Wenn es um die Sicherheit im Tagebau geht, dann ist die Bodenstabilität einer der kritischsten Faktoren. Setzungen des Bodens oder das Abrutschen von Hängen stellen ein großes Risiko für Gebäude und Menschen dar. Jetzt hat Mahdi Motagh vom Deutschen GeoForschungsZentrum GFZ in Zusammenarbeit mit chinesischen Wissenschaftlern Daten der Sentinel-1-Mission des Copernicus-Programms der Europäischen Union ausgewertet und damit neue Möglichkeiten der Überwachung von Bergbaugebieten gezeigt. Die drei Forscher nutzen ein besonderes Radarverfahren, die Synthetic Aperture Radar Interferometry (InSAR) und untersuchten damit Braunkohleregionen in Nordrhein-Westfalen. Sie berichten darüber im „International Journal of Applied Earth Observations and Geoinformation“.
Das InSAR-Verfahren ist nicht neu und dient vielerorts dazu, Bodenverformungen zu erkennen, sei es nach Erdbeben oder Senkungen aufgrund der Übernutzung von unterirdischen Wasserspeichern. Es hatte jedoch einen entscheidenden Nachteil: InSAR-Satelliten wie ERS oder ENVISAT erfassen eine bestimmte Region im Schnitt nur einmal im Monat oder weniger. „Mit ihrem Erfassungszeitintervall einer sechstägigen Wiederholung und einer sehr geringen Bahnabweichung bietet die Sentinel-1-Mission SAR-Daten, die uns helfen, Gefahren in ganz spezifischen Bergbaugebieten in Deutschland zeitlich und räumlich viel detaillierter zu untersuchen als bisher“, berichtet Mahdi Motagh. „Und wir können dies nahezu in Echtzeit tun.“ Durch eine Kombination der Ergebnisse dieser neuen Technologie mit anderen Messungen vor Ort und hochauflösender SAR-Systeme wie dem deutschen TerraSAR-X könne man das geotechnische Risiko von Tagebauen weitaus vollständiger als bisher bewerten.
Die Arbeit zeigt, dass es in den Tagebaugebieten Hambach, Garzweiler und Inden deutliche Landabsenkungen gibt. Grund dafür ist der Verdichtungsprozesses von Abraum über wieder aufgefüllten Gebieten mit Senkungsraten zwischen 31 und 50 Zentimetern pro Jahr für die Gruben bei Inden, Hambach und Garzweiler. Aus den Satellitendaten ließ sich ebenfalls eine signifikante horizontale Verschiebung von bis zu 12 Zentimeter pro Jahr an einer Grubenflanke feststellen. Auch die ehemaligen Tagebaue Fortuna-Garsdorf und Berghein im östlichen Teil der rheinischen Kohlereviere, die bereits für die Landwirtschaft zurückgewonnen wurden, weisen Senkungen auf, die bis zu zehn Zentimeter pro Jahr erreichen.
Originalstudie: Wei Tang, Mahdi Motagh, Wei Zhan: “Monitoring active open-pit mine stability in the Rhenish coalfields of Germany using a coherence-based SBAS method” in International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation; DOI: 10.1016/j.jag.2020.102217
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Sektion Fernerkundung und Geoinformatik
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