DE10018031A1 - Einrichtung und Verfahren zur digitalen Erfassung, Verfolgung und Kartierung unterirdischer oberflächennaher Rohrleitungen und Rohrleitungsnetze - Google Patents
Einrichtung und Verfahren zur digitalen Erfassung, Verfolgung und Kartierung unterirdischer oberflächennaher Rohrleitungen und RohrleitungsnetzeInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur digitalen Erfassung, Verfolgung und Kartierung unterirdischer oberflächennaher Rohrleitungen und Rohrleitungsnetze sowie ein zugehöriges Verfahren. Die erfindungsgemäße Einrichtung besteht aus einer mobilen Georadareinrichtung mit mindestens zwei Sende/Empfangsantennen und einer Steuereinheit, einer Positionsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung der Position und/oder räumlichen Lage der Georadareinrichtung relativ zu der zu erfassenden Rohrleitung oder zu Bezugspunkten und/oder absolut hinsichtlich der geographischen Lage und einer Datenverarbeitungseinheit mit Bedienkonsole und Monitor, wobei die Georadareinrichtung zwei abwechselnd monostatisch betriebene und senkrecht zur Bewegungsrichtung der Georadareinrichtung derart im Abstand voneinander angeordnete und miteinander gekoppelte, leicht gegeneinander geneigte Sende/Empfangsantennen besitzt, daß sich ihre Strahlungskeulen teilweise überdecken, und die Datenverarbeitungseinheit Einrichtungen zum Auskoppeln von Triggerimpulsen und analogen Empfangssignalen aus Verbindungsleitungen zwischen den Antennen und der Steuereinheit der Georadareinrichtung sowie zur Online-Verarbeitung dieser Impulse und analogen Signale besitzt.
Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zur digitalen Erfassung,
Verfolgung und Kartierung unterirdischer oberflächennaher Rohrleitungen und
Rohrleitungssnetze.
Für die kontinuierliche wirtschaftliche und umweltgerechte Wasserversorgung und
Abwasserentsorgung von privaten, öffentlichen und gewerblichen Nutzern ist ein
intaktes und effizient arbeitendes Trink- und Abwassernetz zwingende Voraus
setzung, um erhebliche Verluste der kostbaren Ressource Wasser einerseits und
deren Verschmutzung andererseits möglichst zu vermeiden. Grundlage für die
Kontrolle der Rohrleitungsnetze und der damit verbundenen Analysen und Maßnah
men zur Sanierung der Netze und zur effizienten Beherrschung von Havarien sind
aktuelle und schnell verfügbare Informationen zum Leitungsnetz. Die zunehmend
eingesetzten Rohrnetzinformationssysteme, die neben der quasi-punktuellen Lage
von Einbauten, wie Schächten, Schiebern u. dgl. auch topologische Zusammen
hänge, wie z. B. Verlauf und Verbindungen von Strängen und Haltungen, verwalten,
hängen in ihrer Aussagekraft jedoch wesentlich von der Zuverlässigkeit der zugrun
deliegenden Informationen ab. Diese Informationen liegen bei den häufig sehr alten
Rohrleitungsnetzen oftmals nicht oder nicht in ausreichender Genauigkeit vor.
Einer Zeit- und kostengünstigen, zuverlässigen Erfassung und Kartierung bestehen
der, unterirdischer Rohrleitungen und Rohrleitungsnetze kommt deshalb eine
besondere Bedeutung zu. Für ein derartiges Rohrnetzerfassungssystem ist es
wünschenswert, daß nicht nur eine statische Erfassung der Daten mit späterer
Auswertung erfolgt, sondern der Verlauf der Rohrleitungen, also ihre x-y-Lage, die
Höhenlage und weitere Daten, wie z. B. Durchmesser und Material der Leitungen
sowie Leckagen möglichst online digital vor Ort aufgenommen und kartiert werden
können.
Bei bestehenden Rohrleitungssystemen ist eine nachträgliche Vermessung mittels
klassischer Vermessungstechniken nicht bzw. nur sehr grob durchführbar. Es gab
in der jüngsten Vergangenheit einige Versuche, um hierfür eine Lösung zu finden.
So ist aus dem EP 652 448 A2 ein Verfahren zur bildgestützten Lageerfassung und
Kartierung unterirdischer oberflächennaher Objekte mit einem optischen Meßsy
stem und optischen Normkörpern sowie geophysikalischen Sensoren zur Erfas
sung, Auswertung und Interpretation geophysikalischer Daten bekannt. Gemäß
diesem System wird vorgeschlagen, daß ein mobiles Meßsystem mit einer hoch
genauen Peilvorrichtung im Verbund mit einer präzisen Orientierungsplattform und
optischen Normköpern eine kontinuierliche, plangenaue und dreidimensionale
oberirdische Lagebestimmung durchführt, wobei die relative Lage der Koordinaten
systeme von Peilvorrichtung, optischen Normkörpern und Trägerfahrzeug mit hoher
Genauigkeit erfaßt werden. Gleichzeitig soll die präzise Lage von durch geophysi
kalische Sensoren, beispielsweise Georadar- oder elektrische Quadrupolmeßeinrich
tungen, erfaßten unterirdischen Objekten dargestellt und die oberirdischen und
unterirdischen Objektdaten verzögerungsfrei einem Zentralrechner und einer Sy
stemsteuerung zur Verarbeitung und Speicherung eingegeben und auf digitale
Kartensysteme in entsprechendem Format übertragen und zur Ansicht gebracht
werden.
Der Schwerpunkt dieser Erfindung ist auf die Ermittlung und Erfassung der ober
irdischen geographischen Daten und deren Verarbeitung gerichtet, während Mittel
zur zuverlässigen und genauen Erfassung und Kartierung der zu untersuchenden
unterirdischen Objekte nur pauschal angegeben werden. Aber neben einer zuver
lässigen Erfassung der oberirdischen geographischen Daten ist gerade die genaue
unterirdische Lage- und Verlaufserfassung der Rohrleitungen von besonderer
Bedeutung. Nach dem gegenwärtigen Stand der Technik gibt es zwar eine Reihe
bekannter Georadareinrichtungen, mit denen unterirdische Objekte erfaßbar sind,
jedoch liegt die Schwierigkeit bei diesen Einrichtungen darin, daß die erhaltenen
Daten aufgrund von diesem Meßverfahren inhärenten Störeinflüssen nicht unmittel
bar computertechnisch weiterverarbeitet werden können.
Herkömmliche Georadargeräte besitzen in der Regel eine Sende/Empfangsantenne,
die ein Radarsignal abstrahlt und eine Vielzahl von reflektierten Signalen empfängt.
