DE4412994C1 - Verfahren und Anordnung zur räumlichen Erkundung und Untersuchung unterirdischer Objekte und Schichten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur räumlichen Erkundung und Untersuchung unterirdischer Objekte und Schichten. Das können sowohl verdeckte Körper als auch physika­ lisch-chemische Inhomogenitäten im Boden, im Grundwasser oder im Gestein sein. Der hohe Grad der räumlichen Auflösung ermöglicht beispielsweise die Suche nach und die Vermessung von Hohlräumen, die Untersuchung von Baugrund, Bergbaurelikten und Deponien und die Suche nach und die Ausbreitung von Schadstoffen und Altla­ sten. Ebenso ist die Erkundung und Untersuchung von archäolo­ gischen Objekten sowie von Vulkanen und Erdbebenherden möglich.

Seit jeher besteht ein großes Interesse an der Erkundung und Untersuchung unterirdischer Objekte und Schichten. Hierzu wurden eine Vielzahl unterschiedlicher geophysikalischer Meßverfahren und Meßanordnungen entwickelt, wie z. B. Gravimetrie, Geothermie, Geoelektrik, Elektromagnetik, Emanometrie, Seismik usw. Trotz der zum Teil akut anstehenden Problemstellungen, wie etwa Schad­ stellen durch Schadstoffe und Altlasten, prophylaktische Erkun­ dung von bergbauschadengefährdeten Gebieten und Baugrundunter­ suchungen in mittelalterlichen Stadtgebieten, ist ein umfas­ sender oder Routineeinsatz der Geophysik bisher nicht zu ver­ zeichnen.

Aus der Literatur ist bekannt, daß hinreichend zuver­ lässige Aussagen nach wie vor nur durch die komplexe Anwendung verschiedener Verfahren in Kombination mit Bohrlochmessungen bei entsprechend hohem Aufwand möglich sind (McCann, D. M. et al.: The use of geophysical surveying methods in the detection of natural cavities and mineshaftes. Quart. J. Eng. Geol. Vol. 20 (1987) S. 59-73).

Die Kenntnis unterirdischer Hohlräume unter Städten und Gemein­ den oder historischen Gebäuden ist aus Sicht der öffentlichen Sicherheit, der Erschließung innerstädtischer Baustandorte und der Rekonstruktion alter Stadtkerne einschließlich für die An­ lage von Verkehrswegen und Leitungstrassen von großer Bedeutung. Besonders schwierig ist die Begutachtung von abgemauerten oder in historischer Zeit teilweise verfüllten Hohlräumen von der Erdoberfläche aus oder aus Gebäuden. Mit den bisher in der geo­ physikalischen Erkundungspraxis genutzten Verfahren können Hohl­ räume nur dann nachgewiesen werden, wenn das Verhältnis zwischen Hohlraumdurchmesser und Teufenlage 1 : 1 bis maximal 1 : 2 beträgt. Außerdem ist Voraussetzung, daß die physikalischen Kontraste zwischen Hohlraum und Umgebung mindestens etwa 1 : 10 sind (Leiß­ ring, B.: Unterirdische Hohlräume in Lößlehmgebieten und inner­ städtische Bebauung - eine aktuelle Problematik. Bauzeitung 43 (1989) 11).

Aus Krajewski, L. et al.: Iterative tomographic methods to locate seismic low velocity anomalies: A model study. Geophysical prospecting 37, 717-751, 1989 sind tomographische seismische Verfahren zur Erkundung und Untersuchung des Bodens bekannt. Bekannt ist die Verwendung von seismischen Erschütte­ rungswellen. Die von einer Quelle ausgesandten elastischen Wellen/Strahlen werden auf Grund ihrer unterschiedlichen Ge­ schwindigkeit im Medium zum Träger von Informationen, die bei geeignetem Empfang zur räumlichen Darstellung der durchstrahlten Körper und Inhomogenitäten dienen können. Seismische Wellen haben auf Grund ihrer Wellenlänge jedoch nur ein begrenztes Auf­ lösungsvermögen, das selten unter 10 m liegt. Die aufgrund der Dämpfung herabgesetzte Eindringtiefe der Wellen kann nicht durch eine erhöhte Energieabstrahlung der Quellen (Explosion, Schlag, Fallgewicht) beliebig gesteigert werden. Eine Reihe von teil­ weise schwer abschätzbaren Größen beeinflussen die Ergebnisse, so immer vorhandene natürliche und künstliche Erschütterungen sowie die Abstrahlcharakteristik und die Ankopplung der Quelle und der Sensoren. Weitere Beeinträchtigungen kommen durch nicht vermeidbare, filterbedingte Zeitverzögerungen in der Empfangs­ apparatur und die fehlende Möglichkeit zum Echtzeitbetrieb infolge des Datenprozessing zustande. Schließlich ist die Durch­ führung der Messungen im Gelände in der Regel mit einem erheb­ lichen Meßaufwand verbunden. Insbesondere ist eine Automati­ sierung des Ablaufes aufgrund der räumlich und zeitlich wechselnden Anregungen von seismischen Wellen nicht möglich.

