GOCA-Projekte

 


GOCA-System Einsatz zum Monitoring im Ausbau des Kaiser-Wilhelm-Eisenbahntunnels bei Cochem

Download Paper GOCA Monitoring Cochem Tunnel (pdf, 4,3 MB)

 


Geomonitoring Neubau Hauptbahnhof Wien, Firma Angst, Wien

Download Poster "Geodätisches Online Monitoring zur Beweissicherung an einer ÖBB Tunnelausenwand. Wien, Areal des ehemaligen Südbahnhofes." (pdf, 8.4MB)

 


Überwachung eines Gebäudekomplexes  in Bruck an der Leitha

Seitens des Unternehmens Vermessung Angst ZT GmbH, Wien wird das GOCA-System der­zeit für das geodätische Online-Geomonitoring einer alten Kasernenanlage in Bruck an der Leitha eingesetzt. Nach Setzungen und eingeleiteter baulicher Unterfangungsmassnahmen der Anlage erfolgt die Online-Deformationsanalyse seit Jahresbeginn 2010 mit GOCA. Gegenstand der Zustandschätzung bzw. Online-Überwachung  sind Lage- und Höhenänderungen im Bereich des Kellergewölbes. Das Monitoring umfasst auch eine entsprechende Alarmierung mittels örtlicher Sirene sowie ein Alarmmanagement per SMS. Die TCP/IP-basierte Ansteuerung der eingesetzten Leica Geosystems Totalstation erfolgt mit der zusammen mit dem GOCA-Kooperationspartner VMT-GmBH, Bruchsal entwickelten Hard-und Software VMT_TPSControlBox. Das örtlich installierte GOCA-System wird via Internet vom Büro der Fa. Vermessung Angst ZT, Wien ferngewartet. Das Kommunikationsdesign erlaubt neben dem örtlichen Zugriff auf die fortlaufenden numerischen und graphischen Ergebnisse der Zeitreihen mit Trendkurven und 3D-Verschiebungsschätzungen in dieser Konfiguration auch den Zugriff durch autorisierte Dritte auf die diese Zustandsschätzungen.

 

Links: Querschnitt des zu überwachenden Gebäudekomplexes mit Kellergewölbe.
Rechts
: Kommunikationsdesign des Monitoring-Netzes mit Anbindung an die GOCA-Deformationsanalyse-Software.

 

Kellergewölbe mit TPS-Sensor und Objektpunktprismen im Bereich rechts. TPS zielt auf Stabilpunkte ausserhalb des Gebäudes (links).

Die aus der Netzausgleichung mit der GOCA-Deformationsanalyse-Software resultierenden rohen Objektpunktzeitreihen (GOCA Stufe 2) als Eingangsgrössen für die Deformationsanalyse GOCA-Stufe 3. Rot: Höhenänderungen. Blau und Grün: Lageänderungen.

Links http://www.angst.at/index.htm

Download Poster GOCA Geomonitoring Projekt "Jäger-Kaserne Bruck an der Leitha" (3 MB)

 

 


Geodätisches Geomonitoring Neubau der Rethe-Hub-Brücke

 


Geodätisches Monitoring des Moskauer Kreml. Deformationsanalyse mit GOCA und GOCA-Virtual-Sensor

Poster: Geodätisches Monitoring des Moskauer Kreml (pdf, 0,5 MB)

 


GOCA-Projekt St. Petersburg

Seitens des GOCA Kooperationspartners VMT GmbH Bruchsal wird das GOCA System in Verbindung mit dem Geoinformationssystem CBP der Firma VMT GmbH seit Juni 2009 für das Geo-Monitoring einer Schachtung in der russischen Stadt St. Petersburg eingesetzt.

 


GOCA-Überwachung des neuen Kraftwerks Rheinfelden

Seit Frühjahr 2005 wird das GOCA-System in Zusammenarbeit dem GOCA-Kooperationspartner DrBertges für die Überwachung des im Bau befindlichen neuen Stauwehrs Rheinfelden durch Ganz&Rutner Ingenieur GmbH (GRI) für den Einsatz und die Deformationsanalyse mit GNSS/GPS und terrestrischer Sensorik bereitgestellt. Zum Einsatz kommen GNSS/GPS-seits L1/L2 530-er und 1200-er GPS-Sensoren der Firma Leica-Geoystems. Das Überwachungdesign ist für den Nachweis von Lage- und Höhenverschiebungen mit 3D-Genauigkeiten unter 2-3 mm und einer entsprechend hohen Sensitivität konzipiert. Das Deformationsnetzdesign sieht den epochenweisen Einsatz des GOCA-Systems im ca. halbjährlichen Abstand vor.

