GermanWikipedia - /page/entry.mu

Micron Document

<!DOCTYPE html>

<title>Bodenradar</title>

</head>

<h1 id="firstHeading" class="firstHeading mw-first-heading"><span class="mw-page-title-main">Bodenradar</span></h1>

</header>

</div>

<p>Ein <b>Bodenradar</b>, auch <b>Georadar</b>, engl. <i>Ground Penetrating Radar</i> (GPR) oder <i>Radio Echo Sounding</i> (RES), erlaubt eine zerstörungsfreie Charakterisierung des Untergrundes mit hochfrequenten <a href="Elektromagnetische_Wellen" class="mw-redirect" title="Elektromagnetische Wellen">elektromagnetischen Wellen</a>. In der <a href="Geophysik" title="Geophysik">Geophysik</a> dient es im Wesentlichen zur Untersuchung der oberen Schichten der <a href="Erdkruste" title="Erdkruste">Erdkruste</a>. In militärischen Anwendungen wird es zum Aufspüren von <a href="Landmine" title="Landmine">Landminen</a> eingesetzt.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Beschreibung">Beschreibung</h2></div>

<p>Als Bodenradar können verschiedene <a href="Radar" title="Radar">Radar</a>-Technologien verwendet werden. Das <a href="Impulsradar" class="mw-redirect" title="Impulsradar">Impulsradar</a> verwendet eine <a href="Amplitudenmodulation" title="Amplitudenmodulation">Amplitudenmodulation</a> als <a href="Ultrabreitband" title="Ultrabreitband">Ultrabreitband-Verfahren</a> im Zeitbereich. Möglich ist auch das <a href="Dauerstrichradar" title="Dauerstrichradar">Dauerstrichradarverfahren</a> – entweder kontinuierlich oder diskret frequenzmoduliert (<a href="Dauerstrichradar#Stepped-Frequency_Continuous_Wave_(SFCW)" title="Dauerstrichradar">SFCW</a>).<sup id="cite_ref-1" class="reference"><a href="#cite_note-1"><span class="cite-bracket">[</span>1<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Beim <a href="Impulsradar" class="mw-redirect" title="Impulsradar">Pulsradar</a> ergibt sich die Entfernung aus der <a href="Laufzeitmessung" title="Laufzeitmessung">Zeitdifferenz</a> zwischen dem Senden eines kurzen Pulses und dem Eintreffen der reflektierten Signale am Empfänger. Bei <a href="Dauerstrichradar" title="Dauerstrichradar">FMCW</a>- und SFCW-Radaren wird die Differenzfrequenz bzw. Differenzphase zwischen Sende- und Empfangssignal ausgewertet.

</p>

<p>Generell wird eine möglichst große Bandbreite des Sendesignals angestrebt. Eine Möglichkeit zur technischen Realisierung einer großen Bandbreite ist, die untere Grenzfrequenz gegen Null streben zu lassen. Die Signalform wird dann nicht auf eine Trägerfrequenz moduliert, sondern es wird nur ein extrem kurzer Hochspannungsimpuls im Bereich von wenigen Pikosekunden bis zu einigen Nanosekunden auf die Sendeantenne gegeben. Die resultierende Art von Sendesignalen wird als <i>Basisbandpuls</i> bezeichnet. Gesendet wird dann eine Impulsform als ein sogenannter <a href="David_Marr#Das_Marr-Wavelet" title="David Marr">„Mexikanischer Hut“</a>, der durch die zeitliche Ableitung einer <a href="Normalverteilung" title="Normalverteilung">Glockenkurve</a> gebildet wird. Die Bandbreite ergibt sich aus der Kürze des Hochspannungsimpulses. Der Empfänger wird dann auf die Mittenfrequenz der Bandbreite abgestimmt. Als Antenne dient meist ein elektrisch verkürzter <a href="Dipolantenne" title="Dipolantenne">Dipol</a> oder <a href="Fl%C3%A4chendipol" class="mw-redirect" title="Flächendipol">Spreizdipol</a>,<sup id="cite_ref-daniels_2-0" class="reference"><a href="#cite_note-daniels-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> der manchmal sogar in direktem Kontakt mit der Erdoberfläche steht, um Einkopplungsverluste beim Übergang von der Luft in das Erdreich zu verringern. Das gesamte Bodenradar wird dann zum Beispiel auf einer Plane über den Boden geschleift. Bei einem größeren Abstand zur Erdoberfläche werden auch kurze TEM-<a href="Hornstrahler" title="Hornstrahler">Hornstrahler</a> genutzt,<sup id="cite_ref-daniels_2-1" class="reference"><a href="#cite_note-daniels-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> die dann wegen des tiefen Frequenzbereiches relativ große Ausmaße haben.

