13. November 2019

"Zu­kunft ent­steht aus Ide­en": Neue An­wen­dun­gen für die Erd­be­ob­ach­tung

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Tongehalt im Boden
Ton­ge­halt im Bo­den, auf­ge­nom­men mit ei­nem Hy­per­spek­tral­sen­sor
Bild 1/4, Credit: GFZ

Tongehalt im Boden, aufgenommen mit einem Hyperspektralsensor

Mit Hil­fe ei­nes flug­zeug­ge­tra­ge­nen Hy­per­spe­tral­sen­sors wur­den Da­ten der ge­plan­ten En­MAP-Missi­on si­mu­liert. Ge­mes­sen wur­de der Ton­ge­halt von Bö­den in der Nä­he der Stadt Dem­min in Meck­len­burg-Vor­pom­mern. Das Bild links stammt von der Flug­zeug­auf­nah­me, rechts sind die Da­ten so dar­ge­stellt, wie sie zu­künf­tig vom Hy­per­spek­tral­in­stru­ment auf En­MAP auf­ge­zeich­net wer­den.
"Punktewolke" Berlin: Vertikale Vermessung des Hauptbahnhofs
"Punk­te­wol­ke" Ber­lin: Ver­ti­ka­le Ver­mes­sung des Haupt­bahn­hofs
Bild 2/4, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

"Punktewolke" Berlin: Vertikale Vermessung des Hauptbahnhofs

Mit­tels Fer­ner­kun­dungs­da­ten des DLR wur­de der Ber­li­ner Haupt­bahn­hof mit sei­ner Stahl­kon­struk­ti­on im Lau­fe ei­nes Jah­res ver­ti­kal ver­mes­sen. In der war­men Jah­res­zeit deh­nen sich die Ma­te­ria­li­en aus, im Win­ter kommt es wie­der zu ei­nem Rück­gang. Die Hö­hen­un­ter­schie­de sind in der Kar­te als far­bi­ge Punk­te­wol­ke zu er­ken­nen - gel­be und ro­te Mar­kie­run­gen zei­gen Er­he­bun­gen im Mil­li­me­ter­be­reich an.
En­MAP - der deut­sche Hy­per­spek­tral­sa­tel­lit zur Erd­be­ob­ach­tung
Bild 3/4, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

EnMAP - der deutsche Hyperspektralsatellit zur Erdbeobachtung

En­MAP (En­vi­ron­men­tal Map­ping and Ana­ly­sis Pro­gram­me) ist ein deut­scher Sa­tel­lit mit ei­nem hy­per­spek­tra­len Sen­sor zur Erd­be­ob­ach­tung.
Satellitenbild New York City
New York Ci­ty, aus dem Welt­all ge­se­hen
Bild 4/4, Credit: JAXA/ESA

New York City, aus dem Weltall gesehen

Erd­be­ob­ach­tungs­sa­tel­li­ten er­lau­ben uns ei­nen Blick auf die In­fra­struk­tur von Städ­ten (hier New York Ci­ty) von oben. Mit Hil­fe neu­er An­wen­dun­gen wird es zu­künf­tig mög­lich sein, den Zu­stand von tech­ni­schen Bau­wer­ken auch aus dem Welt­all zu mo­ni­to­ren.
  • Die Bandbreite an Anwendungsmöglichkeiten der Erdbeobachtung reicht vom Umgang mit den natürlichen Ressourcen in Land- und Forstwirtschaft über den Umweltschutz bis hin zur Risikovorsorge und zum Katastrophenmanagement.
  • Satellitengestützte Geoinformationen bieten viele neue Einsatzmöglichkeiten in Wirtschaft und Politik, etwa in den Bereichen Infrastruktur und Wassermanagement.
  • Vom 12. bis zum 13. November 2019 findet in Köln die Konferenz "Neue Perspektiven der Erdbeobachtung" statt, um Forschungseinrichtungen sowie Unternehmen und Start-ups zusammenbringen.
  • Schwerpunkte: Raumfahrt, Erdbeobachtung, Klimawandel

Erdbeobachtungssatelliten wie die Sentinels des europäischen Copernicus-Programms, die deutschen Radarsatelliten des TanDEM-X-Duos, oder die Earth-Explorer-Satelliten des Living-Planet-Programms der ESA liefern bereits heute umfangreiche Geo- und Klimainformationen aus dem Weltraum. Doch wie lassen sich diese Daten mit größtmöglichem Gewinn für die Gesellschaft nutzen? Wie kann der Transfer von der Wissenschaft in konkrete Anwendungen für Wirtschaft und öffentliche Einrichtungen gelingen? Im Interview gibt Godela Rossner, Gruppenleiterin in der Abteilung Erdbeobachtung des DLR Raumfahrtmanagements, einen Einblick in die aktuellen Entwicklungen.

Interview von Diana Gonzalez

Welche neuen und spannenden Einsatzmöglichkeiten bieten die Geodaten aus dem All?

Grundsätzlich gibt es eine enorme Bandbreite an Anwendungsmöglichkeiten der Erdbeobachtung. Das reicht vom Umgang mit den natürlichen Ressourcen in Land- und Forstwirtschaft über den Umweltschutz von Landflächen und Gewässern bis hin zur Risikovorsorge und zum Katastrophenmanagement. Auch die unverzichtbaren satellitengestützten Informationen zu Klimawandel und Treibhausgasemissionen, gehören dazu. Der Markt für Erdbeobachtungsanwendungen wächst, das bestätigen auch die steigenden Zahlen für Unternehmen und Services in Europa. Das liegt vor allem am europäischen Copernicus-Programm, mit dem Erdbeobachtungsdaten kontinuierlich verfügbar geworden sind.

