Radarfernerundung zur Erfassung bergbaubedingter Senkungen

Abstract

In dieser Studie werden bergbaubedingte Absenkungen der Erdoberfläche über einem Abbaufeld des Bergwerkes Prosper-Haniel (Ruhrgebiet) mit der Permanent Scatterer Technik als interferometrischer Methode der Radarfernerkundung untersucht. Der untertägige bergmännische Abbau verursacht großflächige Senkungsmulden an der Tagesoberfläche. Diese können mit Hilfe der Radarfernerkundung lokalisiert und analysiert werden. Als Methode wird dazu die differentielle Radar-Interferometrie (DInSAR) verwendet, die sich besonders zur Erfassung kleiner relativer Bewegungen eignet. Leider wird diese Auswertung der Radardaten im mitteleuropäischen Raum oft durch die Vegetation der Landoberfläche erschwert, die die feste Phasenbeziehung zeitlich voneinander getrennt aufgezeichneter Radarbilder beeinträchtigt. Je größer der zeitliche Abstand zweier Radaraufnahmen ist, desto schwieriger ist es typischerweise, interpretierbare Phasendifferenzen aus ihnen abzuleiten. Für die interferometrische Messung von Bodenbewegungen in möglichst langen Zeitreihen, steht neuerdings die sogenannte Permanent Scatterer Methode zur Verfügung. Dabei werden langzeitstabile Streuer mittels statistischer Methoden in den Radarbildern identifiziert, deren Bewegung anschließend gemessen wird. Der Beitrag gibt den aktuellen Stand der Analyse einer Zeitreihe von Radarszenen, sowie der darin beobachteten vertikalen Bewegungen über einem Abbaufeld des Bergwerkes Prosper-Haniel der Deutschen teinkohle AG wieder. In this study the the permanent scatterer technique is applied to interferometric satellite radar observations to analyze the surface subsidence induced by mining activities in the "Prosper-Haniel" hard coal mine (Ruhr region, Germany). Underground mining causes extensive subsidence at the earth's surface. This can be localized and analyzed using radar remote sensing. Differential radar interferometry (DInSAR) is well suited to detect small relative displacements in particular. Unfortunately, the interferometric analysis of radar data in central Europe is often hampered by extensively vegetated land surfaces that can destroy the deterministic phases differences in temporally separated images. Longer temporal separations between two radar acquisitions, typically reduce the ability to interpret the measured phase differences. The recently developed "Permanent Scatterer" technique now enables the construction of much longer time-series of displacement measurements than previously feasible. This method identifies scatterers in the radar images through statistical analysis that remain coherent over a long time and a wide range of viewing angles. Displacement measurements are then made at these points only. This paper presents preliminary results of an analysis of surface displacements above the "Prosper-Haniel" hard coal mine in Germany, using the Permanent Scatterer technique.