Meistens werden diese Geräte manuell entlang einer horizontalen Linie auf der
Erdoberfläche über dem zu untersuchenden Oberfläche geführt. Die von der Sende
antenne in den Boden gesandten Radarimpulse breiten sich dort aus und werden an
Stellen, die eine gegenüber dem Ausbreitungsmedium unterschiedliche Dielek
trizitätskonstante aufweisen, gestreut bzw. reflektiert. Die gestreuten bzw. reflek
tierten Anteile des in den Boden eingekoppelten Radarimpulses werden von der
Empfangsantenne aufgenommen und im Empfänger registriert. Allgemein wird
dieses Signal als Scan bezeichnet. Die entlang eines Meßprofiles erhaltenen Scans
werden als Weg-Zeit-Diagramm, dem Radargramm, auf einem Monitor dargestellt,
das zur Aussage über die unter der Oberfläche befindlichen Objekte auszuwerten
ist. Wegen der in der Praxis auftretenden Störungen, die natürlich ebenfalls in dem
Radargramm aufgezeichnet werden, ist eine zuverlässige Auswertung der Radar
gramme meist nur manuell durch speziell geschulte Fachkräfte möglich, wobei in
vielen Fällen nur vage Aussagen über die gesuchten unterirdischen Objekte gemacht
werden können, die die für die Weiterverarbeitung in Rohrnetzinforma
tionssystemen geforderte Zuverlässigkeit nicht erfüllen. Insbesondere sind derartige
Geräte aufgrund ihrer dargelegten Mängel nicht geeignet und nicht in der Lage, den
Verlauf von Rohrleitungen in einem unterirdisch verlegten Rohrleitungsnetz Zeit-
und kostengünstig zu erfassen und ausreichend zuverlässige, computergestützt, im
Online-Betrieb auswertbare Meßdaten zur Verfügung zu stellen.
Diese Problematik stellt sich in besonderem Ausmaß bei der Erfassung und Ver
folgung von Rohrleitungen in ausgedehnten Rohrleitungsnetzen, wenn die Lage und
der Verlauf der Rohrleitungen unbekannt ist und zudem, wie im städtischen Unter
grund die Regel, erhebliche Störeinflüsse durch parallele Rohrleitungen, Rohrlei
tungskreuzungen, Rohrabzweigungen, Einbauten und dgl. auftreten, weil mit den
bisher bekannten Georadargeräten der Rohrleitungsverlauf nur durch Abtasten
(Scannen) mit Hilfe von Radarsignalen des zu untersuchenden Erdbodenbereiches
quer zum Verlauf der Rohrleitung und gleichzeitig in eine dazu senkrechte Haupt
richtung ermittelbar ist, so daß zum einen bereits das Scannen des Rohrleitungsver
laufes im Gelände Zeit- und kostenaufwendig und, wie oben angegeben, aufgrund
der erforderlichen Sensibilität für das Abtasten in den meisten Fällen nur manuell
durchführbar ist, und zum anderen die Auswertung der großen Anzahl der auf diese
Weise erzeugten, schwer auswertbaren Radar-Schichtbilder ebenfalls Zeit- und
kostenaufwendig ist. Ein derartiges Verfahren ist z. B. in DE 43 40 645 A1 angege
ben.
Versuche zur Weiterentwicklung der herkömmlichen Georadartechnik und der
Auswertungsverfahren haben die oben genannte Problematik bisher nicht zufrieden
stellend beseitigen können.
Aus der DE 197 40 083 ist ein Radarortungsgerät und ein zugehöriges Verfahren
zur Bestimmung der Lage und Ausdehnung von durch Oberflächenschichten
verdeckten kontinuierlich ausgedehnten Suchobjekten, wie z. B. Rohrleitungen,
bekannt, mit dem eine Vielzahl von Meßdaten in kurzer Zeit aufgenommen werden
können. Um die Zeit für die Aufnahme der Meßdaten zu verkürzen, ist das Radar
ortungsgerät mit einem Geräteträger versehen, der einen in alternierender Weise
linear (quer zur Bewegungsrichtung des Geräteträgers, d. h. quer zum Rohrleitungs
verlauf) linear bewegbaren Antennenträger mit daran befestigten Sende/Empfang
santennen besitzt. Mit diesem Gerät ist es möglich, mit der Bewegung des mobilen
Geräteträgers in vermeintlicher Richtung des Verlaufes der gesuchten Rohrleitung
gleichzeitig eine relativ schnelle und gezielte Bewegung der Sende/Empfangsanten
ne in zur Bewegungsrichtung senkrechter Scanrichtung auszuführen, um eine
Vielzahl von Radargrammen quer zur vermeintlichen Achse der gesuchten Rohrlei
tung zu erhalten, die mit dem offenbarten Verfahren auszuwerten sind.
Mit diesem Gerät kann zwar die Erfassung der Georadardaten zeitlich verkürzt
werden und mit dem zugehörigen Verfahren ist auch eine bessere Auswertung der
erhaltenen Radargramme möglich, allerdings ist der dazu notwendige apparative
Aufwand verbunden mit umfangreicher, in der Regel anfälliger und wartungsintensi
ver Antriebs- und Steuertechnik für die lineare Bewegung der Antennenträger mit
den daran befestigten Sende/Empfangsantennen nachteilig. Bei Abweichen des
tatsächlichen Rohrleitungsverlaufes vom vermeintlichen Rohrleitungsverlauf kann
wegen des Fehlens einer Online-Auswertung keine von den aktuellen Meßdaten
abhängige Kurssteuerung oder -änderung des Radarortungsgerätes vorgenommen
werden, so daß im Falle des in der Praxis häufig auftretenden "Verlierens" des
Suchobjektes beim Scannen aufwendige Nacharbeiten notwendig werden. In jedem
Fall ist eine große Anzahl von Scans zu verarbeiten.