Es ist deshalb davon auszugehen, dass wir zukünftig noch viele weitere Anwendungen der Erdbeobachtung sehen werden und der Kreis der Nutzer weiter wächst. Bei Infrastrukturprojekten besteht zum Beispiel noch großes Potenzial für erdbeobachtungsgestützte Anwendungen. Mit Hilfe von Radarsatelliten können wir inzwischen Bewegungen der Erdoberfläche oder von Bauwerken im Millimeter-Bereich erfassen. So können zum Beispiel Bodensenkungen, die in Bergbauregionen auftreten können, genauestens kartiert werden. Diese Präzision ließe sich auch für die Planung und den Bau von Straßen, Brücken oder Tunnelanlagen einsetzen. So können etwa vorab grundlegende Fragen zur Stabilität anhand der vorhandenen Daten geklärt werden: Wie fest ist der Untergrund, und wie ist die geologische Situation? Aber auch die Begutachtung von technischen Bauwerken mittels Satellitendaten ist möglich. Sie kann zukünftig dazu beitragen, dass Sicherungsmaßnahmen ergriffen werden, bevor größere Schäden auftreten.

Gibt es neben der Infrastruktur noch weitere innovative Anwendungsfelder?

Ein anderes spannendes Feld ist die satellitengestützte Geodäsie. Mit den Schwerefeld-Missionen GRACE und GRACE Follow-On liegen uns seit 2002 Informationen zu Massenveränderungen der Erde vor. Diese Daten geben uns einen einzigartigen Einblick in die Veränderungen der Wasser- und Eismassen der Erde. Wenn Grundwasservorkommen leergepumpt werden, können wir das nun erkennen. Aber auch das Ausmaß der Gletscherschmelze lässt sich auf diese Weise genau bestimmen, sowie der Anstieg des Meeresspiegels - und das unabhängig von der Wassertemperatur. All dieses Wissen kann dazu beitragen, den Wasserhaushalt regenerationsfähig zu halten und längerfristige Trends zu erkennen.

Europäische Erdbeobachtungssatelliten liefern bereits zahlreiche Daten. Was sind die Besonderheiten der zukünftigen deutschen EnMAP-Mission?

Die deutsche Satellitenmission EnMAP soll im Jahr 2021 ins All starten. Eine ihrer Besonderheiten ist, dass sie in der Lage sein wird, den Gehalt von Tonmineralen und organischer Substanz im Boden zu ermitteln. Beides sind wichtige Faktoren für die Fruchtbarkeit eines Bodens sowie dessen Fähigkeit, Wasser zu speichern. Auch kann mit EnMAP der Blattwassergehalt von Pflanzen bestimmt werden - das ist bislang einzigartig. Gerade in Zeiten von zunehmendem Klima- und Dürrestress für die Pflanzen sind dies wichtige Informationen für die Land- und Forstwirtschaft. In Deutschland werden annähernd 47 Prozent der Fläche landwirtschaftlich genutzt, rund 70 Prozent davon sind Ackerflächen. Die Mission kann dazu beitragen, die landwirtschaftliche Nutzung in Zeiten des Klimawandels nachhaltig zu gestalten.

EnMAP ist ein so genannter "Umweltsatellit". Inwiefern unterstützt die Mission den Umweltschutz?

Der Satellit besitzt eine einzigartige Sensorik, mit der sich beispielsweise die Eigenschaften von Pflanzen oder auch die Wasserqualität von Binnen- und Küstengewässern bestimmen lassen. Das sind Informationen, die uns helfen, die weltweiten Umweltveränderungen zu verstehen - denn sie ermöglichen es uns, auch eine leichte Abwandlung von Lebensräumen frühzeitig zu erkennen

Müll und Schadstoffe im Wasser und an der Bodenoberfläche können von EnMAP ebenfalls aufgespürt werden. Der Plastikmüll im Meer lässt sich mit EnMAP entdecken und sogar nach seiner Art unterscheiden. Ebenso kann der Satellit Ölteppiche nicht nur erkennen, sondern auch die Zusammensetzung des Öls nachweisen. Mit Hilfe dieser Verfahren können so Zonen mit hoher Umweltverschmutzung lokalisiert werden. Verunreinigungen treten aber auch oberflächlich in Böden auf, etwa als Altlast ehemaliger Tankstellen- oder Industriegelände.

Vom 12. bis zum 13. November 2019 findet in Köln die Konferenz "Neue Perspektiven der Erdbeobachtung" statt. Welche Ergebnisse erhoffen Sie sich von der Veranstaltung?

Mit der Konferenz möchten wir Forschungseinrichtungen sowie Unternehmen und Start-ups zusammenbringen. Die Experten werden aktuelle Ansätze für erdbeobachtungsgestützte Anwendungen aus unterschiedlichsten Bereichen vorstellen und diskutieren. Dabei geht es nicht nur um die Vernetzung und den gegenseitigen Austausch, sondern wir suchen ganz gezielt nach neuen Ansätzen für konkrete Anwendungen. Hier gilt es auszuloten, wo die Potenziale der Satellitenerdbeobachtung liegen und wie diese Informationen aufbereitet werden müssen, um in politisches und wirtschaftliches Handeln umgesetzt werden zu können. Kurz gesagt: Wie müssen die Anwendungen aussehen, um erfolgreich zu sein? Zukunft entsteht aus Ideen, und die wollen wir hier entwickeln.

Kontakt
  • Diana Gonzalez
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    Raum­fahrt­ma­na­ge­ment
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    Telefon: +49 228 447-388
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  • Godela Roßner
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)

    Raum­fahrt­ma­na­ge­ment, Erd­be­ob­ach­tung
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