</p><p>Bei Dauerstrichradargeräten werden getrennte Sende- und Empfangsantennen mit einem gewissen Abstand zueinander genutzt. Dauerstrichradare sind meist schmalbandig und erzielen die notwendige Bandbreite durch schrittweise oder kontinuierliche Änderung der Mittenfrequenz. Diese Radargeräte können beliebige Breitbandantennen verwenden, die das Spektrum des Senders abdecken.<sup id="cite_ref-daniels_2-2" class="reference"><a href="#cite_note-daniels-2"><span class="cite-bracket">[</span>2<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Sie senden zwar mit geringerer Leistung, haben aber durch die Integration der Echosignale über die Zeit eine bessere Rauschunterdrückung. Die Messungen dauern deshalb länger, das Bodenradar darf höchstens im Schritttempo über den Untergrund bewegt werden. Impulsradargeräte können dagegen, in Fahrzeuge eingebaut, während des schnell fließenden Verkehrs genutzt werden.

</p><p>Die Arbeitsfrequenzen liegen im Bereich von 1 bis 2400 MHz. Die Wahl des Frequenzbereichs ist ein Kompromiss zwischen der gewünschten Auflösung, der zu erzielenden Eindringtiefe und des frequenzabhängigen Effekts von Bodeninhomogenitäten. Spezielles Minensuchradar kann auch höhere Frequenzen bis 4 GHz verwenden, da die meisten Minen nur bis in eine Tiefe von 20 cm ausgebracht sind.<sup id="cite_ref-3" class="reference"><a href="#cite_note-3"><span class="cite-bracket">[</span>3<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Radargramm">Radargramm</h2></div>

<p>Das Bild zeigt ein Beispiel eines Bodenradarbildes. Der Abstand zwischen dunkelgrüner Sende- zur Empfangsantenne ist konstant. Jede Messung erzeugt eine Spalte im Bild. Durch Verschieben der Sende- und Empfangseinheit entlang der Profillinie erhält man eine zweidimensionale Darstellung der Reflexionen im Untergrund.

</p><p>Die Ausbreitung der <a href="Elektromagnetische_Welle" title="Elektromagnetische Welle">elektromagnetischen Wellen</a> im Untergrund ist stark abhängig von den im Boden befindlichen Strukturen, die <a href="Reflexion_(Physik)" title="Reflexion (Physik)">Reflexion</a>, <a href="Streuung_(Physik)" title="Streuung (Physik)">Streuung</a>, <a href="Beugung_(Physik)" title="Beugung (Physik)">Beugung</a> und <a href="Transmission_(Physik)" title="Transmission (Physik)">Transmission</a> der eingestrahlten Welle hervorrufen.

Durch die tiefen Frequenzen können die Antennen keine große Richtwirkung erhalten. Ein reflektierendes Objekt im Boden wird deswegen schon aus größerer Entfernung geortet. Diese Signale ergeben bei der Überfahrt über das Objekt in der Summe eine hyperbelförmige Form in dem Radarbild.