Die aus der Medizin bekannte Computertomographie unter Verwen­ dung von Strahlen im Röntgen- und Ultraschallbereich hat sich für Messungen im Boden als wenig vorteilhaft erwiesen, weil der Boden die Energie dieser Strahlen so stark dämpft, daß diese nicht tief genug in das Medium eindringen können. Weiterhin sind geoelektrische Messungen bekannt, bei denen elek­ trischer Strom über Erdungen (Stromdipol) in den Boden einge­ speist wird. In der Umgebung der Elektroden baut sich ein elek­ trisches Feld auf, das von einem Spannungsdipol ausgemessen wird (Vierpunktmessungen). Aus der Messung von Strom und Spannung wird unter Berücksichtigung von Geometriefaktoren der elek­ trische Widerstand bzw. die Leitfähigkeit des Untergrundes be­ stimmt. Der gemessene Widerstand repräsentiert die integralen, entfernungsabhängigen Einflüsse der verschiedenen Komponenten des geologischen Untergrundes (scheinbarer spezifischer Wider­ stand). Aus Jacobs, F. u. a.: Geoelektrische Erkundung von Lage­ rungsstörungen in Lockergesteinen. Geophys. und Geol., III/4, 161-195, 1987 ist die Verwendung der geoelektrischen Wider­ standsmessung für flächendeckende Kartierungen oder linienför­ mige Sondierungen bekannt. Als Nachteil der geoelektrischen Widerstandsverfahren erweist sich deren Ungenauigkeit bei der Abschätzung der Tiefenlage von Körpern und Inhomogenitäten, da flächendeckende Kartierungen Projektionen der wahren Widerstände an die Erdoberfläche darstellen. Dagegen sind linienförmige Sondierungen Projektionen der wahren Widerstände in eine Ver­ tikalebene, die jedoch die Tiefenlage systematisch verzerrt abbilden. Der Einfluß lateraler Widerstandsänderungen ist nicht korrigierbar. Somit erlaubt auch die Kombination beider Wider­ standsverfahren keine widerstands- und lagegetreue Abbildung von Störkörpern im Untergrund.

Aus der DE 32 34 609 A1 ist ein geoelektrisches Aufschlußverfahren und eine Einrichtung zu dessen Durchführung bekannt, bei dem über ein an eine Stromquelle angeschlossenes Einzelleiterkabel in Längs­ richtung auseinanderliegende Anschlußpunkte mit von einer Zentraleinheit aus adressierbaren Schalteinheiten mit Erdsonden verbunden sind. Das Ziel besteht darin, bei Sondierung mit einer großen Anzahl von Sonden den technischen Aufwand des im Feld aus­ zulegenden Teils der Meßanordnung zu verringern. Die Anordnung der empfindlichen Elektronik in Verbindung mit den im Gelände auszubringenden Sonden erweist sich unter den rauhen Feld­ bedingungen jedoch als störanfällig. Diesem wie auch den übrigen Verfahren ist gemeinsam, daß sie die Meßwerte dem Mittelpunkt der Meßanordnung zuordnen - und zwar auf einer Vertikallinie unter­ halb des Mittelpunktes. Eine scheinbar zweidimensionale Wider­ spiegelung des Untergrundes wird erreicht, in dem mehrere dieser eindimensionalen Vertikallinien in einer Vertikalebene darge­ stellt und durch grafische Interpolation verbunden werden. Jedoch wird der grundsätzliche Fehler bei der eindimensionalen Dar­ stellung gegenüber der dreidimensionalen Realität dadurch nicht beseitigt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ausgehend von den be­ kannten Verfahren und Anordnungen zur Darstellung geoelektri­ scher Widerstände und Leitfähigkeiten im Untergrund deren Auflö­ sung zu erhöhen und hierbei auch räumliche dreidimensionale Darstellungen zu erreichen, wobei die räumliche Erkundung und Untersuchung unterirdischer Objekte und Schichten weitgehend automatisiert, störresistent, schnell und umweltschonend von der Erdoberfläche aus durchführbar sein soll.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden in dem unabhängigen Anspruch 1 ein Verfahren und in dem unabhängigen Anspruch 6 eine Anordnung zur räumlichen Erkundung und Untersuchung unterirdischer Objekte und Schichten vorgeschlagen.

Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 durch ein Verfahren zur räum­ lichen Erkundung und Untersuchung unterirdischer Objekte und Schichten gelöst, bei dem elektrischer Strom über eine als Stromdipol ausgebildete Erdung in den Boden eingespeist wird. Das sich als Folge aufbauende elektrische Feld wird mittels eines Sondendipols gemessen. Aus der Messung von Strom und Span­ nung wird der elektrische Widerstand bzw. die Leitfähigkeit des Untergrundes bestimmt. Erfindungsgemäß werden zur Durchführung des Verfahrens eine Vielzahl von paarweise zu Dipolen zusammen­ geschalteten Elektroden eingesetzt. Diese Elektroden werden einfach oder mehrfach eine geschlossene Linie bildend angeord­ net. Der diagonale Abstand ist abhängig von der zu sondierenden Tiefe und bestimmt sich annähernd zu Länge der halben Diagonale gleich Tiefe. Gegebenenfalls werden in dem durch die Dipole gebildeten Array eine oder mehrere Mehrpol-Vertikalelektroden in den Untergrund getrieben. Die ausgelegten Dipole werden über eine elektronisch getaktete Steuerung mit Gleichstrom oder nie­ derfrequentem Wechselstrom ("Quasi"-Gleichstrom) in der Weise angesteuert, daß die Steuerungseinheit immer einen Dipol aus der Vielzahl der Dipole als Stromdipol und alle anderen als Sonden­ dipole definiert. Bei der Verwendung von niederfrequentem Wechselstrom bis zu einer Frequenz von etwa 100 Hz ist die Gültigkeit des Ohmschen Gesetzes gegeben, so daß die gemessenen komplexen Widerstände nicht von verfälschenden und die spätere Auswertung komplizierenden Induktions- oder Skineffekten über­ lagert werden. Die Spannungswerte der einzelnen Sondendipole werden nacheinander ein- oder mehrkanalig durch das mit der Steuerungseinheit verbundene Meßgerät mit Datenlogger erfaßt. Nach Abschluß der Erfassung der Werte aller Sondendipole bestimmt die Steuerungseinheit einen benachbarten Dipol als Stromdipol und danach werden wiederum die Spannungswerte der als Sondendipole verbleibenden Dipole erfaßt. Die Steuerungseinheit führt diesen Wechsel des Stromdipols solange durch, bis alle Dipole mindestens einmal als Stromdipol durch die Steuerungs­ einheit definiert waren (Rotationssondierung). Daran schließt sich die Auswertung der erfaßten Strom- und Spannungswerte an, indem mittels eines potentialtomographischen Bildrekonstruk­ tionsverfahrens die von den Dipolpaaren an der Erdoberfläche gemessenen scheinbaren spezifischen Widerstände im Zuge eines Inversionsverfahrens aus dem erregenden elektrischen Feld in die lagegetreue Quellverteilung der wahren spezifischen Widerstände im Untergrund transformiert und räumlich dargestellt werden. Aus dem dreidimensionalen Datensatz lassen sich beliebige, meist horizontale oder vertikale Schnittflächen ausgeben und zur weiteren Auswertung bereitstellen.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird in den Ansprüchen 2 bis 5 weiter vorteilhaft ausgestaltet.

Besonders günstig ist das Verfahren durchführbar, wenn die Dipo­ le kreisförmig um den Mittelpunkt oder gegebenenfalls um die als Mittenelektrode eingesetzte Mehrpol-Vertikalelektrode angeordnet werden.

Die in der Praxis häufig geforderte flächenhafte Sondierung ausgedehnter Objekte und Schichten wird verfahrensgemäß dadurch möglich, indem die Dipole nach Beendigung der Erfassung der Spannungswerte entsprechend Anspruch 1 seitlich versetzt und erneut die Spannungswerte aufgenommen werden. Der Wechsel er­ folgt solange, bis das Objekt bzw. die Schicht in seiner vollen Ausdehnung erfaßt ist.

