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AT527372B1 - Method for determining the relative vertical deformation of an object to be examined - Google Patents

Method for determining the relative vertical deformation of an object to be examined Download PDF

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AT527372B1
AT527372B1 ATA50625/2023A AT506252023A AT527372B1 AT 527372 B1 AT527372 B1 AT 527372B1 AT 506252023 A AT506252023 A AT 506252023A AT 527372 B1 AT527372 B1 AT 527372B1
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Abstract

Verfahren zur Ermittlung der relativen Vertikalverformung Lidup eines zu untersuchenden Objekts (Ob), insbesondere eines Bauwerks, vorzugsweise einer Brücke, innerhalb einer Zeitspanne zwischen zeitlich aufeinanderfolgenden Aufnahmezeitpunkten {t1, t2) basierend auf von zumindest einem Flugobjekt gemessenen lnterferometric Synthetic Aperture Radar (lnSAR-)Daten, wobei sich das zumindest eine Flugobjekt auf einer Flugbahn in einer Flugrichtung wiederholt in zeitlichem Abstand über das zu untersuchende Objekt (Ob) bewegt und währenddessen entlang einer Blickrichtung (LOS) lnSAR-Daten aufnimmt, wobei basierend auf den aufgenommenen lnSAR-Daten lnterferogramme erstellt werden, und wobei zumindest zwei Persistent Scatterer (PS-)Punkte {P1, P2) auf dem zu untersuchenden Objekt (Ob) als Pixel ermittelt werden, die über eine Folge von lnterferogrammen kohärent bleiben, umfassend die folgenden Schritte: - Berechnung der relativen Vertikalverformung L'idup des zu untersuchenden Objekts (Ob) zwischen den Aufnahmezeitpunkten {t1, t2) unter Heranziehung der zuvor ermittelten relativen Differenzverformung lidLong in Längsrichtung und der differenziellen Verformungsänderung lidLOs -Method for determining the relative vertical deformation L'idup of an object (Ob) to be examined, in particular a structure, preferably a bridge, within a time span between temporally successive recording times (t1, t2) based on interferometric synthetic aperture radar (InSAR) data measured from at least one flying object, wherein the at least one flying object moves on a flight path in a flight direction repeatedly at temporal intervals over the object (Ob) to be examined and during this time records InSAR data along a viewing direction (LOS), wherein interferograms are created based on the recorded InSAR data, and wherein at least two persistent scatterer (PS) points (P1, P2) on the object (Ob) to be examined are determined as pixels that remain coherent over a sequence of interferograms, comprising the following steps: - Calculating the relative vertical deformation L'idup of the object (Ob) to be examined between the recording times (t1, t2) using the previously determined relative differential deformation lidLong in the longitudinal direction and the differential deformation change lidLOs -

Description

BeschreibungDescription

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der relativen Vertikalverformung Adıp eines zu untersuchenden Objekts, insbesondere eines Bauwerks, vorzugweise einer Brücke, innerhalb einer Zeitspanne zwischen zeitlich aufeinanderfolgenden Aufnahmezeitpunkten basierend auf von zumindest einem Flugobjekt gemessenen Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR-)Daten gemäß Patentanspruch 1. [0001] The invention relates to a method for determining the relative vertical deformation Adıp of an object to be examined, in particular a structure, preferably a bridge, within a time period between successive recording times based on Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) data measured from at least one flying object according to claim 1.

[0002] Im Folgenden beziehen sich in eckigen Klammern [ ] angeführte Ziffern auf das Literaturverzeichnis am Ende der Beschreibung. [0002] In the following, numbers in square brackets [ ] refer to the bibliography at the end of the description.

[0003] Aus dem Stand der Technik sind verschiedenste Methoden zur Zustandserfassung von Bauwerken bekannt. Bis heute wird der Zustand von Brücken hauptsächlich periodisch durch Sichtprüfungen erfasst, wobei in Österreich die Vorgangsweise nach RVS 13.03.11 [1] erfolgt. Messtechnische Untersuchungen werden in der Regel als Ergänzung zur visuellen Inspektion durchgeführt. In besonderen Fällen „Sonderprüfungen“ werden Dauerüberwachungssysteme eingesetzt. Die dafür vorhandenen Ansätze lassen sich in vier Gruppen zusammenfassen: [0003] Various methods for assessing the condition of structures are known from the state of the art. To date, the condition of bridges has been recorded primarily periodically through visual inspections, with the procedure in Austria being RVS 13.03.11 [1]. Metrological investigations are generally performed as a supplement to the visual inspection. In special cases, "special inspections," continuous monitoring systems are used. The existing approaches can be summarized into four groups:

- Erkennung von abweichendem Verhalten - System- oder Schadenserkennung - Detection of abnormal behavior - System or damage detection

- Überwachung von Auswirkungen - Monitoring of impacts

- Schwellenwertüberwachung - Threshold monitoring

[0004] Sensorbasierte Messmethoden erfassen die mechanische Strukturreaktion wie Verformung, Neigung, Dehnung usw. über die Zeit. Veränderungen im Verhalten dieser Reaktionen können als Ursache materialbedingte Gründe (z.B. Materialkriechen, Setzungen), Veränderung in der Belastung oder auch Anderungen des Steifigkeitsverhaltens haben (z.B. Steifigkeitsabnahme bei Schadensbildung). Ebenso können Anderung des statischen Systems (z.B. Auflagerabsenkung bei statisch unbestimmten Systemen) auftreten. Verlässliche Rückschlüsse können bei bekannten Eingangsgrößen (z.B. Erfassen der Belastung) gezogen werden, andernfalls müssen für Interpretation der Messdaten und Zustandserfassung die Reaktionen mit Prognosen aus Modellen gegenübergestellt werden. [0004] Sensor-based measurement methods record mechanical structural responses such as deformation, inclination, strain, etc. over time. Changes in the behavior of these responses can be caused by material-related reasons (e.g., material creep, settlement), changes in loading, or even changes in stiffness behavior (e.g., stiffness reduction due to damage). Changes in the static system (e.g., support subsidence in statically indeterminate systems) can also occur. Reliable conclusions can be drawn from known input variables (e.g., recording the load). Otherwise, the responses must be compared with predictions from models for interpretation of the measured data and condition assessment.

[0005] Die gebräuchlichste Prüfung zur Messung der Verformung ist die Tachymetrische Vermessung (Theodoliten/ Totalstation) oder Nivellement z.B. Brückennivellete. Dabei wird die strukturelle Reaktion des untersuchten Bauwerks auf konstante Lasten (Eigenlasten) oder Änderungen der Durchbiegung, die z. B. durch einen Auslöser wie Materialverhalten, Setzungen oder Belastungsänderungen verursacht werden, festgestellt. Dies geschieht, wenn die Brückenprüfungen Anomalien zeigen oder im Anlassfall, wenn Überlastungen auftreten (z.B. in AT Altersbergbrücke A10-2006 [2]). Die tachymetrische Vermessung orientiert sich entweder an den bestehenden Festpunktfeldern (z.B. Landeskoordinatensystem wie das Österreichische Bundesmeldenetz) zur absoluten Koordinaten Bestimmung, oder bezieht sich auf bekannte Referenzpunkte aus vorherigen Vermessungstätigkeiten. Zweckmäßigerweise wird keine permanente Überwachung durchgeführt, bzw. falls wann nur in Ausnahmefällen erfolgt diese mit am Bauwerk montierten Prismen und vollautomatischen Totalstationen. [0005] The most common test for measuring deformation is tachymetric surveying (theodolite/total station) or leveling, e.g., bridge leveling. This determines the structural response of the structure under investigation to constant loads (dead loads) or changes in deflection caused, for example, by a trigger such as material behavior, settlement, or load changes. This occurs when bridge tests reveal anomalies or, in certain cases, when overloads occur (e.g., in the Altersberg Bridge A10-2006 in Austria [2]). The tachymetric survey is based either on existing fixed-point fields (e.g., national coordinate systems such as the Austrian Federal Surveying Network) for absolute coordinate determination, or refers to known reference points from previous surveying activities. For practical reasons, no permanent monitoring is carried out, or if it is carried out only in exceptional cases, it is carried out using prisms mounted on the structure and fully automatic total stations.

[0006] Messungen anderer mechanischer Größen wie Neigung, Dehnung und Rissbreite wurden anfangs hauptsächlich bei Probebelastungen (Neubau vor Eröffnung oder bei Sonderprüfungen) mit bekannten Lasten [3, 4] vorgenommen und werden derzeit auch mittels Rissspionen oder im Anlassfall für Sonderprüfungen für die Dauerüberwachung verwendet. Anforderungen an die Messtechnik zur Dauerüberwachung werden für die geotechnische Anwendung derzeit europaweit genormt [7]. In der gerade in Ausarbeitung befindlichen EN_ISO 18674-1 [8] werden beispielsweise Möglichkeiten zur Verschiebung von Messpunkten einschließlich Sonderfällen wie vertikale Verschiebungskomponente (=Setzung oder Hebung) und abgeleitete Parameter, z.B. Kippung und Dehnung aufgezählt. Diese sind: Totalstation (Tachymeter), Nivellierinstrument, elektronisches Entfernungsmessgerät, Laserscanner, GNSS (Differential-GPS), Radar-Interferometrie (Interferenzmessverfahren mit Radar) (InSar, terrestrisch oder satellitengestützt). [0006] Measurements of other mechanical quantities such as inclination, strain, and crack width were initially performed primarily during test loading (new construction prior to opening or during special tests) with known loads [3, 4] and are currently also used using crack spies or, if necessary, for special tests for continuous monitoring. Requirements for measurement technology for continuous monitoring are currently being standardized throughout Europe for geotechnical applications [7]. For example, EN_ISO 18674-1 [8], currently under development, lists options for shifting measuring points, including special cases such as vertical displacement components (= settlement or heave) and derived parameters, e.g., tilting and strain. These include: total station (tachymeter), leveling instrument, electronic distance measuring device, laser scanner, GNSS (differential GPS), radar interferometry (interference measurement method using radar) (InSar, terrestrial, or satellite-based).

[0007] Die ständige Beobachtung des Verformungszustands der Bauwerke ist ein potenziell vielversprechender Indikator, aber für eine ständige Uberwachung nicht einfach durchzuführen. Es wurden Methoden entwickelt, die versuchen, die Verformung aus Messungen von Neigungssensoren [5] oder aus Beschleunigungssensoren [6] zu bestimmen. Das gebräuchlichste permanente System für vertikale Verschiebungen ist eine flexible digitale Schlauchwage. Es misst direkt die Verformungsdifferenzen und nutzt das Prinzip einer hydrostatischen Setzungsmessung durch an den Bauwerken angebrachte Sensoren. Dabei wird die vertikale Setzung der Sensoren im Verhältnis zu einem Referenzsensor bestimmt. Die Methode eignet sich für die kontinuierliche Überwachung von geotechnischen oder Verformungsproblemen, erfordert jedoch eine ständige Wartung der Sensoren (z. B. Wechsel der Flüssigkeiten...) sowie verbundene Rohre zwischen den Sensoren und sensorbedingte Temperaturkompensation (thermische Expansion der Messflüssigkeit). [0007] Continuous observation of the deformation state of structures is a potentially promising indicator, but difficult to implement for continuous monitoring. Methods have been developed that attempt to determine deformation from measurements taken by inclinometers [5] or accelerometers [6]. The most common permanent system for vertical displacements is a flexible digital hose scale. It directly measures the deformation differences and utilizes the principle of hydrostatic settlement measurement using sensors attached to the structures. The vertical settlement of the sensors is determined relative to a reference sensor. This method is suitable for the continuous monitoring of geotechnical or deformation problems, but requires constant maintenance of the sensors (e.g., changing fluids, etc.), as well as interconnected pipes between the sensors and sensor-related temperature compensation (thermal expansion of the measuring fluid).

[0008] Das Forschungsprojekt SIBS [9] - Sicherheitsbewertung von Stützmauern testete verschiedene Möglichkeiten der Verformungsmessung und -bewertung an realen Stützwänden. Die notwendige Unterscheidung zwischen thermischen Verformungen oder jenen, die durch unbekannte Schäden verursacht werden, wurde mit eigens durchgeführten thermischen Versuchen untermauert. [0008] The SIBS [9] research project - Safety Assessment of Retaining Walls tested various methods of deformation measurement and assessment on real retaining walls. The necessary distinction between thermal deformations and those caused by unknown damage was supported by specially conducted thermal tests.

BAUWERKSBEZOGENE TEMPERATURKOMPENSATION: STRUCTURE-RELATED TEMPERATURE COMPENSATION:

[0009] Um verlässliche Aussagen für die Tragsicherheit ableiten zu können, sind hohe Verformungsgenauigkeiten (in der Regel mind. mm-Bereich) notwendig. Um abnormales Strukturverhalten zu erkennen, muss die Temperaturverformung der Struktur kompensiert werden. Aufgrund der Größe der Strukturen und der unterschiedlichen Materialien und Komponenten variiert die Temperatur vor Ort auf der Struktur und bei größeren Bauwerken auch entlang des Objekts (Temperaturfelder resultierend aus Verschattung, Flussquerungen, Talübergänge unterschiedliche Materialien oder Bauteildicken etc...). Instationäre thermische Effekte der betrachteten Materialien bzw. Konstruktionen müssen berücksichtigt werden oder die direkte Bauwerkstemperatur gemessen werden, um Temperaturkompensationsmodelle für eine sensorgestützte Beobachtung bestmöglich zu erstellen [10]. [0009] In order to derive reliable statements regarding structural safety, high deformation accuracies (usually at least in the mm range) are necessary. To detect abnormal structural behavior, the temperature deformation of the structure must be compensated. Due to the size of the structures and the different materials and components, the temperature varies on site on the structure and, in the case of larger structures, also along the object (temperature fields resulting from shading, river crossings, valley crossings, different materials or component thicknesses, etc.). Transient thermal effects of the materials or structures under consideration must be taken into account, or the direct structure temperature must be measured, in order to optimally create temperature compensation models for sensor-based monitoring [10].

[0010] Weiters sind Methoden des satellitengestützten Monitorings (Persistant Scatterer Interferometry) bekannt. Wie schon zuvor erwähnt, ist die Methode der satellitengestützten Radar-Interferometrie nach neuesten Ansätzen gut dafür geeignet, die langfristige Uberwachung der Zustände von Objekten, im Speziellen Bauwerken und Brücken, umzusetzen. Im Folgenden wird ein Überblick über bisherige Lösungsansätze dazu gegeben. [0010] Furthermore, satellite-based monitoring methods (persistent scatterer interferometry) are known. As already mentioned, the method of satellite-based radar interferometry, based on the latest approaches, is well suited for long-term monitoring of the condition of objects, particularly structures and bridges. The following provides an overview of previous approaches.

[0011] Im Folgenden zeigen schematisch: [0011] The following shows schematically:

[0012] Fig. 1 eine Darstellung des Grundprinzips der satellitengestützten Radarinterferometrie, [0013] Fig. 2 eine Darstellung der Methode der Persistent Scatterer Interferometrie PSI, [0014] Fig. 3 eine Darstellung der Koordinatentransformation nach [30], [0012] Fig. 1 shows the basic principle of satellite-based radar interferometry, [0013] Fig. 2 shows the method of persistent scatterer interferometry PSI, [0014] Fig. 3 shows the coordinate transformation according to [30],

[0015] Fig. 4 eine Darstellung der Bildaufnahmen und Winkel und Lagebezeichnung bei Blickrichtung Ost-West nach [31], [0015] Fig. 4 shows the image recordings and angles and position designations when looking east-west according to [31],

[0016] Fig. 5 eine Darstellung der Koordinatentransformation von Bodenbewegungsrichtungen bei Verwendung von Messdaten von zwei verschiedenen Orbitalrichtungen. [0016] Fig. 5 is a representation of the coordinate transformation of ground movement directions using measurement data from two different orbital directions.

[0017] Das Grundprinzip der Methode der satellitengestützten Radarinterferometrie ist in Fig. 1 und Fig. 2 ersichtlich. [0017] The basic principle of the satellite-based radar interferometry method is shown in Fig. 1 and Fig. 2.

[0018] Fig. 1 zeigt das Grundprinzip der satellitengestützten Radarinterferometrie: Es erfolgt eine Messung mittels einer oder mehreren, an Satelliten Sat angebrachten, Radarantennen, die für Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) geeignet sind. Die Antenennen senden Signale aus, welche nach der Rückstreuung von der Erdoberfläche wieder empfangen werden. Die Satelliten Sat überfliegen die Erdoberfläche entlang ihrer Flugbahn (=Orbit O). Die Messung erfolgt in der Regel rechtsschauend (normal zur Flugrichtung), die Messrichtung (Line of Sight (LOS)) [0018] Fig. 1 shows the basic principle of satellite-based radar interferometry: A measurement is taken using one or more radar antennas mounted on satellites, suitable for Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR). The antennas transmit signals, which are received again after being backscattered by the Earth's surface. The satellites fly over the Earth's surface along their trajectory (=orbit O). The measurement is usually taken looking right (normal to the direction of flight), the measurement direction (line of sight (LOS))

ist in Blickrichtung des Satelliten Sat. Die Satellitenaufnahmen der Erdbeobachtung mit Radarwellen erfolgen demnach in einer schrägen Blickrichtung, rechtsschauend und normal zur Flugrichtung. Bestimmt wird die Interferenzverschiebung des Radarsignals als Bruchteil der Wellenlänge \. Damit kann theoretisch eine sehr hohe Genauigkeit erreicht werden. Beispielsweise verwenden die Sentinel 1 Satelliten der ESA Signale (C-Band Frequenz) mit einer Wellenlänge ) = 5,5 cm, Verschiebungen von Bruchteilen dieser Wellenlänge können erfasst werden. Die Verformungsmessung der Erdoberfläche wird bei Überflug in sogenannten Szenen Sz (eine Szene Sz pro Überflug) aufgenommen. is in the line of sight of the satellite Sat. Satellite images of Earth observation using radar waves are therefore taken in an oblique viewing direction, looking right and normal to the direction of flight. The interference shift of the radar signal is determined as a fraction of the wavelength \. This theoretically allows a very high level of accuracy to be achieved. For example, the ESA Sentinel 1 satellites use signals (C-band frequency) with a wavelength ) = 5.5 cm; shifts of fractions of this wavelength can be recorded. The deformation measurement of the Earth's surface is recorded during overflight in so-called scenes Sz (one scene Sz per overflight).

[0019] Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung der Methode der Persistent Scatterer Interferometrie PSI. Es werden mehrere Aufnahmen (=Szenen Sz oder SAR Bilder) ausgewertet. Fokus sind diejenigen Pixel, die über mehrere Aufnahmen hinweg kohärent bleiben, und somit als konstante Reflexion über eine Serie von Aufnahmebildern (in der Regel mindestens 20 Szenen Sz) als persistente Scatterer (PS) fungieren. Diese kohärenten Rückstrahler werden als Bezugsgröße verwendet und die Differenz-Verschiebungen ausgewertet. [0019] Fig. 2 shows a schematic representation of the Persistent Scatterer Interferometry (PSI) method. Multiple images (=scene Sz or SAR images) are evaluated. The focus is on those pixels that remain coherent across multiple images and thus function as persistent scatterers (PS) with a constant reflection across a series of images (usually at least 20 scene Sz). These coherent retroreflectors are used as a reference, and the differential shifts are evaluated.

