GeoRadar – so funktioniert es im Detail

Mit einem GeoRadar kann man im Boden Gegenstände sicher orten. Auf unseren Seiten zeigen wir Beispiele, wie es genutzt werden kann und für wen wir es einsetzen. Bleibt für technisch Versierte die Frage, wie unsere Technik im Grunde funktioniert.

Das Georadar oder auch GPR steht für Ground Penetrating Radar. Das Wort Radar setzt sich zusammen aus Radio Detection And Ranging (Radiodetektion und Ortung). Versendet werden hochfrequente elektromagnetische Signale im Bereich von 10 MHz bis zu 2,6 GHz. Dabei werden aktiv Impulse versendet und die Antwort aufgezeichnet. Die Leistung der Antennen ist um ein vielfaches geringer, als bei Mobiltelefonen und wird hauptsächlich in den Untergrund abgestrahlt. Damit gehören Georadarmessungen zu den zerstörungsfreien und für den Menschen völlig harmlosen Untersuchungsmethoden.

Ein Georadar besteht aus mehreren Komponenten. Die Steuereinheit erfüllt mehrere Aufgaben. Sie versorgt die Antenne mit Strom, arbeitet als Bedienung, dient als Datenspeicher und bietet die Möglichkeit, die Daten Vorort auf einem integrierten Bildschirm darzustellen.

Die Antenne des GeoRadar arbeitet als Sender und als Empfänger. Zwei Dipole übernehmen diese Aufgabe. Ihre Größe ist maßgeblich von ihrer mittleren Frequenz abhängig. Je niedriger die Frequenz, desto größer die Dipole und die Antenne und desto niedriger ist die abgestrahlte Energie.

Das Messrad schafft Möglichkeiten zur Echtzeitpositionsmessung und sorgt für genaue Distanzmessungen.

Die Antenne sendet elektromagnetische Wellen in den Untergrund. Diese laufen mit unterschiedlicher Geschwindigkeit durch das Erdreich. Umso niedriger die Frequenz der Antenne ausfällt, desto länger sind die Wellen, desto größer ist die Eindringtiefe und desto niedriger wird die Auflösung.

Zwei physikalische Eigenschaften des jeweiligen Mediums bestimmen Reichweite und Erfassbarkeit von Objekten mit Georadar gemessen.

Die elektrische Leitfähigkeit σ (S/m) ist die Fähigkeit des Materials den elektrischen Strom zu leiten. Generell gilt je höher der Wassergehalt und je höher der Tongehalt im Untergrund, desto höher ist die elektrische Leitfähigkeit. Eine hohe elektrische Leitfähigkeit sorgt für diffuse Verwirbelungen und eine geringere Eindringtiefe.

Die relative elektrische Permitivität εr ist eine dimensionslose Einheit für die Ladungsspeicherkapazität eines Mediums, das durch ein elektrisches Feld polarisiert wird. Der Wassergehalt ist ein maßgeblicher Faktor. Zu sehen im Radargramm sind Objekte nur aufgrund von unterschiedlichen Permitivitäten zum umliegenden Material.

Die vom GeoRadar empfangenen Signale werden mit ihren Amplituden in einem Radargramm dargestellt. Reflektionen an Objekten lassen sich als höhere Amplituden im Radargramm darstellen, so dass die für Georadar typischen Hyperbeln entstehen.

Diese mit Hilfe des GeoRadars gewonnenen  „Winkel“ lassen sich vom Fachmann sehr gut auswerten und geben damit den tiefen Weitblick für anstehende Projekte.

Mit GeoRadar aufgenommen durch eine 350Mhz digital Antenne in Rhede. Magenta: Telekomkabel. Blau: Wasserversorgungsrohr. Gelb: Stromleitung. Eindringtiefe ca. 3m. Rot-gelbe Amplitudenskala. Visualisiert durch entsprechende Aufbereitungssoftware.

3D-Profilbild mit Leitungsverlauf

3D-Profilbild mit Leitungsverlauf

2D-Tiefenprofilschnitt vom GeoRadar zur Schichtenmessung in der Xanthener Straße in Wesel (20m breit). Top bis ca. 15cm: Straße. 15-150 cm Straßenbefestigung/Aufschüttung. Ab 150 cm Auelehm.

3D-Profilbild mit Leitungsverlauf

2D-Tiefenprofilschnitt zur Schichtenmessung

3D- und 2D Tiefenprofilschnitt von Brückenüberdeckung. Die Brücke ist ca. 10m lang und 6m tief. Zu sehen ist eine stark reflektierende Betonplatte in einem Meter Tiefe (gelb). Rot-gelbe Amplitudenskala.

3D-Profilbild mit Leitungsverlauf

3D- und 2D Tiefenprofilschnitt