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PHAROS: Systemlösung für Katastrophen­management bei Waldbränden in Katalonien erfolgreich demonstriert

Katastrophenmanagement mit PHAROS

Donnerstag, 12. Mai 2016

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  • Kontrollierter Brand im Wald
    Kontrollierter Brand im Wald

    Das multifunktionale Krisenmanagementsystem PHAROS (Project on a Multi-Hazard Open Platform for Satellite Based Downstream Services) unterstützt Krisenmanager, Einsatzleiter und Helfer in jeder Phase der Katastrophenbewältigung.
    Um die Einsatztauglichkeit von PHAROS zu testen, gingen die DLR-Wissenschaftler nach Spanien. Waldbrände gehören mit zu den häufigsten Gefahrensituationen. Zusammen mit den lokalen Einsatzkräften wurde deshalb kontrolliert ein Waldbrand entfacht und dieser anschließend mit PHAROS vermessen.

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    PHAROS-Kontrollraum während der Pilotdemonstration

    Bei der Pilotdemonstration in Spanien konnten die DLR-Wissenschaftler zusammen mit den lokalen Einsatzkräften PHAROS testen. Im vor Ort eingerichteten Kontrollraum empfingen die Wissenschaftler die Messergebnisse und konnten diese gleich in das Programm einfließen lassen.

  • DLR%2dHubschrauber BO 105 mit Sensor
    DLR-Hubschrauber BO 105 mit Sensor

    Der Sensore am DLR-Hubschrauber BO 105 wird unter anderem für das DLR-Projekt VABENE++ benutz. Für PHAROS überflog der Hubschrauber das Brandgebiet. Dabei lieferte der Sensor hochaufgelöste, georeferenzierte Luftbilder für große Bereiche, die innerhalb weniger Sekunden zur entfernt gelegenen Bodenstationen übertragen wurden.

  • Flugpfad des Hubschraubers
    Flugpfad des Hubschraubers

    Die gelben Linien zeigen den Flugpfad des Hubschraubers während des Brandes an. Das Zielgebiet wurde aus verschiedenen Richtungen mehrfach überflogen, um optimale Ergebnisse zu erhalten.

  • Ausbreitungssimulation
    Ausbreitungssimulation

    PHAROS generiert ein Lagebild und hilft dem Nutzer bei der Erfassung der Lage und der Entscheidungsfindung. Hier wurden die Brandnester kartiert und mögliche Ausbreitungsszenarien angezeigt.

Die Erde bebt, Flüsse treten über die Ufer, Tsunamis verwüsten Küstenregionen. Natur- und menschgemachte Katastrophen treffen unsere hochtechnisierte Gesellschaft immer empfindlicher. Die derzeit existierenden Krisenmanagementsysteme haben den Nachteil, dass man sie nicht flexibel an die jeweilige Situation anpassen kann. Gefahren und Katastrophen haben einen ähnlichen Ablauf, aber sind doch jeweils unterschiedlich. Am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) wurde jetzt ein multifunktionales Krisenmanagementsystem entwickelt das diesen Umstand berücksichtigt. PHAROS (Project on a Multi-Hazard Open Platform for Satellite Based Downstream Services) unterstützt Krisenmanager, Einsatzleiter und Helfer in jeder Phase der Katastrophenbewältigung. Das System ist als offene Service-Plattform aufgebaut und kann an die jeweiligen Gegebenheiten flexibel angepasst werden. Hierfür greift das System auf Technologien der Erdbeobachtung aus dem All, der Satellitenkommunikation und –navigation zurück. Erdbeobachtungsdaten, Messungen von Sensoren, Simulationswerkzeuge und Kommunikationstechniken werden in einer einzigen Plattform zusammengebracht.

Allrounder PHAROS: Vermittlung von Lagebildern, Hilfsmittel für Entscheidungen, Kommunikationsplattform

Mit PHAROS können Lageinformationen ganzheitlich erfasst, gesammelt, aufbereitet und  verteilt werden. Es dient als Kommunikationsplattform für die unterschiedlichen Kriseneinsatzkräfte, mit der auch die Bevölkerung gewarnt werden kann. In PHAROS integrierte Simulationsmodule können zeigen, wie sich eine Katastrophe (z.B. ein Waldbrand) weiter entwickeln wird. Als Entscheidungsunterstützungssystem hilft PHAROS Einsatzleitern, Maßnahmen zur Feuerbekämpfung oder zum Schutz der Bevölkerung zu planen und durchzuführen. Dabei lassen sich Informationsquellen flexibel in das System einbinden. Satelliten liefern aktuelle, großflächige Kartierungen und detektieren, etwa im Fall eines Waldbrandes, selbst durch Rauch hindurch Brandnester in ansonsten unzugänglichem Gefahrengebiet. GPS-Geräte zeigen die Standorte der Hilfskräfte vor Ort, örtliche Kataster geben Aufschluss über vorhandene Infrastrukturen und Gefahrenquellen. Die  Daten und Sensorinformationen werden durch simulationsbasierte Analysen und Vorhersagen, wie Wetter- und Ausbreitungsmodelle, ergänzt. Die Gesamtsicht dieser Informationen ermöglicht es, gefährdete Objekte und Infrastrukturen rechtzeitig zu identifizieren und Gegenmaßnahmen einzuleiten.

