Copernicus. Das Europäische Erdbeobachtungsprogramm
Global Monitoring for Environment and Security (GMES)



Einführung

Copernicus ist eine gemeinsame Initiative der Europäischen Union (EU), der Europäischen Raumfahrtagentur (ESA), der Europäischen Organisation für meteorologische Satelliten (EUMETSAT) und deren Mitgliedsstaaten. Basierend auf bereits bestehenden und neuen Erdbeobachtungstechnologien soll Copernicus operationelle Geoinformationsdienste für Umweltüberwachung und zivile Sicherheit zur Verfügung aufbauen. Diese Services sind an die Bedürfnisse der Nutzer angepasst und decken vorrangig die Bereiche Umwelt, Klimaschutz, nachhaltige Entwicklung, humanitäre Hilfe sowie sicherheitsrelevante Themen ab.

Copernicus umfasst dabei die miteinander vernetzten Komponenten:

  1. Neue satellitengestützte Erdbeobachtungssysteme (die Sentinel-Satelliten) und die Nutzung von vorhandenen Erdbeobachtungssystemen in Europa
  2. Boden- und luftgestützte Beobachtungssysteme (in-situ Komponente)
  3. Bodensegment, Informations- und Datenmanagement
  4. Kern-Geoinformationsdienste

Durch nationale und überregionale Initiativen getragen liefern beigestellte Bodensegment-Komponenten („collaborative ground segment“) zusätzlich einen direkten und nutzerspezifischen Zugang zu den Sentinel-Daten. Neben den von der Kommission in Auftrag gegebenen Kern-Geoinformationsdiensten, können Wissenschaft und Wirtschaft die Sentinel-Daten nutzen und neue Dienste entwickeln und vermarkten („Downstream Services“).

Beteiligung des Earth Observation Center (EOC) an Copernicus

Das Earth Observation Center ist maßgeblich an der Definition, dem Aufbau und dem Betrieb aller Copernicus Komponenten beteiligt. Es bringt seine Kompetenz und seine Systeme im Bodensegment, in der Informationstechnologie und in den Geoinformationsanwendungen auf nationaler und europäischer Ebene in Copernicus ein.

Satellitengestützte Erdbeobachtungssysteme

Copernicus wird 5 Serien von Sentinel-Missionen betreiben:

  • Sentinel 1: ist ein C-Band SAR in der Kontinuität der ESA Missionen ERS und ENVISAT mit erweiterten Möglichkeiten in der SAR Interferometrie und Polarimetrie. Start: Anfang 2014
  • Sentinel 2: ist ein superspektraler, hochauflösender optischer Satellit für die Beobachtung des Landes, der Vegetation und Gewässer. Start: 2014
  • Sentinel 3: liefert mittelaufgelöste, tägliche Information über Land und Ozeane mittels optischer und passiver und aktiver Radarsensoren. Start: 2014
  • Sentinel 5 Precursor: ist ausgerichtet auf das Monitoring von Atmosphärendaten und überbrückt die Datenlücke zwischen SCIAMACHY auf ENVISAT und Sentinel-5. Start: ca. 2016 
  • Sentinel 4: ist eine Copernicus Nutzlast auf dem geostationären Meteosat Third Generation (MTG). Diese liefert Informationen über Spurengase in der Atmosphäre. Start: ca. 2020
  • Sentinel 5: ist eine Nutzlast auf den polar umlaufenden MetOp Second Generation Satelliten. Auch hier werden Daten der chemischen Zusammensetzung der Atmosphäre gemessen. Start: ca. 2020


Das Konzept der Sentinel-Missionen sieht vor, jeweils zwei operative Satelliten einer Serie (a, b, c, d) zu betreiben. Dies sichert die Datenkontinuität und liefert eine bessere Abdeckung mit Erdbeobachtungsdaten. Die Sentinel Serie sichert solche Daten bis weit in die nächste Dekade hinein.

Neben der dedizierten Copernicus Satellitenflotte (Sentinels), werden nationale Erdbeobachtungssysteme die europäischen Kapazitäten in der Erdbeobachtung ergänzen. Die im EOC entwickelten und betriebenen Prozessoren, Datenmanagement-, Archiv- und Zugangssysteme für die nationalen Missionen garantieren, dass die Daten von TerraSAR-X, TanDEM-X, EnMAP, sowie die Satellitendaten aus Indien und den USA, die in Deutschland empfangen werden (In Partnerschaft mit EuroMap und EUSI), auch den Copernicus Diensten zugänglich sind. Dabei unterstützt das DFD die Firmen InfoTerra, EuroMap und EUSI in der Bereitstellung der Daten über elektronische Schnittstellen, die gemeinsam mit der ESA entwickelt wurden (HMA; Heterogenous Mission Accessibility“). Diese Daten werden über ESA den Copernicus Diensten und anderen Nutzern über Portale (siehe Link) zur Verfügung gestellt.

Boden- und luftgestützte Beobachtungssysteme

Mit seinen Flugzeugmesskampagnen stellt das EOC internationalen Partnern, und damit auch dem Copernicus-Programm, Möglichkeiten zur Validierung und Kalibrierung von Satellitensensoren und Geoinformationsprodukten zur Verfügung.
Eingebunden in ein internationales Netzwerk von Atmosphärenmessstationen, stellt die Umweltforschungsstation (UFS) auf der Zugspitze sowie das Kalibrierungsfeld DEMMIN in Mecklenburg-Vorpommern einen Beitrag des EOC zum bodengebundenen Messnetzwerk von Copernicus dar.