Zur Verbesserung der Auflösung in z-Richtung werden innerhalb des durch die Dipole gebildeten Arrays oder bei kreisförmig angeordneten Dipolen im Mittelpunkt eine oder mehrere Mehrpol- Vertikalelektroden senkrecht in den Untergrund getrieben. Die Mehrpol-Vertikalelektroden weisen eine Vielzahl von durch Isola­ toren voneinander getrennten Elektroden auf. Diese Elektroden werden einzeln oder paarweise als Dipole nacheinander von der Steuerungseinheit mit einem Strom definierter Stärke beauf­ schlagt und das sich aufbauende Feld wird durch die Sondendipole erfaßt und wie bereits beschrieben ausgewertet.

Zur Fokussierung des sich durch den Stromdipol ausbildenden Feldes wird durch die Steuerungseinheit auf beiden Seiten des Stromdipols je ein benachbarter Dipol zusätzlich mit Strom be­ aufschlagt.

Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die Schaffung eines Verfahrens zur räumlichen Erkundung und Untersuchung unter­ irdischer Objekte und Schichten. Ein weiteres Ziel besteht darin, eine Meßanordnung darzustellen.

Die Meßanordnung besteht aus Stromdipol und Sondendipol in Ver­ bindung mit Meßgeräten zur Erfassung von Strom und Spannung mit dem Ziel der Bestimmung des elektrischen Widerstandes bzw. der Leitfähigkeit des Untergrundes. Erfindungsgemäß sind eine Viel­ zahl von wechselseitig als Strom- oder Sondendipol einsetzbaren Dipolen einfach oder mehrfach über dem zu erkundenden oder zu untersuchenden Untergrund so angeordnet, daß sie eine geschlos­ sene Linie bilden. Die Größe des diagonalen Abstandes richtet sich nach der Sondierungstiefe. Innerhalb des sich bildenden Arrays sind gegebenenfalls eine oder mehrere Mehrpol-Vertikal­ elektroden angeordnet. Die Dipole sind über Verbindungskabel mit einer Steuerungseinheit verbunden, die jeweils einen der Dipole als Stromdipol und die verbleibenden als Sondendipole und deren nachfolgenden Wechsel festlegt. Der Steuerungseinheit sind Meß­ geräte für Strom und Spannung, Datenlogger und Stromquelle sowie eine Einheit zur Erfassung der Strom- und Spannungswerte und deren nachfolgende Verarbeitung nach einem Bildrekonstruktions­ verfahren nachgeschaltet.

Als besonders vorteilhaft erweist sich eine Anordnung, bei der die Dipole kreisförmig um den Mittelpunkt oder gegebenenfalls um die als Mittenelektrode ausgebildete Mehrpol-Vertikalelektrode angeordnet sind.

Es ist günstig, wenn der Dipolabstand im Verhältnis zum Radius der kreisförmig angeordneten Dipole im Bereich zwischen 1 : 5 und 1 : 10 liegt.

Mit dem Ziel der Verbesserung der Auflösung in z-Richtung wird vorteilhaft ein linienförmiges Mehrelektrodensystem als Mehrpol- Vertikalelektrode eingesetzt, auf der durch Isolatoren getrennte Elektroden angeordnet sind, die mit der Steuerungseinheit über Verbindungskabel verbunden sind.

Weiterhin kann es zur Verbesserung der Auflösung günstig sein, wenn durch die Steuerungseinheit die dem Stromdipol benachbarten Dipole beidseitig als zusätzliche Stromquelle geschaltet sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Anordnung ermöglichen eine hohe räumliche Auflösung bei der dreidimensionalen Darstel­ lung von geoelektrischen Widerständen/Leitfähigkeiten im Unter­ grund. Normalerweise wird eine kreisförmige Anordnung der Dipole angestrebt werden, die aus Sicht der späteren Auswertung der Meßwerte das Verfahren besonders vorteilhaft gestaltet. Zur Anpassung an komplizierte Feldmeßbedingungen infolge begrenzter Meßflächen oder erhöhter Übergangswiderstände ist jedoch auch eine andere Anordnung der Dipole möglich, die ein entsprechend modifiziertes tomografisches Rekonstruktionsverfahren nach sich zieht. So sind Anordnungen auf anderen gekrümmten oder stück­ weise geraden, möglichst geschlossenen Linien denkbar, wie Ellipsen oder Rechtecke.