Die Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, ein mobiles Rohrnetzerfas
sungssystem sowie ein zugehöriges Verfahren derart auszubilden, daß der Verlauf,
die Höhenlage und weitere charakteristische Rohrleitungsdaten sowie Leckagen
digital vor Ort zuverlässig, mit möglichst hoher Genauigkeit und Aussagekraft Zeit-
und kostengünstig aufgenommen und nach Verknüpfung der Daten mit geographi
schen Positionsbestimmungsdaten computergestützt ausgewertet sowie zur
gezielten Bewegungssteuerung eines mobilen Georadargerätes eingesetzt werden
können.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Einrichtung zur digitalen
Erfassung, Verfolgung und Kartierung unterirdischer oberflächennaher Rohrleitun
gen und Rohrleitungsnetze, bestehend aus einer mobilen Georadareinrichtung mit
mindestens zwei Sende/Empfangsantennen und einer Steuereinheit, einer Positions
bestimmungseinrichtung zur Bestimmung der Position und/oder räumlichen Lage
der Georadareinrichtung relativ zu der zu erfassenden Rohrleitung oder zu Bezugs
punkten und/oder absolut hinsichtlich der geographischen Lage, und einer Daten
verarbeitungseinheit mit Bedienkonsole und Monitor, wobei die Georadareinrichtung
zwei abwechselnd monostatisch betriebene und senkrecht zur Bewegungsrichtung
der Georadareinrichtung derart im Abstand voneinander angeordnete und mitein
ander gekoppelte, leicht gegeneinander geneigte Sende/Empfangsantennen besitzt,
daß sich ihre Strahlungskeulen teilweise überdecken, und die Datenverarbeitungs
einheit Einrichtungen zum Auskoppeln von Triggerimpulsen und analogen Emp
fangssignalen aus Verbindungsleitungen zwischen den Antennen und der Steuer
einheit der Georadareinrichtung sowie zur Online-Verarbeitung dieser Impulse und
analogen Signale besitzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 9 umfaßt die folgenden Schrit
te:
- a) Bestimmung der relativen Lage der zu erfassenden Rohrleitung zu den Sende/Empfangsantennen;
- b) Kombination dieser Daten mit den geographischen Koordinaten der Sende/- Empfangsantennen;
- c) Aufnahme jeweils eines Radargrammes der monostatisch betriebenen Sende/Empfangsantennen quer zur vermuteten Laufrichtung einer zu erfas senden Rohrleitung und Identifizierung der Rohrleitung durch die im Radar gramm erzeugten Diffraktionshyperbeln der zu erfassenden Rohrleitung mittels der Georadareinrichtung;
- d) parallel zu Schritt c) Auskopplung von Triggerimpulsen und analogen Radar- Empfangssignalen aus den Antennenzuleitungen zur Steuereinheit der Georadareinrichtung und Übermittlung an die Datenverarbeitungseinheit;
- e) Verarbeitung der ausgekoppelten Signale in der Datenverarbeitungseinheit und graphische Darstellung der Georadardaten als Oszillogramme und/oder Radargramme auf dem Monitor der Datenverarbeitungseinheit;
- f) Einstellung des Cursors anhand der Radargramme aus Schritt e) am Monitor der Datenverarbeitungseinheit in der Position, die aufgrund einer Auswer tung der Radargramme der Lage der Rohrleitung mittig unter beiden Radar antennen weitestgehendst entspricht und Darstellung eines entsprechenden Scans als Referenzoszillogramm;
- g) Rückführung der Antennenanordnung über die zu erfassende Rohrleitung bis weitestgehende Übereinstimmung der aktuellen, als Oszillogramm darge stellten Georadardaten mit den Referenzoszillogrammen nach Schritt f) besteht und Festlegung eines neuen Referenzoszillogrammes mit zugelasse ner Schwankungsbreite für die Längsverfolgung der Rohrleitung;
- h) Bewegung der gekoppelten Antennenanordnung in Längsrichtung der zu erfassenden Rohrleitung und kontinuierliche Erfassung der Georadarsignale durch die Georadareinrichtung sowie parallele Auskopplung der Trigger impulse und analogen Radarempfangssignale und Übermittlung an die Datenverarbeitungseinheit entsprechend Schritt d);
- i) kontinuierliche Verarbeitung der ausgekoppelten Signale in der Datenver arbeitungseinheit und graphische Darstellung der Georadardaten als Oszillo gramme und/oder Radargramme auf dem Monitor der Datenverarbeitungs einheit und/oder Nutzung der kontinuierlich bearbeiteten Signale zur Ermitt lung der Bewegungsrichtung, Kurskorrektur und zur Führung der gekop pelten Antennenanordnung;
- j) Kartierung des Leitungsverlaufes mittels eines graphischen Informations systems.
Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren ist
es erstmals möglich, nach einer Identifizierung der gesuchten Leitung durch ein zu
Beginn der Messungen quer zur vermuteten Laufrichtung der Leitung aufgenomme
nes Radargramm, die Leitung mittels der mobilen Georadareinrichtung unter Aus
wertung der Signalform der einzelnen aufeinanderfolgenden Scans direkt in ihrer
Verlaufsrichtung zu verfolgen und entsprechende Kursänderungen der Georadar
einrichtung vorzunehmen. Der gleichzeitige Einsatz zweier leicht gegeneinander
geneigter Antennen, die abwechselnd monostatisch betrieben werden und die zu
verfolgende Leitung stets erfassen, ermöglicht sowohl die korrekte Leitungserfas
sung als auch die Verfolgung des Leitungsverlaufes bei gleichzeitig erheblich
vermindertem Zeitaufwand für die Erfassung der Daten gegenüber den bisher im
Stand der Technik verwendeten Georadareinrichtungen. Die Online-Auswertung der
von beiden Antennen erhaltenen Scans (Abstand der Leitung von beiden Antennen
fußpunkten) in der Datenverarbeitungseinheit kann unmittelbar zur Kursbestimmung
und Führung der Antennenanordnung über der Leitung angewandt werden, indem
dem Antennenführenden entsprechende Mitteilungen zur Kursänderung übermittelt
werden oder durch automatische Umsetzung der Steuersignale in Kursänderungen
der Antennenanordnung.
Vorzugsweise sind die beiden Sende/Empfangsantennen in einem festen Abstand
und mit variabler Neigung angeordnet, um eine gewisse Variabilität des Quer
schnittes der sich überlappenden Strahlungskeulen in der Rohrleitungsebene zu
erhalten. Die Antennen können jedoch zusätzlich auch in ihrem Abstand zueinander
variabel angeordnet sein, wobei sich Abstände im Bereich von etwa 0,4 bis 1,2 m
bei Neigungswinkeln von 5 bis 16° als praktikabel erwiesen haben.
