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Abstract

Eine auf der Beobachtung der Bodenwasserdynamik basierende Inversion von Georadarsignalen (GPR) zur Schätzung hydraulischer Bodeneigenschaften erfordert in jeder Iteration den Vergleich von Simulationen mit gemessenen Radargrammen. Das berechnete Residuum wird in einem Optimierungsverfahren beispielsweise mit dem Levenberg-Marquardt-Algorithmus im Parameterraum minimiert. In dieser Arbeit werden neue Methoden entwickelt, die es erlauben, auch kompliziertere Strukturen eines Radargramms zuverlässig zuzuordnen und zu vergleichen. Hierzu werden verschieden große Strukturen des Radargramms mit dem Template-Matching-Verfahren aus der Bildverarbeitung zugeordnet. So werden Fehlzuordnungen verringert und die Aussagekraft des Residuums erhöht. Zudem ergibt sich eine Einsparung an Rechenzeit von mehr als einer Größenordnung. Die Berechnung des Residuums wird durch Nutzung von Strukturähnlichkeitswerten aus dem Zuordnungsverfahren angepasst, sodass die Häufigkeit lokaler Minima im Parameterraum reduziert und so das Optimierungsverfahren vereinfacht werden kann. Dazu fließt die Strukturähnlichkeitsinformation zusätzlich zu Signallaufzeit- und Amplitudendifferenzen maßgeblich in das Gesamtresiduum ein. Die entwickelten Methoden werden beispielhaft an einem GPR-Experiment am ASSESS-Standort für Feldversuche zur Schätzung bodenhydraulischer Materialparameter mit einer Sequenz von Optimierungs-Ensembles verwendet.