14. April 2020
Frische Nahrung und verlässliche Kriseninformationen

DLR-Tech­no­lo­gi­en für hu­ma­ni­täre Hil­fe

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MEPA Feldanordnung
ME­PA Feld­an­ord­nung
Bild 1/6, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

MEPA Feldanordnung

Die mo­bil ent­falt­ba­ren Pflan­zenan­bau­ein­hei­ten (ME­PA) kön­nen in­di­vi­du­ell oder für grö­ße­re Ge­mein­schaf­ten als Fel­der an­ge­ord­net be­wirt­schaf­tet wer­den.
MEPA Mobile Pflanzenanbaueinheit
Mo­bi­le Pflan­zenan­bau­ein­heit (ME­PA)
Bild 2/6, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Mobile Pflanzenanbaueinheit (MEPA)

Die mo­bil ent­falt­ba­re Pflan­zenan­bau­ein­heit (ME­PA) des DLR er­mög­licht es fri­sche Nah­rung in hu­ma­ni­tär­en Not­si­tua­tio­nen zu pro­du­zie­ren. Das Bild zeigt das ein­fachs­te von ins­ge­samt drei An­bau­sys­te­men: Das "Mi­ni­ma­lys­tem" bie­tet ei­ne sie­ben Qua­drat­me­ter große Auf­zucht­flä­che und soll pro Ern­te­zy­klus ei­nen Er­trag von 85 Sa­lat­köp­fen mit rund 42 Ki­lo­gramm brin­gen. Die ME­PA-Sys­tem ba­siert auf Hy­dro­kul­tur und wird mit ei­ner au­to­ma­ti­sier­ten Un­ter­stüt­zungs­ein­heit aus­ge­stat­tet, die so­lar be­trie­ben ist.
MEPA: Kompakter Transport
ME­PA: Kom­pak­ter Trans­port
Bild 3/6, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

MEPA: Kompakter Transport

Das mo­bil ent­falt­ba­re Pflan­zenan­bau­sys­tem ME­PA ist so kom­pakt, dass in ei­nem 40 Fuß Con­tai­ner bis zu 75 Ein­hei­ten trans­por­tiert wer­den kön­nen. Mit­hil­fe der ein­fachs­ten ME­PA-Ein­heit, dem Mi­ni­ma­lys­tem, kön­nen pro Con­tai­ner­fracht und Ern­te­zy­klus ins­ge­samt 3,1 Ton­nen Sa­lat ge­won­nen wer­den.
Haiti Erdbeben: Veränderungsanalyse
Hai­ti Erd­be­ben: Ver­än­de­rungs­ana­ly­se
Bild 4/6, Credit: GeoEye-1 data, processed by DLR

Haiti Erdbeben: Veränderungsanalyse

Am 12. Ja­nu­ar 2010 er­schüt­ter­te ein schwe­res Erd­be­ben Hai­ti. In dem Nach­her-Bild vom 18. Au­gust 2010 ist mar­kiert, wel­che Ge­bäu­de wei­ter­hin zer­stört sind, wo neue Ge­bäu­de er­rich­tet wur­den und die ge­naue Ver­brei­tung not­dürf­ti­ger Un­ter­künf­te. Die Ver­än­de­run­gen der Ge­bäu­de wur­den da­bei au­to­ma­tisch er­fasst. Das DLR Earth Ob­ser­va­ti­on Cen­ter nutz­te da­zu Ver­ar­bei­tungs­me­tho­den, die auf ma­schi­nel­lem Ler­nen ba­sie­ren, und Da­ten des Fer­ner­kun­dungs­sa­tel­li­ten GeoEye-1 mit ei­ner Auf­lö­sung von 0,5 Me­ter.
Automatische Schadensanalyse
Au­to­ma­ti­sche Scha­dens­ana­ly­se
Bild 5/6, Credit: xView2 data, processed by DLR