Wird die übliche Verfahrensweise, die Georadarentennen direkt über die zu unter
suchende Bodenfläche zu führen, beibehalten, ist wegen der Bodenunebenheiten
in der Regel mit Verkippungen der Antennenanordnung zu rechnen. Bei einer
Leitungstiefe von 2 m und einer Schiefstellung von etwa 5° ergäbe sich bereits
eine Fehlbestimmung von etwa 17 cm. Um die Wirkung dieser Fehlerquelle so
gering wie möglich zu halten, ist die Antennenanordnung bzw. sind die Sende/-
Empfangsantennen vorzugsweise mit jeweils einem Neigungs- oder Verkippungs
sensor ausgestattet, der die Korrektur der Scans bzw. der Auswertungsergebnisse
entsprechend der augenblicklichen Schiefstellung der Antennenanordnung/Anten
nen erlaubt. Als solcher Sensor können z. B. zwei verdrehungssensitive Differential
kondensatoren, deren Verdrehungsebenen senkrecht zueinander angeordnet sind,
als zeitbestimmende Kondensatoren in RC-Generatoren verwendet werden. Die
erzeugten Frequenzen sind Funktionen der Schiefstellung und stehen ständig zur
Übernahme in die Datenverarbeitungseinheit und damit zur Korrektur im obigen
Sinn zur Verfügung.
In speziellen Anwendungsfällen kann es vorteilhaft sein, die Georadar-Antennen
anordnung gemäß Anspruch 1 durch dritte und/oder vierte Sende/Epfangsantennen
zu ergänzen, die so angeordnet sind, daß ihre Strahlungskeulen in Längsrichtung
der zu erfassenden Rohrleitung liegen. Diese Konstellation ist insbesondere im
Bereich von Rohrabzweigungen, Kreuzungen oder Einbauten, wie Schächten,
Schiebern und dgl. von Interesse und praktischer Bedeutung.
Zur Realisierung eines Parallelbetriebes zwischen der Georadareinrichtung und der
Datenverabeitungseinheit, vorzugsweise ein PC mit entsprechenden Peripheriekom
ponenten, wie Bedienkonsole und Monitor, werden Triggerimpulse und analoge
Radar-Empfangssignale aus den Antennenzuleitungen ausgekoppelt. Die Auskopp
lung erfolgt mit einer Auskopplungselektronik. Für die Auskopplung der Signale
besteht die Forderung, daß durch sie keine Beeinflussung der Funktionstüchtigkeit
der Georadareinrichtung und vor allem keine Veränderung in den Zeitbeziehungen
der Triggerimpulse zueinander erfolgen darf. Die Folge ist eine möglichst hoch
ohmige Auskopplung, die auch keine zusätzliche Last für die Stromversorgungs
einheit der Georadareinrichtung darstellt. Um die sehr kurzen Triggerimpulse für die
Übernahme in die Datenverarbeitungseinheit besser handhabbar zu machen,
werden aus ihnen in der Auskopplungselektronik Impulse von einigen zehn bis
einigen hundert Nanosekunden Länge erzeugt, die über Twisted-Pair-Leitungen zur
Datenverarbeitungeinheit übermittelt werden. Zeitliche Veränderungen zwischen
den so für die Auswertung gewonnenen Impulsen gegenüber den eigentlichen
Triggerimpulsen können im Bereich von mehreren Nanosekunden toleriert werden,
denn von ihnen ist die Steuerung der Sende- und Empfangseinheiten der Antennen
nicht abhängig.
Um dennoch die Verzögerungen klein zu halten und die Ansteuerbarkeit mit ns-
Impulsen zu bewältigen, wird die elektronische Schaltung vorzugsweise mit schnel
len Schottky-TTL-IC's realisiert. Die Auskopplung des Radar-Empfangssignals
erfolgt aus der entsprechenden Leitung des Antennenkabels vorzugsweise mittels
eines nichtinvertierenden Trennverstärkers. Die Stromversorgung dieser Baugruppe
erfolgt von der Datenverarbeitungseinheit.
Die Signalaufbereitung im PC kann mit zwei Einsteckkarten auf ISA-BUS-Basis
erfolgen, die von der Zentraleinheit des PC angesprochen und abgefragt werden
können. Georadareinheit und Datenverarbeitungseinheit arbeiten asynchron zuein
ander.
Die Verbindung zwischen den Einsteckkarten und der Zentraleinheit der Datenver
arbeitungseinheit sowie die grafische Darstellung der Georadardaten wird mittels
einer entsprechenden Software realisiert.
Die Weiterverarbeitung der aus den Antennenzuleitungen ausgekoppelten analogen
Radarsignale beinhaltet für beide Kanäle (Sende/Empfangsantennen) getrennt eine
einstellbare Signalverstärkung und die anschließende Analog-Digital-Wandlung.
Bezüglich der Signalverstärkung wird jeder Probe (Sample) innerhalb eines Scans
ein die Dämpfungsverluste der sich ausbreitenden und reflektierten Welle aus
gleichender Verstärkungswert zugeordnet. Die Verstärkungseinstellung erfolgt rein
digital und wird vorzugsweise in zwei Stufen vorgenommen. In der ersten Stufe
wird entweder eine Verstärkung 1[0 dB] oder 100[40 dB] realisiert. Die zweite Stufe
wird durch einen als programmierbaren Verstärker geschalteten multiplizierenden
D/A-Wandler gebildet und umfaßt einen möglichen Variationsbereich der Verstär
kung von vorzugsweise 40 dB.
Die A/D-gewandelten Analogwerte werden von einer Interfaceschaltung und in
einem als Wechselpuffer gestalteten Zwischenspeicher, der jeweils einen kom
pletten Scan aufnimmt, abgelegt, so daß jeweils die Daten eines kompletten Scans
über eine direkte BUS-Ankopplung in einen Arbeitsspeicher der Datenverarbeitungs
einheit überführbar sind. Dadurch wird der Zeitbedarf für die Datenübernahme auf
einem Minimum gehalten.
Für die Weiterbearbeitung der gewonnenen Georadarsignale zur Auswertung der
Scans ist vorzugsweise eine Reduzierung von Störanteilen durch eine Signalfilte
rung vorgesehen. Die Filterung wird bevorzugt nach der A/D-Wandlung des Rad
arsignales vorgenommen und wird mittels einer geeigneten Software realisiert.
Dabei sind die Filterprinzipien vorgegeben, die Parameter können zur besten An
passung an das aktuelle Radarsignal über die Tastatur verändert bzw. eingegeben
werden. Als verwendbare Filtertypen bzw. -funktionen haben sich zur Reduktion
des höherfrequenten Rauschens die Smooth-Funktion (gewichtete Mittelwertbil
dung) und zur Verringerung des mit zunehmender Verstärkung ansteigenden
"Gleich"-Pegels eine Hochpaßcharakteristik, realisiert als klassischer Gauß-Hochpaß
2. Grades oder als Transversalfilter mit je einem Vor- und Nachläufer, als günstig
erwiesen.