Im Vergleich zu anderen Verfahren besitzt es eine hohe Resistenz gegen elektrische und mechanische Störungen. Die Energiean­ kopplung über die stromführenden Elektroden bringt im Gegensatz zu mechanischen Energiequellen (Explosion oder Schlag bei seismischen Verfahren) keinerlei Probleme. Durch Veränderung der Stromstärke kann in verschiedenen elektrischen Leistungsbe­ reichen ohne Schwierigkeiten gearbeitet werden.

Durch elektronisch steuerbare wiederholte Stromzuführung tritt ein Signalstapeleffekt auf, der das Signal/Rausch-Verhalten des Verfahrens wesentlich verbessert.

Da ein zeitlich stationäres Spannungsfeld gemessen wird, entfal­ len die in der Seismik schwierig zu beherrschenden Probleme der Signalerkennung (Bestimmung der Ankunftszeiten einer seismischen Welle).

Eine sehr dichte Belegung der Meßfläche mit Dipol-Dipol-Anord­ nungen schafft bei nur geringer Erhöhung des Meßaufwandes eine wirksame Mehrfachüberdeckung des Untersuchungsobjektes. Im Ge­ gensatz zur Seismik bleibt dabei die Umweltverträglichkeit er­ halten. Es treten keine Beeinträchtigungen durch Lärm oder Ge­ ruch auf. Flurschäden sind nicht zu befürchten.

Die problemlose Erhöhung der Meßdichte erlaubt weiterhin die effektive Erhöhung des räumlichen Auflösungsvermögens und bietet die Voraussetzung für die Anwendung dreidimensionaler Bildbear­ beitungsverfahren.

Das Meßverfahren läßt sich einfach durchführen und ist weitge­ hend automatisierbar.

Im folgenden werden das Verfahren und die Vorrichtung in mehreren Ausführungsbeispielen weiter ausgeführt.

Beispiel 1

Die Abb. 1 zeigt eine Meßanordnung zur räumlichen Erkundung und Untersuchung unterirdischer Objekte und Schichten, die aus n Elektroden E_i besteht, die auf einer gedachten Kreislinie angeordnet und zu Dipolen E_iE_i+1 zusammengeschaltet sind. Im Mittelpunkt dieser Anordnung ist die Mehrpol-Vertikalelektrode M_E vertikal in den Untergrund getrieben. Zwei Elektroden E_i sind als Stromdipol E_AE_B definiert. Zu einem bestimmten Zeitpunkt sind die zwei Elektroden E_{M E}N als Sondendipol definiert. Die kreisför­ mig angeordneten Elektroden E_i sind mit dem Radius r ausgelegt. Der Abstand der durch zwei Elektroden gebildeten Dipole E_AE_B oder E_ME_N im Verhältnis zu dem Radius r der kreisförmig angeordneten Elektroden E_i beträgt zweckmäßigerweise zwischen 1 : 5 und 1 : 10.

Die Elektroden E_i sind über Verbindungskabel V mit der Steue­ rungseinheit S verbunden. Der Steuerungseinheit S sind Meßgeräte für Strom I und Spannung U sowie Datenlogger D nachgeschaltet. Die Steuerungseinheit S schaltet die Dipole nach einem vorgege­ benen Programm so, daß immer einer der Dipole ein Stromdipol und die verbleibenden Dipole Sondendipole sind. Der vom Stromdipol abgegebene Strom baut ein Feld auf, dessen Stärke nacheinander durch die Sondendipole erfaßt und über die zuordnende Steue­ rungseinheit S den Meßgeräten für Strom I und Spannung U zuge­ führt und erfaßt wird. Sind alle Meßwerte erfaßt, bestimmt die Steuerungseinheit S einen zum bisherigen Stromdipol benachbarten Dipol als neuen Stromdipol und die übrigen als Sondendipole. Wiederum werden alle Meßwerte erfaßt. Dieser Wechsel wiederholt sich solange, bis alle Dipole mindestens einmal Stromdipol waren. Aus der Summe der Meßwerte ergibt sich ein dreidimen­ sionaler Datensatz, der die Grundlage für die weitere Auswertung bildet. Mit den bekannten Bildrekonstruktionsverfahren lassen sich daraus horizontale oder vertikale Schnittflächen ableiten, aus denen die gewünschten Aussagen erhalten werden.

