Verformungsmonitoring von Brücken mittels berührungsloser Satellitenradarmessungen

Die Europäische Weltraumbehörde (ESA) stellte kürzlich freie Forschungssatellitendaten zur Verfügung. Damit sind auch Erdoberflächenverformungen berührungslos mittels Radarinterferometrie aus dem Weltraum bestimmbar. Gleichzeitig werden sensorlos viele Punkte erfasst und Zeitreihen gebildet. Die erzielte Genauigkeit, im Zentimeterbereich, reicht zwar für Messungen von Erdbewegungen aus, aber noch nicht für Bauwerke. In diesem Beitrag wird ein neues Verfahren für ein Verformungsmonitoring am Beispiel der Schottwienbrücke in Österreich demonstriert. Verwendet werden sowohl historisch aufgezeichnete Satellitendaten sowie Messdaten aus künstlich am Bauwerk angebrachten „Corner‐Reflektoren“, welche mit Fernerkundungsmethoden ausgewertet werden. Ein entwickeltes Modell kann die Bauwerktemperatur auf Basis von Netzwetterdaten sensorlos prognostizieren und zur Genauigkeitssteigerung die thermischen Brückenverformungen kompensieren. Die Jahresmessungen von 2022 zeigen im Vergleich zum Referenzsystem (digitale Schlauchwaage) eine Standardabweichung von 1,7 bis 3,0 mm sowohl mit künstlichen Corner‐Reflektoren als auch bei natürlichen Rückstreupunkten ohne Sensoren am Bauwerk. Somit können mit Satelliten gleichzeitig viele Brücken im Intervall von 6 Tagen erfasst und auch retrospektiv bis ins Jahr 2016 zurück ausgewertet werden. Bedingt durch die zeitverzögerte Prozessierung eignet sich ein Satellitenmonitoring derzeit gut für die Langzeitverformungsüberwachung von weitgespannten Brücken.

Deformations of the Earth's surface can be measured from space using remote sensing radar interferometry (InSAR). This paper demonstrates the use of these data for deformation monitoring on the Schottwienbrücke‐S6 Semmering motorway. The European Space Agency (ESA) recently began providing free research satellite data from the Sentinel‐1 mission. The approach uses historically recorded natural reflection points as well as corner reflectors artificially attached to the structure. These are measured coordinately and analyzed using remote sensing methods. Thermal displacements of the structure are compensated to increase accuracy. A new model predicts the temperature of the structure based on network weather data. This means that the deformation measurements from the satellites can be analyzed and thermally compensated without sensors on the building, and the deviations can be more than halved. The recorded and processed annual measurements from 2022 onwards show a standard deviation of 1.7 to 3.0 mm compared to the reference system (Liquid Leveling System). Good agreement with the long‐term settlement behavior of the bridge was also found for natural reflection points. Satellites can also be used to simultaneously record different structures at 6‐day intervals up to 2016. Due to the time‐delayed processing, they are currently well suited for long‐term deformation monitoring of long‐span bridges.