Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Ein zentrales Thema im Umweltschutz ist die Untersuchung von Verdachtsfl\u00e4chen, von denen eine Gefahr f\u00fcr die Schutzg\u00fcter Boden, Luft und Wasser ausgehen k\u00f6nnte. Geophysikalische Methoden bieten in diesem Anwendungsfeld neue Ans\u00e4tze, um effizient und fl\u00e4chenhaft Erkundungsarbeiten durchzuf\u00fchren. Hierbei erm\u00f6glichen besonders seismische Verfahren eine hohe Aufl\u00f6sung von Strukturen im Untergrund.
\nSeismische Verfahren, die in der Erd\u00f6l-\/Erdgasexploration erfolgreich angewendet werden, k\u00f6nnen nicht ohne eine Anpassung zur Erkundung von kleinr\u00e4umigen oberfl\u00e4chennahen Strukturen \u00fcbertragen werden. Hier sind die Me\u00dftechnik und die Signalverarbeitung gefordert. Die Aufgabe in der Umweltseismik besteht darin, spezielle Methoden zur Datenerfassung, -verarbeitung und -auswertung zu entwickeln und an konkreten Anwendungsf\u00e4llen zu erproben. Eine effiziente Datenerfassung und Signalverarbeitung dient nicht zuletzt der Verringerung des Me\u00dfaufwands und macht umweltseismische Untersuchungsverfahren damit wirtschaftlich nutzbar. Umweltseismische Methoden liefern einen fl\u00e4chenhaften Schnitt des Untergrundes entlang eines Me\u00dfprofils, w\u00e4hrend mit Bohrungen nur punktuelle Informationen gewonnen werden k\u00f6nnen. Die Ergebnisse lassen sich leicht in Untergrundmodelle umsetzen, die auch von Kollegen anderer Fachdisziplinen genutzt werden k\u00f6nnen.
\nIn der Umweltseismik werden die Raumwellen, die \u00fcblicherweise zur Auswertung kommen, durch leistungsstarke Oberfl\u00e4chenwellen \u00fcberlagert. Ziel des Forschungsprojektes ist es deshalb, geeignete Verfahren zur Erfassung und Auswertung umweltseismischer Me\u00dfdaten zu entwickeln.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDas Projekt wurde in drei Phasen aufgeteilt: Verfahrenskl\u00e4rung, Methodenentwicklung und Praxiserprobung. Im ersten Projektabschnitt wurden Verfahren untersucht, mit denen eine Verbesserung der Filtertechniken f\u00fcr Oberfl\u00e4chenwellen erzielt werden kann. Ebenso wurden neue Ans\u00e4tze verfolgt, bei denen die Oberfl\u00e4chenwellen nicht als St\u00f6rsignale, sondern als weitere Informationstr\u00e4ger zur Strukturerkundung des oberfl\u00e4chennahen Untergrundes betrachtet werden. Im zweiten Projektabschnitt stand die Entwicklung der Me\u00df- und Auswertetechnik zur umweltseismischen Erkundung im Mittelpunkt. Dazu wurden verschiedene Feldversuche durchgef\u00fchrt und ein umfangreiches Programmpaket erstellt. In der dritten Projektphase wurde ein marktreifes mobiles seismisches Array (FAST24, Fast Array for Seismik Tasks) entwickelt und gebaut. Parallel dazu wurde eine benutzerfreundliche graphische Schnittstelle f\u00fcr das Programmpaket erstellt. Mit dem Programmpaket wurden weitere Me\u00dfdaten mit unterschiedlichen umwelttechnischen Fragestellungen analysiert und die erzielten Resultate publiziert.