</p><p>Für die Umwandlung der Laufzeit des Signals in eine Tiefenangabe (Zeit-Tiefen-Konversion) wird die jeweilige Ausbreitungsgeschwindigkeit des elektromagnetischen Signals in den von ihm durchlaufenen Medien benötigt, die von den spezifischen elektrischen Eigenschaften der jeweiligen Medien abhängt. Bei der Berechnung der Tiefe muss also die Bodenstruktur beachtet werden. Dafür gibt es Tabellen, die abhängig von der <a href="Bodenart" title="Bodenart">Bodenart</a> und der Feuchtigkeit die Ausbreitungsgeschwindigkeit in Meter pro Nanosekunde angeben.<sup id="cite_ref-4" class="reference"><a href="#cite_note-4"><span class="cite-bracket">[</span>4<span class="cite-bracket">]</span></a></sup> Zur Zeit-Tiefen-Konversion müssen daher weitere geologische Informationen (z. B. aus Kernbohrungen) herangezogen werden. Dies ist jedoch nicht die einzige Möglichkeit, die Ausbreitungsgeschwindigkeit zu bestimmen. Durch Analyse der Hyperbel, die ein einfacher Reflektor, wie zum Beispiel ein Rohr, im Radargramm hinterlässt, kann man ebenfalls auf die Ausbreitungsgeschwindigkeit schließen.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Anwendungsbereiche">Anwendungsbereiche</h2></div>

<p>Zur Erkundung des flachen Untergrundes wird das Bodenradar als nicht-invasive Methode bei geologischen und geotechnischen Fragestellungen, etwa zum Deichmonitoring und Hochwasserschutz<sup id="cite_ref-5" class="reference"><a href="#cite_note-5"><span class="cite-bracket">[</span>5<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>, sowie in der Rohstoffexploration (Sand, Kies), der Leitungsverlaufs-Erkundung und für ingenieurgeologische Untersuchungen eingesetzt. Weitere Anwendungsmöglichkeiten liegen im Bereich der <a href="Arch%C3%A4ologie" title="Archäologie">Archäologie</a>, der technischen Untersuchungen von Altlasten-Standorten (unterirdische Einbauten und Hohlräume, Auffüllungen, Leitungen und Bodenschichtverläufe) sowie im Berg- und Tunnelbau.

</p>

<p>Die Raumsonde <a href="Mars_Express" title="Mars Express">Mars Express</a> untersucht mit dem Radar <i>MARSIS</i> den Marsboden in einer Tiefe von bis zu 5 km. Der Abstand der Antenne zum Boden beträgt mehr als 300 km bis maximal 800 km. MARSIS ist auch in der Lage, die <a href="Ionosph%C3%A4re#Ionosonden" title="Ionosphäre">Ionosphäre zu sondieren</a>. Die Messfrequenz liegt bei 1,8–5 MHz, 0,1–5 MHz bei Ionosphärenmessung.

</p><p>Die amerikanische Sonde <a href="Mars_Reconnaissance_Orbiter" title="Mars Reconnaissance Orbiter">Mars Reconnaissance Orbiter</a> trägt ein ähnliches Bodenradar, das <i>SHARAD</i> (Shallow Radar). Die höhere Messfrequenz von 15–25 MHz liefert eine höhere Auflösung als MARSIS, dafür aber eine geringere Eindringtiefe. Das Bild rechts zeigt ein SHARAD-Radargramm entlang der im unteren Teilbild gezeigten Spur. Die Farben charakterisieren das Höhenprofil von Grün (Senke) zu Rot (Erhebung). Die Abschätzung der Profiltiefe erfolgte über eine Schätzung der Signalausbreitungsgeschwindigkeit im Gestein.

