Tomographische Rekonstruktion von Gefahrstoffwolken mittels abbildender Infrarotspektroskopie

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Werden bei Chemieunfällen Gefahrstoffe freigesetzt, müssen Einsatzkräfte im Katastrophenschutz schnell Art, Menge und Ausbreitung der Stoffe feststellen. Die Methode der Fernerkundung mittels Infrarotspektroskopie erlaubt die Analyse von Gefahrstoffwolken aus großen, sicheren Entfernungen. Um eine Gefahrstoffwolke zu lokalisieren und deren Struktur zu ermitteln, ist ein Verfahren zur tomographischen Rekonstruktion der räumlichen Konzentrationsverteilung von Gaswolken entwickelt worden. Hierbei werden mittels abbildender Infrarotspektroskopie zwei Projektionen der Gefahrstoffwolke von unterschiedlichen Positionen gemessen und ausgewertet. Im ersten Schritt wird, basierend auf der für den jeweiligen Messeinsatz spezifischen Geometrie, ein diskretes Strukturmodell der Gefahrstoffwolke erstellt. Anschließend wird die Konzentration in den einzelnen diskreten Elementen des Modells ermittelt, indem die Projektionen mittels eines iterativen Rekonstruktionsalgorithmus ausgewertet werden. Die Ergebnisse beinhalten sowohl Lage, Ausdehnung und Ausbreitungsrichtung der Wolke als auch die Gefahrstoffverteilung. Die rekonstruierte Wolke kann als dreidimensionales Objekt in einem geographischen Informationssystem dargestellt werden, was Einsatzkräften im Katastrophenfall eine differenzierte Beurteilung der Gefährdungssituation ermöglicht. Das Rekonstruktionsverfahren ist im Rahmen von Feldmessungen von Industrieemissionen mit Erfolg eingesetzt worden.