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Im Rahmen des Projekts konnte gezeigt werden, da\u00df die Kombination moderner hochaufl\u00f6sender Signalverarbeitungsverfahren mit einer effizienten Modellierung des seismischen Wellenfelds f\u00fcr den oberfl\u00e4chennahen Untergrund zu neuen Impulsen in der Umweltseismik f\u00fchrt. Hierzu z\u00e4hlt haupts\u00e4chlich die Hinzunahme der Oberfl\u00e4chenwellen als Informationstr\u00e4ger zur Strukturerkundung des oberfl\u00e4chennahen Untergrundes. Durch die Betrachtung des vollst\u00e4ndigen Wellenfeldes (Raumwellen und Oberfl\u00e4chenwellen) lassen sich umweltseismische Datens\u00e4tze auswerten, die aufgrund der \u00dcberlagerung von Raum- und Oberfl\u00e4chenwellen bisher nur unzureichend ausgewertet werden konnten. Das neu entwickelte Inversionsverfahren pa\u00dft geschichtete Untergrundmodelle an die Me\u00dfdaten mit Hilfe der hochaufl\u00f6senden Maximum-Likelihood-Inversionstechnik an. Im Unterschied zu linearen Inversionsverfahren bleibt bei dieser Vorgehensweise ein nichtlineares Optimierungsproblem f\u00fcr die lithologischen Parameter des Untergrunds zu l\u00f6sen. Zur L\u00f6sung des Problems wurden genetische Optimierungsstrategien untersucht. Diese Algorithmen sind bei geeigneter Parametrisierung des Untergrunds (z.B. Gesteinsdichte, Kompressions- und Scherwellengeschwindigkeit, M\u00e4chtigkeit) in der Lage, das Untergrundmodell mit der besten Anpassung an die Me\u00dfdaten zu finden. Diese Vorgehensweise wird seit geraumer Zeit auch in \u00e4hnlich gelagerten Anwendungen im Rahmen der Unterwasserakustik angewendet. Problematisch war bisher die \u00dcbertragung dieser Verfahren auf elastische Ausbreitungsbedingungen. Durch den Einsatz numerischer Verfahren zur Modellierung der Ausbreitung seismischer Raum- und Oberfl\u00e4chenwellen konnten diese Methoden in der Umweltseismik eingesetzt werden. Ein wesentlicher Vorteil des neu entwickelten Inversionsverfahrens ist, das die Analyse einer seismischen Messung automatisch nach Vorgabe eines einfachen Startmodells f\u00fcr den Aufbau des Untergrundes \u00fcber das gesamte Me\u00dfprofil durchgef\u00fchrt werden kann und keine weiteren Bearbeitungsschritte bis einschlie\u00dflich zur Abbildung des Untergrundmodells erforderlich sind. Zur einfachen Nutzung des Programmpakets wurde eine graphische Benutzerschnittstelle erstellt, um den Einsatz des Softwarepakets ohne Vorkenntnisse \u00fcber interne Zusammenh\u00e4nge im Programmablauf zu erm\u00f6glichen.
\nDas Verfahren wurde an Datens\u00e4tzen mit unterschiedlichen geologischen Fragestellungen eingesetzt. In einem rekultivierten ehemaligen Tagebaugebiet wurden entlang eines Profils Bodenverdichtungen nachgewiesen, die den Ertrag der landwirtschafltich genutzten Fl\u00e4che beeinflussen. Auf einem Deichabschnitt des Elbe-L\u00fcbeck-Seitenkanals konnte der innere Aufbau des Deichk\u00f6rpers ermittelt werden. Die Datenerfassung dazu erfolgte mit dem im Projekt entwickelten mobilen seismischen Array (FAST24). Damit konnte gezeigt werden, da\u00df das FAST24 f\u00fcr eine effiziente und wirtschaftliche seismische Datenaufnahme eingesetzt werden kann.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Ergebnisse aus dem Projekt wurden in internationalen und nationalen geophysikalischen und elektrotechnischen Fachzeitschriften publiziert. Ebenso wurden die Ergebnisse mit Fachleuten auf entsprechenden Konferenzen diskutiert. Hierzu geh\u00f6rte auch ein Vortrag bei der Jahrestagung der Deutschen Geophysikalischen Gesellschaft 1998 in Braunschweig, die Darstellung des Projektes auf einer Unternehmerreise nach Hangzhou (China) und die Ausstellung des FAST24 auf der Messe IFAT 1999 in M\u00fcnchen. Dar\u00fcber hinaus wurden Diplom- und Studienarbeiten zur Themenstellung vergeben. Treffen mit Lehrst\u00fchlen anderer Universit\u00e4ten gleicher Ausrichtung wurden f\u00fcr Vortr\u00e4ge \u00fcber Aufgaben und Ziele des Projektes genutzt.