</p><p>GPR kann zur Vermessung der Dicke von Gletschereis dienen. Ein Beispiel ist der Fund eines 1942 verloren gegangenen Flugzeuges 91 m unter dem <a href="Gr%C3%B6nland" title="Grönland">Grönland</a>-Eis mittels GPR an Bord einer Drohne.<sup id="cite_ref-6" class="reference"><a href="#cite_note-6"><span class="cite-bracket">[</span>6<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Ein weiteres Beispiel ist die Entdeckung des nordseitigen Korridors in der <a href="Cheops-Pyramide" title="Cheops-Pyramide">Großen Pyramide von Gizeh</a> im März 2023. Bodenradarmessungen waren in der Lage, die exakte Position und Form des Korridors vorherzusagen und eine <a href="Endoskopie" class="mw-redirect" title="Endoskopie">Endoskopie</a> einzuleiten.<sup id="cite_ref-7" class="reference"><a href="#cite_note-7"><span class="cite-bracket">[</span>7<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p><p>Neuere Entwicklungen ermöglichen, Bodenradar mit einem <a href="Hubschrauber" title="Hubschrauber">Hubschrauber</a> in unzugänglichen Gegenden zum Beispiel zur Kartierung vom Grundwasserspiegel, von Gletschern oder Sedimentschichten einzusetzen. Die typische Arbeitshöhe des Bodenradars liegt bei 15 bis 25 m über der Oberfläche. In der Datenverarbeitung wird die genaue momentane Position des Radars durch <a href="GPS" class="mw-redirect" title="GPS">GPS</a> erfasst und erlaubt ein Hinterlegen der Messergebnisse mit digitalem Kartenmaterial. Der Messvorgang erlaubt eine Fluggeschwindigkeit über Grund zwischen 40 und 80 km/h.<sup id="cite_ref-8" class="reference"><a href="#cite_note-8"><span class="cite-bracket">[</span>8<span class="cite-bracket">]</span></a></sup>

</p>

<div class="mw-heading mw-heading3"><h3 id="Bohrlochradar">Bohrlochradar</h3></div>

<p>Eine weitere Anwendung des Bodenradars ist das Bohrlochradar, welches speziell für Bohrlöcher konzipiert ist. Eine Methode der Geophysik sind Testbohrungen zur Materialanalyse. In diesem Zusammenhang bieten Bohrlochradarsysteme eine wesentliche Möglichkeit der Charakterisierung der Umgebung dieser Bohrungen unter Einsatz eines nicht-invasiven Bodenradarsystems. Hauptsächlich werden Bohrlochradarsysteme mit omnidirektionalen Empfangsantennen eingesetzt, die den Abstand von Reflektoren messen, jedoch keine Information über den azimutalen Winkel. Richtungssensitive Antennen hingegen ermöglichen die Messung der Entfernung und Richtung der reflektierten Echos.

</p>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Literatur">Literatur</h2></div>

<ul><li>Jürg Leckebusch: <i>Die Anwendung des Bodenradars (GPR) in der archäologischen Prospektion – 3D-Visualisierung und Interpretation.</i> Leidorf, Rahden 2001, ISBN 3-89646-403-5.</li>

<li>D. J. Daniels: <i>Ground-penetrating radar.</i> Inst. of Electrical Engineers, London 2004, ISBN 0-86341-360-9.</li>

<li>C. S. Bristow: <i>Ground penetrating radar in sediments.</i> Geological Society, London 2003, ISBN 1-86239-131-9.</li>

<li>Harry M. Jol: <i>Ground Penetrating Radar – Theory and Applications.</i> Elsevier, Amsterdam 2009, ISBN 978-0-444-53348-7.</li>

<li>Günter Schlögel: <i>Modellierung und Lokalisierung kleinräumiger Einlagerungen (Kriegsrelikte) im Untergrund mit Georadar.</i> Diplomarbeit, Montanuniv. Leoben 2007, <a rel="nofollow" class="external autonumber" href="https://web.archive.org/web/20160304043404/https://www.unileoben.ac.at/images/stories/Bibliothek/edoc/AC06041706n01vt.pdf">[1]</a> (pdf, 3,5 MB, abgerufen am 9. März 2009).</li>

<li>Olaf Borchert: <i>Receiver Design for a Directional Borehole Radar System.</i> <a href="Dissertation" title="Dissertation">Dissertation</a>. Bergische Universität, Wuppertal 2008, <a rel="nofollow" class="external autonumber" href="http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn=urn%3Anbn%3Ade%3Ahbz%3A468-20080382">[2]</a> (pdf, 8,2 MB, abgerufen am 12. Oktober 2009).</li>