Stärke des modularen Systems unter realen Bedingungen unter Beweis gestellt

Die Besonderheit des Systems ist der ganzheitliche Ansatz und der modulare Aufbau. Dadurch kann PHAROS leicht durch neue Module auf unterschiedliche Katastrophenszenarien angepasst und zusätzliche Informationsquellen schnell hinzugefügt werden. Zur Demonstration von PHAROS wurde eine in Europa häufig anzutreffende Naturkatastrophe gewählt, die sich darüber hinaus gut im Rahmen einer Übung simulieren ließ. Anfang März wurden in Solsona, Spanien, kontrolliert drei Waldbrände entfacht, um zusammen mit den örtlichen Einsatzkräften PHAROS unter realen Bedingungen zu testen.

Kamerasysteme helfen bei der Sicht von oben

Für die Übung wurden gleich mehrere DLR-Entwicklungen in PHAROS kombiniert, wie z.B. das 4k-Kamerasystem, das im DLR-Projekt VABENE++ entwickelt wird. Für die Demonstration in Solsona wurde es am DLR-Forschungshubschrauber BO105 montiert. Die Entwicklung nutzt die Sensoren von drei digitalen Spiegelreflexkameras, die durch ihre unterschiedlichen Blickrichtungen ein besonders weites Areal abbilden und in 750 Metern Flughöhe eine Bodenauflösung von circa zehn Zentimetern liefern. In Sekundenabständen entstehen Bilder vom Brandgebiet, die unmittelbar an Bord mit Hilfe der GPS- und Bewegungsdaten des Flugzeugs und einem Geländemodell korrigiert, entzerrt und dann per Mikrowellendatenlink an eine Bodenstation gesendet werden. Innerhalb weniger Sekunden bekommen die Experten vor Ort die georeferenzierten Luftbilder auf ihre Endgeräte. Mit den Daten können sie sodann die Brandherde und den Brandverlauf präzise bestimmen. Neben der DLR-Entwicklung kam auch das von Partnern entwickelte Kamerasystem FireWatch zum Einsatz: Es besteht aus mehreren rotierenden Kameras, die, zu einem einzigen System vernetzt, ausgedehnte Waldflächen beobachten können. Sie erkennen auch kleine Brände zuverlässig an ihrer Rauchentwicklung und können diese genau lokalisieren.

Warnung der Bevölkerung

Neben dem Lagebild und der Entscheidungsunterstützung bietet PHAROS die Möglichkeit, die Bevölkerung schnell und konsistent zu warnen. Eine eigens entwickelte App informiert die Anwohner über Gefahren und Maßnahmen. Der modulare Aufbau von PHAROS erlaubt das problemlose Hinzufügen weiterer Kommunikationskanäle. Im Projekt wurden hierzu unterschiedliche Wege untersucht, etwa über Cell Broadcast, das eine genauere Lokalisierung der Empfänger der Mitteilungen ermöglicht, oder Globale Satellitennavigationssysteme. Die beschränkte Kapazität von Satellitennavigationssystemen für die Übertragung der Mitteilungen wurde mit einem effizienten Kommunikationsprotokoll in Verbindung mit der Nutzung von vordefinierten „Alerting Libraries“ ermöglicht. Mit Alerting Libraries lassen sich Warnmitteilungen mit einem Klick an die betroffene Bevölkerung versenden. PHAROS ist dabei mehrsprachig. Warnungen können automatisch übersetzt und über eine Sprachausgabe wiedergegeben werden. Das System ist damit für den länderübergreifenden Einsatz in Europa geeignet.

Kooperationspartner

PHAROS wurde über drei Jahre im Rahmen des 7. Forschungsrahmenprogramm der EU gefördert. Am Projekt sind mehrere Institute des DLR und sieben weitere europäische Partner beteiligt. Das DLR-Institut für Kommunikation und Navigation hatte die Gesamtkoordination inne sowie die Arbeitsfelder Kommunikation und Alarmierung übernommen. Das Deutsche Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) unterstützte das Projekt mit Expertise in den Bereichen Erdbeobachtung und Entscheidungsunterstützung.
Die Einbindung der Hubschrauberaufnahmen und Satellitenbildkartierungen wurde durch Zusammenarbeit mit dem DLR-Projekt VABENE++ (Verkehrsmanagement bei Großereignissen und Katastrophen) des DLR-Instituts für Methodik der Fernerkundung und dem Zentrum für satellitengestützte Kriseninformation (ZKI) des Earth Observation Center (EOC) möglich. Zusätzlich zu den 4K-Daten wurden Thermaldaten mit Hilfe des hubschraubergestützten Sensors AirSig des Fraunhofer-Institutes für Optronik erhoben.

Zuletzt geändert am:
17.08.2016 15:09:07 Uhr

Kontakte

 

Fabian Locher
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Kommunikation, Redaktion Luftfahrt

Tel.: +49 2203 601-3959

Fax: +49 2203 601-3249
Javier Mulero Chaves
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt

Institut für Kommunikation und Navigation

Tel.: +49 8153 28-3815
Dr. -Ing. Ulrich Raape
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt

Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum

Tel.: +49 8153 28-1587
Dr.-Ing. Franz Kurz
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Institut für Methodik der Fernerkundung

Tel.: +49 8153 28-2764