Gegenüberstellung von nivellitisch ermittelten Höhenunterschieden und radarinterferometrisch detektierten vertikalen Bodenbewegungen und daraus abgeleiteten bergschadenkundlichen Bodenbewegungselementen

Von Amts wegen durchgeführte Beobachtungen der Tagesoberfläche mittels Nivellement werden in Sachsen selten und wenn, dann nur in großem zeitlichen Abstand zueinander durchgeführt. Für die Bestimmung von Höhenänderungen größerer Bereiche der Tagesoberfläche haben sich die satellitengestützten radarinterferometrischen Verfahren mit synthetischer Apertur (SAR), wie die Persistent Scatterer Interferometrie (PSI), zunehmend etabliert. Mittlerweile sind bereits prozessierte Radardaten über den Bodenbewegungsdienst Deutschland (BBD) der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) frei zugänglich. Das Interesse, insbesondere von Behörden, Interessensverbänden sowie Forschungseinrichtungen, steigt. Nicht nur in Sachsen stellen sich Anwender folgende Fragen: Können radarinterferometrische Beobachtungsverfahren, wie die der Sentinel-1-Mission der ESA, einen qualitativen und quantitativen Ersatz für übliche Nivellements bieten? Sind die von der BGR prozessierten und im BBD veröffentlichten Radardaten der Sentinel-1A und 1B-Satelliten dazu geeignet, klassische, nivellitische Messungen in puncto Flächenabdeckung, Genauigkeit, Verfügbarkeit, Bearbeitungsaufwand und Kosten abzulösen? Lassen sich aus den Bewegungskomponenten Rückschlusse auf bergschadenkundliche Bodenbewegungselemente schließen? In einem Pilotprojekt wurden langjährig erhobene Nivellementdaten den in vertikale und horizontale Bewegungskomponente zerlegten Bewegungen der Persistent Scatterer (PS)-Punkten gegenübergestellt. Mit Pufferung in einem Geoinformationssystem lassen sich räumliche Beziehungen zwischen einem Höhenfestpunkt und umliegenden PS-Punkten herstellen. Die interpolierten vertikalen Bodenbewegungen beider Verfahren sind miteinander vergleichbar. Aufgrund der höheren Punktdichte weisen die Radardaten eine bessere Detailschärfe im Senkungs- bzw. Hebungsverhalten auf. Aus der Messkonstellation des ascending und descending Orbits resultierende Ost-West-Horizontal-bewegungs¬komponenten ermöglichen eine Interpretation von Horizontalverschiebungen, jedoch im vorliegenden Fall keine Ableitung plausibler Verschiebungsbeträge.

Surface monitoring by levelling measurements are operated rarely ex officio in Saxony. Nevertheless, they are done in long periods. Satellite-based radarinterferometric measurements with synthetic aperture (SAR) like the persistent-scatterer interferometry are established for surface monitoring projects. Processed radar-data are accessible for free in the Bodenbewegungsdienst Deutschland (ground movement monitoring service Germany), provided by the Federal Institute for Geosciences and Natural Resources (BGR). Authorities, user groups and research institutes are interested in using this data. These users, not only in Saxony, would like to know: Can levelling measurements be replaced by radarinterferometric observations from the Sentinel-1-satellites from ESA regarding quantity and quality? What about area coverage, accuracy, availability, effort to process the data or costs comparing both procedures? Is it possible to derive ‘surface motion elements’ from measured surface movements? In a pilot project long term levelling data are compared to vertical and horizontal movement data derived from radarinterferometric measured persistent scatterer (PS)-points. With buffering the levelling points in a geographic information system, spatial analysis are possible between levelling points and surrounding PS-points. The interpolated vertical ground movements are comparable. Due to the point density of the radar-data, the lowering and elevation of the ground is represented more detailed. The measured horizontal east west movements, based on the recording geometry of the ascending and descending orbit flights, allow an interpretation of the horizontal movements. In the present case, the recognized horizontal shifts are implausible.