Um die relative Lage der zu erfassenden Rohrleitung zur Georadareinrichtung
und/oder absolut hinsichtlich der geographischen Lage zu bestimmen, ist die
erfindungsgemäße Einrichtung mit einer geeigneten Positionsbestimmungsein
richtung versehen. Die Positions- oder Koordinatenbestimmungseinrichtung kann
beispielsweise ein GPS-System oder auch eine geeignete lokale, schnell arbeitende
Positionbestimmungseinrichtung oder eine Kombination beider sein. Die Positions
bestimmungseinrichtung sollte in der Lage sein, in sehr kurzen Zeitabständen
aktuelle Positionsdaten zur Verfügung zu stellen, um möglichst jedem Scan die zu
gehörigen Positionsdaten zuordnen zu können. Alternativ ist jedoch auch eine
diskontinuierliche Koordinatenzuordnung möglich, so daß nur jedem n-ten Scan,
beispielsweise jedem 10. Scan, aktuelle Positionsdaten zugeordnet und die da
zwischenliegenden geschätzt oder interpoliert werden. Derartige Positions- oder
Koordinatenbestimmungseinrichtungen sind bekannt und werden deshalb im
Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht näher erläutert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Be
zugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfin
dungsgemäßen Antennenanordnung der Georadareinrichtung;
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der Kopplung der Datenverarbei
tungseinheit mit der Georadareinrichtung;
Fig. 3 ist eine schematische Darstellung der Datenerfassung und -auswer
tung.
In Fig. 1 ist eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Antennen
anordnung 10 der Georadareinrichtung gezeigt. Die Antennenanordnung 10 besteht
aus den beiden Antennen 1, 2, die jeweils als Sende/Empfangsantennen mit
monostatischer Betriebsweise ausgebildet sind. Zur Anwendung können beispiels
weise Radarantennen vom Typ SIR-10 der Firma G.S.S.I. (USA) kommen. Die
Antennen 1, 2 sind an geeigneten Befestigungseinrichtungen zu befestigen, z. B.
einem Rahmen oder Träger, der wiederum an einem Fahrzeug befestigt sein kann,
oder mittels auf dem Erdboden laufenden Kufen oder Rädern manuell über den zu
untersuchenden Erdboden geführt werden kann. Die Befestigungseinrichtungen
sind der Übersichtlichkeit wegen in der Figur nicht dargestellt. Unterhalb der
Antennenanordnung 10 ist ein zu untersuchender Geländeabschnitt 12 mit der
Geländeoberfläche 11 gezeigt. Unterhalb der Geländeoberfläche 11 liegt in einer
horizontalen Rohrebene 13 eine Rohrleitung 14, die das Untersuchungsobjekt
bildet. Die Rohrleitung 14 ist von Erdreich umgeben und von der Geländeoberfläche
11 aus nicht sichtbar.
Wie zu erkennen ist, sind die Antennen 1, 2 in senkrechter Richtung zur Längs
achse der Rohrleitung 14 in einem Abstand a angeordnet und in einem horizontalen
Neigungswinkel α angeordnet. Gegenseitiger Abstand a und Neigungswinkel α der
Antennen 1, 2 ist so zu wählen, daß sich die Strahlungskeulen 3, 4 der Antennen
1, 2 überschneiden, so daß sich in der Rohrebene 13 ein Querschnitt der sich
überlappenden Strahlungskeulen ergibt, innerhalb dessen das Suchobjekt 14 liegt.
Der Abstand a der Antennen sollte vorzugsweise zwischen 0,4 und 1,2 m betra
gen, der Neigungswinkel α liegt vorzugsweise zwischen 5 und 16°. Die zu wählen
den Parameter für den Abstand a zwischen den Antennen 1, 2 und den Winkel α
hängen zum einen von der Dielektrizitätskonstanten ∈ des Bodens ab, da diese den
Öffnungswinkel der Stahlungskeule beeinflußt. Mit steigender Dielektriztätskon
stante werden die Laufzeiten der Strahlungsimpulse größer, das Verhältnis der
Laufzeiten als Folge der schmaleren Strahlungskeulen kleiner, und die Diffraktions
hyperbel somit weniger ausgeprägt und schlechter erfaßbar. Gleiches trifft auf die
Breite der Überlappung der Strahlungskeulen zu, wobei sich der Beginn der Über
lappung mit steigenden ∈-Werten zu größeren Tiefen hin verschiebt.
Einer stärkeren Neigung der Antennen 1, 2 zueinander oder eine erhebliche Ver
größerung des Abstandes der Antennen 1, 2 von der Geländeoberfläche 11 stehen
bedeutende Sende-Signalverluste durch die schlechteren Einkopplungsbedingungen
in den Erdboden gegenüber. Die Schiefstellung der Antennen wirkt in Richtung
einer Verbesserung des Auflösungsvermögens, da sie eine unsymmetrische Ver
schiebung der Diffraktionshyperbel zu größeren maximalen Signallaufzeiten be
wirkt.
Vorzugsweise sind die Antennen 1, 2 hinsichtlich des Neigungswinkels α variabel
einstellbar, während sie im feststehenden Abstand zueinander angeordnet sind.
Alternativ kann auch zusätzlich der Abstand a variabel einstellbar sein oder beide
Einstellungen unveränderbar vorgesehen sein.
Auf der Antenne 2 ist ein Verkippungs- oder Neigungssensor 5 angedeutet, der
wegen eventueller Bodenunebenheiten auftretende Verkippungen der Antennen
anordnung und damit verbundene Abweichungen der Auswertungsergebnisse regi
striert und die Korrektur der Scans bzw. der Auswertungsergebnisse entsprechend
der augenblicklichen Schiefstellung der Antennenanordnung/Antennen erlaubt. Als
solcher Sensor können z. B. zwei verdrehungssensitive Differentialkondensatoren,
deren Verdrehungsebenen senkrecht zueinander angeordnet sind, als zeitbestim
mende Kondensatoren in RC-Generatoren verwendet werden. Die erzeugten
Frequenzen sind Funktionen der Schiefstellung und stehen ständig zur Übernahme
in die Datenverarbeitungseinheit und damit zur Korrektur im obigen Sinn zur Ver
fügung.
Desweiteren ist auf der Antennenanordnung 10 eine Positions- oder Koordinatenbe
stimmungseinrichtung 6 vorgesehen, die die Position und/oder räumliche Lage der
Antennenanordnung 10 relativ zu der zu erfassenden Rohrleitung 14 oder zu
Bezugspunkten und/oder absolut hinsichtlich der geographischen Lage bestimmt.
Die Positions- oder Koordinatenbestimmungseinrichtung 6 kann beispielsweise ein
GPS-System oder auch eine geeignete lokale, schnell arbeitende Positionbestim
mungseinrichtung oder eine Kombination beider sein.