<li>Jan-Florian Höfinghoff: <i>Untersuchungen zur Anwendbarkeit von Georadar in der Bohrgarnitur.</i> Dissertation. Leibniz Universität, Hannover 2013, ISBN 978-3-944586-23-6.</li></ul>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Weblinks">Weblinks</h2></div>

<div class="sisterproject" style="margin:0.1em 0 0 0;"><div class="noresize noviewer" style="display:inline-block; line-height:10px; min-width:1.6em; text-align:center;" aria-hidden="true" role="presentation"><span class="mw-default-size" typeof="mw:File"><span title="Commons"></span></span></div><b><span class=""><a class="external text" href="https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Ground_penetrating_radars?uselang=de"><span lang="en">Commons</span>: Bodenradar</a></span></b> – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien</div>

<div class="sisterproject" style="margin:0.1em 0 0 0;"><span class="noviewer" style="display:inline-block; line-height:10px; min-width:1.6em; text-align:center;" aria-hidden="true" role="presentation"><span class="mw-default-size" typeof="mw:File"><span title="Wiktionary"></span></span></span><b><a href="https://de.wiktionary.org/wiki/Bodenradar" class="extiw external" title="wikt:Bodenradar">Wiktionary: Bodenradar</a></b> – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen</div>

<div class="mw-heading mw-heading2"><h2 id="Einzelnachweise">Einzelnachweise</h2></div>

<li id="cite_note-1"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-1">↑</a></span> <span class="reference-text">Merrill Skolnik: <i>Radar Handbook, Third Edition</i> McGraw-Hill Professional, 2008, ISBN 978-0-07-148547-0, S. 21.20</span>

</li>

<li id="cite_note-daniels-2"><span class="mw-cite-backlink">↑ <sup><a href="#cite_ref-daniels_2-0">a</a></sup> <sup><a href="#cite_ref-daniels_2-1">b</a></sup> <sup><a href="#cite_ref-daniels_2-2">c</a></sup></span> <span class="reference-text">D. J. Daniels: <i>Ground-penetrating radar.</i> Inst. of Electrical Engineers, London 2004, ISBN 0-86341-360-9, S. 177f (<a rel="nofollow" class="external text" href="https://books.google.de/books?id=16PV-fhKasoC&pg=PA177#v=onepage">eingeschränkte Vorschau</a> in der Google-Buchsuche)</span>

</li>

<li id="cite_note-3"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-3">↑</a></span> <span class="reference-text"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://www.gichd.org/fileadmin/GICHD-resources/rec-documents/10.pdf">Martin Fritzsche, <i>Anwendung von Verfahren der Mustererkennung zur Detektion von Landminen mit Georadaren</i> in „Forschungsberichte aus dem Institut für Höchstfrequenztechnik und Elektronik der Universität Karlsruhe“; Karlsruhe, Univ., Diss., 2001 Band 30</a> Seite 8</span>

</li>

<li id="cite_note-4"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-4">↑</a></span> <span class="reference-text">Knödel, Klaus,: <cite style="font-style:italic">Geophysik : mit 57 Tabellen</cite>. 2. Auflage. Springer, Berlin 2005, ISBN 978-3-540-22275-0.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Bodenradar&rft.au=Kn%C3%B6del%2C+Klaus%2C&rft.btitle=Geophysik+%3A+mit+57+Tabellen&rft.date=2005&rft.edition=2.+Aufl&rft.genre=book&rft.isbn=9783540222750&rft.place=Berlin&rft.pub=Springer" style="display:none"> </span></span>