<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Im Rahmen des Projektes konnte ein neuartiges Auswertesystem f\u00fcr umweltseismische Anwendungen erstellt werden, das die in den seismischen Raum- und Oberfl\u00e4chenwellen enthaltenen Informationen zur Abbildung des Untergrundaufbaus nutzt. Diese Technik eignet sich speziell f\u00fcr die Erkundung des oberfl\u00e4chennahen Untergrundes, der f\u00fcr umweltspezifische Fragestellungen von besonderer Bedeutung ist. Die Datenerfassung mit dem FAST24 in Kombination mit der neuentwickelten Auswertesoftware konnte erfolgreich zur Strukturerkundung des oberfl\u00e4chennahen Untergrundes eingesetzt werden. Dabei zeigen sich f\u00fcr die Zukunft weitere Einsatzgebiete wie z.B. Hohlraumortung, Lokalisierung verdeckter Fundamente und Kartierung des Grundwasserspiegels.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Zielsetzung und Anlass des Vorhabens Ein zentrales Thema im Umweltschutz ist die Untersuchung von Verdachtsfl\u00e4chen, von denen eine Gefahr f\u00fcr die Schutzg\u00fcter Boden, Luft und Wasser ausgehen k\u00f6nnte. Geophysikalische Methoden bieten in diesem Anwendungsfeld neue Ans\u00e4tze, um effizient und fl\u00e4chenhaft Erkundungsarbeiten durchzuf\u00fchren. Hierbei erm\u00f6glichen besonders seismische Verfahren eine hohe Aufl\u00f6sung von Strukturen im Untergrund. Seismische […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"template":"","meta":{"footnotes":""},"categories":[],"tags":[504,53],"class_list":["post-19334","projektdatenbank","type-projektdatenbank","status-publish","hentry","tag-bundesrepublik-deutschland","tag-umwelttechnik"],"meta_box":{"dbu_projektdatenbank_az_ges":"08522\/01","dbu_projektdatenbank_medien":"","dbu_projektdatenbank_pdfdatei":"A-08522.pdf","dbu_projektdatenbank_bsumme":"377.808,91","dbu_projektdatenbank_firma":"Ruhr-Universit\u00e4t BochumFakult\u00e4t f\u00fcr ElektrotechnikLehrstuhl f\u00fcr Signaltheorie","dbu_projektdatenbank_strasse":"Universit\u00e4tsstr. 150","dbu_projektdatenbank_plz_str":"44780","dbu_projektdatenbank_ort_str":"Bochum","dbu_projektdatenbank_p_von":"1996-02-15 00:00:00","dbu_projektdatenbank_p_bis":"2000-07-25 00:00:00","dbu_projektdatenbank_laufzeit":"4 Jahre und 5 Monate","dbu_projektdatenbank_telefon":"0234\/322-6996","dbu_projektdatenbank_inet":"","dbu_projektdatenbank_bundesland":"Bundesrepublik Deutschland","dbu_projektdatenbank_foerderber":"9","dbu_projektdatenbank_ab_bericht":"","dbu_projektdatenbank_ist_nachbewilligung_von":"","dbu_projektdatenbank_hat_nachbewilligung":"","dbu_headerimage_cover":"","dbu_submenu":"","dbu_submenu_position":"","dbu_submenu_entry":[]},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/19334","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/types\/projektdatenbank"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/19334\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":32337,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/projektdatenbank\/19334\/revisions\/32337"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=19334"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=19334"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.dbu.de\/en\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=19334"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}