19. Oktober 2020
Von den Anfängen zu den heutigen Möglichkeiten in der Fernerkundung

40 Jah­re Deut­sches Fer­ner­kun­dungs­da­ten­zen­trum (DFD)

Vi­deo: Aus dem All für die Er­de - 40 Jah­re Erd­be­ob­ach­tung am Deut­schen Fer­ner­kun­dungs­da­ten­zen­trum
Video 1/4, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Video: Aus dem All für die Erde - 40 Jahre Erdbeobachtung am Deutschen Fernerkundungsdatenzentrum

Länge: 00:02:41
40 Jah­re Deut­sches Fer­ner­kun­dungs­da­ten­zen­trum (DFD), 20 Jah­re In­sti­tut für Me­tho­dik der Fer­ner­kun­dung (IMF), 20 Jah­re Earth Ob­ser­va­ti­on Cen­ter (EOC)
Empfangsantenne in Inuvik
Emp­fangs­an­ten­ne in In­u­vik
Bild 2/4, Credit: © DLR. Alle Rechte vorbehalten

Empfangsantenne in Inuvik

Das Bild zeigt den Blick auf die Groß­for­schungs­an­la­ge des DFD im ark­ti­schen In­u­vik im Nor­den Ka­na­das.
Überlagerung einer Luftaufnahme mit KI-basierter Schätzung
Über­la­ge­rung ei­ner Luft­auf­nah­me mit KI-ba­sier­ter Schät­zung
Bild 3/4, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Überlagerung einer Luftaufnahme mit KI-basierter Schätzung

Das Bild zeigt ei­ne Luft­auf­nah­me der Groß­ver­an­stal­tung Rock am Ring 2013, über­la­gert mit dem Er­geb­nis der KI-ba­sier­ten Schät­zung (blaue Punk­te). Die ma­nu­el­le Zäh­lung (An­no­ta­ti­on) er­gab 24.368 Per­so­nen. Der trai­nier­te Al­go­rith­mus wur­de auf das Fo­to an­ge­wen­det und schätz­te 25.332 Per­so­nen.
Schadenskartierung der Explosion in Beirut
Scha­densk­ar­tie­rung der Ex­plo­si­on in Bei­rut
Bild 4/4, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Schadenskartierung der Explosion in Beirut

Am 4. Au­gust 2020 er­eig­ne­te sich in der li­ba­ne­si­schen Haupt­stadt Bei­rut ei­ne star­ke Ex­plo­si­on. Mit­hil­fe der im DLR er­stell­ten Kar­te kann die Scha­dens­si­tua­ti­on am 5. Au­gust 2020 auf­ge­zeigt wer­den. Durch ei­nen Ver­gleich von ei­ner Vorer­eig­nis­sze­ne mit ei­nem Nach­h­er­bild ist es mög­lich ei­nen ers­ten Über­blick über das be­ein­fluss­te Ge­biet und ei­ne Ab­schät­zung der ent­stan­de­nen Groß­schä­den zu ge­ben.
  • Das Deutsche Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) feiert 40-jähriges Gründungsjubiläum.
  • Die jahrzehntelange Erfahrung bringt einen enormen Fortschritt in der Fernerkundung mit sich.
  • Schwerpunkte: Erdbeobachtung, Fernerkundung, Umwelt, Klima, Künstliche Intelligenz

Das Deutsche Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) wird 40 Jahre alt. Seit 1980 empfängt und analysiert das DFD Aufnahmen von Erdbeobachtungssatelliten. Über 21 Terabyte Datenaufkommen werden dort täglich prozessiert und verarbeitet. Das vom DFD aufgebaute Deutsche Satellitendatenarchiv (D-SDA) bietet heute Zugriff auf 29 Petabyte Fernerkundungsdaten aus vier Jahrzehnten. Die Datenmenge entspricht Videomaterial mit einer Laufzeit von mehr als 800 Jahren.

Doch das DFD feiert nicht alleine. Vor zwanzig Jahren wurde das DLR-Institut für Methodik der Fernerkundung (IMF) gegründet. Genauso lange bilden DFD und IMF einen im DLR einmaligen Institutsverbund, das heutige Earth Observation Center (EOC), das als international führendes Kompetenzzentrum für satellitengestützte Erdbeobachtung gilt. Heute umfasst das EOC die komplette Systemkette der Fernerkundung und vereint die Kompetenz von Ingenieuren, Informatikern, Physikern und Geowissenschaftlern.

Fortschritt in der Fernerkundung bietet neue Möglichkeiten

"Die heutigen Entwicklungen der Fernerkundung waren vor 40 Jahren noch unvorstellbar. Damals musste die Technik zum Empfang der Daten aus dem Weltall noch größtenteils selbst entwickelt und gebaut werden. Die Daten waren nur wenigen Forschern zugänglich, die damit meist nur kleine Ausschnitte der Erdoberfläche untersuchten", betont Prof. Stefan Dech, Direktor des DFD. Heute verfügt das DFD über ein internationales Bodenstationsnetzwerk mit Empfangsstationen unter anderem in der kanadischen Arktis und der Antarktis, die ganzjährig rund um die Uhr Daten empfangen. Aus diesen entstehen am DFD globale Produkte, wie beispielsweise eine hochgenaue Höhenkarte der Erde. Mit Big-Data-Analysen und Künstlicher Intelligenz gewinnt das DFD aus den heutigen Datenströmen Informationen über den weltweiten Füllstand von natürlichen und künstlichen Wasserreservoiren, schätzt die Produktion von globalen Aquakulturen ab und zeichnet ein genaues Bild der globalen Siedlungsverteilung. Ebenso können die Informationen bei Umwelt- und Naturkatastrophen helfen, vor Gesundheitsrisiken warnen und zum Verständnis von globalen Prozessen wie Umweltzerstörung und dem Klimawandel beitragen.

Auch in Zeiten von Pandemien hilft die Fernerkundung. Um beispielsweise bei Menschenansammlungen gefährliche Aufstauungen zu vermeiden sowie Sicherheit und Infektionsschutz zu gewährleisten, benötigen Veranstalter bei Konzerten, Messen oder Demonstrationen ein aktuelles Bild der Besucherzahlen. Ein "lernender Algorithmus", den Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen am IMF entwickelt haben, kann auf Basis von Luftbildern, Fotos oder Videos automatisch Personen zählen und Personendichten bestimmen. Die Zählung erfolgt in Echtzeit und datenschutzkonform, da keine Individuen, sondern lediglich menschentypische Kanten und Konturen erkannt werden. An anderer Stelle erkennen und klassifizieren Verfahren der Künstlichen Intelligenz (KI) Fahrbahnmarkierungen in Erdbeobachtungsdaten, um weltweit aktuelle Informationen für das automatisierte Fahren zu liefern. "Die von uns entwickelten KI-Verfahren erzeugen aus Erdbeobachtungsdaten wertvolle Geoinformation mit einer bisher nicht erreichbaren Qualität", erläutert Prof. Richard Bamler, Direktor des IMF.

Die schiere Flut neuer Erdbeobachtungsdaten, die neuen Fähigkeiten, Big-Data in großen Prozessierungsumgebungen in der Cloud und in Rechenzentren unter zu Hilfenahme von KI-Verfahren schnell und global auszuwerten, lässt für die nächsten 40 Jahre riesige Schritte erwarten, so dass das nächste große Jubiläum wohl wieder einen ungläubigen Blick zurück erwarten lässt.

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