In einer speziellen Ausführungsform der Anordnung ist im Mittel­ punkt die Mehrpol-Vertikalelektrode M_E angeordnet, die aus einem Mehrelektrodensystem mit einer Vielzahl von durch Isolatoren voneinander getrennten Elektroden besteht. Diese Elektroden werden durch die Steuerungseinheit S einzeln oder paarweise als Dipole geschaltet. Das sich aufbauende Feld wird durch die kreisförmig angeordneten Sondendipole erfaßt und ausgewertet. Diese Anordnung verbessert die Auflösung in z-Richtung.

Beispiel 2

Die Abb. 2 zeigt das Ergebnis der geoelektrischen Computer­ tomographie eines unterirdischen Ganges unter dem Marktplatz einer sächsischen Kleinstadt. Horizontale tomographische Schnitte von etwa 8 m Durchmesser im Abstand von 0,1 m belegen die Existenz eines langgestreckten Hohlraumes von etwa 1 bis 2 m Breite. Das obere linke Tomogramm entspricht einem Schnitt in Oberflächennähe, das untere rechte einem Schnitt in ca. 4 m Tiefe. Die hellen Grautöne sind geringen Widerstandswerten (un­ gestörte Bereiche) und die dunklen Grautöne hohen Widerständen (Hohlräume) zuzuordnen. Der Gang ist unter Tage begehbar und diente als bekanntes Testobjekt. Gefunden wurde im linken oberen Bereich der Tomogramme - also oberflächennah - ein unbekannter sekundärer Hohlraum von etwa 1,5 m³ Volumen. Es handelt sich um eine Ausspülung von Lockergestein aus den Hangenden in das Gang­ system. Falls keine Sanierungsmaßnahmen ergriffen werden, wird dieser Hohlraum in Kürze bis an die Oberfläche durchbrechen.

Beispiel 3

In Abb. 3 wird ein Hohlraumsystem unterhalb eines geplanten Baustandortes in einer sächsischen Kleinstadt aus computertomo­ graphischen Messungen dargestellt. Der übermessene Raum beträgt etwa 80×25 m in der Fläche und 8 m in der Tiefe. Die abgebil­ deten Widerstandsbereiche größer 300 µm sind Bereiche extremer Auflockerung des Baugrundes mit Hohlräumen (Kelleranlagen) in den Kernen.

Beispiel 4

Die Abb. 4 zeigt die tomographischen Horizontalschnitte durch ein neolithisches Großsteingrab in Sachsen-Anhalt. Der Grabhügel hat kegelstumpfförmige Gestalt (Höhe 6 m, Basis­ durchmesser 40 m, Plateaudurchmesser 4 m). Das Dipol-Dipol- Elektrodenarray umspannt den Grabkegel in 4,5 in Höhe. Die Grabkammer (sogenannter Urdolmen) ist bereits durch eine archäologische Grabung aus dem Jahre 1901 nachgewiesen worden. Neben der zentralen Grabkammer sind die radial angelegten, wieder verfüllten Grabungsschnitte als Bereiche erhöhter Widerstandswerte schemenhaft sichtbar.

Claims (10)