Bodensegment, Informations- und Datenmanagement

Antennensysteme zum Empfang der Satelliten; Prozessoren, um aus diesen Daten Produkte und Informationen zu erzeugen, Archivierungs- und Datenmanagement-Systeme, gehören zu den Komponenten eines Bodensegments, welche am EOC entwickelt und am DFD in „Processing and Archiving Center“ (PAC) betrieben werden. Ein solches PAC hat das EOC nicht nur für nationale Erdbeobachtungsmissionen, sondern auch für die ESA-Missionen ERS und ENVISAT betrieben. In einer Ausschreibung der ESA zum Aufbau des Copernicus Bodensegments wurde das EOC als Processing and Archiving Center (PAC) für die globalen Daten der Sentinel-1 Mission und der globalen OLCI-Daten der Sentinel-3 Mission ausgewählt. Zusätzlich ist das EOC von der ESA beauftragt, das gesamte Nutzlastbodensegment der Sentinel-5 Precursor Mission aufzubauen.

Damit bilden die Einrichtungen des EOC einen wesentlichen Bestandteil des operativen Bodensegments von Copernicus.

 

 Neben den ausgewählten 4 Kern-Bodenstationen im Copernicus Bodensegment, werden Daten der Sentinel-1 und Sentinel-2 Satelliten auch über das Europäische Relaissatellitensystem EDRS zur Erde gebracht werden.
zum Bild Neben den ausgewählten 4 Kern-Bodenstationen im Copernicus Bodensegment, werden Daten der Sentinel-1 und Sentinel-2 Satelliten auch über das Europäische Relaissatellitensystem EDRS zur Erde gebracht werden.

Zusätzlich zum Kern-Bodensegment können die Teilnehmerländer am Copernicus Programm die Sentinel-Satelliten auch mit nationalen Bodenstationen empfangen. Diese Daten, aber auch die Daten in den Archiven der PACs, können dann für regionale und nationale, wissenschaftliche, behördliche und kommerzielle Anwendungen genutzt werden. Dieses dem Kern-Bodensegment beigestellte Bodensegment wird als „collaborative ground segment“ bezeichnet.

Mit seiner nationalen Empfangsstation in Neustrelitz und seinen internationalen Bodenstationen in der Nähe der geographischen Pole (O’Higgins in der Antarktis und Inuvik in Nordkanada), plant das DFD in Partnerschaft mit den Sitzländern dieser Stationen im Rahmen des „collaborative ground segments“  die Sentinel-Satelliten zu empfangen und entsprechend zu nutzen. Nahe Echtzeitanforderungen, wie bei der maritimen Sicherheit, stellen hier die technischen Anforderungen an einen direkten Empfang der Sentinel-Satelliten.

Geoinformationsdienste

Das Earth Observation Center (EOC) war und ist mit seinen Instituten, dem Deutschen Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) und dem Institut für Methodik der Fernerkundung (IMF), maßgeblich an fast allen "Copernicus Service Elements" der ESA beteiligt. Ebenso hat sich das EOC in den Vorläufer- und Demonstrationsdiensten beim 7ten Forschungsrahmenprogramm der Europäischen Kommission eingebracht. Dies wird ergänzt durch die Beteiligung des EOC in nationalen Forschungs- und Demonstrationsprojekten zu Copernicus.
Auf der Basis dieser Projekte und der Befragung europäischer Nutzer, hat Copernicus sechs Kern-Dienste identifiziert:

  • Landüberwachung
  • Überwachung der Meeresumwelt
  • Überwachung der Atmosphäre
  • Notfallkartierung bei Katastrophen
  • Zivile Sicherheit
  • Überwachung des Klimawandels

In diesem breiten Spektrum der Geoinformationsdienste stehen die Bereiche „Notfallkartierung“, „Zivile Sicherheit”, „Landüberwachung“ und „Atmosphäre” im Vordergrund. In diesen Bereichen war das EOC in die entsprechenden Konsortien beim 7ten Forschungsrahmenprogramm, zum Teil in leitender Position, eingebunden.

Bei der derzeit laufenden Initialphase der Copernicus Kerndienste bringt das EOC insbesondere bei den Landdiensten seine Expertise in der geometrischen Verarbeitung und Validierung von optischen Daten in industrielle Konsortien ein.


 


Kontakt
Gunter Schreier
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)

Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum
, Leitungsbereich
Tel: +49 8153 28-1375

Fax: +49 8153 28-3444

E-Mail: Gunter.Schreier@dlr.de
Dr. Tanja Kraus
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)

Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum
, Leitungsbereich
Tel: +49 8153 28-1398

Fax: +49 8153 28-3444

E-Mail: Tanja.Kraus@dlr.de
Dr. Doris Klein
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)

Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum
, Leitungsbereich
Tel: +49 8153 28-2438

Fax: +49 8153 28-3444

E-Mail: Doris.Klein@dlr.de
URL dieses Artikels
http://www.dlr.de/eoc/desktopdefault.aspx/tabid-5367/9013_read-16792/
Links zu diesem Artikel
http://www.esa.int/Our_Activities/Observing_the_Earth/Copernicus/Overview4
http://gmesdata.esa.int/web/gsc/home