[0020] Die ESA [16] verwendet beispielsweise Forschungssatelliten - Sentinel 1 - welche in einer Flugbahnhöhe von 693 km über der Erdoberfläche kreisen. Die Sentinel-1-Satelliten 1A und 1B überfliegen die Erde auf einer synchronen (ungefähren) polaren Umlaufbahn, welche gegenüber der Erdachse leicht geneigt ist (Neigung 98,18°) [16]. Die Punkte auf der Erdoberfläche werden in zwei Orbitalrichtungen überflogen, einmal von Süden nach Norden (ansteigende Umlaufbahn ASCENDING ASC) und einmal von Norden nach Süden (absteigende Umlaufbahn DESCENDING DSC). Die Sentinel-1-Satelliten 1A und 1B überfliegen die Erde auf einer synchronen (ungefähr) polaren Umlaufbahn. Wobei die Aufnahmen auf der Erde in einer schrägen Blickrichtungrechtsschauend mit einer Wiederkehrzeit von 6 Tagen im gleichen Orbit. Seit Dezember 2021 ist der Satellit 1B aufgrund eines Sonnensturmes ausgefallen. Damit reduzierte sich die Anzahl der Aufnahmen pro Jahr auf die eines Satelliten: 12 Tagen im gleichen Orbit bzw. alle 6 Tage im gegengleichen Orbit. [0020] ESA [16], for example, uses research satellites - Sentinel 1 - which orbit at an altitude of 693 km above the Earth's surface. The Sentinel-1 satellites 1A and 1B overfly the Earth in a synchronous (approximate) polar orbit slightly inclined to the Earth's axis (inclination 98.18°) [16]. The points on the Earth's surface are overflown in two orbital directions, once from south to north (ascending orbit ASC) and once from north to south (descending orbit DSC). The Sentinel-1 satellites 1A and 1B overfly the Earth in a synchronous (approximate) polar orbit. The images on Earth are taken in an oblique view (looking right) with a return period of 6 days in the same orbit. Since December 2021, satellite 1B has been out of service due to a solar storm. This reduced the number of images taken per year to that of one satellite: 12 days in the same orbit or every 6 days in the opposite orbit.

[0021] Aufgenommen werden die Daten mit einer C-Band Frequenz von einer Wellenlänge von A= 5,5 cm. Darüber hinaus gibt es einige kommerzielle Anbieter (COSMO-SkyMed, ICESat) bzw. weitere Forschungssatelliten (z.B. Terra SarX), die über InSAR-fähige Radarantennen verfügen. [0021] The data are recorded at a C-band frequency with a wavelength of A = 5.5 cm. In addition, there are several commercial providers (COSMO-SkyMed, ICESat) and other research satellites (e.g., Terra SarX) that have InSAR-capable radar antennas.

[0022] Die Methode der Persistent Scatterer Interferometry (PSI) ist eine leistungsfähige Analysemethode, die Deformationen auf der Erdoberfläche mit potenziell sehr hoher Genauigkeit bestimmen kann, ohne dass Sensoren an der Oberfläche montiert sind. Im Einzelnen handelt es sich bei PSI um ein differentielles, InSAR (Interfometic Synthetic Aperture Radar)-Radar-Verfahren, bei dem die Eigenschaften der Welleninterferenz zur Ableitung von Messgrößen genutzt werden. Mit Hilfe von PSI lassen sich - durch Vergleich der Phasenwerte korrespondierender Pixel unterschiedlicher Aufnahmezeitpunkte (Szenen) - Distanzunterschiede im Bereich eines Bruchteils der Wellenlänge ) ableiten [11]. [0022] Persistent Scatterer Interferometry (PSI) is a powerful analysis method that can determine deformations on the Earth's surface with potentially very high accuracy, without the need for surface-mounted sensors. Specifically, PSI is a differential InSAR (Interferometric Synthetic Aperture Radar) radar technique that uses the properties of wave interference to derive measured variables. Using PSI, distance differences in the range of a fraction of the wavelength can be derived by comparing the phase values of corresponding pixels from different recording times (scenes) [11].

[0023] Grundsätzlich wird bei der PSI-Methode kein Reflektor vor Ort benötigt, sondern es werden natürliche Rückstrahler (Persistent Scatterer PS) verwendet. Wie in Fig. 2 ersichtlich werden diejenigen Pixel untersucht, die über mehrere Aufnahmen oder Interferogramme hinweg kohärent bleiben (in Fig. 2 angedeutet als weiße Kreise mit schwarzer Umrandung), und somit als kohärente Reflexion über eine Serie von Aufnahmebildern (=Szenen oder SAR-Bilder) als PSI-Punkte fungieren. Dazu wird eine größere Anzahl von Aufnahmebilder (in der Regel mehr als 20) verarbeitet, wodurch eine Zeitreihe der Verformungen sowie die mittlere Offsetrate für den Persistent Scatterer (PS) berechnet werden kann [10]. Diese Auswertung von Zeitreihen wird im Speziellen als „multi-temporal satellite-based differential interferometry“ (MTINSAR) bezeichnet [17]. Mit zusätzlich am Beobachtungsobjekt angebrachten Reflektoren (Corner-Reflektoren oder CR) kann die Genauigkeit gesteigert werden, sowie eine bessere Aussage wie eindeutige Punktzuordnung erfolgen. [0023] Basically, the PSI method does not require an on-site reflector; instead, natural retroreflectors (persistent scatterers PS) are used. As shown in Fig. 2, those pixels are examined that remain coherent across multiple images or interferograms (indicated in Fig. 2 as white circles with a black border), and thus function as PSI points as a coherent reflection across a series of images (= scenes or SAR images). For this purpose, a large number of images (usually more than 20) are processed, allowing a time series of deformations and the average offset rate for the persistent scatterer (PS) to be calculated [10]. This analysis of time series is specifically referred to as "multi-temporal satellite-based differential interferometry" (MTINSAR) [17]. With additional reflectors attached to the object being observed (corner reflectors or CR), the accuracy can be increased and better information such as clear point assignment can be obtained.

[0024] Lange et al. [1] verwendete in expliziten Forschungsarbeiten Daten des vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt und Airbus DS betriebenen nicht-kommerziellen hochauflösenden Satelliten TerraSAR-X (TSX), um die Methoden an verschiedenen Strukturen und Gebäuden [0024] Lange et al. [1] used data from the non-commercial high-resolution satellite TerraSAR-X (TSX), operated by the German Aerospace Center and Airbus DS, in explicit research work to test the methods on various structures and buildings

8 NN 8 m above sea level

zu testen. Ein Projekt aus 2019 beobachtet Wasserkraftwerke, aufgenommen mit dem höchstauflösenden Modus, dem so genannten „Staring Spot-Light“ mit einer sehr hohen räumlichen Auflösung. Damit konnte gezeigt werden, dass die Genauigkeit im sub-cm-Bereich möglich ist [12]. Auch Staudämme wurden mit Sentinel-1- Daten vermessen und dabei Verschiebungsraten von sub-cm/a ermittelt. Ein weiteres Beispiel, bei dem sich Sentinel-1-Daten als anwendbar erwiesen haben, ist die Erkennung von Erdrutschen, die eine Aktualisierung bestehender Karten von Erdrutschgrenzen und -aktivitäten ermöglicht [13]. to test. A 2019 project monitored hydropower plants using the highest-resolution mode, the so-called "Staring Spot-Light," with very high spatial resolution. This demonstrated that sub-cm accuracy is possible [12]. Dams were also surveyed using Sentinel-1 data, determining displacement rates of sub-cm/a. Another example where Sentinel-1 data has proven applicable is landslide detection, which enables the updating of existing maps of landslide boundaries and activity [13].

[0025] Lazecky et al. [14] zeigt in drei Fallstudien (Brücken in Bratislava, Ostrava und Hongkong) das Potenzial für die Uberwachung von Verformungen und Bewegungen mit Einbezug von thermischer Dilatation bei Brückenstrukturen. Mit Oberflächentemperaturmessungen und einfachen Zusammenhängen konnte die Genauigkeit wesentlich gesteigert werden. Mit installierten Sensoren gelang eine Zerlegung der SAR-Phasendifferenz in Bezug auf den Referenzpunkt zwischen der Phasenänderung aufgrund von Höhenunterschied und thermischer Ausdehnung. Basierend auf der Eignung des untersuchten Datensatzes und der Annahme der Linearität dieser Parameter wurde eine Korrelation der Temperaturänderungen und der linearen Verformungsrate in der Zeitspanne mit MTINSAR Methoden ausgewertet, wobei hier immer mehrere Orbits zur Lagebestimmung gleichzeitig kombiniert werden müssen. [0025] Lazecky et al. [14] demonstrates the potential for monitoring deformations and movements in bridge structures, including thermal expansion, in three case studies (bridges in Bratislava, Ostrava, and Hong Kong). Using surface temperature measurements and simple correlations, accuracy could be significantly increased. With installed sensors, it was possible to decompose the SAR phase difference with respect to the reference point between the phase change due to height difference and thermal expansion. Based on the suitability of the investigated data set and the assumption of linearity of these parameters, a correlation between temperature changes and the linear deformation rate over time was evaluated using MTINSAR methods. In this case, multiple orbits must always be combined simultaneously to determine the position.

[0026] Selvakumaran et al [15] entwickelte Überlegungen, wie durch eine geeignete statistische Kombination von SAR- und In situ-Messungen nicht erfasste unbekannte Größen aufgeklärt werden könnten, sodass auch die absoluten Bewegungen der Brücke verwendet werden können. Die absolute Verschiebung kann auch nicht mit Verschiebungsmessgeräten auf dem Bauwerk gemessen werden. Bedingt durch die Häufigkeit der Satellitenmessungen und das Rauschen innerhalb der Messungen können eher nur saisonale Trends verfolgt werden, welche damit herkömmliche Inspektionssysteme ergänzen. Hier wird auch explizit auf die Problematik bei Auswertungen unter Kombination mehrerer Orbit-Richtungen hingewiesen. Vor allem dann, wenn die Aufnahmen mit verschiedenen Blickwinkeln an verschiedenen Tagen oder zu verschiedenen Tageszeiten gemacht werden, ist das Bauwerk, z.B die Brücke, einer anderen Temperatur ausgesetzt, was sich auf die thermische Bewegung auswirkt. Eine Möglichkeit der Auswertung ist, nur Punkte bei gleicher Bauwerkstemperatur zu verwenden. Die im Rahmen der erwähnten Arbeit an der Waterloo-Bridge in London durchgeführten Messungen erwiesen sich als vergleichbar, wenn man die relative Bewegung der Punkte entlang der Brücke zueinander verwendet. Verschiedene Belastungsfälle wie Gezeitenbewegungen, Temperaturausdehnung, Verformungen durch Verkehrslasten sowie Schwinden und Kriechen des Betons erschweren die Interpretation. [0026] Selvakumaran et al [15] developed ideas on how unrecorded unknown quantities could be clarified through a suitable statistical combination of SAR and in situ measurements, so that the absolute movements of the bridge can also be used. The absolute displacement cannot be measured using displacement measuring devices on the structure. Due to the frequency of satellite measurements and the noise within the measurements, only seasonal trends can be tracked, thus complementing conventional inspection systems. The problem of evaluations combining multiple orbital directions is also explicitly pointed out here. Especially when the images are taken from different viewing angles on different days or at different times of day, the structure, e.g., the bridge, is exposed to a different temperature, which affects the thermal movement. One possible evaluation is to use only points with the same structural temperature. The measurements carried out on Waterloo Bridge in London as part of the aforementioned work proved to be comparable when the relative movement of the points along the bridge to one another was used. Various loading conditions such as tidal movements, thermal expansion, deformations due to traffic loads as well as shrinkage and creep of the concrete complicate the interpretation.

[0027] Nettis et al. [17] gibt zusammenfassend einen sehr guten Überblick über Forschungen und ersten Anwendungen von MTInSAR- Methoden in Bezug auf Kompensation von thermischen Bauwerksverformungen, welche folgend nochmals wiedergegeben wird: Eine erste Kategorie von Studien zielt darauf ab, herkömmliche MTINSAR-Algorithmen zur Analyse saisonaler thermischer Verformungen zu modifizieren oder zu erweitern, um sie für eine nahezu kontinuierliche brückenspezifische Überwachung zu nutzen [18, 28]. Diese Studien befassen sich hauptsächlich mit Einzelfallstudien zu hochbelasteten Brücken. Huang et al. [23, 24] und Jung et al. [25] beispielsweise konzentrieren sich auf die Anwendung von MTINnSAR-Techniken für Brücken mit großer Spannweite (Stahlfachwerk- bzw. Schrägseilbrücken) in China unter Verwendung von C-Band Sentinel1- und X-Band COSMO-SkyMed-Radardatensätzen. Die Autoren verwenden diese verschiedenen SAR- Datensätze für die langfristige Uberwachung des Zustands von Brücken, indem sie die Signale zerlegen, um vertikale Detektionen und temperaturbedingte Verformungen zu isolieren. Mit dem gleichen Thema befassen sich Cusson et al. [26, 27]. Sie untersuchen das Potenzial der satellitengestützten Interferometrie für die Analyse von temperaturbedingten Verformungen bei niedrigen Geschwindigkeiten (so genannte thermische Sensitivität) für Straßenbrücken in Kanada unter Verwendung von RADARSAT-2-Daten. Die Autoren weisen eine relevante Korrelation zwischen den Zeitreihen der Verschiebungen von PS auf den Brücken und der Umgebungstemperatur nach. Darüber hinaus stellen sie fest, dass Geländer auf einer Brücke zuverlässige Reflektoren sind, die mehrere kohärente PS-Messungen ermöglichen. In [27] beweisen Cusson et al. die Genauigkeit (Fehler kleiner als 0,25 mm°C) über die mit MTINSAR ermittelte thermische Emp-[0027] Nettis et al. [17] provides a very good overview of research and initial applications of MTInSAR methods related to compensation of thermal structural deformations, which is summarized below: A first category of studies aims to modify or extend conventional MTInSAR algorithms for analyzing seasonal thermal deformations in order to use them for near-continuous bridge-specific monitoring [18, 28]. These studies mainly deal with individual case studies of highly loaded bridges. Huang et al. [23, 24] and Jung et al. [25], for example, focus on the application of MTInSAR techniques for long-span bridges (steel truss and cable-stayed bridges, respectively) in China using C-band Sentinel1 and X-band COSMO-SkyMed radar datasets. The authors use these different SAR datasets for long-term monitoring of bridge condition by decomposing the signals to isolate vertical detections and temperature-induced deformations. Cusson et al. [26, 27] address the same topic. They investigate the potential of satellite-based interferometry for analyzing temperature-induced deformations at low speeds (so-called thermal sensitivity) for road bridges in Canada using RADARSAT-2 data. The authors demonstrate a relevant correlation between the time series of PS displacements on the bridges and the ambient temperature. Furthermore, they find that railings on a bridge are reliable reflectors, allowing for multiple coherent PS measurements. In [27], Cusson et al. demonstrate the accuracy (error less than 0.25 mm°C) over the thermal sensitivity determined with MTINSAR.

findlichkeit von Verschiebungen durch Vergleiche mit einer FEM-Analyse für zwei Fallstudienbrücken, die sich durch unterschiedliche Arten von UÜberbauten auszeichnen. Außerdem wird ein Frühwarnsystem vorgeschlagen, das beim Überschreiten geeigneter Schwellenwerte für thermische Verformungen Warnungen ausgibt. The sensitivity of displacements is assessed by comparing it with a FEM analysis for two case study bridges featuring different types of U-shaped superstructures. Furthermore, an early warning system is proposed that issues warnings when appropriate thresholds for thermal deformation are exceeded.

[0028] Markogiannaki et al. [28] untersuchen anhand einer langgezogenen Fallstudienbrücke in Griechenland, wie MTINSAR zur Unterstützung visueller Brückeninspektionen eingesetzt werden kann. Sie entkoppeln die Verschiebungen aufgrund von temperaturbedingten Effekten und vertikalen Detektionen und stellen eine sich entwickelnde Verformung von 1,8 mm/Jahr bei einem absoluten Wert von 9,5 mm fest, die nach Ansicht der Autoren mit sich entwickelnden Degradationsphänomenen in Verbindung gebracht werden kann, die mit Hilfe von Vor-Ort-Inspektionen bestätigt wurden. Giordano et al. [29] schlagen eine Methode zur Erkennung von Strukturschäden auf der Grundlage von PS-Zeitreihen vor, bei der unerwünschte Verformungen aufgrund von Umweltbedingungen (z.B. temperaturbedingte Verformungen) vernachlässigt werden. Die Wirksamkeit der Methode wird anhand einer Stahlfachwerkbrücke, der Palatino-Brücke in Rom, nachgewiesen, die setzungsbedingten Verformungen unterworfen ist. [0028] Markogiannaki et al. [28] investigate how MTINSAR can be used to support visual bridge inspections using a long case study bridge in Greece. They decouple displacements due to temperature-induced effects and vertical detections and detect an evolving deformation of 1.8 mm/year with an absolute value of 9.5 mm, which, according to the authors, can be linked to evolving degradation phenomena confirmed by on-site inspections. Giordano et al. [29] propose a method for structural damage detection based on PS time series, neglecting unwanted deformations due to environmental conditions (e.g., temperature-induced deformations). The effectiveness of the method is demonstrated using a steel truss bridge, the Palatino Bridge in Rome, subject to settlement-induced deformations.

[0029] Generell jedoch verwenden die bisherigen Ansätze zur Berechnung Messdaten aus beiden Orbitalrichtungen, ASC und DSC. Die über MTINSAR gemessene Schrägdistanzen LOS (Line of SIGHT) werden direkt kombiniert, um die Transformation in vertikale und horizontale Richtung zu ermöglichen. Damit können derzeit bei beispielhafter Überflugrichtung Nord-Süd nur Objekte mit hauptsächlicher Ost-West-Orientierung betrachtet werden. Für Anwendungen an der Erdoberfläche, im Besonderen Hänge und Bodenflächen, ist eine horizontale Verschiebung aufgrund thermischer Anderung unerheblich. Werden jedoch Bauwerke wie Brücken untersucht, ist eine bauwerksspezifische Temperaturkompensation zur Steigerung der Genauigkeit erforderlich. Für eine Temperaturkompensation werden die zugehörigen thermischen Verschiebungen berechnet. Die Ermittlung erfolgt in der Regel aus Modellen, beaufschlagt mit den zugehörigen (gemessene) Temperaturänderungen. [0029] However, previous calculation approaches generally use measurement data from both orbital directions, ASC and DSC. The slant distances LOS (Line of Sight) measured via MTINSAR are directly combined to enable transformation into vertical and horizontal directions. Thus, for the example north-south overflight direction, only objects with a predominantly east-west orientation can currently be considered. For applications on the Earth's surface, particularly slopes and ground surfaces, horizontal displacement due to thermal change is insignificant. However, if structures such as bridges are being examined, structure-specific temperature compensation is required to increase accuracy. For temperature compensation, the associated thermal displacements are calculated. The determination is usually carried out from models, loaded with the associated (measured) temperature changes.

[0030] Aus dem Stand der Technik bekannte Umrechnung der Koordinatentransformation: [0030] Conversion of the coordinate transformation known from the state of the art:

Die Satelliten kreisen in 2 Umlaufbahnen mit zwei Orbitalrichtungen um die Erde (Süd/Nord= ASCENDING ASC und Nord/Süd= DESCENDING DEC) und liefern damit für jeden Orbit bzw. jede Umlaufbahn eine gemessene Veränderung der Phase in Blickrichtung/Messrichtung des Satelliten Line of Sight (LOS), mit dem dazugehörigen Winkel. Die Basis sind interferometrisch bestimmte Phasenunterschiede der Radarsignale (Differenzielle SAR Interferometrie) welche über Zeitreihen verwendet werden. Mit Techniken der Fernerkundung werden diese für jeden Orbit extra vorprozessieret. Die Aufnahmen an der Erdoberfläche werden je nach Orbitalrichtung ASC, DSC zeitlich um mehrere Tage versetzt aufgenommen. Bisherige Ansätze verwenden zur Berechnung einer horizontalen und einer vertikalen Verschiebungskomponente auf der Erdoberfläche die aus beiden Orbitalrichtungen ASC, DSC gemessene Schrägdistanz dıios ase, dLOS dsc, (siehe Fig. 3). The satellites orbit the Earth in two orbits with two orbital directions (South/North = ASCENDING ASC and North/South = DESCENDING DEC) and thus provide a measured change in the phase in the line of sight (LOS) of the satellite for each orbit, along with the corresponding angle. The data is based on interferometrically determined phase differences in the radar signals (Differential SAR Interferometry), which are used over time series. These are pre-processed separately for each orbit using remote sensing techniques. The images of the Earth's surface are taken at different times by several days, depending on the orbital direction ASC or DSC. Previous approaches use the slant distance dIOS ase, dLOS dsc, measured from both orbital directions ASC and DSC to calculate a horizontal and a vertical displacement component on the Earth's surface (see Fig. 3).