Die Bewegungsrichtung der Antennenanordnung 10 für die Längsverfolgung der
Rohrleitung 14 ist durch den Pfeil 15 angegeben.
Die weiteren Bestandteile der Georadareinrichtung, wie Steuereinheit, Monitor oder
Stromversorgung, sind in der Fig. 1 weggelassen.
Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung die Kopplung der Datenverarbeitungseinrichtung
und der Georadareinrichtung für den parallelen Betrieb beider Einrichtun
gen.
Die Georadareinrichtung wird entsprechend dem herkömmlichen Aufbau einer
Georadaranlage aus der Steuereinheit 20, den Sende/Empfangsantennen 1, 2, dem
Monitor 23, der Stromversorgung 24 sowie entsprechenden Verbindungsleitungen
21, 22 und 25 gebildet. Die Antennen 1, 2 sind entsprechend dem unter Bezug
nahme auf Fig. 1 dargelegten Aufbau im Abstand a zueinander und mit horizonta
lem Neigungswinkel α angeordnet. Die von den Antennen in den Boden ausgesen
deten Radarsignale sind durch die Pfeile S1, S2, die empfangenen Radarsignale
durch die Pfeile E1, E2 angedeutet.
Die Datenverarbeitungseinrichtung wird durch einen PC 30 mit Zentraleinheit (nicht
dargestellt) gebildet, der über eine Verbindungsleitung 31 an einen Monitor 32
angeschlossen ist. Der PC 30 umfaßt desweiteren eine Schaltung zur Analogsignal
aufbereitung 33. Die Analogsignalaufbereitung 33 ist mit einer Interfaceschaltung
34 mit Zwischenspeicher gekoppelt, die wiederum über eine direkte BUS-Ankopp
lung mit dem Arbeitsspeicher des PC 30 verbunden ist. PC 30 und PC-Monitor 32
sind über Verbindungkabel 35, 36 an die Stromversorgung 24 der Georadaranlage
angeschlossen.
Die Radarsignalgewinnung, -speicherung und -darstellung durch die Radaranlage
erfolgt in herkömmlicher Weise nach Vornahme der entsprechenden Grundein
stellungen über die Steuereinheit 20. Um eine monostatische Betriebsweise der
Antennen 1, 2 bei sich durchdringenden Strahlungskeulen 3, 4 zu gewährleisten,
wird durch die Verwendung von Laufzeitkabeln, die über eine Auskopplungselek
tronik 40 in die Antennenkabel 21, 22 eingefügt sind, erreicht, daß eine Antenne
ihre zugehörigen Triggerimpulse zeitlich versetzt (z. B. ca 135 ns später) als die
andere Antenne erhält, so daß zwischen der Abgabe des Sendesignales S1 bzw.
S2 eine Zeitdifferenz besteht. Auf diese Weise wird für diese Zeitdifferenz ein
störungsfreier Empfang der reflektierten Sendesignale S1, S2 durch jede Antenne
1, 2 im Sinne monostatischer Betriebsweise gewährleistet.
Zur Realisierung eines Parallelbetriebes zwischen der Georadareinrichtung und dem
PC 30 werden Triggerimpulse und analoge Radar-Empfangssignale aus den Anten
nenzuleitungen 21 und 22 ausgekoppelt. Die Auskopplung erfolgt mit der Auskopp
lungselektronik 40. Um die sehr kurzen Triggerimpulse für die Übernahme in den
PC 30 besser handhabbar zu machen, werden aus ihnen in der Auskopplungselek
tronik 40 Impulse von einigen zehn bis einigen hundert Nanosekunden Länge
erzeugt, die über Twisted-Pair-Leitungen 37, 38 zum PC 30 übermittelt werden.
Die elektronische Schaltung 40 wird vorzugsweise mit schnellen Schottky-TTL-IC's
realisiert. Die Auskopplung des Radar-Empfangssignals erfolgt aus der entsprechen
den Leitung des Antennenkabels 21 bzw. 22 vorzugsweise mittels eines nicht
invertierenden Trennverstärkers. Die Stromversorgung dieser Baugruppe erfolgt
vom PC.
Georadarsteuereinheit 20 und PC 30 arbeiten asynchron zueinander. Für diesen
ansynchronen Betrieb wird vorzugsweise mit einem Wechselpuffer-Regime für die
Radardaten gearbeitet.
Die Signalaufbereitung im PC 30 kann mit zwei Einsteckkarten auf ISA-BUS-Basis
erfolgen, die von der Zentraleinheit des PC 30 angesprochen und abgefragt werden
können.
Die Verbindung zwischen den Einsteckkarten und der Zentraleinheit des PC 30
sowie die graphische Darstellung der Georadardaten auf dem PC-Monitor 32 wird
mittels einer entsprechenden Software realisiert.
Die zu einem Scan gehörigen Sample-Werte werden zur Einsparung von Daten
transferzeit vorzugsweise zunächst auf den Einsteckkarten jeweils für beide Anten
nen 1, 2 zwischengespeichert. Die Vollständigkeit eines Scans wird von der
Zentraleinheit periodisch abgefragt und bei positivem Ausgang aus dem Zwischen
speicher in einem Vorgang in den Hauptspeicher des PC 30 übernommen. Signal
bearbeitung und graphische Darstellung greifen damit nur auf den Hauptspeicher
zu. Die jeweils komplette Übernahme eines Scans gestattet in einfacher Weise die
Übernahme und Zuordnung weiterer Daten, wie Parameter der Schiefstellung der
Antennenanordnung und der von der Positioniereinrichtung erhaltenen Ortskoor
dinaten.
Die Weiterverarbeitung der aus den Antennenzuleitungen ausgekoppelten analogen
Radarsignale beinhaltet für beide Kanäle (Sende/Empfangsantennen) getrennt eine
einstellbare Signalverstärkung und die anschließende Analog-Digital-Wandlung.
Bezüglich der Signalverstärkung wird jeder Probe (Sample) innerhalb eines Scans
ein die Dämpfungsverluste der sich ausbreitenden und reflektierten Welle aus
gleichender Verstärkungswert zugeordnet. Die Verstärkungseinstellung erfolgt rein
digital und wird vorzugsweise in zwei Stufen vorgenommen. In der ersten Stufe
wird entweder eine Verstärkung 1[0 dB] oder 100[40 dB] realisiert. Die zweite Stufe
wird durch einen als programmierbaren Verstärker geschalteten multiplizierenden
D/A-Wandler gebildet und umfaßt einen möglichen Variationsbereich der Verstär
kung von vorzugsweise 40 dB.