Das auf einen Bestand von 100 Jahren konzipierte Überwachungsnetz Stauwehr Rheinfelden besteht aus 8 - zum Teil weit ausserhalb des geologischen Wirkungsfeldes Rheinbetts sowie dessen im kommerziellen Abbau befindlichen Salzstöcke situierten - langzeitstabilen GNSS/GPS-Stabilpunkten sowie 5 GNSS- und weiteren damit vernetzten terrestrischen Objektpunkten im Bereich des Bauwerks (siehe Abbildung).

Die Epochenmessungen erfolgen GNSS/GPS-seits gemischt, d.h. epochenweise sowohl mit der online GOCA-Funklösung als auch im near-online Modus des GOCA-Systems bzw. der GOCA-Software©GOCA-Team Karlsruhe. Wie im leistungsstarken mathematischen Modell einer strengen mehrstufigen Netzausgleichunsbasierten Deformationsanalysesoftware mittels GOCA-Software möglich, befindet sich die GPS-Basestation bei den Messungen im instabilen Objektbereich, wodurch genauigkeitssteigernd kurze und genaue GNSS-Baselines erzielt werden. Etwaige objektpunktbedingte Bewegungen der GPS-Basestation werden im mathematischen Modell der GOCA-Software automatisch berücksichtigt.

Im Objektpunktbereich werden die GNSS/GPS-Messungen durch terrestrische Messungen ergänzt, die in der neuen GOCA-Software Version 4.0 mit GPS-Daten kombiniert werden können.

Die Datenerfassung erfolgt mit der Software GOCA_DC3 DrBertges auf Basis der offenen GOCA-Softwaresschnittstelle GKA.

Sämtliche Epochenausglelchungen, die statische Analyse der Stabilität der Referenzpunkte sowie die auf statistisch strenge Verschiebungsschätzungen basierende Deformationsanalyse werden in Hause Ganz&Rutner mit der GOCA-Software durchgeführt.

Die nächste Epochenmessung mit dem System GOCA wird voraussichtlich im November 2005 am Stauwehr Rheinfelden stattfinden. Interessenten an einer Teilnahme an der dabei stattfindenden Präsentation des GOCA-Systems mögen sich mit der Firma Ganz&Rutner in Verbindung setzen.

Bauherr des neuen Kraftwerks Rheinfelden ist die Energiedienst AG   

 


GOCA-Überwachung beim GPS-Projekt Alp Transit Gotthard

Die Aufgabe

Der derzeit im Bau befindliche Gotthard-Basistunnel wird mit 57 km der längste Eisenbahntunnel der Welt sein. Ein GPS-unterstütztes Überwachungssystem im Gebiet des Basistunnels soll mögliche Deformationsprozesse wie Talverengungen, -ausweitungen, und -verkippungen, die durch den Tunnelbau ausgelöst werden könnten, automatisch überwachen. Zu den vielfältigen Anforderungen an das einzusetzende System zählen:
 

 

Baustelle Gotthard-Basistunnel Sedrun, Graubünden
Foto © AlpTransit Gotthard AG
Überwachungsteilgebiet Rondadura/ Lai Blauoberhalb des Sta.-Maria-Stausees,

Die Lösung

GPS-basierende, vollautomatisierte Geländeüberwachung des längsten Eisenbahntunnels der Welt mit der  GOCA-Deformationsanalyse-Software in Verbindung mit dem Datenakquisitions- und Kommunikationssystem GOCA-DC3.