[0031] Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung der aus dem Stand der Technik bekannten Koordinatentransformation nach [30], bei der die Differenzverformungen zwischen den Zeitreihen die zeitliche Entwicklung der Verformung dıos in Blickrichtung LOS als Verformung nach Osten de und als vertikale Verformung dp wiedergeben. [0031] Fig. 5 shows a schematic representation of the coordinate transformation according to [30] known from the prior art, in which the difference deformations between the time series represent the temporal development of the deformation dıos in the viewing direction LOS as deformation to the east de and as vertical deformation dp.

[0032] Damit ist die Koordinatentransformation unterbestimmt, da keine dritte Orbitalrichtung vorhanden ist. Es können somit bei beispielhafter Uberflugrichtung Nord-Süd absolut nur die OstWest-Verformung und die daraus errechnete vertikale Lageverschiebungen bestimmt werden. Die praktische Anwendung ist daher sehr eingeschränkt, es können damit keine (Brücken-)Bauwerke mit Orientierung in der Satelliten Flugbahn Nord-Süd gemessen werden. Ein Grundschema der bisherigen Koordinatentransformation von dıos nach de: und vertikal du, ist in Fig. 4 und Fig. 5 dargestellt. Die Differenzen (gekennzeichnet durch den Buchstaben „d“) beziehen sich immer auf unterschiedliche Zeitreihen. [0032] Thus, the coordinate transformation is underdetermined because no third orbital direction is present. Thus, for the exemplary north-south overflight direction, only the east-west deformation and the resulting calculated vertical displacements can be determined. The practical application is therefore very limited; it cannot be used to measure (bridge) structures oriented in the satellite's north-south trajectory. A basic scheme of the previous coordinate transformation from dıos to de: and vertically du is shown in Fig. 4 and Fig. 5. The differences (indicated by the letter "d") always refer to different time series.

[0033] Die Umrechnung der Koordinatentransformation erfolgt nach folgendem Grundschema: [0033] The conversion of the coordinate transformation is carried out according to the following basic scheme:

* Satelliten fliegen in Umlaufbahnen bzw. Orbits um die Erde, und führen u.a. Radarverformungsmessungen an der Erdoberfläche durch. * Satellites fly in orbits around the Earth and carry out, among other things, radar deformation measurements on the Earth's surface.

* Die Aufnahmen finden aufgrund der Satellitenflugbahn zeitlich versetzt statt. Z.B. bei Sentinel passiert ein Satellit alle 12 Tage die gleiche Stelle an der Erdoberfläche im gleichen Orbit. Je nach Lage auf der Erdoberfläche wird der Punkt von mind. 2 Orbits im Idealfall von bis zu 4 Orbits überflogen, daraus resultieren 60-120 Aufnahmen pro Jahr. * Images are staggered due to the satellite's trajectory. For example, with Sentinel, a satellite passes the same spot on the Earth's surface every 12 days in the same orbit. Depending on the position on the Earth's surface, the spot is passed over by at least two orbits, ideally up to four, resulting in 60-120 images per year.

* Sie können je Flugbahn/Orbit immer nur in Blickrichtung LOS messen. * You can only measure in the direction of view LOS for each flight path/orbit.

» Die Aufnahmen der Zeitreihen werden mit Methoden der Fernerkundung vorprozessiert und korrigiert (z.B. ellipsoidische, topografische, verformungsabhängige, atmosphärische Korrektur, etc...). » The time series images are pre-processed and corrected using remote sensing methods (e.g. ellipsoidal, topographic, deformation-dependent, atmospheric correction, etc.).

* Es erfolgen mehrere Aufnahmen aus denen ein kohärenter Referenzpunkt (Persistent Scatterer Punkt) erkannt werden kann (in der Regel 20 Aufnahmen). (Referenzzeitpunkt=Zeitpunkt t+). * Several images are taken from which a coherent reference point (persistent scatterer point) can be identified (usually 20 images). (Reference time point = time t+).

* Es erfolgt eine weitere Aufnahme zeitlich versetzt, wenn der Satellit nach wenigen Tagen wieder an gleichem Ort und Stelle ist (Aufnahmezeitpunkt tz) * A further recording will be made at a later time when the satellite is back in the same place after a few days (recording time tz)

+ Die zeitlich differenzielle Anderung der Lagekoordinaten wird berechnet. + The time differential change of the position coordinates is calculated.

[0034] Fig. 4 zeigt eine Darstellung der Bildaufnahmen, Winkel und Lagebezeichnung bei Blickrichtung Ost-West nach [31]. [0034] Fig. 4 shows a representation of the images, angles and position designations when looking east-west according to [31].

[0035] Im Detail erfolgt die Bestimmung der Änderung der Lagekoordinaten im Stand der Technik wie folgt: Definitionen der Daten: [0035] In detail, the determination of the change in the position coordinates in the prior art is carried out as follows: Definitions of the data:

8; - Einfallswinkel (bekannt) 8; - angle of incidence (known)

AaLD - Azimut AZ - Blickrichtung ALD (bekannt) AaLD - Azimuth AZ - Viewing direction ALD (known)

dup -zeitliche vertikale Bewegung (gesucht) dup -temporal vertical movement (wanted)

dn - zeitliche Bewegung nach Norden (gesucht) dn - temporal movement to the north (searched)

de - zeitliche Bewegung nach Osten (gesucht) de - temporal movement to the east (wanted)

dıos - gemessenes zeitliches Delta der zu unterschiedlichen Aufnahmezeitpunkten in Blickrichtung LOS gemessenen Schrägdistanz dıos - measured temporal delta of the slant distance measured at different recording times in the direction of view LOS

[0036] Die dios-Bewegung besteht, wie in den Abbildungen dargestellt, aus drei Komponenten: due, dn und de. Der trigonometrische Zusammenhang in Bezug auf Einfallswinkel 8; und Azimut AaLD Wird durch folgende Gleichung 1 nach []: [0036] The dios motion consists, as shown in the figures, of three components: due, dn, and de. The trigonometric relationship with respect to angle of incidence θ and azimuth AaLD is given by the following equation 1 according to []:

dios = dupscos(0) — (dy * COS(AaıD) + dx * sin(dm.p)) * sin(0;) Gleichung 1 dios = dupscos(0) — (dy * COS(AaıD) + dx * sin(dm.p)) * sin(0;) Equation 1

[0037] Fig. 1 zeigt eine Darstellung der Koordinatentransformation von Bodenbewegungsrichtungen bei Anwendung von zwei Orbits bzw. Orbitalrichtungen. [0037] Fig. 1 shows a representation of the coordinate transformation of ground movement directions when using two orbits or orbital directions.

[0038] Nachteile des bekannten Stands der Technik: Gleichung 1 ist unterbestimmt, [0038] Disadvantages of the known state of the art: Equation 1 is underdetermined,

- der Betrag und die Richtung einer tatsächlichen Punktbewegung ist unbekannt, - the amount and direction of an actual point movement is unknown,

- die Ableitung der vertikalen Brückenbewegung ist nur mit gleichzeitiger Projektion von beiden Orbitalrichtungen ASC - DSC möglich. Das heißt, Gleichung 1 wird für die zwei vorhandenen Orbitalrichtungen aufgestellt, welche jedoch zu unterschiedlichen Zeiten aufgenommen wurden. Gleichung 1 ist damit noch immer einfach unterbestimmt. - The derivation of the vertical bridge motion is only possible with simultaneous projection of both orbital directions ASC - DSC. This means that Equation 1 is formulated for the two existing orbital directions, which were recorded at different times. Equation 1 is therefore still simply underdetermined.

[0039] Aus diesem Grund wird im Stand der Technik folgende Näherung durchgeführt: Derzeitige Anwendung des Verfahrens nur bei Objekten in Ost-West-Orientierung, d.h. normal zur Flugrichtung Nord-Süd und in ungefährer Ausrichtung in Blickrichtung LOS des Satelliten möglich. [0039] For this reason, the following approximation is carried out in the prior art: Current application of the method is only possible for objects in east-west orientation, i.e. normal to the north-south flight direction and in approximate alignment in the direction of view LOS of the satellite.

- Bei Ausrichtung des Objekts in Ost-West-Richtung, ist der Einfluss der zeitlichen Bewegung nach Norden dy untergeordnet und wird vernachlässigt. Es sind nur mehr zwei Größen übrig, die berechnet werden können. - When the object is oriented east-west, the influence of the temporal motion to the north dy is subordinate and is neglected. Only two quantities remain that can be calculated.

- Ermittlung absoluter Lageverschiebung in Ostrichtung E als Differenz der einzelnen Zeitreihen (d£) unter Einbezug beider Orbitalrichtungen ASC, DSC, und Berechnung dp aus Gleichung 1. - Determination of absolute position shift in east direction E as the difference of the individual time series (d£) taking into account both orbital directions ASC, DSC, and calculation of dp from equation 1.

[0040] Da die Messung aus den beiden Orbitalrichtungen ASC und DSC zu unterschiedlichen [0040] Since the measurement from the two orbital directions ASC and DSC leads to different

Ss N Ss N

Zeitpunkten stattfindet, ist dies gut geeignet für langsame Bodenbewegungen. Aufgrund starker temperaturbedingter Anderungen im Tagesgang, wie diese beispielsweise bei vielen weitgespannten Brücken auftreten, ist der Einsatz dieser Methodik für Bauwerke nur eingeschränkt möglich, da die thermische Verschiebung zu den unterschiedlichen Aufnahmezeitpunkten berücksichtigt werden muss (bauwerksspezifische Temperatur-Kompensation). In der Regel wurde bisher in der Fernerkundung/MTInSAR, wie in den vielen Arbeiten [11-29] gezeigt, zumindest die Oberflächen- bzw. Lufttemperatur zum Aufnahmezeitpunkt als eine Korrektur des thermischen Verschiebungsanteils verwendet, welche parallel zu den Zeitreihenaufnahmen berechnet wurde und in die Auswertung miteinbezogen werden. Entscheidend ist jedoch die Bauteilverschiebung selbst, und damit die Bauteiltemperatur, welche aufgrund der Beharrungseffekte der eingesetzten Materialien als instationärer Prozess nicht direkt proportional mit der Lufttemperatur zusammenhängt. time series, this is well suited for slow ground movements. Due to strong temperature-related changes in the daily cycle, as occurs, for example, in many long-span bridges, the use of this method for structures is only possible to a limited extent, since the thermal displacement at the different recording times must be taken into account (structure-specific temperature compensation). As shown in many studies [11-29], to date in remote sensing/MTInSAR at least the surface or air temperature at the time of recording has been used as a correction for the thermal displacement component. This temperature was calculated parallel to the time series recordings and included in the evaluation. The decisive factor, however, is the component displacement itself, and thus the component temperature, which is a transient process and not directly proportional to the air temperature due to the inertia effects of the materials used.

[0041] Aufgabe der Erfindung ist es daher, diesbezüglich Abhilfe zu schaffen und ein Verfahren zur Ermittlung der relativen Vertikalverformung Adı,p eines zu untersuchenden Objekts bereitzustellen, das die bekannten Nachteile überwindet, für Objekte mit beliebiger Orientierung bzw. Ausrichtung zur Blickrichtung eines Satelliten bzw. Flugobjekts, von dem die InSAR-Daten aufgenommen werden, anwendbar ist, eine verbesserte Genauigkeit aufweist und eine bestmögliche Ausnutzung der vorhandenen Datenbasis ermöglicht. [0041] The object of the invention is therefore to remedy this situation and to provide a method for determining the relative vertical deformation Adı,p of an object to be examined, which overcomes the known disadvantages, is applicable to objects with any orientation or alignment to the line of sight of a satellite or flying object from which the InSAR data are recorded, has improved accuracy and enables the best possible use of the available database.

[0042] Die Erfindung löst diese Aufgabe mit einem Verfahren zur Ermittlung der relativen Vertikalverformung Adı, eines zu untersuchenden Objekts, insbesondere eines Bauwerks, vorzugweise einer Brücke, innerhalb einer Zeitspanne zwischen zeitlich aufeinanderfolgenden Aufnahmezeitpunkten basierend auf von zumindest einem Flugobjekt gemessenen Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR-)Daten, [0042] The invention solves this problem with a method for determining the relative vertical deformation Adı of an object to be examined, in particular a structure, preferably a bridge, within a time period between successive recording times based on Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) data measured by at least one flying object,

- wobei sich das zumindest eine Flugobjekt auf einer Flugbahn in einer Flugrichtung wiederholt in zeitlichem Abstand über das zu untersuchende Objekt bewegt und währenddessen entlang einer Blickrichtung (LOS) InSAR-Daten aufnimmt, - wherein the at least one flying object moves repeatedly over the object to be examined on a flight path in a flight direction at a time interval and during this time records InSAR data along a line of sight (LOS),

- wobei basierend auf den aufgenommenen InSAR-Daten Interferogramme erstellt werden, und - where interferograms are created based on the recorded InSAR data, and

- wobei zumindest zwei Persistent Scatterer (PS-)Punkte auf dem zu untersuchenden Objekt als Pixel ermittelt werden, die über eine Folge von Interferogrammen kohärent bleiben, - where at least two persistent scatterer (PS) points on the object to be examined are identified as pixels that remain coherent over a sequence of interferograms,

mit den Merkmalen von Patentanspruch 1. Erfindungsgemäß sind dabei folgende Schritte vorgesehen: with the features of patent claim 1. According to the invention, the following steps are provided:

- Ermitteln der Veränderung der Phase in Blickrichtung mit dem zugehörigen Einfallswinkel 6; zwischen der Blickrichtung und der Nadirrichtung und dem zugehörigen Winkel ap zwischen der auf eine horizontale Fläche projizierten Blickrichtung und der geographischen Nordrichtung für die zumindest zwei PS-Punkte auf dem zu untersuchenden Objekt basierend auf zu zumindest zwei Aufnahmezeitpunkten erstellten Interferogrammen, - Determining the change in phase in the viewing direction with the corresponding angle of incidence θ between the viewing direction and the nadir direction and the corresponding angle α between the viewing direction projected onto a horizontal surface and the geographical north direction for the at least two PS points on the object to be examined based on interferograms created at at least two recording times,

- Ableiten der differenziellen Verformungsänderung Adıos des zu untersuchenden Objekts in der Blickrichtung des Flugobjekts zwischen den Aufnahmezeitpunkten basierend auf der ermittelten Veränderung der Phase, insbesondere nach Korrektur von Fehlern bedingt durch Phasensprünge, - Deriving the differential deformation change Adıos of the object to be examined in the viewing direction of the flying object between the recording times based on the determined change in phase, in particular after correction of errors caused by phase jumps,

- Durchführen einer Koordinatentransformation der differenziellen Verformungsänderung Adı os in die Richtung des zu untersuchenden Objekts, wobei die horizontalen Bewegungskomponenten der differenziellen Verformungsänderung Adıos auf die Längs- und die Querrichtung des zu untersuchenden Objekts projiziert werden, insbesondere unter Heranziehung des Winkel ao5 zwischen der auf eine horizontale Fläche projizierten Längsachse des Objekts und der geographischen Nordrichtung, - Carrying out a coordinate transformation of the differential deformation change Adı os in the direction of the object to be examined, whereby the horizontal movement components of the differential deformation change Adıos are projected onto the longitudinal and transverse directions of the object to be examined, in particular using the angle ao5 between the longitudinal axis of the object projected onto a horizontal surface and the geographical north direction,

- Ermittlung der Temperatur, insbesondere der Temperatur des zu untersuchenden Objekts, insbesondere als Schätzwert und/oder durch Messung, - Determination of the temperature, in particular the temperature of the object to be examined, in particular as an estimate and/or by measurement,

- Ermittlung der zwischen den Aufnahmezeitpunkten aufgetretenen relativen Differenzverformung Adıong In Längsrichtung des zu untersuchenden Objekts zwischen den, den PS-Punkten entsprechenden, Betrachtungspunkten auf dem zu untersuchenden Objekt unter Berücksichtigung der ermittelten Temperatur - Determination of the relative differential deformation occurring between the recording times Adıong In the longitudinal direction of the object to be examined between the viewing points corresponding to the PS points on the object to be examined, taking into account the determined temperature

- Berechnung der relativen Vertikalverformung Adıp des zu untersuchenden Objekts zwischen den Aufnahmezeitpunkten unter Heranziehung der zuvor ermittelten relativen Differenzverformung Adıong In Längsrichtung und der differenziellen Verformungsänderung Adı os. - Calculation of the relative vertical deformation Adıp of the object to be examined between the recording times using the previously determined relative differential deformation Adıong in the longitudinal direction and the differential deformation change Adı os.

[0043] Im Zusammenhang mit der Erfindung wird unter einem Flugobjekt jegliches Objekt verstanden, dass sich in einem Abstand zur Erdoberfläche entlang einer vorgegebenen, insbesondere geschlossenen, Flugbahn über diese hinwegbewegt bzw. diese überfliegt und dabei InSARDaten aufnehmen kann. Bei einem solchen Flugobjekt kann es sich beispielsweise um ein Flugzeug, einen Hubschrauber, eine Drohne oder andere unbemannte Flugobjekte, aber in erster Linie um Satelliten handeln. Derartige Flugobjekte verfügen über spezielle Radarantennen, welche für die für Radarinterferometrie (engl. Interferometric Synthetic Aperture Radar - InSAR) geeignet sind. [0043] In the context of the invention, a flying object is understood to be any object that moves or flies over the Earth's surface at a distance from it along a predetermined, particularly closed, trajectory and can thereby record InSAR data. Such a flying object can be, for example, an airplane, a helicopter, a drone, or other unmanned aerial vehicles, but primarily satellites. Such flying objects have special radar antennas suitable for radar interferometry (Interferometric Synthetic Aperture Radar - InSAR).

[0044] Bei einer solchen Flugbahn kann es sich beispielsweise im Fall eines Satelliten um einen Orbit handeln, der sich jeweils kreisförmig oder elliptisch um die Erde, insbesondere auf der einen Seite der Erde von einem ersten Pol zu einem diesem gegenüberliegenden zweiten Pol und daran anschließend auf der anderen Seite der Erde vom zweiten Pol zum ersten Pol, erstreckt. Unter der Flugrichtung wird die Fortbewegungsrichtung des Flugobjekts bei seiner Bewegung entlang seiner Flugbahn verstanden, beispielsweise die Orbitalrichtung. Unter der Blickrichtung des Flugobjekts wird dabei diejenige Richtung verstanden, unter der das Flugobjekt InSAR-Daten von Objekten auf der Erdoberfläche aufnimmt. Unter dem Nadir wird der dem Zenit gegenüberliegende Fußpunkt verstanden, unter dem Azimut wird der Horizontalwinkel gegenüber der nach Nordrichtung verstanden. [0044] In the case of a satellite, for example, such a trajectory may be an orbit which extends circularly or elliptically around the Earth, in particular on one side of the Earth from a first pole to a second pole opposite it and then on the other side of the Earth from the second pole to the first pole. The direction of flight is understood to be the direction of travel of the flying object as it moves along its trajectory, for example the orbital direction. The viewing direction of the flying object is understood to be the direction in which the flying object records InSAR data from objects on the Earth's surface. The nadir is understood to be the base point opposite the zenith, and the azimuth is understood to be the horizontal angle relative to the north direction.

