Labor Köhler
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Das Georadar

Die Radarmethode ist eine Weiterentwicklung üblicher Georadarmethoden, die traditionell für die Untersuchung von Bodenstrukturen eingesetzt werden. Weitere Anwendungsbereiche sind Untersuchungen von Fundamentresten, verschütteten Gewölben und archäologischen Ausgrabungen.

Das Messprinzip besteht darin, daß eine Radarwelle in das Innere eines Bauteiles oder in den Boden gesandt wird und dort an Trennflächen, Homogenitätssprüngen und Änderungen des Feuchte- und Salzgehaltes reflektiert wird. Es gibt eine Sende- und eine Empfangsantenne, die nebeneinander und oft in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Das reflektierte Signal wird an der Empfangsantenne registriert und seine Intensität und Laufzeit vermessen. Während die Laufzeit ein Maß für die zurückgelegte Strecke und damit für die Tiefenlage der Reflexionsfläche ist, kann aus der Intensität der Reflexion auf die Quantität der Reflexionsfläche geschlossen werden.

Die Antennen werden langsam über die Oberfläche des Untersuchungsobjektes bzw den Boden bewegt. Befindet sich im Radarstrahl ein reflektierendes Objekt, so kann an der Empfangsantenne ein entsprechendes Signal registriert werden. Bei den praktischen Messungen im Fußbodenbereich der Stiftskirche zu Altötting wurden Vertikalprofile, senkrecht zur Fußbodenoberfläche, aufgenommen. Dabei erfolgte alle 5cm bzw. 10cm jeweils eine Einzelmessung.

Radarmessung mit der 0,5 GHz-Antenne

Radarmessung mit der 0,5 GHz-Antenne
Radarmessung mit der 0,5 GHz-Antenne

Die Beobachtung des Radarsignales erfolgt während der Messung auf einem Fernsehmonitor.

Fernsehbild der Radarmessungen an der Gruft des	Kardinal von Wartenberg im Altarraum
Fernsehbild der Radarmessungen an der Gruft des Kardinal von Wartenberg im Altarraum

Für eine spätere Signalauswertung, verbunden mit einer Berechnung der Tiefenscheiben, ist es jedoch notwendig, die Signale zu digitalisieren und mit einen Rechner aufzeichnen. Diese Aufzeichnungen ergeben nach einer ersten Auswertung das untere Bild. Das ausgewählte Profil ist mit den sichtbaren Strukturverteilungen nicht vollständig identisch, da die ergrabene Struktur von der Spur 13 ca 1,50 bis 2,00m entfernt ist. Vergleicht man die Fernsehbilder mit dem Rechnerbild, so sind unterschiedliche Darstellungs- und Interpretationsmöglichkeiten gegeben, die problemorientiert variiert und eingesetzt werden können. Beide Beobachtungsformen haben ihre Berechtigung und ergänzen sich sinnvoll.

Tiefenprofil mit Einzelmessungsbeispiel
Tiefenprofil mit Einzelmessungsbeispiel

Es ist zu erkennen, daß meist jeder Reflexionsebene im Boden ein negatives (blau) und eine positives (rot) Signalmaximum zugeordnet werden kann, die zusammengehören und die meist keine unterschiedlichen Effekte darstellen.

Es ist zu erkennen, daß meist jeder Reflexionsebene im Boden ein negatives (blau) und eine positives (rot) Signalmaximum zugeordnet werden kann, die zusammengehören und die meist keine unterschiedlichen Effekte darstellen.

Exemplarisches Beispiel für zwei Tiefenprofile (31 und 44) und zwei Tiefenscheiben
Exemplarisches Beispiel für zwei Tiefenprofile (31 und 44) und zwei Tiefenscheiben

Die so vermessenen Spuren zeigen also ein Tiefenprofil entlang einer Oberflächenlinie, also einen Schnitt, der in den Boden hineingelegt wurde. Legt man diese Schnitte hinreichend dicht nebeneinander, so kann man aus allen Schnitten ein räumliches Tiefenbild rekonstruieren.

Die verwendete 0,5 GHz-Antenne hat eine maximale Eindringtiefe von etwa 12 m, was jedoch von den Dielektrizitätskonstanten und damit auch vom Feuchte- und Salzgehalt der durchdrungenen Materialien abhängig ist.

Messfrequenz und räumliche Auflösung bei Radarmessungen
Messfrequenz und räumliche Auflösung bei Radarmessungen

Die räumliche Auflösung der Messung in Tiefenrichtung, Z-Richtung, wird wesentlich durch die verwendete Messfrequenz bestimmt. Diese betrug bei den durchgeführten Messungen 0,5 GHz, so daß in Z-Richtung eine Auflösung von etwa 10cm zu erwarten ist.

Mit einer händisch geführten Antenne sind Ortsgenauigkeiten in X- und Y-Richtung von etwa 0,25m realistisch.
Die mittlere Wellengeschwindigkeit für die Reflexion der Radarwellen wurde mit 14,67ns/m bestimmt, was für eine absolute Tiefenbestimmung hinreichend genau ist.

Zu diesem Zwecke werden die Einzelspuren in den Computer eingelesen und mit Hilfe spezieller Signalverarbeitungsprogramme ausgewertet.

Die Messungen wurden mit einem Radargerät der Firma GSSI (USA) und einer Messfrequenz von 0,5 GHz durchgeführt. Die Signalaufzeichnung erfolgte mit einem PSO der Fa.Krenz und die Auswertung mit einer Spezialsoftware der Fa.Sandmaier.

Für eine Auswertung der Radarspuren und deren Interpretation ist es notwendig, die Lage der einzelnen Spuren mit einer Darstellung des Untersuchungsobjektes zu verbinden, was eine möglichst genaue Kartierung der Messspuren im Grundriß voraussetzt.