Die fernwartungsfähige GOCA-Software realisiert online eine Deformationsanalyse unter Ausgleichung der über eine hardwareneutrale Standardschnittstelle übermittelten Daten von Sensorarrays - im Regelfall Baselinevektoren von GPS-Sensoren sowie Totalstationsdaten. Durch Unterteilung des Sensorarrays in einen Stabil- und Objektbereich werden in strenger Ausgleichung zu jedem Abtastzeitpunkt die 30-Koordinaten der Objektpunkte im Referenzdatum der Stabilpunkte bestimmt. Die resultierenden Objektpunktzeitreihen sowie online Filterkurven und Trendschätzungen, z.B. mittels Kaimanfilter, werden in Graphikfenstern visualisiert. Der automatische Alarm wird realisiert über einen Nutzer-definierten 3D-Zustandsvektor bezüglich kritischer Verschiebungen, Geschwindigkeiten und Beschleunigungen der Objektpunkte.

Das Kommunikations- und Datenakquisitionssystem GOCA-DC3 der Firma Dr. Bertges Vermessungstechnik ermöglicht Anschluss und Verwaltung vielfältiger Sensoren über unterschiedlichste Kommunikationskanäle. Das fernwartungsfähige System besteht aus mindestens einem Zentralrechner (Datenkonzentrator) und mehreren externen, mit Sensoren gekoppelten Steuereinheiten. Das modulare und im laufenden Betrieb skalierbare System erlaubt eine schnelle Anpassung an die Anforderungen des Anwenders. Die Erfassung der Sensordaten (GPS-Baselines, Totalstationsmessungen) erfolgt im Realtime, Near-Realtime- oder Offline-Modus. Der anschließende Datenaustausch mit der Analysesoftware GOCA ist im On- und Offline-Modus möglich. Abtastraten und Messablauf können frei gewählt werden.
 

 

GOCA-Monitoring. GPS-Punkt im Bereich Sta.-Maria-Stautsee GOCA-Monitoring. GPS-Punkt im Bereich Oberalp

GOCA-Überwachung eines Fabrikareals in Zusammenarbeit mit RWE Rheinbraun Köln

Seit dem 11.12.2002 ist das GOCA-System  unter Verwendung von fünf GPS-Sensoren (DICK3 und RAT mit L1/L2-MR2-Empfängern der Firma GeoNav, die übrigen 3 Objektpunkte mit L1 GeoNav-GOCA-Empfängern der Hochschule Karlsruhe - Technik und Wirtschaft) auf einem Fabrikareal installiert. Ziel ist es mögliche Deformationen - insbesondere auch Höhenänderungen - im Zusammenhang mit einem nahe gelegenen Tagebau frühzeitig zu erkennen. Die untenstehende Abbildung (links) zeigt das Überwachungsdesign, die Abbildung rechts zeigt die als GPS-Referenzstation arbeitende und im Objektbereich situierte GPS-Monitoring-Station DICK3.

Zur Kontrolle der mit GOCA ermittelten Höhenänderungen erfolgen Feinnivellements. Die bisherigen Untersuchungen weisen Übereinstimmung zwischen den mit GOCA ermittelten Höhenänderungen und den durchgeführten Feinnivellements im mm-Sensitivitätsbereich auf.

 

Übersicht über das Projektgebiet GPS-Monitoring-Station DICK3

 


 

Überwachung der Kops-Staumauer. Illwerke Vorarlberg, Österreich.

 
Seit Mai 2001 wird in Vorarlberg die Staumauer Kops der österreichischen Illwerke mit dem System GOCA überwacht. Drei GPS-Sensoren befinden sich derzeit im Einsatz: 2 Objektpunkte und ein Stabilpunkt sind besetzt. Objektpunkte sind das künstliche Widerlager der Staumauer (gelb, GPS-Referenzstation) und die Mauerkrone (rot, Rover 1).

Der stabile Referenzpunkt (rot, Rover 2) ist auf dem rechten Bild zu sehen.

Staumauer Kops mit den GPS-Sensoren

Stabiler Referenzpunkt

   


 

Glan-Münchweiler, Böschungsüberwachung beim gefährdeten Autobahnabschnitt A62. BAB-Verwaltung & Geo_International

 
Das System GOCA wird im Moment im Auftrag der Autobahnverwaltung in Quirnbach bei Glan-Münchweiler als Projekt von GeoInternational, Mainz vor dem Hintergrund "Monitoring und Alarmierung" installiert.  

Die Böschung unterhalb der Autobahn A62 bewegt sich zwar "nur" wenige cm pro Jahr, die dadurch entstehenden Schäden sind jedoch deutlich erkennbar, u.a. an der Böschungsstützmauer (Bild unten links). 