[0045] Unter InSAR-Daten werden die Messdaten, beispielsweise SAR-Bilder der Satelliten nach der InSAR-Methode, verstanden, welche - vorzugsweise mit fernerkundlichen Methoden vorprozessiert und, gegebenenfalls nach Korrektur(en) - interferometrisch analysiert werden. [0045] InSAR data refers to the measurement data, for example SAR images of the satellites according to the InSAR method, which are pre-processed preferably using remote sensing methods and, if necessary after correction(s), analyzed interferometrically.

[0046] Unter PS-Punkten auf dem zu untersuchenden Objekt bzw. Pixeln, die über eine Folge von Interferogrammen kohärent bleiben, werden im Zusammenhang mit der Erfindung Punkte bzw. Pixel verstanden, die zu unterschiedlichen Aufnahmezeitpunkten gleich abstrahlend bleiben. [0046] In the context of the invention, PS points on the object to be examined or pixels that remain coherent over a sequence of interferograms are understood to mean points or pixels that remain radiating the same at different recording times.

[0047] Mit einem erfindungsgemäßen Verfahren ist es vorteilhafterweise möglich, die relative Vertikalverformung Adıp eines zu untersuchenden Objekts aus den Messwerten nur einer einzigen Orbitalrichtung und den zugehörigen bestimmten horizontalen Lageverschiebungen der Betrachtungspunkte zu ermitteln. Die zwischen den Aufnahmezeitpunkten aufgrund thermischer Effekte auftretende horizontale relative Lageänderung bzw. Verformungskomponente wird vorteilhafterweise ebenfalls berücksichtigt. [0047] With a method according to the invention, it is advantageously possible to determine the relative vertical deformation Adıp of an object to be examined from the measured values of only a single orbital direction and the associated specific horizontal positional displacements of the observation points. The horizontal relative position change or deformation component occurring between the recording times due to thermal effects is advantageously also taken into account.

[0048] Das Hauptaugenmerk bei einem erfindungsgemäßen Verfahren liegt im Unterschied zum Stand der Technik nicht auf der absoluten Lageänderung, sondern es wird eine relative Verschiebung zwischen zwei Persistant Scatterer-Punkten bzw. den, diesen PS-Punkten entsprechenden, Betrachtungspunkten auf dem zu untersuchenden Objekt ermittelt. [0048] In contrast to the prior art, the main focus of a method according to the invention is not on the absolute change in position, but rather a relative displacement between two persistent scatterer points or the observation points corresponding to these PS points on the object to be examined is determined.

[0049] Dazu wird erfindungsgemäß eine Koordinatentransformation der differenziellen Verformungsänderung Adıos in die Richtung des zu untersuchenden Objekts vorgenommen und die horizontalen Bewegungskomponenten, d.h. die Nord-Komponente Ade, und Ost-Komponente Adyr der differenziellen Verformungsänderung Adıos des Objekts in die Richtung des Objekts, also auf die Längs- und die Querrichtung des zu untersuchenden Objekts projiziert. [0049] For this purpose, according to the invention, a coordinate transformation of the differential deformation change Adıos is carried out in the direction of the object to be examined and the horizontal movement components, i.e. the north component Ade and east component Adyr of the differential deformation change Adıos of the object are projected in the direction of the object, i.e. onto the longitudinal and transverse directions of the object to be examined.

[0050] Im Gegensatz zu den aus Stand der Technik bekannten Verfahren ist es auf diese Weise möglich, Objekte mit beliebiger Orientierung bzw. Ausrichtung zur Blickrichtung LOS des Flugobjekts bzw. dessen Flugbahn zu untersuchen. Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist nicht darauf angewiesen, dass z.B. bei Heranziehung von InSAR-Daten von Sentinel-Satelliten die Nord-Komponente Ady der differenziellen Verformungsänderung Adı os nur eine untergeordnete Rolle spielt, wenn das untersuchte Objekt sich in Ost-West-Richtung erstreckt, was bedingt, dass eine Anwendung der bekannten Verfahren nur bei Objekten mit Ost-West-Orientierung möglich ist und wofür auch Messwerte aus zwei unterschiedlichen Flug- bzw. Orbitalrichtungen ASC, DSC benötigt werden. [0050] In contrast to the methods known from the prior art, it is possible in this way to examine objects with any orientation or alignment to the viewing direction LOS of the flying object or its flight path. A method according to the invention is not dependent on the fact that, for example, when using InSAR data from Sentinel satellites, the north component Ady of the differential deformation change Adı os plays only a subordinate role if the object under investigation extends in an east-west direction. This means that the application of the known methods is only possible for objects with an east-west orientation, and for this purpose, measured values from two different flight or orbital directions ASC, DSC are required.

Ss N 8 SS N 8

[0051] Die Vorteile dieses Ansatzes beruhen an der Tatsache, dass kein Verschneiden verschiedener Orbits mehr notwendig ist, um auf von der zeitlich ändernden Schrägdistanz dı_os auf die vertikale Richtung dup umzurechnen. [0051] The advantages of this approach are based on the fact that it is no longer necessary to intersect different orbits in order to convert from the time-varying slant distance dı_os to the vertical direction dup.

[0052] Daraus resultieren folgende Vorteile: [0052] This results in the following advantages:

» Dichtere Zeitreihen, da die InSAR-Messdaten verschiedener Orbitalrichtungen jeweils für sich genutzt werden können und nicht miteinander verschnitten werden müssen. » Denser time series, since the InSAR measurement data from different orbital directions can be used individually and do not need to be merged.

* Mehr mögliche Betrachtungspunkte auf dem untersuchten Objekt, da die einzelnen möglichen Betrachtungspunkte nicht von jeweils zwei Orbits bzw. Orbitalrichtungen aus gesehen werden müssen, sodass ein erfindungsgemäßes Verfahren auch auf kleinere Brücken anwendbar ist und eine verbesserte Genauigkeit liefert. * More possible viewing points on the object under investigation, since the individual possible viewing points do not have to be viewed from two orbits or orbital directions each, so that a method according to the invention can also be applied to smaller bridges and provides improved accuracy.

* Gesteigerte Genauigkeit, da keine Unschärfen aufgrund von zwischen den verschiedener Aufnahmezeitpunkten aufgetretenen thermischen Effekten mehr vorliegen. * Increased accuracy as there is no longer any blurring due to thermal effects that occurred between different capture times.

* Keine Einschränkung der Messobjektausrichtung, wohingegen bei bekannten Verfahren derzeit nur Objekte mit ungefährer Ausrichtung in Blickrichtung LOS des Satelliten, von dem aus die InSAR-Daten gemessen werden, möglich ist. Bei Nutzung von Sentinel-Satelliten ist bei bekannten Verfahren z.B. eine Ost-West Orientierung des zu untersuchenden Objekts notwendig. * No restriction on the target orientation, whereas current methods currently only allow objects approximately aligned with the LOS of the satellite from which the InSAR data are measured. When using Sentinel satellites, for example, current methods require an east-west orientation of the object to be examined.

[0053] Eine weiter verbesserte Genauigkeit bei der Bestimmung der relativen Vertikalverformung Adıp eines zu untersuchenden Objekts kann erzielt werden, [0053] A further improved accuracy in determining the relative vertical deformation Adıp of an object to be examined can be achieved

- wenn die zwischen den Aufnahmezeitpunkten aufgetretene relative Differenzverformung Adrrans In Querrichtung des zu untersuchenden Objekts zwischen den, den PS-Punkten entsprechenden, Betrachtungspunkten auf dem zu untersuchenden Objekt unter Berücksichtigung der ermittelten Temperatur ermittelt wird und - if the relative differential deformation Adrrans in the transverse direction of the object to be examined between the recording times is determined between the viewing points on the object to be examined corresponding to the PS points, taking into account the determined temperature and

- wenn bei der Berechnung der relativen vertikalen Differenzverformung Adıp des zu untersuchenden Objekts zwischen den Aufnahmezeitpunkten zusätzlich die relative Differenzverformung Adr;ans In Querrichtung herangezogen wird. - if the relative difference deformation Adr;ans in the transverse direction is also used when calculating the relative vertical difference deformation Adıp of the object to be examined between the recording times.

Auf diese Weise ist es vorteilhaft möglich, bei Objekten, die nicht längserstreckt ausgebildet sind, eine besonders hohe Genauigkeit bei der ermittelten relativen Vertikalverformung Adıp zu erzielen. In this way, it is advantageously possible to achieve a particularly high accuracy in the determined relative vertical deformation Adıp for objects that are not longitudinally extended.

[0054] Eine besonders exakte Feststellung der für die relative Differenzverformung Adıona In Längsrichtung des zu untersuchenden Objekts relevanten Temperatur kann erzielt werden, wenn zur Ermittlung der Temperatur die innere Temperatur des zu untersuchenden Objekts gemessen wird. Dies erfolgt beispielsweise durch Einbohren der Temperatursensoren in das Tragwerksinnere im Falle eines Massivtragwerkes (z.B. aus Beton), bzw. durch das Ankleben an der Oberfläche bei dünnwandigen Tragwerken, beispielsweise aus Stahl. Die Genauigkeit dieser Temperaturbestimmung steigt mit der Anzahl der verwendeten Temperatursensoren im Querschnitt sowie über die Länge des Tragwerks. [0054] A particularly precise determination of the temperature relevant for the relative differential deformation Adıona in the longitudinal direction of the object under investigation can be achieved if the internal temperature of the object under investigation is measured to determine the temperature. This is achieved, for example, by drilling the temperature sensors into the interior of the structure in the case of a solid structure (e.g., made of concrete) or by gluing them to the surface in the case of thin-walled structures, e.g., made of steel. The accuracy of this temperature determination increases with the number of temperature sensors used in the cross-section and over the length of the structure.

[0055] Eine alternative oder zusätzliche Variante zur Feststellung der für die relative Differenzverformung Adıong In Längsrichtung des zu untersuchenden Objekts relevanten Temperatur, die mit wenigen, besonders einfach ausgestalteten Temperatursensoren im Bereich des Objekts bzw. gänzlich ohne derartige Temperatursensoren auskommt, kann bereitgestellt werden, wenn die Lufttemperatur in Bereich des zu untersuchenden Objekts gemessen und/oder aus Wetterdaten abgeleitet wird. [0055] An alternative or additional variant for determining the temperature relevant for the relative differential deformation Adıong in the longitudinal direction of the object to be examined, which requires only a few, particularly simply designed temperature sensors in the area of the object or completely without such temperature sensors, can be provided if the air temperature in the area of the object to be examined is measured and/or derived from weather data.

[0056] Eine weitere alternative oder zusätzliche Variante zur Feststellung der für die relative Differenzverformung Adıong in Längsrichtung des zu untersuchenden Objekts relevanten Temperatur, die gänzlich ohne Temperatursensoren im Bereich des Objekts auskommt, kann bereitgestellt werden, wenn zur Ermittlung der Temperatur ein empirisches Temperaturmodell zur Ableitung der inneren Temperatur des zu untersuchenden Objekts basierend auf Netzwetterdaten herangezogen wird. [0056] A further alternative or additional variant for determining the temperature relevant for the relative differential deformation Adıong in the longitudinal direction of the object to be examined, which does not require any temperature sensors in the area of the object, can be provided if an empirical temperature model is used to derive the internal temperature of the object to be examined based on network weather data.

[0057] Gemäß einer besonders exakten und gleichzeitig rechnerisch besonders einfachen Variante eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass zur Ermittlung der relativen Differenzverformung Adıong in Längsrichtung des zu untersuchenden Objekts die thermische [0057] According to a particularly exact and at the same time computationally particularly simple variant of a method according to the invention, it can be provided that in order to determine the relative differential deformation Adıong in the longitudinal direction of the object to be examined, the thermal

Verformung zwischen den, den PS-Punkten entsprechenden, Betrachtungspunkten auf dem zu untersuchenden Objekt unter Berücksichtigung der Temperatur, insbesondere der inneren Temperatur des zu untersuchenden Objekts, mit einem mechanischen Modell berechnet wird. Deformation between the observation points corresponding to the PS points on the object to be examined is calculated using a mechanical model, taking into account the temperature, in particular the internal temperature of the object to be examined.

[0058] Zur weiteren Verbesserung der Berechnungsgenauigkeit bei der Ermittlung der relativen Vertikalverformung Adıp eines zu untersuchenden Objekts kann vorgesehen sein, dass zur Ermittlung der relativen Differenzverformung Adıona in Längsrichtung des zu untersuchenden Objekts und/oder zur Kalibration des in einem erfindungsgemäßen Verfahren verwendeten mechanischen Modells die Lageverschiebung zwischen den, den PS-Punkten entsprechenden, Betrachtungspunkten auf dem zu untersuchenden Objekt messtechnisch, insbesondere durch Laserdistanzmessung, ermittelt wird. [0058] In order to further improve the calculation accuracy in determining the relative vertical deformation Adıp of an object to be examined, it can be provided that in order to determine the relative differential deformation Adıona in the longitudinal direction of the object to be examined and/or to calibrate the mechanical model used in a method according to the invention, the positional displacement between the observation points corresponding to the PS points on the object to be examined is determined by measurement, in particular by laser distance measurement.

[0059] Um Fehlinterpretationen bedingt durch Phasensprünge in den Messdaten besonders effektiv zu vermeiden, kann bei einem erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen sein, dass vor dem Ableiten der differenziellen Verformungsänderung Adı os des zu untersuchenden Objekts zur Korrektur von Fehlern bedingt durch Phasensprünge eine Korrektur der Phasenzahl in Blickrichtung des Flugobjekts, insbesondere eine Korrektur mit statistischen Methoden, vorzugsweise ein phase unwrapping, für die zumindest zwei PS- Punkte auf dem zu untersuchenden Objekt basierend auf zumindest zwei zu annähernd gleichem Aufnahmezeitpunkt, insbesondere entlang derselben Blickrichtung, aufgenommen InSAR-Datensätzen vorgenommen wird. [0059] In order to particularly effectively avoid misinterpretations caused by phase jumps in the measurement data, it can be provided in a method according to the invention that, before deriving the differential deformation change Adı os of the object to be examined, a correction of the phase number in the viewing direction of the flying object is carried out to correct errors caused by phase jumps, in particular a correction using statistical methods, preferably phase unwrapping, for the at least two PS points on the object to be examined based on at least two InSAR data sets recorded at approximately the same recording time, in particular along the same viewing direction.

[0060] Unter Phasenzahl wird im Zusammenhang mit der Erfindung die ganzzahlige Anzahl der Wellen verstanden, welche für die Distanzmessung über Messung des Zeitsignals bestimmt werden. Phasenmehrdeutigkeiten bzw. Phasensprünge sind bedingt durch eine Fehlinterpretation der Phasenanzahl aufgrund Messfehler in der Zeitnehmung bei der Messung der Anderung der Schrägdistanz in Blickrichtung (LOS=Line of Sight) des Satelliten und können durch statistische Methoden, insbesondere phase unwrapping, korrigiert werden. [0060] In the context of the invention, the phase number refers to the integer number of waves determined for distance measurement by measuring the time signal. Phase ambiguities or phase jumps are caused by a misinterpretation of the phase number due to measurement errors in the timing when measuring the change in the slant distance in the line of sight (LOS) of the satellite and can be corrected using statistical methods, in particular phase unwrapping.

[0061] In diesem Zusammenhang kann für eine besonders effektive Nutzung der zur Verfügung stehenden InSAR-Daten vorgesehen sein, [0061] In this context, for a particularly effective use of the available InSAR data,

dass sich zumindest ein weiteres Flugobjekt auf einer weiteren Flugbahn in einer weiteren, zur Flugrichtung des Flugobjekts entgegengesetzten, Flugrichtung wiederholt in zeitlichem Abstand über das zu untersuchende Objekt bewegt und währenddessen entlang einer weiteren Blickrichtung InSAR-Daten aufnimmt, und that at least one further flying object moves repeatedly over the object to be examined on a further flight path in a further direction of flight opposite to the direction of flight of the flying object and during this time records InSAR data along a further viewing direction, and

dass zur Korrektur der Phasenzahl in Blickrichtung des Flugobjekts für die zumindest zwei PSPunkte auf dem zu untersuchenden Objekt von dem sich auf der weiteren Flugbahn in der weiteren, entgegengesetzten, Flugrichtung bewegenden weiteren Flugobjekt entlang der weiteren Blickrichtung zu annähernd gleichem Aufnahmezeitpunkt aufgenommene InSAR-Daten herangezogen werden. that to correct the phase number in the direction of view of the flying object for the at least two PS points on the object to be examined, InSAR data recorded at approximately the same recording time are used from the further flying object moving on the further flight path in the further, opposite, flight direction along the further viewing direction.

[0062] Um die relative Vertikalverformung Adı, eines zu untersuchenden Objekts unabhängig von der Ausrichtung des Objekts zur Flugbahn des Flugobjekts und aus den InSAR-Daten eines einzelnen Flugobjekts mit nur einer Flugrichtung rechnerisch besonders einfach bestimmen zu können, kann vorgesehen sein, dass die horizontalen Bewegungskomponenten in Ost-Richtung Ade: und in Nord-Richtung Ady der differenziellen Verformungsänderung Adıos auf die Längs- und die Querrichtung des zu untersuchenden Objekts projiziert werden gemäß [0062] In order to be able to calculate the relative vertical deformation Adı of an object to be examined independently of the orientation of the object to the flight path of the flying object and from the InSAR data of a single flying object with only one flight direction in a particularly simple manner, it can be provided that the horizontal movement components in the east direction Ade: and in the north direction Ady of the differential deformation change Adıos are projected onto the longitudinal and transverse directions of the object to be examined according to

Adı — op) Adı — op)

Adrrans = Ady”sin(daLD — Aop) Adrrans = Ady”sin(daLD — Aop)

[0063] Um die relative Vertikalverformung Adıp eines zu untersuchenden Objekts mit beliebiger Ausrichtung zur Flugbahn des Flugobjekts unabhängig von der absoluten Bewegung des Objekts in Nord-Richtung bei längserstreckt ausgebildeten Objekten besonders einfach bestimmen zu können, kann vorgesehen sein, dass die relative Vertikalverformung Ad, berechnet wird nach [0063] In order to be able to determine the relative vertical deformation Adıp of an object to be examined with any orientation to the flight path of the flying object, regardless of the absolute movement of the object in the north direction in the case of longitudinally extended objects, it can be provided that the relative vertical deformation Ad is calculated according to

__ Adıos+Adziong*cos(daLD-Aop)*Sin(8;) __ Adıos+Adziong*cos(daLD-Aop)*Sin(8;)

Adıp a cos(8;j) Adip a cos(8;j)

[0064] Um die relative Vertikalverformung Adıp eines zu untersuchenden Objekts mit beliebiger Ausrichtung zur Flugbahn des Flugobjekts unabhängig von der absoluten Bewegung des Objekts [0064] In order to determine the relative vertical deformation Adıp of an object to be examined with any orientation to the flight path of the flying object, independent of the absolute movement of the object

Ss N Ss N

in Nord-Richtung bei Objekten mit beliebiger Form bestimmen zu können, kann vorgesehen sein, dass die relative Vertikalverformung Adıp berechnet wird nach In order to be able to determine the north direction for objects of any shape, it can be provided that the relative vertical deformation Adıp is calculated according to

— Adıos+(Adiong*cos(aaLD -A0ob)+AdrTrans*Sin(dALD —a0p))+sin(9)) — Adıos+(Adiong*cos(aaLD -A0ob)+AdrTrans*Sin(dALD —a0p))+sin(9))

Adıp a cos(8;) Adip a cos(8;)

[0065] Um bei der Berechnung der relativen Differenzverformung Adıong In Längsrichtung des zu untersuchenden Objekts vorteilhaft ausnutzen zu können, dass diese von der thermischen Ausdehnung des Objekts dominiert ist, kann vorgesehen sein, dass die relative Differenzverformung Adıong In Längsrichtung des zu untersuchenden Objekts gemäß eines einfachen Stabmodells berechnet wird nach [0065] In order to be able to advantageously exploit the fact that the relative differential deformation Adıong in the longitudinal direction of the object to be examined is dominated by the thermal expansion of the object when calculating the relative differential deformation Adıong in the longitudinal direction of the object to be examined, it can be provided that the relative differential deformation Adıong in the longitudinal direction of the object to be examined is calculated according to a simple bar model according to

Adı * ap* AT Adı * ap* AT

wobei AL der relativen Distanz zwischen den, den PS-Punkten entsprechenden, Betrachtungspunkten auf dem zu untersuchenden Objekt, ay dem spezifischen Ausdehnungskoeffizienten des zu untersuchenden Objekts und AT der Veränderung der inneren Temperatur des zu untersuchenden Objekts und/oder der Lufttemperatur im Bereich des zu untersuchenden Objekts zwischen den Aufnahmezeitpunkten entspricht. where AL is the relative distance between the observation points corresponding to the PS points on the object to be examined, ay is the specific expansion coefficient of the object to be examined and AT is the change in the internal temperature of the object to be examined and/or the air temperature in the area of the object to be examined between the recording times.