1. Verfahren zur räumlichen Erkundung und Untersuchung unterirdischer Objekte und Schichten, bei dem elektrischer Strom über eine als Stromdipol ausgebildete Erdung in den Boden eingespeist wird und das sich aufbauende elektrische Feld durch einen Sondendipol gemessen und aus der Messung von Strom und Spannung der elektrische Widerstand und die Leitfähigkeit des Untergrundes bestimmt wird, wobei eine Zentraleinheit zwischen Stromdipol, Sondendipol und Meß- und Aufzeichnungsgeräten ver­ mittelt, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von paar­ weise zu Dipolen zusammengeschalteten Elektroden eingesetzt wird, diese Dipole einfach oder mehrfach eine Ring bildend, mit einem diagonalen Abstand in Abhängigkeit von der zu sondierenden Tiefe über dem zu erkundenden oder zu unter­ suchenden Untergrund ausgelegt und diese Dipole über eine elektronisch getaktete Steuerung mit Gleichstrom oder nieder­ frequentem Wechselstrom in der Weise angesteuert werden, daß die Steuerungseinheit immer einen Dipol aus der Vielzahl der Dipole als Stromdipol und alle anderen als Sondendipole definiert und danach nacheinander ein- oder mehrkanalig die Spannungswerte der einzelnen Sondendipole durch das mit der Steuerungseinheit verbundene Meßgerät mit Datenlogger erfaßt werden, nach Abschluß der Erfassung der Werte aller Sonden­ dipole die Steuerungseinheit einen benachbarten Dipol als Stromdipol bestimmt und danach wiederum die Spannungswerte der als Sondendipole verbleibenden Dipole erfaßt werden und die Steuerungseinheit diesen Wechsel des Stromdipols solange durch­ führt, bis alle Dipole mindestens einmal als Stromdipol durch die Steuerungseinheit definiert waren, woran sich die Auswer­ tung der erfaßten Strom- und Spannungswerte anschließt, indem mittels eines potentialtomographischen Bildrekonstruktions­ verfahrens die von den Dipolpaaren an der Erdoberfläche gemes­ senen scheinbaren spezifischen Widerstände invers zu dem er­ regenden elektrischen Feld in die lagegetreue Quellverteilung der wahren spezifischen Widerstände im Untergrund transformiert und räumlich dargestellt werden, wobei aus dem dreidimen­ sionalen Datensatz meist horizontale oder vertikale Schnitt­ flächen ausgegeben und für die weitere Auswertung bereit­ gestellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dipole kreisförmig um den Mittelpunkt angeordnet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur flächenhaften Sondierung ausgedehnterer Objekte und Schichten die Dipole wiederholt nach der Erfassung der Spannungswerte seitlich versetzt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Auflösung in z-Richtung eine oder mehrere innerhalb der ringförmig ausgelegten Dipole angeordnete und senkrecht in den Untergrund getriebene Mehrpol-Vertikal­ elektroden mit einer Vielzahl von durch Isolatoren voneinander getrennten Elektroden angeordnet werden, die nacheinander einzeln oder paarweise von der Steuerungseinheit mit einem Strom definierter Stärke beaufschlagt werden und das sich aufbauende Feld durch die Sondendipole erfaßt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Fokussierung des sich durch den Stromdipol ausbildenden Feldes durch die Steuerungseinheit auf beiden Seiten des Stromdipols je ein benachbarter Dipol zusätzlich mit Strom beaufschlagt wird.

6. Anordnung zur räumlichen Erkundung und Untersuchung unterirdischer Objekte und Schichten, bestehend aus Stromdipol und Sondendipol in Verbindung mit Meßgeräten zur Erfassung von Strom und Spannung mit dem Ziel der Bestimmung des elektrischen Widerstandes und der Leitfähigkeit des Untergrundes sowie einer Zentraleinheit zur Vermittlung zwischen den bezeichneten Baugruppen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von wechselseitig als Strom- oder Sondendipol einsetzbaren Dipolen (E_iE_i+1) einfach oder mehrfach einen Ring bildend, mit einem diagonalen Abstand in Abhängigkeit von der Sondierungstiefe über dem zu erkundenden oder zu untersuchenden Untergrund angeordnet sind, die Dipole (E_iE_i+1) über Verbindungskabel (V) mit einer Steuerungseinheit (S) verbunden sind, die jeweils einen der Dipole (E_iE_i+1) als Stromdipol (E_AE_B) und die verbleibenden als Sondendipole (E_ME_N) und deren nachfolgenden Wechsel festlegt, und der Steuerungseinheit (S) Meßgeräte für Strom (I) und Spannung (U), Datenlogger (D) und Stromquelle sowie eine Einheit zur Erfassung der Spannungswerte und deren nachfolgende Verarbeitung nach einem potentialtomographischen Bildrekonstruktionsverfahren nachgeschaltet ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dipole (E_iE_i+1) kreisförmig um den Mittelpunkt angeordnet sind.

8. Anordnung nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Dipolabstand im Verhältnis zum Radius der kreisförmig angeordneten Dipole (E_iE_i+1) im Bereich zwischen 1 : 5 und 1 : 10 liegt.

9. Anordnung nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des sich bildenden Arrays eine oder mehrere Mehrpol- Vertikalelektroden (M_E) mit durch Isolatoren getrennten Elektroden angeordnet sind, die mit der Steuerungseinheit (S) über Verbindungskabel (V) verbunden sind.

10. Anordnung nach Anspruch 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stromdipol beidseitig benachbart je ein als zusätzliche Stromquelle geschalteter Dipol angeordnet ist.