Einsatz von Fernerkundungsverfahren in Geologie und Bergbau

Themenworkshop
Überwachung von Bodenbewegungen infolge
Bergbau und Geologie
Einführungsvortrag zum Thema
„Einsatz von Fernerkundungsmethoden in Geologie und
Bergbau“
Dr. Kai Hahne
Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR)
Arbeitsbereich Fernerkundung
2. Strategie‐Forum Fernerkundung und GMES-Thementage
Düsseldorf, 15. November 2012
[email protected]
Was bedeutet Fernerkundung?
Die Fernerkundung
nutzt Sensoren in Satelliten und
Flugzeugen zur
- Erkennung
- Bewertung
- Überwachung
von Objekten und Prozessen an der
Erdoberfläche ohne direkten Kontakt
zwischen Sensor and Objekt.
Senkungsgebiet mit Zerrspalten-Zone im Raum
Eisleben im Satelliten- und Laserbild
[email protected]
Vorteile und Alleinstellungen
- Generalisierende und großflächige Sicht von Sensoren in
Flugzeugen und Satelliten trägt zur Klärung von regionalen
Zusammenhängen bei, die Boden gebundenen Beobachtern oft
verschlossen bleiben
- Unterstützt effizienten Einsatz konventioneller Boden gebundener
Explorationsverfahren
- Ermöglicht/erleichtert Erkundung schwer oder nicht zugänglicher
Gebiete (Gefahren behaftetes Gelände, Katastrophengebiete, etc.)
- Profitiert von Daten/Informationen, aufgenommen außerhalb des
sichtbaren Bereiches des elektromagnetischen Spektrums (NIR,
SWIR, TIR, Radar).
[email protected]
Welche Informationen liefert die Fernerkundung?
Geo-Information
Verfahren
Einsetzbarkeit 1/2)
Materialeigenschaften: Böden,
Gesteine, Vegetation,
Oberflächentemperaturen,
Bodenfeuchte
Optische Systeme
(multi- und
hyperspektral),
Thermalverfahren,
Radar
z. B. Erkundung von Energieträgern (Energierohstoffe,
Erdwärme, …), Umweltaspekte, …
Topographie und Charakter von
Landschaften, einschließlich
deren Veränderungen
Optische Systeme,
Radar, Laser,
Thermalverfahren
Landnutzung, Landbedeckung
und deren Veränderungen
Optische Systeme,
Radar
Geländehöhen, Relief (m- bis dmRadar, Laser,
Genauigkeit), Bodenbewegungen
optische Verfahren
(Raten von mm/a)
1)
2)
z. B. Alternative EnergieRessourcen (Wind, Wasser, Solar)
mit Fokus auf Planung,
Modellierung (z. B. Standorte,
Leitungsführungen, Trassen,
Pipelines, Umweltaspekte,
Bedarfsabschätzungen, …)
z. B. Bergbaufolgen,
Gefahrenabwehr ,…
Grundsätzlich weltweit; Aufnahmen im VIS bis TIR sowie mit Laser bewölkungsabhängig
Fokus auf Energie
[email protected]
Bergbau und Bergbaufolgen
Bergbau Mongolei
Nutzung hochauflösender
Luft- und Satellitenbilddaten :
- Bruch- und Senkungsgefahren
- Landschaftsveränderungen
durch Bergbau und
Beweissicherung
Aufbereitungsrückstände
Tagesbruch
- Belastungen der Umwelt
- Überwachung von
Renaturierungsmaßnahmen
Renaturierung
- Bergbau im Rahmen erteilter
Konzessionen (TZ)
- Illegale Bergbautätigkeit TZ).
[email protected]
Beispiel - Instabiles Gelände durch Bergbau
Schräg-Luftbild eines absinkenden Geländes über
zu Bruch gehendem Braunkohle-Bergwerk
Meilensteine:
- Airborne Laser Scanning (LiDAR) zur
Erfassung von Reliefanomalien mit
dm-Genauigkeit
- SAR-Interferometrie zur Messung
von Bewegungsraten mit mmGenauigkeit (Satellitenradar).
Senkungszone
"Laserbild" visualisiert
Senkungszone durch
Anomalie des Reliefs
Reference:
F. Kuehn, et al.: Satellite and airborne remote sensing
to detect hazards caused by underground mining.Proceedings of the Thirteenth International Conference
on Applied Geologic Remote Sensing, Vol. II, p. 57-64,
1-3 March 1999, Vancouver, Canada
→ Unterstützung Gefahrenabwehr
[email protected]
SAR-Interferometrie: Bewegungen über Flächen mit alte
und aktiven Bergbau; Bewegungsraten in mm/Jahr
Beispiel - Belastungen der Umwelt
Transport und Lagerung von Energieträgern
Identifizierung Öl-kontaminierter Böden
mit Hyperspektralfernerkundung
Überwachung von Pipelines für Erdöl- und
Gas (Leckagen und Bedrohungen) …
Ölkontamination
Hyperspektralbild (126
Spektralkanäle)
Kühn, F., Oppermann, K. & Hörig (2004): Hydrocarbon
Index – an algorithm for hyperspectral detection of
hydrocarbons. - Int. Journal of Remote Sensing, Vol. 25,
No. 12, 2467-2473, Birmingham (Taylor & Francis).
[email protected]
Vegetationsanomalie
markiert Leck an
unterirdischer Pipeline
und Kontamination
Zusammenfassung und Ausblick
Breites Spektrum an Daten verschiedenster Sensoren
ermöglicht eine breite Anwendung für geologische und
geotechnische Fragestellungen
Möglichkeiten der Fernerkundung zur Unterstützung
angewandter Vorhaben in Geologie und Bergbau nicht
ausgeschöpft
Methodenspektrum variabel von wissensbasiert visuell
bis zur Anwendung komplexer Modelle
Ergänzt und unterstützt effizienten Ansatz klassischer
Feldmethoden in Geologie und Bergbau.
[email protected]