[0066] Gemäß einer besonders exakten und besonders einfach an verschiedenste variierende Parameter anzupassende Variante eines erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorgesehen sein, dass zur Ermittlung der relativen Differenzverformung Adıong In Längsrichtung und/oder zur Ermittlung der relativen Differenzverformung Adrıans In Querrichtung ein Modell, insbesondere ein Finite-Elemente-Modell, erstellt und die relative Differenzverformung Adıorng in Längsrichtung und/oder die relative Differenzverformung Adr-ans In Querrichtung unter Berücksichtigung des spezifischen Ausdehnungskoeffizient ay des zu untersuchenden Objekts und der Veränderung der inneren Temperatur des zu untersuchenden Objekts und/oder der Lufttemperatur im Bereich des zu untersuchenden Objekts zwischen den Aufnahmezeitpunkten modelliert werden. [0066] According to a particularly exact variant of a method according to the invention which can be adapted particularly easily to a wide variety of varying parameters, it can be provided that in order to determine the relative differential deformation Adıong in the longitudinal direction and/or in order to determine the relative differential deformation Adrıans in the transverse direction, a model, in particular a finite element model, is created and the relative differential deformation Adıorng in the longitudinal direction and/or the relative differential deformation Adr-ans in the transverse direction are modeled taking into account the specific expansion coefficient ay of the object to be examined and the change in the internal temperature of the object to be examined and/or the air temperature in the area of the object to be examined between the recording times.

[0067] Zur weiteren Verbesserung der Genauigkeit bei der Ermittlung der relativen Vertikalverformung Ad, eines zu untersuchenden Objekts kann vorgesehen sein, dass vor der Ermittlung der PS-Punkte - eine Korrektur, insbesondere eine ellipsoidische, topografische, verformungsabhängige und/oder atmosphärische Korrektur, der aufgenommenen InSAR-Daten vorgenommen wird und/oder - weitere Signalverarbeitungsschritte auf die erstellten Interferogramme angewandt werden. [0067] In order to further improve the accuracy in determining the relative vertical deformation Ad of an object to be examined, it can be provided that before the PS points are determined - a correction, in particular an ellipsoidal, topographical, deformation-dependent and/or atmospheric correction, is carried out on the recorded InSAR data and/or - further signal processing steps are applied to the interferograms created.

[0068] Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen. [0068] Further advantages and embodiments of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings.

[0069] Die Erfindung ist im Folgenden anhand von besonders vorteilhaften, aber nicht einschränkend zu verstehenden Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhaft beschrieben. [0069] The invention is schematically illustrated below with reference to particularly advantageous, but not restrictive, embodiments in the drawings and is described by way of example with reference to the drawings.

[0070] Im Folgenden zeigen schematisch: [0070] The following shows schematically:

[0071] Fig. 6a, Fig. 6b ein Ausführungsbeispiel für eine Korrektur von fehlinterpretierten Phasensprüngen, [0071] Fig. 6a, Fig. 6b an embodiment for a correction of misinterpreted phase jumps,

[0072] Fig. 7a eine Darstellung der Lage zweier Betrachtungspunkte P+ und P2 auf einer Brücke als zu untersuchendem Bauwerk, [0072] Fig. 7a shows the position of two observation points P+ and P2 on a bridge as a structure to be examined,

[0073] Fig. 7b eine Darstellung der zeitlichen Änderung der Lage zweier Betrachtungspunkte P+ und P2 zwischen zwei unterschiedlichen Aufnahmen zu den Zeitpunkten t1 und t, [0073] Fig. 7b shows a representation of the temporal change of the position of two viewing points P+ and P2 between two different recordings at the times t1 and t,

[0074] Fig. 8a die differenzielle Verformung dıos in der Blickrichtung LOS des Flugobjekts, die horizontalen Bewegungskomponenten de, Ady der differenziellen Verformung dıos und den Winkel aaLD, [0074] Fig. 8a the differential deformation dıos in the viewing direction LOS of the flying object, the horizontal motion components de, Ady of the differential deformation dıos and the angle aaLD,

[0075] Fig. 8b eine Darstellung einer Koordinatentransformation in Objektrichtung im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens, [0075] Fig. 8b shows a representation of a coordinate transformation in the object direction within the framework of a method according to the invention,

[0076] Fig. 9 geometrischer Zusammenhang der Verschiebungskomponenten der gemessen Schrägdistanz dıos in Blickrichtung LOS in die vektorielle Zerlegung der gesuchten vertikalen Richtung dup vertika UNd resultierende Längsrichtung dLong, [0076] Fig. 9 geometric relationship of the displacement components of the measured oblique distance dıos in the viewing direction LOS into the vectorial decomposition of the desired vertical direction dup vertika and the resulting longitudinal direction dLong,

[0077] Fig. 10a eine Darstellung der mittels digitaler Schlauchwaage berechneten zeitlichen Verformung Adıp von zwei Referenzpunkten Ref an einem untersuchten Objekt und der erfindungsgemäß berechneten relativen Vertikalverformung basierend auf Daten eines ersten Orbits, [0077] Fig. 10a shows a representation of the temporal deformation Adıp of two reference points Ref on an object under investigation, calculated by means of a digital hose level, and the relative vertical deformation calculated according to the invention based on data from a first orbit,

[0078] Fig. 10b eine Darstellung der mittels digitaler Schlauchwaage berechneten zeitlichen Verformung Adıp von zwei Referenzpunkten Ref an einem untersuchten Objekt und der erfindungsgemäß berechneten relativen Vertikalverformung basierend auf Daten eines zweiten Orbits, [0078] Fig. 10b is a representation of the temporal deformation Adıp of two reference points Ref on an object under investigation, calculated by means of a digital hose level, and the relative vertical deformation calculated according to the invention based on data from a second orbit,

[0079] Fig. 10c eine Darstellung der mittels digitaler Schlauchwaage berechneten zeitlichen Verformung Adıp von zwei Referenzpunkten Ref an einem untersuchten Objekt und der erfindungsgemäß berechneten relativen Vertikalverformung basierend auf Daten eines dritten Orbits, [0079] Fig. 10c shows a representation of the temporal deformation Adıp of two reference points Ref on an object under investigation, calculated by means of a digital hose level, and the relative vertical deformation calculated according to the invention based on data from a third orbit,

[0080] Fig. 10d eine Darstellung der mittels digitaler Schlauchwaage berechneten zeitlichen Verformung Adıp von zwei Referenzpunkten Ref an einem untersuchten Objekt und der erfindungsgemäß berechneten relativen Vertikalverformung basierend auf Daten eines vierten Orbits, [0080] Fig. 10d shows a representation of the temporal deformation Adıp of two reference points Ref on an examined object calculated by means of a digital hose level and the relative vertical deformation calculated according to the invention based on data from a fourth orbit,

[0081] Fig. 11a ein erstes Ausführungsbeispiel einer statistischen Korrektur der Phasensprünge durch phase unwrapping, [0081] Fig. 11a shows a first embodiment of a statistical correction of the phase jumps by phase unwrapping,

[0082] Fig. 11b ein zweites Ausführungsbeispiel einer statistischen Korrektur der Phasensprünge durch phase unwrapping, [0082] Fig. 11b shows a second embodiment of a statistical correction of the phase jumps by phase unwrapping,

[0083] Fig. 11c ein drittes Ausführungsbeispiel einer statistischen Korrektur der Phasensprünge durch phase unwrapping, [0083] Fig. 11c shows a third embodiment of a statistical correction of the phase jumps by phase unwrapping,

[0084] Fig. 11d ein viertes Ausführungsbeispiel einer statistischen Korrektur der Phasensprünge durch phase unwrapping. [0084] Fig. 11d shows a fourth embodiment of a statistical correction of the phase jumps by phase unwrapping.

[0085] Im Folgenden wird ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Ermittlung der relativen Vertikalverformung Adı, eines zu untersuchenden Objekts Ob, beispielsweise eines Bauwerks wie einer Brücke, innerhalb einer Zeitspanne zwischen zeitlich aufeinanderfolgenden Aufnahmezeitpunkten basierend auf von einem Satelliten gemessenen Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR-)Daten zunächst allgemein und anschließend anhand von konkreten Ausführungsbeispiel erläutert. [0085] In the following, a method according to the invention for determining the relative vertical deformation Adı of an object Ob to be examined, for example a structure such as a bridge, within a time period between successive recording times based on Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) data measured by a satellite is explained first in general terms and then using specific exemplary embodiments.

[0086] Zwar wird ein erfindungsgemäßes Verfahren im Folgenden anhand von Satellitengemessenen InSAR-Daten für die Ermittlung der relativen Vertikalverformung Ad, einer Brücke als zu untersuchendem Objekt Ob beschrieben. Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist jedoch keinesfalls auf diese Art von Flugobjekt zur Messung der InSAR-Daten beschränkt. Wesentlich ist lediglich, dass das Flugobjekt, sei es ein Satellit, ein Flugzeug, ein Hubschrauber, eine Drohne oder dergleichen, sich auf einer konstanten, vorgegebenen Flugbahn in einer Flugrichtung wiederholt in zeitlichem Abstand über das zu untersuchende Objekt bewegt und währenddessen entlang einer Blickrichtung LOS InSAR-Daten aufnimmt. Weiters ist ein erfindungsgemäßes Verfahren nicht auf langgestreckte Objekte Ob wie beispielsweise Brücken beschränkt. Ganz im Gegenteil ist mit einem erfindungsgemäßen Verfahren die relative Vertikalverformung Ad, beliebiger Objekte Ob bestimmbar, die vor allem auch eine beliebige Orientierung zur Flugbahn des Flugobjekts, das die InSAR-Daten misst, aufweisen können. [0086] Although a method according to the invention is described below using satellite-measured InSAR data for determining the relative vertical deformation Ad of a bridge as the object to be examined Ob, a method according to the invention is by no means limited to this type of flying object for measuring the InSAR data. It is only essential that the flying object, be it a satellite, an aircraft, a helicopter, a drone, or the like, moves repeatedly over the object to be examined on a constant, predetermined flight path in a flight direction at time intervals and, during this time, records InSAR data along a viewing direction LOS. Furthermore, a method according to the invention is not limited to elongated objects Ob such as bridges. Quite the opposite, a method according to the invention can be used to determine the relative vertical deformation Ad of any object Ob, which, above all, can have any orientation relative to the flight path of the flying object measuring the InSAR data.

ALLGEMEINE BESCHREIBUNG GENERAL DESCRIPTION

[0087] Mit einem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt eine Transformation von mit Flugobjekten, z.B. Satelliten, in einer Blickrichtung, d.h. einer Schrägdistanz oder Line of Sight LOS, gemessenen Verformungen von zumindest zwei eindeutig zuordenbaren Persistent Scatterer (PS)Punkten bzw. den diesen PS-Punkten entsprechenden Betrachtungspunkten P+, P2 auf dem untersuchten Objekt. Dazu werden zumindest zwei PS-Punkte auf dem zu untersuchenden Objekt als Pixel ermittelt, die über eine Folge von Interferogrammen kohärent bleiben. [0087] A method according to the invention transforms deformations measured with flying objects, e.g., satellites, in a viewing direction, i.e., a slant distance or line of sight (LOS), of at least two uniquely attributable persistent scatterer (PS) points or the viewing points P+, P2 corresponding to these PS points on the object under investigation. For this purpose, at least two PS points on the object under investigation are determined as pixels that remain coherent over a sequence of interferograms.

[0088] Es werden dabei zwei Betrachtungspunkte P-+, P>,, z.B. fix am Objekt montierte CornerReflektoren CR, welche als Referenzbezug und Verstärkung des Radarsignals dienen, definiert, deren Relativbewegungen bei unterschiedlichen Zeitpunkten t+, tz zueinander untersucht werden sollen (siehe Fig. 7a, 7b). Die Berechnung der relevanten relativen Vertikalverformung Ad, der beiden Betrachtungspunkte P+4, P2 auf dem Objekt Ob erfolgt anschließend auf Basis von zumindest zwei zu den Zeitpunkten t;, tz aufgenommenen Szenen Sz bzw. Interferogrammen des Objekts Ob. [0088] Two observation points P-+, P>,, e.g., corner reflectors CR fixedly mounted on the object, which serve as a reference and amplify the radar signal, are defined, whose relative movements to each other are to be examined at different times t+, tz (see Fig. 7a, 7b). The calculation of the relevant relative vertical deformation Ad, of the two observation points P+4, P2 on the object Ob is then carried out on the basis of at least two scenes Sz or interferograms of the object Ob recorded at the times t;, tz.

[0089] Dabei wird zunächst basierend auf zu zumindest zwei Aufnahmezeitpunkten t;, tz erstellten Interferogrammen die Veränderung der Phase in Blickrichtung LOS mit dem zugehörigen Einfallswinkel 8; zwischen der Blickrichtung LOS und der Nadirrichtung Nad und dem zugehörigen Winkel aa.Dd zwischen der auf eine horizontale Fläche projizierten Blickrichtung LOS und der geographischen Nordrichtung N für die zumindest zwei PS-Punkte auf dem zu untersuchenden Objekt Ob ermittelt. Die differenzielle Verformungsänderung Adıos des zu untersuchenden Objekts Ob in der Blickrichtung LOS des Flugobjekts zwischen den Aufnahmezeitpunkten t+, t2 wird basierend auf der ermittelten Veränderung der Phase abgeleitet - vorzugsweise nach Korrektur von Fehlern bedingt durch Phasensprünge, worauf weiter unten noch näher eingegangen wird. [0089] First, based on interferograms created at at least two recording times t;, t2, the change in the phase in the viewing direction LOS with the associated angle of incidence θ; between the viewing direction LOS and the nadir direction Nad and the associated angle aa.Dd between the viewing direction LOS projected onto a horizontal surface and the geographical north direction N is determined for the at least two PS points on the object Ob to be examined. The differential deformation change Adıos of the object Ob to be examined in the viewing direction LOS of the flying object between the recording times t+, t2 is derived based on the determined change in the phase - preferably after correcting errors caused by phase jumps, which will be discussed in more detail below.

[0090] Nach einer ursprünglichen Aufnahme zum Referenzzeitpunkt t1 ändert sich die Lage der Betrachtungspunkte P+;, P2 innerhalb der betrachteten Zeitspanne At= t2-t1. Die für das Bauwerksmonitoring wichtige Betrachtung der relativen Vertikalverschiebung Adıp zwischen P+ und P>; innerhalb At kann über die weiter oben angeführte Gleichung 1 bestimmt werden zu: [0090] After an initial recording at the reference time t1, the position of the observation points P+;, P2 changes within the observed time period Δt= t2-t1. The relative vertical displacement Δdp between P+ and P>; within Δt, which is important for structural monitoring, can be determined using equation 1 given above:

Adıp — dupz - dupı Adip — dupz - dupi

[0091] Fig. 2a zeigt die Lage zweier Betrachtungspunkte bzw. PS-Punkte P+4, P2 auf einem untersuchten, langgestreckten Objekt Ob, nämlich einer Brücke, zu einem ersten Zeitpunkt t1. Fig. 7b zeigt die zeitliche Anderung der Lage der Betrachtungspunkte bzw. PS-Punkte P+, P2 zwischen den Aufnahmezeitpunkten t; und t2. Aufgrund einer Abkühlung kommt es zu einer Verkürzung der Brücke und einer Absenkung der beiden Betrachtungspunkte P+4, P»2. [0091] Fig. 2a shows the position of two observation points or PS points P+4, P2 on an examined, elongated object Ob, namely a bridge, at a first time t1. Fig. 7b shows the temporal change in the position of the observation points or PS points P+, P2 between the recording times t1 and t2. Due to cooling, the bridge shortens and the two observation points P+4, P2 lower.

[0092] Zur Ermittlung der relativen Vertikalverformung Adıp erfolgt erfindungsgemäß eine Koordinatentransformation aus, vorzugsweise fernerkundlich vorprozessierten, InSAR-Messdaten. Es sind jedoch nur InSAR-Daten aus EINER Uberflugsrichtung bzw. Orbitalrichtung erforderlich, sowie die zugehörigen bestimmten horizontalen Lageverschiebungen bzw. Bewegungskomponenten der Betrachtungspunkte P+, P2 auf dem Objekt Ob. Beide Anteile, nämlich die aus InSARDaten berechnete Schrägdistanz und die horizontalen Lageverschiebungen bzw. Bewegungskomponenten werden in der Koordinatentransformation verwendet und es wird die relative Vertikalverformung Adı, zwischen den Aufnahmezeitpunkten t+, t2 bestimmt. [0092] To determine the relative vertical deformation Adıp, according to the invention, a coordinate transformation is carried out from InSAR measurement data, preferably pre-processed by remote sensing. However, only InSAR data from ONE overflight direction or orbital direction are required, as well as the associated determined horizontal position shifts or movement components of the observation points P+, P2 on the object Ob. Both components, namely the slant distance calculated from InSAR data and the horizontal position shifts or movement components, are used in the coordinate transformation, and the relative vertical deformation Adı between the recording times t+, t2 is determined.

[0093] Im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt dabei eine Koordinatentransformation der differenziellen Verformungsänderung Adıos des zu untersuchenden Objekts Ob in der Blickrichtung LOS des Flugobjekts in die Richtung des zu untersuchenden Objekts Ob unter Einbezug der relativen horizontalen Lageänderungen (Adıong, Adtrans) auf dem Objekt Ob, d.h. die horizontalen Bewegungskomponenten Ade, Ady der differenziellen Verformungsänderung Adıos werden auf die Längs- und die Querrichtung des zu untersuchenden Objekts Ob projiziert. [0093] Within the scope of a method according to the invention, a coordinate transformation of the differential deformation change Adıos of the object to be examined Ob in the viewing direction LOS of the flying object into the direction of the object to be examined Ob takes place, taking into account the relative horizontal position changes (Adıong, Adtrans) on the object Ob, i.e. the horizontal movement components Ade, Ady of the differential deformation change Adıos are projected onto the longitudinal and transverse directions of the object to be examined Ob.

[0094] Ausgehend von Gleichung 1 wird die horizontale Bewegungskomponente folgendermaBen auf die Längs-Adıong und Querrichtung Adrrans des Objekts Ob, im Ausführungsbeispiel der Brücke, projiziert: [0094] Starting from equation 1, the horizontal movement component is projected onto the longitudinal direction Adrrans and transverse direction Adrrans of the object Ob, in the bridge embodiment, as follows:

Adı — XBrücke) AdTrans = Adry*sin(da.D XBrücke) Adı — XBrücke) AdTrans = Adry*sin(da.D XBrücke)

wobei ob = ABrücke Azimut der Brücke ZA Differenz der zeitlichen Aufnahmen. where ob = ABridge azimuth of the bridge ZA difference of the temporal recordings.