Automatische Schadensanalyse

Nach ei­ner Na­tur­ka­ta­stro­phe ist ei­ne schnel­le Er­fas­sung der Schä­den wich­tig. Im DLR-Pro­jekt „Da­ta4Hu­man“ sol­len die Ge­bäu­de­schä­den mit­hil­fe au­to­ma­tisch er­fasst wer­den – mit­tels in­tel­li­gen­ter Da­ten­ver­ar­bei­tungs­me­tho­den aus der Fer­ner­kun­dung. Das Bei­spiel hier zeigt Scha­den­ana­ly­sen zu meh­re­ren Na­tur­ka­ta­stro­phen in den USA - vor und nach den Hur­ri­ca­nes Flo­rence und Matt­hew, ei­ner Flut­ka­ta­stro­phe im mitt­le­ren Wes­ten so­wie dem Busch­feu­er von San­ta Ro­sa. Für die Aus­wer­tung nutz­ten die DLR-Ex­per­ten den öf­fent­li­chen xView2-Da­ten­satz.
Wacken Open Air, Großveranstaltung: Lagebeurteilung
Wa­cken Open Air, Groß­ver­an­stal­tung: La­ge­be­ur­tei­lung
Bild 6/6, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Wacken Open Air, Großveranstaltung: Lagebeurteilung

Das Mu­sik­fes­ti­val Wa­cken Open Air lockt je­des Jahr über 70.000 Be­su­cher an. Da­mit die Ver­an­stal­ter ei­ne bes­se­re Ein­schät­zung der ak­tu­el­len La­ge auf dem Fes­ti­val­ge­län­de er­hal­ten, er­stell­te das DLR ei­ne Si­tua­ti­ons­kar­te – Zel­te und Au­tos wur­den an­hand von Luft­auf­nah­men au­to­ma­tisch de­tek­tiert und klas­si­fi­ziert. Das DLR Earth Ob­ser­va­ti­on Cen­ter brach­te da­zu sein 3K-Ka­me­ra­sys­tem ein, das mit ei­ner Auf­lö­sung von 13 Zen­ti­me­ter ar­bei­tet, so­wie die Da­ten­ver­ar­bei­tung in na­he-Echt­zeit. Die­se Tech­no­lo­gi­en könn­ten künf­tig auch im hu­ma­ni­tär­en Be­reich zum Ein­satz kom­men, et­wa zur La­ge­er­fas­sung von Flücht­lings­camps oder bei der Aus­wer­tung von Ob­jek­ten in Ka­ta­stro­phen­ge­bie­ten.
  • DLR-Projekte in enger Kooperation mit internationalen humanitären Hilfsorganisationen
  • Aufbau des Datendiensts "Data4Human" und der mobilen Pflanzenanbaueinheit "MEPA"
  • Schwerpunkte: Raumfahrt, Erbeobachtung

Technologien, die für die Raumfahrt entwickelt werden, müssen für ihre Aufgabe im All extreme Anforderungen erfüllen: Die Systeme und Geräte müssen nicht nur robust, sicher, kompakt, leicht und einfach in der Handhabung sein, sondern auch zuverlässig und autonom funktionieren. Einen umfassenden und schnellen Überblick von oben bieten uns außerdem Satellitentechnologien. Diese besonderen Eigenschaften sind auch auf der Erde wertvoll, nicht zuletzt zur Bewältigung von Naturkatastrophen und anderen Extremsituationen: Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) rief daher im vergangenen Jahr eine Initiative ins Leben, die Raumfahrttechnologien für die humanitäre Hilfe nutzbar macht und gezielt weiterentwickelt. Nun sind die ersten beiden Projekte aus dem Bereich "Humanitarian Technologies" gestartet: Die mobil entfaltbare Pflanzenanbaueinheit "MEPA" und das Projekt "Data4Human", das spezielle Datendienste für die humanitäre Hilfe entwickelt.

MEPA: Mobile Gewächshäuser

In humanitären Krisensituationen ist die Nahrungsmittelversorgung eine der wichtigsten Aufgaben von internationalen Hilfsorganisationen. Frische Lebensmittel wie Obst und Gemüse sind jedoch kaum oder überhaupt nicht lieferbar. Zudem wird häufig auch eine mittelfristige Ernährungsquelle für die Menschen vor Ort benötigt. Ziel des DLR-Projekt MEPA (Mobil entfaltbare Pflanzenanbaueinheit) ist es, eine Möglichkeit zur Verfügung zu stellen, frische Nahrungsmittel in Notfallsituationen zu produzieren – in Flüchtlingscamps, nach Flutkatastrophen oder Erdbeben, bei Dürren und zusätzlich auch in beengten Siedlungsräumen.

