Ingenieure der Purdue University haben ein patentiertes Verfahren entwickelt, das darauf abzielt, das Risiko gefährlicher Beschädigungen unterirdischer Versorgungsleitungen bei Bauprojekten zu verringern und damit verbundene wirtschaftliche Verluste, Dienstunterbrechungen und Personenschäden zu minimieren. Professor Hubo Cai und der Doktorand Yuxi Zhang aus dem Bauingenieurwesen haben die Analyse traditioneller Georadar-Daten verbessert, um Position, Ausrichtung und Radius unterirdischer Leitungen genauer zu schätzen. Die Studie verwendet einen Bayes'schen Rahmen zur Quantifizierung von Unsicherheiten in den Schätzungen und unterstützt so sicherere und effizientere Kartierungen unterirdischer Leitungen durch die Erstellung von Pufferzonen.
Georadar ist eine zerstörungsfreie Technik zur Ortung von Leitungen, die elektromagnetische Wellenreflexionen analysiert, aber oft Unsicherheiten bezüglich der Datenqualität vernachlässigt. Professor Cai erklärt, dass ihr vorgeschlagenes unsicherheitsbewusstes Modell diese Lücke schließt, indem es Unsicherheiten robust quantifiziert. Dies ermöglicht Bauunternehmern, Versorgungsunternehmen und anderen Dienstleistern eine bessere Interpretation der Georadar-Daten. Das in der Studie verwendete Vorwärtsmodell kann die Laufzeit elektromagnetischer Wellen basierend auf der dreidimensionalen Leitungsgeometrie vorhersagen. Hochpräzise Simulationen validierten das Modell mit einem mittleren quadratischen Fehler von nur 0,454 Nanosekunden, was eine hohe Vorhersagegenauigkeit demonstriert.
Zhang weist darauf hin, dass die Gesamtkosten für Schäden an der US-amerikanischen unterirdischen Infrastruktur laut Schätzungen der Common Ground Alliance von 2019 jährlich etwa 30 Milliarden US-Dollar betragen. Daten aus dem Damage Information Reporting Tool von 2022 zeigen, dass 87,84 % dieser Vorfälle auf ungenaue Standortinformationen zurückzuführen sind. Das Fehlen vollständiger und zuverlässiger Aufzeichnungen führt auch zu Engpässen bei der Umsetzung von Verkehrsprojekten, verursacht Kostenüberschreitungen, Verzögerungen und Sicherheitsrisiken. Die Forschung von Cai und Zhang wurde im Journal „Advanced Engineering Informatics“ veröffentlicht und bietet ein effektives Werkzeug für den Aufbau digitaler Zwillinge unterirdischer Infrastrukturen.
Weitere Informationen: Autoren: Yuxi Zhang et al., Titel: „Uncertainty-aware localization and orientation estimation of buried pipes from GPR data“, veröffentlicht in: „Advanced Engineering Informatics“ (2026).