[0095] Fig. 8a zeigt schematisch die differenzielle Verformung dıios des zu untersuchenden Objekts Ob in der Blickrichtung LOS des Flugobjekts, sowie die horizontalen Bewegungskomponenten de, Ady der differenziellen Verformung dıos in Ostrichtung E und in Nordrichtung N und den Winkel aa.Dd zwischen der auf eine horizontale Fläche projizierten Blickrichtung LOS und der geographischen Nordrichtung N. Fig. 8b zeigt schematisch die Koordinatentransformation in Objektrichtung mit den auf die Längs- und Querrichtung der untersuchten Brücke projizierten horizontalen Bewegungskomponenten Adıong und Adrt,ans und dem Winkel Agrüeke ZWischen der auf eine horizontale Fläche projizierten Längsachse der Brücke und der geographischen Nordrichtung N. [0095] Fig. 8a schematically shows the differential deformation dıios of the object to be examined Ob in the viewing direction LOS of the flying object, as well as the horizontal movement components de, Ady of the differential deformation dıos in the east direction E and in the north direction N and the angle aa.Dd between the viewing direction LOS projected onto a horizontal surface and the geographical north direction N. Fig. 8b schematically shows the coordinate transformation in the object direction with the horizontal movement components Adıong and Adrt,ans projected onto the longitudinal and transverse directions of the bridge under investigation and the angle Agrüeke between the longitudinal axis of the bridge projected onto a horizontal surface and the geographical north direction N.

[0096] Damit nimmt die Gleichung 1 folgende Form an: [0096] Thus, equation 1 takes the following form:

Ad _ Adıos+(AdıonG*cos(daLD7Aob) +Adrrans*Sin(dALD-Aob))+Sin(9;) Gleichuna 2 up cos(8;) g Ad _ Adıos+(AdıonG*cos(daLD7Aob) +Adrrans*Sin(dALD-Aob))+Sin(9;) Equation 2 up cos(8;) g

[0097] Bei längserstreckten bzw. langgestreckten Objekten Ob wie Brücken ist zumeist nur die dominierende Verschiebungskomponente in Objektlängsrichtung, d.h. relativen Differenzverformung Adıong In Längsrichtung des zu untersuchenden Objekts Ob, maßgebend, sodass die relative Differenzverformung Adr;ans in Querrichtung des zu untersuchenden Objekts Ob unberücksichtigt bleiben kann, womit sich Gleichung 2 reduziert zu Gleichung 3: [0097] For elongated or elongated objects Ob such as bridges, usually only the dominant displacement component in the object's longitudinal direction, i.e. the relative differential deformation Adıong in the longitudinal direction of the object Ob to be examined, is decisive, so that the relative differential deformation Adr;ans in the transverse direction of the object Ob to be examined can be disregarded, whereby equation 2 is reduced to equation 3:

__ Adıos+Adiong*C0S(&4LD-Aob)+*SiN(9;) __ Adıos+Adiong*C0S(&4LD-Aob)+*SiN(9;)

Adıp = 089 Gleichung 3 Adıp = 089 Equation 3

[0098] Bei Objekten Ob mit beliebiger Form kann zusätzlich die zwischen den Aufnahmezeitpunkten aufgetretene relative Differenzverformung Adr,ans In Querrichtung des zu untersuchenden Objekts Ob zur Berechnung der relativen Vertikalverformung Adıp herangezogen werden und Gleichung 2 zum Einsatz kommen. [0098] For objects Ob with any shape, the relative differential deformation Adr,ans in the transverse direction of the object Ob to be examined that occurred between the recording times can also be used to calculate the relative vertical deformation Adıp and equation 2 can be used.

[0099] Die zwischen den Aufnahmezeitpunkten t+, t2 aufgrund thermischer Effekte auftretende horizontale relative Lageänderung bzw. Verformungskomponente wird erfindungsgemäß bei der Ermittlung der zwischen den Aufnahmezeitpunkten aufgetretenen relativen Differenzverformung Adıong In Längsrichtung des zu untersuchenden Objekts Ob zwischen den, den PS-Punkten entsprechenden, Betrachtungspunkten mit berücksichtigt. [0099] The horizontal relative position change or deformation component occurring between the recording times t+, t2 due to thermal effects is taken into account according to the invention when determining the relative differential deformation Adıong in the longitudinal direction of the object to be examined Ob between the observation points corresponding to the PS points.

[00100] Dazu können beispielsweise Temperaturmessungen und eine Berechnung der thermischen Verschiebung mit physikalischen bzw. ingenieurmäßigen Modellen - z.B. den weiter oben beschriebenen Stabmodellen oder mehrdimensionalen Finite-Element (FE)-Modellen - vorgenommen werden. [00100] For this purpose, for example, temperature measurements and a calculation of the thermal displacement can be carried out using physical or engineering models - e.g. the bar models described above or multidimensional finite element (FE) models.

[00101] Grundsätzlich bestehen bei einem erfindungsgemäßen Verfahren folgende Möglichkeiten zur Ermittlung bzw. Berücksichtigung der Temperatur: [00101] In principle, the following possibilities for determining or taking into account the temperature exist in a method according to the invention:

- Zur Berechnung der thermischen horizontalen Verformung zwischen den Betrachtungspunkten P+4, P2 kann einerseits die gemessene innere (Struktur-) Temperatur (=Bauwerkstemperatur) herangezogen werden und die zugehörigen Verformungen können mit z.B. einem mechanischen Modell berechnet werden. - To calculate the thermal horizontal deformation between the observation points P+4, P2, the measured internal (structural) temperature (=building temperature) can be used and the associated deformations can be calculated using, for example, a mechanical model.

[00102] - Anstatt der oder zusätzlich zur Verwendung von Temperaturmessdaten der inneren Temperatur des zu untersuchenden Objekts Ob, kann auch ein empirisches Temperaturmodell für die Berechnung der Objekttemperatur aus Daten aus meteorologischen Reanalysen herangezogen werden. Derartige meteorologische Reanalysen verwenden Wetterdaten im Raster von unterschiedlicher Auflösung (z.B. 1 kmx1 km) mit einer zeitlichen Auflösung von mind. 1 h. In dieses Modell gehen z.B. meteorologische Informationen von Lufttemperatur, Sonneneinstrahlung, Sonnenstand, Niederschlag und Wind ein und es werden die zugehörigen zeitlichen Ver-[00102] - Instead of or in addition to using temperature measurement data of the internal temperature of the object under investigation, an empirical temperature model can also be used to calculate the object temperature from data from meteorological reanalyses. Such meteorological reanalyses use weather data in grids of varying resolution (e.g., 1 km x 1 km) with a temporal resolution of at least 1 h. This model incorporates, for example, meteorological information on air temperature, solar radiation, sun position, precipitation, and wind, and the associated temporal variations.

läufe der Objekttemperatur mit Gleichungen aus [33] berechnet. Die zugehörigen Verformungen können ebenfalls wiederum mit z.B. einem mechanischen/physikalischen bzw. ingenieurmäßigen FE-Modell berechnet werden. The object temperature profiles are calculated using equations from [33]. The corresponding deformations can also be calculated using, for example, a mechanical/physical or engineering FE model.

[00103] - Weiters zusätzlich oder alternativ dazu kann die horizontale Lageverschiebung bzw. die zwischen den Aufnahmezeitpunkten aufgetretene relative Differenzverformung Adıong In Längsrichtung und/oder die aufgetretene relative Differenzverformung Adrıans In Querrichtung des zu untersuchenden Objekts auch messtechnisch z.B. durch Laserdistanzsensoren direkt gemessen werden. [00103] - Furthermore, in addition or alternatively, the horizontal positional displacement or the relative differential deformation Adıong in the longitudinal direction and/or the relative differential deformation Adrıans in the transverse direction of the object to be examined that occurred between the recording times can also be measured directly using metrological methods, e.g. by laser distance sensors.

[00104] Die unbekannten horizontalen Objektbewegung Adıong und Adrtrans können beispielsweise mit folgenden Methoden a)-c) bestimmt werden: [00104] The unknown horizontal object movements Adıong and Adrtrans can be determined, for example, using the following methods a)-c):

[00105] a) Einfacher modellhafter Zusammenhang bzw. mechanisches Modell: [00105] a) Simple model relationship or mechanical model:

Die relative Bewegung zwischen zwei Betrachtungspunkten P+, P2 in der Längsrichtung, d.h. die relativen Differenzverformung Adıona In Längsrichtung des zu untersuchenden Objekts, ist bei langgestreckten Objekten wie Brücken von der Brückenausdehnung geprägt. In den meisten Fällen kann diese nach folgendem Ansatz bestimmt werden: The relative movement between two observation points P+, P2 in the longitudinal direction, i.e., the relative differential deformation Adıona in the longitudinal direction of the object under investigation, is determined by the bridge extension for elongated objects such as bridges. In most cases, this can be determined using the following approach:

Adı * ap* AT wobei: Adı * ap* AT where:

AL ist die relative Distanz zwischen den frei gewählten, am zu untersuchenden Objekt Ob befindlichen, betrachteten Messpunkten. Diese Messpunkte sind bei Verwendung von InSARAuswertung mit den bereits oben erwähnten Corner Reflektoren eindeutig am Objekt Ob zuordenbar. Werden nur natürliche Persistent Scatterer PS-Punkte angewendet, ist die Bestimmung der Lagekoordinaten und damit die relative Distanz aufgrund der Pixelgröße von ca. 5x20m entsprechend unschärfer, was jedoch noch immer eine ausreichend hohe Genauigkeit gewährleistet Ob spezifischer Ausdehnungskoeffizient des jeweiligen Materials, aus Materialtabellen bzw. Materialbibliotheken bekannt, AL is the relative distance between the freely selected measurement points located on the object Ob under investigation. These measurement points can be clearly assigned to the object Ob when using InSAR analysis with the corner reflectors mentioned above. If only natural persistent scatterer PS points are used, the determination of the position coordinates and thus the relative distance is correspondingly less precise due to the pixel size of approximately 5x20m, which, however, still ensures a sufficiently high accuracy. Ob is the specific expansion coefficient of the respective material, known from material tables or material libraries.

AT Veränderung der Bauwerkstemperatur zwischen den Aufnahmezeitpunkten t+, tz, bzw. der Lufttemperatur zwischen den Aufnahmezeitpunkten t;, t2. Diese wird entweder als direkt gemessen innere (Bauwerks-) Temperatur oder als Lufttemperatur direkt aus den Wetterdaten verwendet. Diese kann aus Wetterdaten auch berechnet werden, z.B. über ein empirisches Modell oder eine instationäre thermische Berechnung z.B. FEM der Brücke und Kenntnis der Temperaturzeitreihen (z.B. aus Netzwetterdaten stundenweise). AT Change in the structure temperature between the recording times t+, tz, or the air temperature between the recording times t;, t2. This is used either as a directly measured internal (structure) temperature or as an air temperature directly from the weather data. This can also be calculated from weather data, e.g., using an empirical model or a transient thermal calculation, e.g., FEM of the bridge, and knowledge of the temperature time series (e.g., hourly from network weather data).

[00106] Wie bereits zuvor erwähnt, kann eine Bewegung bzw. eine relative Differenzverformung Adrtrans In Querrichtung des zu untersuchenden Objekts in der Regel bei längserstreckten bzw. langgestreckten Bauwerken vernachlässigt werden. Damit folgt die Vereinfachung von Gleichung 2 auf Gleichung 3, wie oben angeführt, wobei ao in diesem Fall dem Azimut der Brücke, d.h. dem Winkel Apricke ZWischen der auf eine horizontale Fläche projizierten Längsachse des Objekts und der geographischen Nordrichtung, entspricht. [00106] As already mentioned, a movement or a relative differential deformation Adrtrans in the transverse direction of the object under investigation can generally be neglected for longitudinally extended or elongated structures. Thus, the simplification of equation 2 results in equation 3, as stated above, where ao in this case corresponds to the azimuth of the bridge, i.e., the angle Apricke between the longitudinal axis of the object projected onto a horizontal surface and the geographical north direction.

[00107] b) Finite-Elemente (FE)-Modell [00107] b) Finite element (FE) model

Es wird ein Berechnungsmodell erstellt, und die Temperauränderung AT als einwirkende Größe aufgebracht und die thermische Verformung berechnet. Die materialspezifischen Kenngrößen wie z.B. der Ausdehnungskoeffizient ay werden aus Materialbibliotheken verwendet, die tatsächlichen Randbedingungen/Brückenlager modelliert. Auch lassen sich damit durch Zwangspunkte behinderte Bewegungsverläufe, z.B durch Festlager bei integralen Brücken, besser abbilden. Die gesuchten Größen Adıong und/oder Adıans Zwischen den Betrachtungspunkte werden direkt aus dem Modell entnommen und in Gleichung 2 oder Gleichung 3 eingesetzt. A calculation model is created, the temperature change ΔT is applied as an acting variable, and the thermal deformation is calculated. Material-specific parameters, such as the expansion coefficient αy, are used from material libraries, and the actual boundary conditions/bridge supports are modeled. This also allows for a better representation of motion patterns restricted by constraint points, e.g., by fixed supports in integral bridges. The required variables Adıong and/or Adıans between the observation points are taken directly from the model and inserted into Equation 2 or Equation 3.

[00108] c) Mittels Distanzsensoren wird die gesuchte thermische Verschiebungsgröße Ad,ong in Längsrichtung des zu untersuchenden Objekts Ob bzw. Ad-7,-ans In Querrichtung des zu untersuchenden Objekts Ob zwischen den Betrachtungspunkten P+4, P2 direkt gemessen. [00108] c) By means of distance sensors, the desired thermal displacement quantity Ad,ong in the longitudinal direction of the object to be examined Ob or Ad-7,-ans in the transverse direction of the object to be examined Ob between the viewing points P+4, P2 is directly measured.

[00109] Optional kann vorgelagert noch ein automatisierter Algorithmus zur etwaigen Phasenkorrektur der Messung (siehe Fig. 6a, 6b) zur Bereinigung von Fehlinterpretationen von Phasen-[00109] Optionally, an automated algorithm can be used upstream for possible phase correction of the measurement (see Fig. 6a, 6b) to correct misinterpretations of phase

sprüngen (phase unwrapping) eingesetzt werden, was besonders bei Objekten mit größeren Verformungsänderungen zwischen den Messungen vorteilhaft ist. Das Grundprinzip ist, eine Mehrfachbetrachtung bzw. ein gegenseitiger Abgleich mehrerer Orbitalrichtungen, wobei angenommen wird, dass auftretende Objektverformungen sich grundsätzlich affin zueinander verhalten werden. Diese Annahme gilt vor allem, wenn die Messung bei ähnlichen Temperaturverhältnissen (z.B. gleicher Tageszeit) stattgefunden hat. jumps (phase unwrapping), which is particularly advantageous for objects with larger deformation changes between measurements. The basic principle is a multiple observation or mutual comparison of several orbital directions, assuming that the object deformations that occur will generally behave in an affine manner. This assumption applies especially if the measurement was taken under similar temperature conditions (e.g., at the same time of day).

[00110] Von zumindest zwei O Orbits bzw. Orbitalrichtungen aus wird dabei eine gegenseitige Korrektur der Phasenzahl in Blickrichtung LOS mit statistischen Methoden, z.B. durch eine Schwellwert-Abweichung vom gleitenden Mittelwert der betrachteten Orbits O im Bereich des Bruchteils einer Wellenlänge, durchgeführt. Werte außerhalb des Schwellwertbereichs (in der Regel M4) werden phasenkorrigiert- jeweils um den Wert einer Wellenlänge (entweder addiert bzw. subtrahiert), und es wird anschließend erneut ein gleitender Mittelwert mit den korrigierten Daten gebildet. Dieser Prozess wird iterativ durchlaufen, bis eine bestmögliche Korrektur gefunden wurde und alle Werte innerhalb des Schwellenwertes liegen. [00110] Starting from at least two O orbits or orbital directions, a mutual correction of the phase number in the viewing direction LOS is carried out using statistical methods, e.g., by a threshold deviation from the moving average of the observed orbits O in the range of a fraction of a wavelength. Values outside the threshold range (usually M4) are phase-corrected—each by the value of one wavelength (either added or subtracted), and a moving average is then again calculated using the corrected data. This process is iterative until the best possible correction is found and all values lie within the threshold.

[00111] Die damit angepasste Phasenzahl dient zur Rekonstruktion der originalen Laufzeit. Dieser Algorithmus kann mit unterschiedlichen oder gleichen Orbits © anwendet werden- wobei mehrere Orbit-Messungen die Genauigkeit erhöhen. Idealerweise werden Aufnahmen zum gleichen Zeitpunkt oder nur mit geringen zeitlichen Unterschieden herangezogen. Ist die tatsächliche Objektbewegung in der Blickrichtung der Satelliten größer, als der gewählte Schwellwert (definierter Bruchteil der Wellenlänge), so ist die Methode für eine Korrektur geeignet. [00111] The adjusted phase number is used to reconstruct the original travel time. This algorithm can be applied with different or identical orbits ©—with multiple orbit measurements increasing accuracy. Ideally, images taken at the same time or with only small temporal differences are used. If the actual object movement in the satellite's line of sight is greater than the selected threshold (a defined fraction of the wavelength), the method is suitable for correction.

[00112] Fig. 6a, 6b zeigen in diesem Zusammenhang ein Grundschema der Anwendung der statistischen Korrektur von fehlinterpretierten Phasensprüngen. Gemessen wird die Phasenverschiebung bei zwei Zeitpunkten, wobei der Kreis den Zeitpunkt t; symbolisiert und das Dreieck den Zeitpunkt t2. Die Phasenzahl ist bei der InSAR-Methode aufgrund der Ungenauigkeit in der Zeitnehmung nur ungefähr bekannt. Bei einer beispielsweise Wellenlängen von \=5,5 cm zum Zeitpunkt tz können bei einer fehlinterpretierten Phasenzahl Abweichungen der Verschiebung um ein ganzzahliges Vielfaches von nx5,5 cm vorliegen (siehe Fig. 6b). Deshalb wird vorzugweise eine vereinfachte Korrektur durchgeführt und ein Abgleich der Schrägdistanz d_os (Blickrichtung LOS) von mind. 2 Orbitalrichtung durchgeführt. Bei Abweichungen über dem Schwellwert (einem Bruchteil der Wellenlänge ) (z.B. % der Wellenlänge A) wird die Distanz entweder um den Wert der Wellenlänge X nach oben oder unten korrigiert. Dies wird iterativ in Schritten wiederholt, bis eine ausreichende Übereinstimmung vorhanden ist. [00112] In this context, Fig. 6a, 6b show a basic scheme for the application of statistical correction of misinterpreted phase jumps. The phase shift is measured at two points in time, where the circle symbolizes time t; and the triangle time t2. The phase number is only approximately known in the InSAR method due to the inaccuracy in the timekeeping. For example, with a wavelength of \=5.5 cm at time tz, a misinterpreted phase number can result in deviations in the shift by an integer multiple of nx5.5 cm (see Fig. 6b). Therefore, a simplified correction is preferably carried out and an adjustment of the slant distance d_os (viewing direction LOS) of at least 2 orbital directions is carried out. For deviations above the threshold value (a fraction of the wavelength ) (e.g., % of the wavelength A), the distance is corrected either upwards or downwards by the value of the wavelength X. This is repeated iteratively in steps until sufficient agreement is achieved.

