VDI – Vertikale Datenintegration: Erster Testlauf mit „Schechen“-Daten

Nach unseren ersten, noch etwas holprigen Gehversuchen mit einem regionalen Pilotprojekt zur Erfassung von Grundwasser- und Bodenfeuchtedaten mittels geo-magnetischer Resonanz (GMR) stand im nächsten Schritt die konsolidierte Auswertung der erhobenen Daten an. Ziel war es, diese mit weiteren Informationen – beispielsweise Geoelektrik- und Bohrdaten („Groundtruthing“) – zu kombinieren, um eine präzisere, tiefenbezogene Interpretation zu ermöglichen: die sogenannte Vertikale Datenintegration (VDI). Im vorliegenden Fall gelang dies zunächst mit den Kernbildern. Alles weitere muss in den nachfolgenden Entwicklungsschritten folgen.

Diese Methode habe ich bereits während meines Promotionsstudiums an der University of Hawai‘i at Mānoa kennengelernt – durch meinen Betreuer Dr. Roy H. Wilkens, der seine Toolbox seither kontinuierlich weiterentwickelt (auch heute noch mit über 75 Jahren). Ursprünglich zur Analyse akustischer Profildaten auf dem Meeresboden konzipiert, fand dieses Analysekonzept später Anwendung auf Bohrkerndaten aus wissenschaftlichen Hochsee-Expeditionen.

Das zugrunde liegende Open-Source-Toolset ist inzwischen äußerst robust, und lässt sich nun auch (mit einigen Modifikationen) in unsere terrestrischen Geo-Daten Anwendungen einbinden: effizient, anschaulich und vor allem – kostengünstig.

Wie funktioniert das Ganze?

Ob geoelektrische, seismische oder unsere GMR-Daten – prinzipiell jede Form oberflächennaher oder Bohrloch-basierter Fernerkundung – lassen sich mithilfe unseres Open-Source-Tools tiefenreferenziert darstellen und analysieren. Im Zentrum steht das Zusammenführen von Datenebenen 🔗:

• Integration von Geoelektrik-, GMR-Daten, Kernbildern und weiteren relevanten Informationsschichten- und Geo-Datenquellen

• Realisiert durch ein lang erprobtes Open-Source Datenverarbeitungssystem (laufend gepflegt und weiterentwickelt seit 1995+)

• Kompatibel mit etablierten GIS-Workflows wie ArcGIS und QGIS

Erster Einsatz: Schechen-Pilotprojekt

Erstmals kam dieser Workflow im Rahmen unseres GMR-FLEX-Pilotversuchs in Schechen zum Einsatz – konkret zur Verknüpfung, bzw. zum Vergleich von GMR-Daten mit resampelten, pixel-skalierten Kernbildern. Diese basierten auf einfachen Handyfotos und wiesen daher eine deutlich eingeschränkte Auflösung auf – aber der Machbarkeitsnachweis ist erbracht.

Abb. 1: Vertikale Datenintegration (VDI) am Beispiel von GMR-Daten (Geo-Magnetische Resonanz), dargestellt im tiefenreferenzierten Vergleich mit Bilddaten der erbohrten Kerne. Die Bilddateien werden zunächst digital „ausgeschnitten“ und ausgerichtet (oben rechts), anschließend auf eine einheitliche Pixelgröße normiert (oben Mitte). Im letzten Schritt werden die Bilder entsprechend ihrer Bohrtiefe zu einem Gesamtprofilbild („Composite Image“) zusammengefügt (unten links), das einen direkten Vergleich mit den GMR-Daten oder eine kombinierte Profilanalyse mit anderen Datentypen – etwa Geoelektrik oder Magnetik – ermöglicht. Die Methode basiert auf einem Open-Source-Code, der in ähnlicher Form seit über 20 Jahren im Bereich des marinen wissenschaftlichen Bohrens angewendet wird.

Wie geht’s weiter?

Da die Datenausbeute Ende März durch erhöhtes Signalrauschen – vermutlich verursacht durch die nahe Bohranlage – begrenzt war, planen wir einen zweiten GMR-FLEX-Pilotversuch im Zeitraum Mai bis Juli 2025:

🔹 Ziel 1: Verbesserung der GMR-Signalqualität bei der Oberflächenmessung

🔹 Ziel 2: Zusätzliche und vollständige GMR-Messung auch mittels Bohrlochsonde

Dieses nächste GMR-Experiment wird zudem temperaturbedingte Veränderungen der Bodenfeuchte sichtbar machen – ein wesentlicher Vorteil für die Modellierung von Wasserverfügbarkeit und -verteilung im „Schwamm Erde“. Ergänzend liefern GIS-gestützte Analysen zur Landnutzung, Wasserversorgung und Infrastruktur (z. B. Stromtrassen, PV-Anlagen) wertvollen Kontext für die gesamte Dateninterpretation.

Abb. 2: Unser Team im Einsatz im Schechener Wald, rund 20 km nördlich von Rosenheim (links oben). Nach der Inspektion der Kernbohranlage (rechts oben) wurden die Messprofile für die GMR-Oberflächenmessungen rund um den Bohrplatz im Wald ausgelegt und anschließend aufgenommen. Die gebohrten Kerne lagen zu diesem Zeitpunkt – mit einer Plastikplane abgedeckt (im rechten oberen Bildteil im Hintergrund erkennbar) – bereit und konnten mit dem Handy dokumentiert werden. GMR-Signalstörungen durch den zeitweiligen Betrieb der Bohranlage sowie die begrenzte Bildqualität führten zu einer eher mageren Datenausbeute – jedoch ausreichend, um mit dem VDI-Tool erste tiefenreferenzierte Daten- und Profilanalysen durchzuführen.

Fortsetzung folgt …

Carpe H2O | Panta Rhei | VDI | UH-Manoa Alumni Association