Das Know-how dazu bringen die Wissenschaftler des DLR-Instituts für Raumfahrtsysteme und des DLR-Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin mit. Im Forschungsprojekt EDEN entwickeln und testen sie Gewächshäuser und Pflanzenzuchttechnologien für den Langzeitaufenthalt im Weltall. Auf der Forschungsstation Neumayer III (Alfred-Wegener Institut, AWI) in der Antarktis konnten dadurch bereits Tomaten geerntet werden.

Für den Einsatz in Krisengebieten haben die Experten insgesamt drei Systeme konzipiert. Allen Pflanzenanbaueinheiten ist gemeinsam, dass sie keine Erde benötigen, wiederverwendbar sind, eine schnelle Produktion ermöglichen – mit der ersten Ernte nach 4-6 Wochen – und individuell und einfach genutzt werden können.

In den kommenden zwei Jahren wird das DLR-Team die MEPA-Systeme spezifizieren, bauen und vor Ort testen. Für die bedarfsgerechte Entwicklung arbeiten die Wissenschaftler in enger Absprache mit dem Welternährungsprogramm der Vereinten Nationen (UN World Food Programm, WFP), dem Technischen Hilfswerk, Plan International und der nichtstaatlichen humanitären Hilfsorganisation ADRA.

Data4Human: Datendienst für Einsatzkräfte

Um in Krisenfällen wichtige Entscheidungen treffen und geeignete Maßnahmen einzuleiten zu können, benötigen humanitäre Hilfsorganisationen unter anderem aktuelle Lageinformationen. Oft jedoch stehen ihnen diese Informationen nicht zur Verfügung. Ein dringendes Anliegen ist den Akteuren daher der Zugang zu offen verfügbaren, zuverlässigen Datenquellen, auf lokaler und regionaler bis hin zu globaler Ebene. Im Rahmen des Projekts "Data4Human" stellen das Earth Observation Center (EOC) des DLR sowie das DLR-Institut für Datenwissenschaften dazu ihre Expertise zur Verfügung: Gemeinsam mit humanitären Hilfsorganisationen entwickeln sie Analyseverfahren und Werkzeuge, um Daten von Satelliten, Flugzeugen, Drohnen, Bodensensoren und aus webbasierten Quellen bereitzustellen.

Im Bereich Datenverarbeitung bringt das DLR Methoden des maschinellen Lernens ein, die zum Bespiel Schadensanalysen von kritischer Infrastruktur nach einer Naturkatastrophe ermöglichen. Einen Technologieschub bietet auch die Kombination von "physikalischer" Erdbeobachtung durch Satelliten mit der "digitalen" Erdbeobachtung im Internet. Die fusionierten Daten können etwa zur besseren Beobachtung von Flüchtlingsströmen und Menschenrechtsverletzungen oder zur Analyse von Ernteverlusten in Afrika genutzt werden. Satellitendaten und Geodaten sollen zunehmend mit automatisch erfassten, web-basierten Informationen kombiniert und beispielsweise Daten von Nachrichtenportalen oder sozialen Netzwerken ausgewertet werden.

Darüber hinaus arbeiten die Wissenschaftler mit dem Entwicklungsprogramm der Vereinten Nationen (UNDP) und anderen humanitären Hilfsorganisationen an weiteren Datenanalysen, wie etwa zur Dokumentation des Wiederaufbaus nach einer Katastrophe oder der Wirksamkeit humanitärer Hilfsmaßnahmen. Um diese vielfältigen Themen zu unterstützen haben sich die Fernerkundungsexperten und Datenwissenschaftler des DLR nun mit dem WFP, dem Deutschen Roten Kreuz und dem Humanitarian Open Street Map Team (HOT-OSM) zusammengeschlossen. Das Projekt "Data4Human" läuft bis Ende 2021.

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  • Bernadette Jung
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  • Dr. Daniel Schubert
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)
    In­sti­tut für Raum­fahrt­sys­te­me
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    Robert-Hooke-Str. 7
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