[00113] Fazit: [00113] Conclusion:

* Mit einem erfindungsgemäßen Verfahren können örtlich relative Verformungs-/Setzungsunterschiede, d.h. die relativen Vertikalverformungen Ad, ermittelt werden, jedoch keine Information über die absolute Lageverschiebung. * With a method according to the invention, local relative deformation/settlement differences, i.e. the relative vertical deformations Ad, can be determined, but no information about the absolute positional displacement.

* Es wird vorausgesetzt, dass es für die horizontalen Verformungen in der Regel außer der temperaturbedingten Anteile ansonsten keine Lageveränderungen gibt. * It is assumed that for the horizontal deformations there are generally no other changes in position apart from the temperature-related components.

» Wenn eine verlässliche Berechnung der horizontalen Bewegung nicht möglich ist, was bei sehr komplexen, statisch mehrfach unbestimmten Tragwerken vorkommen kann, ist eine Bestimmung der horizontalen Verschiebung z.B. durch Messungen erforderlich. » If a reliable calculation of the horizontal movement is not possible, which can happen with very complex, statically indeterminate structures, a determination of the horizontal displacement, e.g. by measurements, is necessary.

* Die Methode ist nicht rein datenbasiert und erfordert Ingenieurkenntnisse physikalischer Zusammenhänge und vor allem Kenntnis des Tragwerksverhaltens. * The method is not purely data-based and requires engineering knowledge of physical relationships and, above all, knowledge of structural behavior.

* Eine Differenzierung der vertikalen Verformungsanteile in einen thermischen Anteil (z.B. Erwärmung von Pfeiler und Ausdehnung nach oben) und setzungsspezifischen Anteil ist noch zusätzlich vorteilhaft, wie beispielsweise eine klassische bauwerksspezifische Temperaturkompensation. Dies kann analog mit herkömmlichen Messmethoden erfolgen, wie z.B. digitale Schlauchwaagen, die Setzungsdifferenzen aufzeichnen. * Differentiating the vertical deformation components into a thermal component (e.g., heating of the pier and upward expansion) and a settlement-specific component is additionally advantageous, such as a classic structure-specific temperature compensation. This can be achieved analogously using conventional measurement methods, such as digital hose scales that record settlement differences.

[00114] Die Vorteile eines erfindungsgemäßen Verfahrens beruhen auf der Tatsache, dass kein Verschneiden mehrerer, verschiedener Orbitalrichtungen mehr notwendig ist, um auf von der sich zeitlich ändernden Schrägdistanz dıos auf die vertikale Richtung dup umzurechnen. Des Weiteren ist die Berücksichtigung der Temperatur, z.B. in Form der Bauwerkstemperatur, ein integraler, [00114] The advantages of a method according to the invention are based on the fact that it is no longer necessary to intersect several different orbital directions in order to convert from the time-varying oblique distance dıos to the vertical direction dup. Furthermore, the consideration of temperature, e.g. in the form of the building temperature, is an integral,

vorteilhafter Bestandteil der erfindungsgemäßen Methodik bzw. der erfindungsgemäßen Koordinatentransformation. advantageous component of the methodology according to the invention or the coordinate transformation according to the invention.

[00115] Daraus resultieren folgende Vorteile: [00115] This results in the following advantages:

» Dichtere Zeitreihen, da die InSAR-Messdaten verschiedener Orbitalrichtungen jeweils für sich genutzt werden können und nicht miteinander verschnitten werden müssen. » Denser time series, since the InSAR measurement data from different orbital directions can be used individually and do not need to be merged.

* Mehr mögliche Betrachtungspunkte auf dem untersuchten Objekt, da die einzelnen möglichen Betrachtungspunkte nicht von jeweils zwei Orbits bzw. Orbitalrichtungen aus gesehen werden müssen, sodass ein erfindungsgemäßes Verfahren auch auf kleinere Brücken anwendbar ist und eine verbesserte Genauigkeit liefert. * More possible viewing points on the object under investigation, since the individual possible viewing points do not have to be viewed from two orbits or orbital directions each, so that a method according to the invention can also be applied to smaller bridges and provides improved accuracy.

* Gesteigerte Genauigkeit, da keine Unschärfen aufgrund von zwischen den verschiedener Aufnahmezeitpunkten aufgetretenen thermischen Effekten mehr vorliegen. * Increased accuracy as there is no longer any blurring due to thermal effects that occurred between different capture times.

* Keine Einschränkung der Messobjektausrichtung, wohingegen bei bekannten Verfahren derzeit nur Objekte mit ungefährer Ausrichtung in Blickrichtung LOS des Satelliten von dem aus die InSAR-Daten gemessen werden, möglich ist. Bei Nutzung von Sentinel-Satelliten ist bei bekannten Verfahren z.B. eine Ost-West Orientierung des zu untersuchenden Objekts notwendig. * No restriction on the target orientation, whereas current methods only allow objects approximately aligned with the LOS of the satellite from which the InSAR data is being measured. When using Sentinel satellites, for example, current methods require an east-west orientation of the object to be examined.

AUSFÜHRUNGSBEISPIEL EXAMPLE OF IMPLEMENTATION

[00116] Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel für die Berechnung der relativen Vertikalverformung Ad, einer zu untersuchenden Brücke innerhalb einer Zeitspanne zwischen zeitlich aufeinanderfolgenden Aufnahmezeitpunkten t;, t2 basierend auf von einem Satelliten Sat gemessenen InSAR-Daten angegeben, wobei die Umlaufbahn eine Neigung in Bezug zur Erdachse von ca. 100° gegenüber dem Horizont aufweist. [00116] In the following, an embodiment is given for the calculation of the relative vertical deformation Ad, of a bridge to be examined within a time period between successive recording times t;, t2 based on InSAR data measured by a satellite Sat, wherein the orbit has an inclination with respect to the Earth's axis of approximately 100° relative to the horizon.

[00117] In dem im Folgenden dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Blickrichtung des Satelliten, der die InSAR-Daten aufnimmt, gleich mit der Brückenachse bzw. der Längsachse der Brücke. Dies bedeutet im Ausführungsbeispiel, dass die Brückenachse einen Azimut, d.h. Winkel ABrücke ZWiSschen der auf eine horizontale Fläche projizierten Längsachse der Brücke Objekts und der geographischen Nordrichtung, von 10° aufweist. [00117] In the exemplary embodiment presented below, the viewing direction of the satellite that acquires the InSAR data is aligned with the bridge axis or the longitudinal axis of the bridge. In the exemplary embodiment, this means that the bridge axis has an azimuth, i.e., angle ABridge between the longitudinal axis of the bridge object projected onto a horizontal surface and the geographic north direction, of 10°.

[00118] Dies vereinfacht die Berechnung, weil die transversale Brückenbewegung, d.h. die relative Differenzverformung Adr-ans In Querrichtung der zu untersuchenden Brücke, keinen Einfluss auf die Koordinatentransformation hat und somit vernachlässigt werden kann, was die graphische Darstellung erleichtert und die Erläuterung verständlicher macht. Es werden an einem Objekt, einer Brücke, zwei Betrachtungspunkte P+ und P>, definiert, und die relative vertikale Verformung zwischen den Aufnahmezeitpunkten t+ und tz gesucht. [00118] This simplifies the calculation because the transverse bridge movement, i.e., the relative differential deformation Adr-ans in the transverse direction of the bridge under investigation, has no influence on the coordinate transformation and can thus be neglected, which facilitates the graphical representation and makes the explanation more understandable. Two observation points P+ and P> are defined for an object, a bridge, and the relative vertical deformation between the recording times t+ and tz is sought.

Im unten angeführten Ausführungsbeispiel sind eingangs Angaben zum Messobjekt bzw. zu untersuchenden Objekt Ob, einer Brücke, angegeben. Dabei handelt es sich um die Ausrichtung der Brücke ABrücke, den, Ausdehnungskoeffizienten des Brückenmaterials Beton ac, und Messpunkte (Entfernung zu Referenzpunkt 1 AL). In the example below, information about the measurement object or object to be examined (Ob), a bridge, is initially provided. This includes the alignment of the bridge (A), the expansion coefficient of the bridge material (concrete) (ac), and the measurement points (distance to reference point 1 (AL).

[00119] Anschließend werden die Parameter des Satelliten, von dem aus die Messungen durchgeführt werden, angegeben: Einfallswinkel 8 und Azimut aD, sowie die vorprozessierte Auswertung aus den InSAR-Analysen: die Verformungen dıos in Blickrichtung LOS für die zwei betrachteten Punkte P+4, P2 zu zwei Zeitpunkten t; und t2. [00119] Subsequently, the parameters of the satellite from which the measurements are carried out are given: angle of incidence θ and azimuth aD, as well as the pre-processed evaluation from the InSAR analyses: the deformations dıos in the viewing direction LOS for the two points considered P+4, P2 at two times t; and t2.

[00120] Danach folgt für jeden Punkt P+, P2 eine Umrechnung der absolut gemessenen Verformung dıos In die Differenzverschiebung bzw. die differenziellen Verformungsänderung Adıos in Bezug auf die gewählte Zeitspanne (in der Regel ist dies die Wiederkehrperiode des Satelliten). Die absolut gemessenen Verformungen dıos zu den beiden Zeitpunkten t+, tz werden subtrahiert, um auf die relative Verformungsänderung Adıos der betrachteten Punkte P+4, P2 innerhalb der gewählten Zeitspanne zu kommen. [00120] Next, for each point P+, P2, the absolutely measured deformation dıos is converted into the differential displacement or the differential deformation change Adıos with respect to the selected time period (usually the return period of the satellite). The absolutely measured deformations dıos at the two times t+, tz are subtracted to determine the relative deformation change Adıos of the considered points P+4, P2 within the selected time period.

[00121] Fig. 9 zeigt den geometrischen Zusammenhang der Verschiebungskomponenten der gemessen Schrägdistanz d_os in Blickrichtung LOS in die vektorielle Zerlegung der gesuchten vertikalen Richtung dup vertikaa UNd resultierende Längsrichtung dıong. [00121] Fig. 9 shows the geometric relationship of the displacement components of the measured oblique distance d_os in the viewing direction LOS into the vectorial decomposition of the desired vertical direction dup vertikaa and the resulting longitudinal direction dıong.

SS N 8 SS N 8

N 8 N8

Qi -hes AT 527 372 B1 2025-03-15 Ad.up =? gesuchte relative vertikale Setzung zwischen zwei Punkten Angaben Brücke Qi -hes AT 527 372 B1 2025-03-15 Ad.up =? desired relative vertical settlement between two points data bridge

AL := 100m relative Distanz zwischen betrachteten Punkten AL := 100m relative distance between considered points

Brücke = 70° Azimuth der Brücke Bridge = 70° azimuth of the bridge

„_ 1075 ac =— "_ 1075 ac =—

Angaben Satellit Satellite information

Ausdehnungskoeffizient für Beton (Literatur) Expansion coefficient for concrete (literature)

O:=38,1° Einfallswinkel des Satelliten CaıD := 80,8 ° Azimuth des Satelliten djos zeit1_Punkt1 = 0,001 m = 1mm LOS für Zeitpunkt 1, Punkt 1 O:=38.1° angle of incidence of the satellite CaıD := 80.8 ° azimuth of the satellite djos time1_point1 = 0.001 m = 1 mm LOS for time 1, point 1

djos zeitz punkt1 = 0,0021m= 2,1mm LOS für Zeitpunkt 2, Punkt 1 djos zeit1_Punktz := 0,0021m= 2,1mm LOS für Zeitpunkt 1, Punkt 2 djos zeit2 _Punkt2 = 0,0071m = 7,1mm LOS für Zeitpunkt 2, Punkt 2 djos time_point1 = 0.0021m = 2.1mm LOS for time 2, point 1 djos time1_pointz := 0.0021m = 2.1mm LOS for time 1, point 2 djos time2_point2 = 0.0071m = 7.1mm LOS for time 2, point 2

Umrechnung Conversion

dios_p1 = Cios_zeit2_Punkt1 7 Aios_zeit1_Punkt1 5 1,1 mm Punkt 1 dios_p1 = Cios_zeit2_Point1 7 Aios_zeit1_Point1 5 1.1 mm point 1

dios_p2 = Cjos_zeit2_Punkt2 7 Aios_zeit1_Punkt2 5 5>Mm Punkt 2 dios_p2 = Cjos_time2_point2 7 Aios_time1_point2 5 5>Mm point 2

Adıos := djos_p2 — dws.p1 = 3,9 mm Unterschied von LOS zwischen zwei Adıos := djos_p2 — dws.p1 = 3.9 mm difference of LOS between two

Messtagen und zwei Punkten Einfluss der Temperatur Measurement days and two points influence of temperature

T, := 15,1 °C Ty:= 17,1 °C Bauwerkstemperatur für Zeitpunkt 1 und 2 AT :=T,-T,=2K Temperaturunterschied zwischen zwei Messtagen Adı AT AL = 2 mm Ingenieurmäßige Bestimmung der Ausdehnung T, := 15.1 °C Ty:= 17.1 °C Building temperature for time 1 and 2 AT :=T,-T,=2K Temperature difference between two measurement days Adı AT AL = 2 mm Engineering determination of expansion

der zwischen zwei Punkten between two points

Adıyans := 0 mm Ingenieurmäßige Bestimmung der Querverformung der Brücke zwischen zwei Punkten Adıyans := 0 mm Engineering determination of the transverse deformation of the bridge between two points

Umrechnung von LOS ins vertikaler Setzung mit Berücksichtigung von horizontaler Brückenbewegung aufgrund der Temperatur Conversion of LOS into vertical settlement taking into account horizontal bridge movement due to temperature

Adam 2 Adıos + (Adıong ) COS(darp - Strache) } Arrans ) sin(daLD - Aprücke)) . sin(0) = 6,4964 mm Adam 2 Adios + (Adios ) COS(darp - Strache) } Arrans ) sin(daLD - Aprücke)) . sin(0) = 6.4964 mm

[00122] Im nächsten Schritt erfolgt die bauwerksspezifische Temperaturkompensation. Die Änderung der Bauwerkstemperatur AT innerhalb der betrachteten Zeitspanne dient in diesem Beispiel dazu, die Ausdehnung der Brücke in Längsrichtung anhand eines Modells - in diesem Fall eine einfache lineare ingenieurmäßige Gleichung ermittelt aus dem Stabmodel. Die relative Bewegung in der Querrichtung wurde im gezeigten Ausführungsbeispiel vernachlässigt. Damit sind alle benötigten Angaben vorhanden, um aus der absolut gemessenen Verformung dıos eine vertikale Differenzverformung nach Gleichung 3 der Brücke zu bestimmen. [00122] The next step involves structure-specific temperature compensation. In this example, the change in the structure temperature ΔT within the considered time period serves to determine the longitudinal expansion of the bridge using a model—in this case, a simple linear engineering equation derived from the bar model. The relative movement in the transverse direction was neglected in the illustrated example. Thus, all the necessary information is available to determine a vertical differential deformation of the bridge from the absolute measured deformation Δαos according to Equation 3.

VERGLEICHSVERSUCHE COMPARATIVE TESTS

[00123] Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Ermittlung der relativen Vertikalverformung Adıp eines zu untersuchenden Objekts basierend auf InSAR-Daten wurde im Rahmen eines Forschungsprojektes auf eine weitgespannte Autobahnbrücke angewendet und mit einem bereits vorhandenen Messsystem, einer digitalen Schlauchwaage, eines der genauesten Systeme mit dem Differenzsetzungen direkt an Bauwerken gemessen werden können, abgeglichen. Die digitale Schlauchwaage funktioniert nach dem Prinzip des hydrostatischen Ausgleichs von kommu-[00123] A method according to the invention for determining the relative vertical deformation Adıp of an object under investigation based on InSAR data was applied to a long-span motorway bridge as part of a research project and compared with an existing measuring system, a digital hose level, one of the most accurate systems with which differential settlements can be measured directly on structures. The digital hose level operates according to the principle of hydrostatic compensation of communicable

nizierenden Gefäßen. Zwei Sensoren werden am Objekt angebracht und mit einem Verbindungsschlauch mit Messflüssigkeit verbunden und die relativen vertikalen Verformungsunterschiede über den Messzeitraum kontinuierlich „digital“ aufgezeichnet. nicating vessels. Two sensors are attached to the object and connected to the measuring fluid via a connecting tube, and the relative vertical deformation differences are continuously recorded digitally over the measurement period.

[00124] Die Ergebnisse der mit einem erfindungsgemäßen Verfahren ermittelten relativen Vertikalverformung Ad. der zu untersuchenden Brücke sind in Fig. 10a bis Fig. 10d ersichtlich, wobei mit „Ref“ die Referenzverformungen, d.h. die Messergebnisse der digitalen Schlauchwaage, markiert sind und mit „InSAR ...“ die Auswertungen der Satellitenmessdaten gemessen an den Betrachtungspunkten (in diesem Fall Corner-Reflektoren). [00124] The results of the relative vertical deformation Ad. of the bridge to be examined, determined using a method according to the invention, are shown in Fig. 10a to Fig. 10d, where "Ref" marks the reference deformations, i.e. the measurement results of the digital hose level, and "InSAR..." the evaluations of the satellite measurement data measured at the observation points (in this case, corner reflectors).

[00125] Diese Zeitreihen der relativen Brückenverformungen dp, welche hauptsächlich aus sich ändernden Temperaturverformungen der Brücke resultieren, wurden für vier aufgezeichneten Orbits getrennt ausgewertet (in Fig. 10a - Fig. 10d beziehen sich die Angaben InSAR DSC022, DSC124, ASC146 und ASC073 auf die vier Orbits). Ebenso sind die zeitlich zugehörigen Differenzsetzungen gemessen mit der digitalen Schlauchwaage ermittelt worden. Als Temperaturkompensationsmodell für die InSAR-Daten diente ein einfaches Stabmodell, aus dem die relative Differenzverformung Adıong In Längsrichtung des zu untersuchenden Objekts Ob berechnet wurde. Die erzielten Genauigkeiten sind in der Tabelle 1 in der Abhängigkeit von der verwendeten Temperaturkompensation mit Eingangsdaten der Objekttemperatur aus a) vor Ort gemessener Temperatur, b) Lufttemperatur, und c) Bauwerkstemperatur aus oben beschriebenen dem empirischen Modell als Standardabweichung zur Referenz in [mm] zusammengefasst. [00125] These time series of the relative bridge deformations dp, which mainly result from changing temperature deformations of the bridge, were evaluated separately for four recorded orbits (in Fig. 10a - Fig. 10d, the information InSAR DSC022, DSC124, ASC146 and ASC073 refers to the four orbits). Likewise, the temporally associated differential settlements were determined using measurements with the digital hose level. A simple rod model served as the temperature compensation model for the InSAR data, from which the relative differential deformation Adıong in the longitudinal direction of the object under investigation Ob was calculated. The achieved accuracies are summarized in Table 1 as a function of the temperature compensation used with input data for the object temperature from a) on-site measured temperature, b) air temperature, and c) building temperature from the empirical model described above as a standard deviation from the reference in [mm].

[00126] Fig. 10a - Fig. 10d zeigen die berechnete relative Vertikalverformung von Adı, zwischen zwei Referenzpunkten (Corner-Reflektoren) am Objekt. Als Referenzwert ist im Diagramm das Ergebnis der digitalen Schlauchwaage strichliert dargestellt (Ref.) und die mit einem erfindungsgemäßen Verfahren berechneten relativen Vertikalverformung der InSAR Daten in durchgehender schwarzer Linie dargestellt (InSAR). Diese Auswertung wurde jeweils für vier verschiedene Orbit-Daten über den Messzeitraum von einem Jahr durchgeführt, und zu den jeweiligen Uberflugs-Zeitpunkten der Satelliten ausgewertet. Tabelle 1 vergleicht die Ergebnisse der drei Methoden der Bestimmung der Bauwerkstemperatur für die relative Vertikalverformung von Adıp. [00126] Fig. 10a - Fig. 10d show the calculated relative vertical deformation of Adı between two reference points (corner reflectors) on the object. As a reference value, the result of the digital hose level is shown in the diagram as a dashed line (Ref.), and the relative vertical deformation of the InSAR data calculated using a method according to the invention is shown in a solid black line (InSAR). This evaluation was carried out for four different orbit data sets over a measurement period of one year and evaluated at the respective overflight times of the satellites. Table 1 compares the results of the three methods for determining the structure temperature for the relative vertical deformation of Adıp.

