Quantitative analysis of structures in porous media - investigation of the multifractal spectrum using digital image analysis

• Applicant: Dr. Annette Dathe
• Subject Area: Soil Sciences
• Term: from 2003 to 2006
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5401324

In dem geplanten Projekt sollen die Strukturen von porösen Medien quantitativ erfaßt werden. Die Untersuchungen werden an Fließmustern im Boden, der Bodenstruktur, wie sie in mikroskopischen Aufnahmen von Dünnschliffen erscheint, und an mathematisch generierten porösen Medien durchgeführt. Als Methode wird in erster Linie die digitale Bildanalyse verwendet, für die in bereits bearbeiteten Projekten komplexe Meßprogramme entwickelt wurden. Neben der Größenverteilung von Poren und Festsubstanz werden fraktale Dimensionen gemessen, wobei die Grenzen der Selbstähnlichkeit als eine Änderung des zu Grunde liegenden Musters verstanden werden. In der Methodik wird besonders auf Artefakte eingegangen, die durch Bildauflösung, Bildgröße und -ausrichtung hervorgerufen werden können. An einer dreidimensionalen synthetischen Struktur mit vorgegebener fraktaler Dimension und Porosität werden virtuelle Schnittebenen betrachtet und das multifraktale Spektrum gemessen. So wird zum einen der Einfluß der Messung auf das Ergebnis umgangen, zum anderen erhält man neben der Boxcounting-Dimension auch die spektrale und die Korrelations-Dimension. Das Ziel ist die Weiterentwicklung von strukturbasierten Modellen zur Beschreibung von Transportprozessen in Böden.

• DFG Programme: Research Fellowships
• International Connection: USA