</li>

/* start https://de.wikipedia.org/ */

.mw-parser-output .webarchiv-memento a{color:inherit}

/* end https://de.wikipedia.org/ */

</style><a rel="nofollow" class="external text" href="https://web.archive.org/web/20151118221200/http://www.planeterde.de/geotechnologien/aktuell/georadar-stabilitaet-von-deichen-ermitteln/"><i>Georadar - Stabilität von Deichen ermitteln,</i></a> (<span class="webarchiv-memento"><a href="Webarchivierung#Begrifflichkeiten" title="Webarchivierung">Memento</a></span> vom 18. November 2015 im <i><a href="Internet_Archive" title="Internet Archive">Internet Archive</a></i>) Portal „planeterde“, abgerufen am 18. November 2015.</span>

</li>

<li id="cite_note-6"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-6">↑</a></span> <span class="reference-text"><span class="cite"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://crev.info/2018/08/ww2-aircraft-found-300-ft-greenland-ice/"><i>WW2 Aircraft Found Under 300 Ft of Greenland Ice – CEH.</i></a><span class="Abrufdatum"> Abgerufen am 8. März 2022</span>.</span><span style="display: none;" class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Adc&rfr_id=info%3Asid%2Fde.wikipedia.org%3ABodenradar&rft.title=WW2+Aircraft+Found+Under+300+Ft+of+Greenland+Ice+%E2%80%93+CEH&rft.description=WW2+Aircraft+Found+Under+300+Ft+of+Greenland+Ice+%E2%80%93+CEH&rft.identifier=https%3A%2F%2Fcrev.info%2F2018%2F08%2Fww2-aircraft-found-300-ft-greenland-ice%2F"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-7"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-7">↑</a></span> <span class="reference-text">Mohamed Elkarmoty and Johannes Rupfle et al.: <cite style="font-style:italic">Localization and shape determination of a hidden corridor in the Great Pyramid of Giza using non-destructive testing</cite>. Hrsg.: NDT & E International. Elsevier, 2. März 2023, <a href="Digital_Object_Identifier" title="Digital Object Identifier">doi</a>:<span class="uri-handle" style="white-space:nowrap"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://doi.org/10.1016/j.ndteint.2023.102809">10.1016/j.ndteint.2023.102809</a></span>.<span class="Z3988" title="ctx_ver=Z39.88-2004&rft_val_fmt=info%3Aofi%2Ffmt%3Akev%3Amtx%3Abook&rfr_id=info:sid/de.wikipedia.org:Bodenradar&rft.au=Mohamed+Elkarmoty+and+Johannes+Rupfle+et+al.&rft.btitle=Localization+and+shape+determination+of+a+hidden+corridor+in+the+Great+Pyramid+of+Giza+using+non-destructive+testing&rft.date=2023-03-02&rft.doi=10.1016%2Fj.ndteint.2023.102809&rft.genre=book&rft.pub=Elsevier" style="display:none"> </span></span>

</li>

<li id="cite_note-8"><span class="mw-cite-backlink"><a href="#cite_ref-8">↑</a></span> <span class="reference-text">technische Spezifikation des <a rel="nofollow" class="external text" href="http://www.rst-group.biz/index.php?id=94&no_cache=1&L=1&cHash=e24fc2ad0f96cce115b18d06a684e46e">HERA</a> (HElicopter RAdar) der Firma RST in der Schweiz.</span>

</li>

</ol>

<div>

Normdaten (Sachbegriff): <a href="Gemeinsame_Normdatei" title="Gemeinsame Normdatei">GND</a>: <span class="-print"><a rel="nofollow" class="external text" href="https://d-nb.info/gnd/4318591-5">4318591-5</a></span> </div>

</div></div></div><div><div class="zim-footer">

Dieser Artikel wurde von <a class="external text" title="Zuletzt bearbeitet am 2025-08-03" href="https://de.wikipedia.org/wiki/?title=Bodenradar&oldid=258548479">Wikipedia</a> herausgegeben. Der Text ist unter <a class="external text" href="https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.de">Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0</a> verfügbar, sofern nicht anders angegeben. Für die Mediendateien können zusätzliche Bedingungen gelten.

</div>

</div></div>

</div>

</main>

</div>

</body></html>