Die A/D-gewandelten Analogwerte werden von einer Interfaceschaltung und in
einem als Wechselpuffer gestalteten Zwischenspeicher, der jeweils einen kom
pletten Scan aufnimmt, abgelegt, so daß jeweils die Daten eines kompletten Scans
über eine direkte BUS-Ankopplung in einen Arbeitsspeicher der Datenverarbeitungs
einheit überführbar sind. Dadurch wird der Zeitbedarf für die Datenübernahme auf
einem Minimum gehalten.
Für die Weiterbearbeitung der gewonnenen Georadarsignale zur Auswertung der
Scans ist vorzugsweise eine Reduzierung von Störanteilen durch eine Signalfilte
rung vorgesehen. Die Filterung wird bevorzugt nach der A/D-Wandlung des Radarsignales
vorgenommen und wird mittels einer geeigneten Software realisiert.
Dabei sind die Filterprinzipien vorgegeben, die Parameter können zur besten An
passung an das aktuelle Radarsignal über die Tastatur verändert bzw. eingegeben
werden. Als verwendbare Filtertypen bzw. -funktionen haben sich zur Reduktion
des höherfrequenten Rauschens die Smooth-Funktion (gewichtete Mittelwertbil
dung) und zur Verringerung des mit zunehmender Verstärkung ansteigenden
"Gleich"-Pegels eine Hochpaßcharakteristik, realisiert als klassischer Gauß-Hochpaß
2. Grades oder als Transversalfilter mit je einem Vor- und Nachläufer, als günstig
erwiesen.
Zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zusätzlich auf die schema
tische Darstellung in Fig. 3 Bezug genommen.
In einem ersten Verfahrensschritt wird mit Hilfe der Positionsbestimmungsein
richtung 6 die relative Lage einer zu erfassenden Rohrleitung 14 zu den Sende/-
Empfangsantennen 1, 2 bestimmt und anschließend werden diese Daten mit den
geographischen Koordinaten der Sende/Empfangsantennen 1, 2 kombiniert.
Um das Suchobjekt 14 zu identifizieren, wird mittels der Georadareinrichtung
jeweils ein Radargramm der monostatisch betriebenen Sende/Empfangsantennen
1, 2 quer zur vermuteten Laufrichtung, also der x-Richtung, der zu verfolgenden
Rohrleitung 14 aufgenommen, wobei Georadareinrichtung und PC 30 parallel
arbeiten, da stets die Triggerimpulse für die Sendeimpulse S1, S2 sowie die Emp
fangstriggerimpulse, die zur Bildung der Radar-Empfangssgnale E1, E2 führen, und
die analogen Radar-Empfangssgnale E1, E2 aus den Antennenzuleitungen 21, 22
zur Steuereinheit 20 der Georadareinrichtung ausgekoppelt und an den PC 30
übermittelt werden.
Die ausgekoppelten Signale werden im PC 30 weiterverarbeitet und die Georadar
daten (Scans) sowohl als Oszillogramme O1, O2 und als auch Radargramme R1,
R2 auf dem Monitor 32 des PC 30 graphisch dargestellt.
Sind in den erhaltenen Radargrammen die der Rohrleitung 14 entsprechenden
Diffraktionshyperbeln zu erkennen, wird der Suchvorgang in x-Richtung abgebro
chen.
Anschließend wird der Cursor des PC-Monitors 32 in den auf dem Monitor 32
untereinanderliegenden Radargrammen R1, R2 in der Position C eingestellt, die
aufgrund einer Auswertung der Radargramme R1, R2, die vorzugsweise visuell
durch die Bedienperson erfolgt, der Lage der Rohrleitung mittig unter beiden Radar
antennen weitestgehendst entspricht. Gleichzeitig werden auf dem PC-Monitor 32
neben den Radargrammen R1, R2 die entsprechenden Scans als Referenzoszillo
gramme O1c, O2c dargestellt.
Auf der Grundlage der ermittelten Cursorposition C wird die Antennenanordnung
10 über die zu erfassende Rohrleitung 14 zurückgeführt, bis weitestgehende
Übereinstimmung der aktuellen, als Oszillogramme O11, O21 dargestellten Geora
dardaten mit den Referenzoszillogrammen O1c, O22 besteht. Aus beiden Oszillo
grammen werden mit einer zugelassenen Schwankungsbreite Tb für beide Anten
nenkanäle neue Referenzoszillogramme für die Längsverfolgung der Rohrleitung 14
festgelegt.
Im weiteren wird die Antennenanordnung 10 in Längsrichtung 15 der zu erfassen
den Rohrleitung 14 fortbewegt und werden die Georadarsignale kontinuierlich
durch die Georadareinrichtung erfaßt sowie parallel die Triggerimpulse und analo
gen Radarempfangssignale durch die Auskopplungselektronik 40 ausgekoppelt und
an den PC 30 übermittelt. Im PC 30 werden die ausgekoppelten Signale kontinuier
lich verarbeitet und als Oszillogramme O12 . . . O1n, O22 . . . O2n und fortleufende
Radargramme R1, R2 auf dem Monitor 32 des PC 30 graphisch dargestellt. Die
kontinuierlich bearbeiteten Signale werden darüberhinaus zur Ermittlung der Bewe
gungsrichtung, Kurskorrektur und Führung der Antennenanordnung 10 eingesetzt.
Nach der Auswertung der Oszillogramme O12 . . . O1n, O22 . . . O2n ist die relative
Lage der Rohrleitung 14 bezüglich der Antennenanordnung 10 bestimmt. Nach
Bestimmung der Antennenkoordinaten mit Hilfe der Positionsbestimmungsein
richtung 6 und Kombination mit der relativen Lage der Rohrleitung 14 bezüglich der
Antennenanordnung 10 wird der Leitungsverlauf mittels eines graphisches Informa
tionssystems kartiert.
Claims (13)
1. Einrichtung zur digitalen Erfassung, Verfolgung und Kartierung unterirdischer
oberflächennaher Rohrleitungen und Rohrleitungsnetze, bestehend aus einer
mobilen Georadareinrichtung mit mindestens zwei Sende/Empfangsantennen
und einer Steuereinheit, einer Positionsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung
der Position und/oder räumlichen Lage der Georadareinrichtung relativ zu der zu
erfassenden Rohrleitung oder zu Bezugspunkten und/oder absolut hinsichtlich
der geographischen Lage, und einer Datenverarbeitungseinheit mit Bedien
konsole und Monitor, dadurch gekennzeichnet, daß die Georadareinrichtung
zwei abwechselnd monostatisch betriebene und senkrecht zur Bewegungsrich
tung der Georadareinrichtung derart im Abstand (a) voneinander angeordnete
und miteinander gekoppelte, leicht gegeneinander geneigte Sende/Empfangsan
tennen (1, 2) besitzt, daß sich ihre Strahlungskeulen (3, 4) teilweise überdec
ken, und daß die Datenverarbeitungseinheit (30) Einrichtungen (40; 33; 34)
zum Auskoppeln von Triggerimpulsen und analogen Empfangssignalen aus Ver
bindungsleitungen (21, 22) zwischen den Antennen (1, 2) und der Steuereinheit
(20) der Georadareinrichtung sowie zur Online-Verarbeitung dieser Impulse und
analogen Signale besitzt.
2. Einrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und
Empfangsantennen (1, 2) in einem festen Abstand (a) und mit variabler Neigung
angeordnet sind.
3. Einrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Sende- und Empfangsantennen (1, 2) in einem horizontalen Winkel (α) von
etwa 5-16° zueinander geneigt und etwa 0,4-1,2 m beabstandet an
geordnet sind.
4. Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Sende- und Empfangsantennen (1, 2) mit einem Neigungssensor (5)
ausgestattet sind.
5. Einrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Georadar-Antennenanordnung (10) durch
eine dritte und/oder vierte Sende-/Empfangsantenne derart ergänzt wird,
daß die Längsausdehnung ihrer Strahlungskeulen in Längsrichtung der
erfaßten Rohrleitung (14) liegt.
6. Einrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Auskopplung der Triggerimpulse mittels
einer Auskopplungselektronik (40) erfolgt, mit welcher die sehr kurzen
Triggerimpulse ausgekoppelt und auf Impulsdauern von einigen 10 bis zu
einigen 100 ns verlängert werden, und die Leitungstreiber zur Einspeisung
dieser Impulse in entsprechende Kabel umfaßt.
7. Einrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitung der analogen Signale mittels
einer Schaltung zur Analogsignalaufbereitung (33) erfolgt, die eine Ver
stärkereinheit mit digital steuerbarer Verstärkung zur festen Zuordnung
eines bestimmten Verstärkungswertes zu jeder Probe innerhalb eines
Scans, sowie für jeden Antennenkanal einen A/D-Wandler mit parallelem
Datenausgang besitzt.
8. Einrichtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die A/D-gewandelten Analogwerte von einer
Interfaceschaltung (34) und in einem als Wechselpuffer gestalteten Zwi
schenspeicher, der jeweils einen kompletten Scan aufnimmt, abgelegt
werden, so daß jeweils die Daten eines kompletten Scans über eine direkte
BUS-Ankopplung in einen Arbeitsspeicher der Datenverarbeitungseinheit
(30) überführbar sind.
9. Verfahren zur digitalen Erfassung, Verfolgung und Kartierung unterirdischer
oberflächennaher Rohrleitungen in Rohrleitungsnetzen mittels einer Ein
richtung gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
umfassend folgende Schritte:
- a) Bestimmung der relativen Lage der zu erfassenden Rohrleitung (14) zu den Sende/Empfangsantennen (1, 2);
- b) Kombination dieser Daten mit den geographischen Koordinaten der Sende/Empfangsantennen (1, 2);
- c) Aufnahme jeweils eines Radargrammes der monostatisch betriebe nen Sende-/Empfangsantennen (1, 2) quer zur vermuteten Laufrich tung einer zu erfassenden Rohrleitung (14) und Identifizierung der Rohrleitung (14) durch die in den Radargrammem erzeugten Dif fraktionshyperbeln der zu erfassenden Rohrleitung (14) mittels der Georadareinrichtung;
- d) parallel zu Schritt c) Auskopplung von Triggerimpulsen und analogen Radar-Empfangssignalen aus den Antennenzuleitungen (21, 22) zur Steuereinheit (20) der Georadareinrichtung und Übermittlung an die Datenverarbeitungseinheit (30);
- e) Verarbeitung der ausgekoppelten Signale in der Datenverarbeitungs einheit (30) und graphische Darstellung der Georadardaten als Oszil logramme und/oder Radargramme auf dem Monitor (32) der Daten verarbeitungseinheit (30);
- f) Einstellung des Cursors anhand der Radargramme aus Schritt e) am Monitor (32) der Datenverarbeitungseinheit (30) in der Position (C), die aufgrund einer Auswertung der Radargramme aus Schritt e) der Lage der Rohrleitung mittig unter beiden Radarantennen (1, 2) wei testgehendst entspricht und Darstellung entsprechender Scans als Referenzoszillogramme (O11, O21);
- g) Rückführung der Antennenanordnung (10) über die zu erfassende Rohrleitung (14) bis weitestgehende Übereinstimmung der aktuellen, als Oszillogramme (O12, O22) dargestellten Georadardaten mit den Referenzoszillogrammen nach Schritt f) besteht und Festlegung neuer Referenzoszillogramme (O12, O22) mit zugelassener Schwan kungsbreite (b) für die Längsverfolgung der Rohrleitung (14);
- h) Bewegung der in Längsrichtung (15) der zu erfassenden Rohrleitung (14) und kontinuierliche Erfassung der Georadarsignale durch die Georadareinrichtung sowie parallele Auskopplung der Triggerimpulse und analogen Radarempfangssignale und Übermittlung an die Daten verarbeitungseinheit (30) entsprechend Schritt d);
- i) kontinuierliche Verarbeitung der ausgekoppelten Signale in der Da tenverarbeitungseinheit (30) und graphische Darstellung der Geora dardaten als Oszillogramme und/oder Radargramme auf dem Monitor der Datenverarbeitungseinheit und/oder Nutzung der kontinuierlich bearbeiteten Signale zur Ermittlung der Bewegungsrichtung, Kurs korrektur und Führung der Antennenanordnung (10);
- j) Kartierung des Leitungsverlaufes mittels eines graphischen Informa tionssystems.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die aus den
Antennenzuleitungen ausgekoppelten analogen Radarsignale für beide
Kanäle getrennt durch eine einstellbare Signalverstärkung und anschließen
de Analog-Digital-Wandlung weiterverarbeitet werden.
11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß nach der
Analog-Digital-Wandlung eine Filterung zur Verringerung von Störanteilen
erfolgt.
12. Verfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterung
mittels einer Filter-Software erfolgt, die sowohl störende hochfrequente
Signalanteile als auch elektronische Drifterscheinungen und Offset-Kom
ponenten minimiert.
13. Verfahren gemäß den Ansprüchen 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Softwarepaket wahlweise eine Durchmusterung der Radargramme, eine
gezielte Speicherung ausgewählter Radargramme auf externen Speicherme
dien und/oder eine Übergabe ermittelter Leitungskoordinaten an graphische
Informationssysteme erlaubt.
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