 

Versatz an der Stützmauer

Gesamtansicht auf die gefährdete Böschung unterhalb der Autobahn A62

 


 

Online - Überwachung der Lohwies-Halle in Reisbach/Saarland (Bergsenkungsgebiet)
in Zusammenarbeit mit der Deutschen Steinkohle AG

 

Klassische GPS-Messungen im Bergsenkungsgebiet Reisbach
Durch die Entnahme von Steinkohle im Untergrund kommt es zu Setzungen der Gesteinsschichten, die sich bis an die Erdoberfläche fortsetzen und zu einer Senkungsmulde führen. Zum Nachweis derartiger Deformationen wurde im Frühjahr 1999 im Bergsenkungsgebiet Reisbach/Saarland (Abbildung unten)  im Rahmen einer Diplomarbeit an der Fachhochschule Karlsruhe ein klassisches GPS-Deformationsnetz angelegt und im Zeitraum von 3 Monaten in 6 Epochen beobachtet. Dabei konnten Deformationen in der Lage von bis zu 25 cm und in der Höhe von bis zu 90 cm nachgewiesen werden.

reisbach.gif (166295 Byte)

Überwachungsmessungen im Bergsenkungsgebiet Reisbach mit GOCA

Vom 2.8.1999 bis 7.2.2000 wurde eine online Überwachung eines diskreten Objektes, der Lohwies-Halle in Reisbach, mit GOCA eingerichtet.  Im Falle der Überwachung der Lohwies-Halle (Abbildung rechts) bestand die Empfängerhardware aus zwei Leica 300 - Sensoren, wobei die Referenzstation auf dem Dach der Lohwies-Halle (Objektpunkt) und der Roversensor auf dem Dach des Nordschachtes des Bergwerks Ensdorf (Stabilpunkt) installiert wurden (Abbildung oben). Die Datenübertragung zwischen Referenzstation und Roverstation erfolgte mittels Funkmodems. Die an der Roverstation anfallenden NMEA-Datensätze wurden per Datenleitung an den PC in der GOKA-Zentrale übertragen und über die Interface-Software LeGoTerm der GOCA-Deformationsanalysesoftware zugeführt.

lohwies_halle.gif (75775 Byte)


Ergebnisse der Überwachung

Untenstehende Abbildungen zeigen die mit der GOCA-Software ermittelten Zeitreihen des Objektpunktes auf der Lohwies-Halle im Zeitraum vom 2.8.1999 bis 7.2.2000. Basierend auf einer Spline-Ausgleichung wurde mit der GOCA-Software für Rechtswert, Hochwert (obere Abbildung) und Höhe (untere Abbildung) eine Trendschätzung durchgeführt.

Die Deformationen betragen für den Zeitraum vom 2.8.1999 bis 7.2.2000:

Höhe Rechtswert Hochwert
1.23 m 0.18 m  0.19 m 

Die maximalen Deformationsraten liegen bei:

Höhe Rechtswert Hochwert
20 mm/Tag 1.5 mm/Tag  2.0 mm/Tag 

Mit Hilfe des in der GOCA-Software implementierten Kalmanfilter-Moduls wurde für einen ausgewählten Zeitraum von 5 Wochen eine Schätzung von Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung durchgeführt. Die unten stehende Abbildung zeigt die resultierenden Objektpunktzeitreihen. Der Graphikbetrachter für die Kalmanfilter-Resultate ist entsprechend dem Standard-Graphikbetrachter aufgebaut und besitzt 3 Diagramme für Position (oben), Geschwindigkeit (Mitte) und Beschleunigung (unten). Durch den Stillstand des Kohleabbaubetriebs an den Wochenenden ergeben sich Verzögerungen bzw. Beschleunigungen im Setzungsvorgang an der Erdoberfläche, die sich deutlich in den Geschwindigkeits- und Beschleunigungszeitreihen abzeichnen.

 


Online - Monitoring der Palabora-Kupfermine in Südafrika

Seit November 2004 wird das GOCA-System mit Trimble-Equipement (Fa. GeoNav, Fa. Optron / Südafrika) zur Überwachung der Palabora-Kupermine in Südafrika eingesetzt.