerhalb kurzer Zeit flächendeckend erfassen. Insbesondere elektromagnetische Sonden, die von Hubschraubern mitgeführt werden, sind neben der Aeromagnetik gut geeignet, aussagekräftige Daten - in diesem Fall der Leitfähigkeitsverteilung - über den Untergrund bis in Tiefen von etwa 150 Metern zu liefern. Für eine fundierte Beurteilung von Georisiken sind besonders die ihnen zugrunde liegenden dynamischen Prozesse von Bedeutung. Für die messtechnische Erfassung von dynamischen Prozessen sind aber Wiederholungsmessungen erforderlich. Gegenwärtige HEM-Systeme können diese Aufgabe ohne zeit- und kostenaufwendige Kalibrierungsmessungen nicht lösen, da sie eine system-immanente Drift des Signals aufweisen. Aufgrund dieser Drift ist es auch in vielen Fällen nicht möglich, flache, sich langsam entwickelnde Becken im Untergrund eindeutig zu bestimmen. Um ein solches Meßsystem für diesen Aufgabenkomplex zu adaptieren und es zu einem wertvollen Werkzeug für die Risikobewertung weiterzuentwickeln, sind umfangreiche experimentelle Studien notwendig wie sie im vorgeschlagenen Projekt vorgesehen sind. Sie sollen die Ursachen von Drift und Rauschen identifizieren und mögliche Strategien zu deren Minimierung aufzeigen und umsetzten. Die Methodik im Projekt basiert auf zwei Pfaden - einerseits werden in umfangreichen Testserien unter kontrollierten Bedingungen am Boden und in der Luft eine Reihe von System- und Umweltparametern aufgezeichnet. Diese werden dann mit Mitteln der Signalanalyse und multivariaten Statistik analysiert. Weiters wird die Hardware eingehend untersucht und der Messprozess im Labor nachvollzogen. Parallel wird ein Inversionsalgorithmus, eventuell als neuronales Netz, entwickelt, der unter Miteinbeziehung relevanter zusätzlicher Messgrößen das driftbefreite Signal liefert. Auch wird ein numerisches Modell erstellt, das ständig an die Testergebnisse angepasst wird. Das fertige Modell dient zur Simulation alternativer Messkonfigurationen und zu deren Analyse hinsichtlich Rausch- und Driftverhaltens. Im Labor können schließlich aussichtsreiche Konfigurationen experimentell getestet werden. Jedenfalls können Vorschläge für umfangreichere Änderungen ausgearbeitet werden. Mit dem daraus entstehenden innovativen, hochauflösenden HEM-System mit geringem Rauschen und geringer Drift sollten schließlich die Aufgaben einer modernen Georisikoerhebung erstmals auch der Aerogeophysik zugänglich werden, womit ein breites Spektrum neuer Einsatzmöglichkeiten eröffnet wird.