STASA-Team entwickelt Analyse von Magnetfeldmessdaten weiter
Alle 30 Minuten wird auf der Erde ein Mensch durch Minen und Blindgänger verletzt oder getötet. Die STASA Steinbeis Angewandte Systemanalyse GmbH hat in enger Partnerschaft mit dem Institut Dr. Foerster ein Verfahren entwickelt, mit dem die Lage, Tiefe und der Durchmesser metallischer Objekte aus Magnetfeldmessdaten bis auf wenige Zentimeter genau bestimmt werden können. Das Projekt wurde 2011 mit dem Löhn-Preis der Steinbeis-Stiftung ausgezeichnet, beide Unternehmen arbeiten weiterhin erfolgreich zusammen.
Mehr als 60 Länder kämpfen gegen das explosive Erbe bewaffneter Konflikte. Auch in Deutschland werden jährlich noch tausende Tonnen an Munition und Bomben als Hinterlassenschaft beider Weltkriege geborgen. Dabei spielt die zuverlässige Identifikation von metallischen Objekten aus Magnetfeldmessdaten eine bedeutende Rolle bei der Kampfmittelbeseitigung, insbesondere bei der Beseitigung von Blindgängern aus vergangenen Kriegen.
Zur Lokalisierung der Altlasten werden unter anderem hochauflösende Magnetfeldmessverfahren verwendet. Mit Hilfe eines mit entsprechenden Sensoren bestückten Messwagens wird der Boden streifenweise abgefahren und die entsprechenden Magnetfeldmessdaten werden aufgezeichnet. Die genaue Verortung der Messdaten erfolgt in der Regel über GPS. Auf diese Weise wird bei jedem Bauprojekt in entsprechend belasteten Gebieten der Untergrund untersucht.
Das Institut Dr. Foerster gehört zu den führenden Unternehmen auf dem Gebiet der Erfassung, Auswertung und Analyse von Magnetfeldmessdaten und stellt mit den FEREX®-Magnetometern ein weltweit anerkanntes Instrument zur Erfassung dieser Daten zur Verfügung. Früher wurden die Signaturen der Verdachtsobjekte in den Magnetfelddaten manuell selektiert und danach einzeln ausgewertet, ein langwieriger und aufwendiger Prozess. Daher war es notwendig, die Auswertung der umfangreichen Datenmengen und die sichere Identifikation der Blindgänger im Boden zu automatisieren.
Durch das von der STASA GmbH in enger Partnerschaft mit dem Institut Dr. Foerster entwickelte Verfahren wird die Detektionssicherheit von Blindgängern deutlich verbessert und weitgehend automatisiert. Damit wird die Gefahr des Übersehens eines gefährlichen Objekts deutlich verringert. Aus den georeferenzierten Messdaten erfolgen die exakte Bestimmung der Position mit Tiefenangabe und der Lagewinkel sowie eine Volumenklassifizierung des Blindgängers. Um dies zu erreichen, wurden unterschiedliche Filterverfahren mit einem physikalischen Dipolmodell kombiniert. Ein neuartiges und speziell für die Aufgabenstellung entwickeltes Mustererkennungsverfahren sorgt für die sichere Identifikation dicht benachbarter Objekte.
Das Verfahren wurde erfolgreich in der Software DATA2LINE® der Firma Foerster umgesetzt. Damit können die beauftragten Fachkräfte die Belastung größerer Flächen wesentlich effektiver analysieren und genauer dokumentieren, was zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit aber auch zu einer Reduzierung des Gefahrenpotenzials bei der Realisierung von Räumprojekten beiträgt. Zwischenzeitlich hat sich die Software DATA- 2LINE® vielfach im praktischen Einsatz bewährt.
Die erfolgreiche Zusammenarbeit zwischen dem Institut Dr. Foerster und der STASA wurde fortgeführt und die Algorithmen weiterentwickelt, so dass die Genauigkeit nochmals gesteigert werden konnte, mit dem Ziel die Software auch im Bereich der Archäologie einsetzen zu können. Wie Blindgänger im Boden erzeugen auch Überreste vergangener Kulturen, zum Beispiel Mauern alter Siedlungen oder Feuerstellen, die im Boden unter der Oberfläche verborgen sind, durch ihre unterschiedliche Dichte an metallischen Partikeln gegenüber der Umgebung eine Veränderung des Erdmagnetfelds. Allerdings ist diese Änderung um Größenordnungen kleiner als im Fall eines Blindgängers, so dass eine Identifikation ungleich schwieriger ist.
Dennoch ist es den Experten der Firma Foerster und der STASA gelungen, diese Aufgabe mit dem Software-Modul DATA2LINE® GEO zu lösen. Hierzu wurden spezielle Filteralgorithmen zur Datenvisualisierung entwickelt, um feinste Strukturen in den Messdaten sichtbar zu machen.
Damit können nun auch Archäologen deutlich leichter als in der Vergangenheit im Boden verborgene Siedlungsstrukturen erkennen und auffinden sowie zielgerichtet Grabungen vornehmen. Als Werkzeug für Archäologen gedacht, hat sich das Modul DATA2LINE® GEO auch als wertvolles Werkzeug für die Auswertung von Daten in schwierigen Situationen in der Kampfmittelsuche bewährt und somit das orginäre Anwendungsgebiet weiter gestärkt. Auch zukünftig wollen beide Partner gemeinsam neue innovative Lösungen für den Einsatz der Magnetfeldsensorik entwickeln.
Großflächen-Anwendung in der Software Data2Line mit gefilterten Daten
© Institut Dr. Foerster GmbH & Co. KG
Kontakt
Günter Haag
Philipp Liedl
Professor Dr. habil. Günter Haag ist Gesellschafter und Dr. Philipp Liedl Geschäftsführer und Gesellschafter der STASA Steinbeis Angewandte Systemanalyse GmbH. Zielsetzung des Steinbeis-Unternehmens ist es, modernste Methoden der Systemanalyse in die Anwendung zu bringen. Schwerpunkte liegen dabei in der Datenanalyse, Qualitätssicherung, Optimierung und Regelung von Fertigungsprozessen sowie in den Bereichen der Stadt- und Regionalentwicklung, Standortanalyse und Verkehrsentwicklung.
Professor Dr. habil. Günter Haag, Dr. Philipp Liedl
STASA Steinbeis Angewandte Systemanalyse GmbH (Stuttgart)
www.stasa.de