[00127] Die in Fig. 10 und Tabelle 1 dargestellte Genauigkeit der InSAR-Auswertung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren im Vergleich zu den Referenzdaten (Schlauchwaage) ist ausreichend für ein ingenieurmäßiges Monitoring der Brücke. [00127] The accuracy of the InSAR evaluation using the method according to the invention, as shown in Fig. 10 and Table 1, compared to the reference data (hose level) is sufficient for engineering monitoring of the bridge.

[00128] Tabelle 1: Zusammenfassung der Standardabweichung der Abweichungen zwischen Adıp Referenzmesssystem (digitale Schlauchwaage) und Adıp aus InSAR-Daten basierend auf allen vorhandenen Messdaten, und der unter Verwendung unterschiedlicher Bauwerkstemperaturen- zur Temperaturkompensation am Stabmodell. Werte in [mm] [00128] Table 1: Summary of the standard deviation of the deviations between the Adıp reference measurement system (digital hose level) and Adıp from InSAR data based on all available measurement data, and using different building temperatures for temperature compensation on the bar model. Values in [mm]

Orbit a) Sensor vor Ort b) Lufttemperatur c) emp. Modell DSC022 2.4 2,8 2.1 DSC124 2.4 3.4 2.4 ASC073 2,5 3.1 3.0 ASC146 3.6 4.4 4.2 Mittelwert 2.7 3.5 2.9 Orbit a) Sensor on site b) Air temperature c) Recommended Model DSC022 2.4 2.8 2.1 DSC124 2.4 3.4 2.4 ASC073 2.5 3.1 3.0 ASC146 3.6 4.4 4.2 Average 2.7 3.5 2.9

[00129] Fig. 3 - Fig. 11d zeigen schließlich noch ein Ausführungsbeispiel einer statistischen Korrektur der Phasensprünge (phase unwrapping), nach dem weiter oben beschrieben Algorithmus. Es werden vorprozessierte LOS-Daten für zwei Descending Orbits DSC022 und DSC124 betrachtet, und jeweils ein gleitender Mittelwert gebildet. Werte außerhalb des Schwellwertbereichs 4 werden phasenkorrigiert - jeweils um den Wert einer Wellenlänge X (entweder addiert bzw. subtrahiert), und erneut ein gleitender Mittelwert gebildet. Dieser Prozess wird mehrmals durchlaufen, bis eine bestmögliche Korrektur gefunden wurde und alle Werte innerhalb des Schwellenwertes liegen (in Fig. 11d erreicht). [00129] Fig. 3 - Fig. 11d finally show an embodiment of a statistical correction of the phase jumps (phase unwrapping), according to the algorithm described above. Preprocessed LOS data for two descending orbits, DSC022 and DSC124, are considered, and a moving average is calculated for each. Values outside the threshold range 4 are phase-corrected—in each case by the value of one wavelength X (either added or subtracted), and a moving average is calculated again. This process is repeated several times until the best possible correction is found and all values are within the threshold (achieved in Fig. 11d).

LITERATURVERZEICHNIS BIBLIOGRAPHY

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[16] ESA 2023 https://sentinel.esa.int/ called on 1. Of May 2023 [17] Andrea Nettis, Vincenzo Massimi, Raffaele Nutricato, Davide Oscar Nitti, Sergio Samarelli, [16] ESA 2023 https://sentinel.esa.int/ called on 1. Of May 2023 [17] Andrea Nettis, Vincenzo Massimi, Raffaele Nutricato, Davide Oscar Nitti, Sergio Samarelli,

SS N SS SS N SS

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Claims (1)

Patentansprüche Patent claims 1. Verfahren zur Ermittlung der relativen Vertikalverformung Ad, eines zu untersuchenden Objekts (Ob), insbesondere eines Bauwerks, vorzugweise einer Brücke, innerhalb einer Zeitspanne zwischen zeitlich aufeinanderfolgenden Aufnahmezeitpunkten (t+, tz) basierend auf von zumindest einem Flugobjekt gemessenen Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR-)Daten, 1. Method for determining the relative vertical deformation Ad, of an object (Ob) to be examined, in particular a structure, preferably a bridge, within a time period between successive recording times (t+, tz) based on Interferometric Synthetic Aperture Radar (InSAR) data measured by at least one flying object, - wobei sich das zumindest eine Flugobjekt auf einer Flugbahn in einer Flugrichtung wiederholt in zeitlichem Abstand über das zu untersuchende Objekt (Ob) bewegt und währenddessen entlang einer Blickrichtung (LOS) InSAR-Daten aufnimmt, - wherein the at least one flying object moves repeatedly over the object to be examined (Ob) on a flight path in a flight direction at a time interval and during this time records InSAR data along a viewing direction (LOS), - wobei basierend auf den aufgenommenen InSAR-Daten Interferogramme erstellt werden, und - where interferograms are created based on the recorded InSAR data, and - wobei zumindest zwei Persistent Scatterer (PS-)Punkte (P1, P2) auf dem zu untersuchenden Objekt (Ob) als Pixel ermittelt werden, die über eine Folge von Interferogrammen kohärent bleiben, - wherein at least two persistent scatterer (PS) points (P1, P2) on the object to be examined (Ob) are determined as pixels which remain coherent over a sequence of interferograms, umfassend die folgenden Schritte: - Ermitteln der Veränderung der Phase in Blickrichtung (LOS) mit dem zugehörigen Einfallswinkel 6; zwischen der Blickrichtung (LOS) und der Nadirrichtung (Nad) und dem zugehörigen Winkel ao zwischen der auf eine horizontale Fläche projizierten Blickrichtung (LOS) und der geographischen Nordrichtung (N) für die zumindest zwei PS-Punkte auf dem zu untersuchenden Objekt (Ob) basierend auf zu zumindest zwei Aufnahmezeitpunkten (t+, t2) erstellten Interferogrammen, comprising the following steps: - determining the change in the phase in the viewing direction (LOS) with the associated angle of incidence θ between the viewing direction (LOS) and the nadir direction (Nad) and the associated angle ao between the viewing direction (LOS) projected onto a horizontal surface and the geographical north direction (N) for the at least two PS points on the object to be examined (Ob) based on interferograms created at at least two recording times (t+, t2), - Ableiten der differenziellen Verformungsänderung Adıos des zu untersuchenden Objekts - Deriving the differential deformation change Adıos of the object to be examined (Ob) in der Blickrichtung (LOS) des Flugobjekts zwischen den Aufnahmezeitpunkten (t+, t2) (Ob) in the line of sight (LOS) of the flying object between the recording times (t+, t2) basierend auf der ermittelten Veränderung der Phase, insbesondere nach Korrektur von based on the determined change in phase, especially after correction of Fehlern bedingt durch Phasensprünge, Errors caused by phase jumps, - Durchführen einer Koordinatentransformation der differenziellen Verformungsänderung - Performing a coordinate transformation of the differential deformation change Adıos in die Richtung des zu untersuchenden Objekts (Ob), wobei die horizontalen Bewe-Adıos in the direction of the object to be examined (Ob), whereby the horizontal movements gungskomponenten (Ade., Adry) der differenziellen Verformungsänderung Adıos auf die components (Ade., Adry) of the differential deformation change Adıos on the Längs- und die Querrichtung des zu untersuchenden Objekts (Ob) projiziert werden, insbe-Longitudinal and transverse directions of the object to be examined (Ob) are projected, in particular sondere unter Heranziehung des Winkel ao zwischen der auf eine horizontale Fläche proji-especially by using the angle ao between the projected onto a horizontal surface zierten Längsachse des Objekts und der geographischen Nordrichtung, decorated longitudinal axis of the object and the geographical north direction, - Ermittlung der Temperatur, insbesondere der Temperatur des zu untersuchenden Objekts - Determination of the temperature, especially the temperature of the object to be examined (Ob), insbesondere als Schätzwert und/oder durch Messung, (Whether), in particular as an estimate and/or by measurement, - Ermittlung der zwischen den Aufnahmezeitpunkten (t, tz) aufgetretenen relativen Differenz-- Determination of the relative difference that occurred between the recording times (t, tz) verformung Adıong In Längsrichtung des zu untersuchenden Objekts (Ob) zwischen den, den deformation Adıong In the longitudinal direction of the object to be examined (Ob) between the, the PS-Punkten entsprechenden, Betrachtungspunkten (P+, P2) auf dem zu untersuchenden Ob-PS points corresponding to observation points (P+, P2) on the object to be examined. jekt (Ob) unter Berücksichtigung der ermittelten Temperatur, und ject (Ob) taking into account the determined temperature, and - Berechnung der relativen Vertikalverformung Adıp des zu untersuchenden Objekts (Ob) - Calculation of the relative vertical deformation Adıp of the object to be examined (Ob) zwischen den Aufnahmezeitpunkten (t+, tz) unter Heranziehung der zuvor ermittelten relati-between the recording times (t+, tz) using the previously determined relative ven Differenzverformung Adıong In Längsrichtung und der differenziellen Verformungsänderung Adıos. ven differential deformation Adıong In the longitudinal direction and the differential deformation change Adıos. 2, Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 2, Method according to claim 1, characterized in that - dass die zwischen den Aufnahmezeitpunkten (t;, tz) aufgetretene relative Differenzverformung Adrrans In Querrichtung des zu untersuchenden Objekts (Ob) zwischen den, den PSPunkten entsprechenden, Betrachtungspunkten (P+, P2) auf dem zu untersuchenden Objekt (Ob) unter Berücksichtigung der ermittelten Temperatur ermittelt wird und - that the relative differential deformation Adrrans in the transverse direction of the object to be examined (Ob) occurring between the recording times (t;, tz) between the observation points (P+, P2) corresponding to the PS points on the object to be examined (Ob) is determined taking into account the determined temperature and - dass bei der Berechnung der relativen vertikalen Differenzverformung Ad. des zu untersuchenden Objekts (Ob) zwischen den Aufnahmezeitpunkten (t+, tz) zusätzlich die relative Differenzverformung Adr,ans in Querrichtung herangezogen wird. - that when calculating the relative vertical differential deformation Ad. of the object to be examined (Ob) between the recording times (t+, tz), the relative differential deformation Adr,ans in the transverse direction is also used. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Temperatur die innere Temperatur des zu untersuchenden Objekts (Ob) gemessen wird. 3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the internal temperature of the object to be examined (Ob) is measured to determine the temperature. 4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Temperatur die Lufttemperatur in Bereich des zu untersuchenden Objekts 4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that to determine the temperature the air temperature in the area of the object to be examined 10. 10. 11. 11. 12. 12. AT 527 372 B1 2025-03-15 AT 527 372 B1 2025-03-15 (Ob) gemessen und/oder aus Wetterdaten abgeleitet wird. (Whether) measured and/or derived from weather data. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Temperatur ein empirisches Temperaturmodell zur Ableitung der inneren Temperatur des zu untersuchenden Objekts (Ob) basierend auf Netzwetterdaten herangezogen wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that an empirical temperature model is used to determine the temperature in order to derive the internal temperature of the object to be examined (Ob) based on network weather data. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der relativen Differenzverformung Adı eng In Längsrichtung des zu untersuchenden Objekts (Ob) die thermische Verformung zwischen den, den PS- Punkten entsprechenden, Betrachtungspunkten (P+, P2) auf dem zu untersuchenden Objekt (Ob) unter Berücksichtigung der Temperatur, insbesondere der inneren Temperatur des zu untersuchenden Objekts (Ob), mit einem mechanischen Modell berechnet wird. Method according to one of the preceding claims, characterized in that in order to determine the relative differential deformation Adı eng in the longitudinal direction of the object to be examined (Ob), the thermal deformation between the observation points (P+, P2) corresponding to the PS points on the object to be examined (Ob) is calculated using a mechanical model, taking into account the temperature, in particular the internal temperature of the object to be examined (Ob). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der relativen Differenzverformung Adıong In Längsrichtung des zu untersuchenden Objekts (Ob) und/oder zur Kalibration des gemäß Anspruch 6 verwendeten mechanischen Modells die Lageverschiebung zwischen den, den PSPunkten entsprechenden, Betrachtungspunkten (P+, P2) auf dem zu untersuchenden Objekt (Ob) messtechnisch, insbesondere durch Laserdistanzmessung, ermittelt wird. Method according to one of the preceding claims, in particular according to claim 6, characterized in that in order to determine the relative differential deformation Adıong in the longitudinal direction of the object to be examined (Ob) and/or to calibrate the mechanical model used according to claim 6, the positional displacement between the viewing points (P+, P2) corresponding to the PS points on the object to be examined (Ob) is determined by measurement, in particular by laser distance measurement. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Ableiten der differenziellen Verformungsänderung Adıos des zu untersuchenden Objekts zur Korrektur von Fehlern bedingt durch Phasensprünge eine Korrektur der Phasenzahl in Blickrichtung (LOS) des Flugobjekts, insbesondere eine Korrektur mit statistischen Methoden, vorzugsweise ein phase unwrapping, für die zumindest zwei PS-Punkte auf dem zu untersuchenden Objekt (Ob) basierend auf zumindest zwei zu annähernd gleichem Aufnahmezeitpunkt, insbesondere entlang derselben Blickrichtung (LOS), aufgenommen InSARDatensätzen vorgenommen wird, wobei insbesondere vorgesehen ist, Method according to one of the preceding claims, characterized in that before deriving the differential deformation change Adıos of the object to be examined, in order to correct errors caused by phase jumps, a correction of the phase number in the viewing direction (LOS) of the flying object, in particular a correction using statistical methods, preferably phase unwrapping, is carried out for the at least two PS points on the object to be examined (Ob) based on at least two InSAR data sets recorded at approximately the same recording time, in particular along the same viewing direction (LOS), wherein it is provided in particular, dass sich zumindest ein weiteres Flugobjekt auf einer weiteren Flugbahn in einer weiteren, zur Flugrichtung des Flugobjekts entgegengesetzten, Flugrichtung wiederholt in zeitlichem Abstand über das zu untersuchende Objekt (Ob) bewegt und währenddessen entlang einer weiteren Blickrichtung (LOS>) InSAR-Daten aufnimmt, und that at least one further flying object moves repeatedly over the object to be examined (Ob) on a further flight path in a further direction of flight opposite to the direction of flight of the flying object and during this time records InSAR data along a further viewing direction (LOS>), and dass zur Korrektur der Phasenzahl in Blickrichtung (LOS) des Flugobjekts für die zumindest zwei PS-Punkte auf dem zu untersuchenden Objekt von dem sich auf der weiteren Flugbahn in der weiteren, entgegengesetzten, Flugrichtung bewegenden weiteren Flugobjekt entlang der weiteren Blickrichtung (LOS) zu annähernd gleichem Aufnahmezeitpunkt aufgenommene InSAR-Daten herangezogen werden. that to correct the phase number in the line of sight (LOS) of the flying object for the at least two PS points on the object to be examined, InSAR data recorded at approximately the same recording time from the further flying object moving on the further flight path in the further, opposite, flight direction along the further line of sight (LOS) are used. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die horizontalen Bewegungskomponenten (Ade, Ady) der differenziellen Verformungsänderung Adıos auf die Längs- und die Querrichtung des zu untersuchenden Objekts (Ob) projiziert werden gemäß Method according to one of the preceding claims, characterized in that the horizontal movement components (Ade, Ady) of the differential deformation change Adıos are projected onto the longitudinal and transverse directions of the object to be examined (Ob) according to Adı — op) Adı — op) Adrrans = Ady*sin(daLD — op) Adrrans = Ady*sin(daLD — op) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Vertikalverformung Adı, berechnet wird nach _ Adıos + Adıong * COS(Aa_D — Aop) * Sin(8;) Method according to one of the preceding claims, characterized in that the relative vertical deformation Adı is calculated according to _ Adıos + Adıong * COS(Aa_D — Aop) * Sin(θ;) Adıp = cos(8;) Adip = cos(8;) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Method according to one of the preceding claims, characterized in that the relative Vertikalverformung Adı, berechnet wird nach relative vertical deformation Adı, is calculated according to Adıos + (Adıong * COS(AaLD — Xop) + Adtrans * SIN(AaLD — ao») * sin(0;) cos(8;) Adıos + (Adıong * COS(AaLD — Xop) + Adtrans * SIN(AaLD — ao») * sin(0;) cos(8;) Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die relative Differenzverformung Adıong In Längsrichtung des zu untersuchenden Objekts (Ob) Method according to one of the preceding claims, characterized in that the relative differential deformation Adıong in the longitudinal direction of the object to be examined (Ob) Adıy = Adıy = berechnet wird nach Adı * ap* AT is calculated according to Adı * ap * AT wobei AL der relativen Distanz zwischen den, den PS-Punkten entsprechenden, Betrachtungspunkten (P+, P2) auf dem zu untersuchenden Objekt (Ob), av dem spezifischen Ausdehnungskoeffizient des zu untersuchenden Objekts (Ob) und AT der Veränderung der inneren Temperatur des zu untersuchenden Objekts und/oder der Lufttemperatur im Bereich des zu untersuchenden Objekts (Ob) zwischen den Aufnahmezeitpunkten (t, tz) entspricht. where AL is the relative distance between the observation points (P+, P2) corresponding to the PS points on the object to be examined (Ob), av is the specific expansion coefficient of the object to be examined (Ob) and AT is the change in the internal temperature of the object to be examined and/or the air temperature in the area of the object to be examined (Ob) between the recording times (t, tz). 13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der relativen Differenzverformung Adı eng In Längsrichtung und/oder zur Ermittlung der relativen Differenzverformung Adr;ans In Querrichtung ein Modell, insbesondere ein FiniteElemente-Modell, erstellt und die relative Differenzverformung Adı eng in Längsrichtung und/ oder die relative Differenzverformung Adtıans in Querrichtung unter Berücksichtigung des spezifischen Ausdehnungskoeffizient ay des zu untersuchenden Objekts (Ob) und der Veränderung der inneren Temperatur des zu untersuchenden Objekts (Ob) und/oder der Lufttemperatur im Bereich des zu untersuchenden Objekts (Ob) zwischen den Aufnahmezeitpunkten (t+, t2) modelliert werden. 13. Method according to one of the preceding claims, characterized in that in order to determine the relative differential deformation Adı eng in the longitudinal direction and/or in order to determine the relative differential deformation Adr;ans in the transverse direction, a model, in particular a finite element model, is created and the relative differential deformation Adı eng in the longitudinal direction and/or the relative differential deformation Adtıans in the transverse direction are modeled taking into account the specific expansion coefficient ay of the object to be examined (Ob) and the change in the internal temperature of the object to be examined (Ob) and/or the air temperature in the region of the object to be examined (Ob) between the recording times (t+, t2). 14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Ermittlung der PS-Punkte - eine Korrektur, insbesondere eine ellipsoidische, topografische, verformungsabhängige und/oder atmosphärische Korrektur, der aufgenommenen InSAR-Daten vorgenommen wird und/oder - weitere Signalverarbeitungsschritte auf die erstellten Interferogramme angewandt werden. 14. Method according to one of the preceding claims, characterized in that before the determination of the PS points - a correction, in particular an ellipsoidal, topographical, deformation-dependent and/or atmospheric correction, of the recorded InSAR data is carried out and/or - further signal processing steps are applied to the interferograms created. Hierzu 6 Blatt Zeichnungen 6 sheets of drawings 24 / 30 24 / 30
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