Mit Fernerkundung den Puls unseres Planeten messen

Die Fernerkundung ist ein indirektes Erkundungsverfahren zur kontaktfreien Erfassung der Erdoberfläche mithilfe von Satelliten, Flugzeugen oder Drohnen. Es ist somit ein berührungsfreies Vermessen entfernter Objekte und unterstützt durch Bilddatenverarbeitung und -auswertung die Dateninterpretation mithilfe von Statistiken und Raum- und Zeitanalysen. Mit der Fernerkundung der Erde entsteht die Möglichkeit, schnell und flächendeckend Informationen über unseren Planeten zu gewinnen und damit seine Beschaffenheit und den „Gesundheitszustand“ zu erfassen. Ohne diese Informationstechnologie ist die großflächige Erforschung unserer Erde eigentlich gar nicht möglich. Diese zukunftsträchtige Methode ist ein zentraler Teil des globalen Daten- und Informationsnetzes, welches für Wissenschaft, Wirtschaft und Politik von hohem Wert ist – für effiziente Ressourcennutzung, nachhaltige Landnutzung und lebenswerte Städte. Um es mit den Worten der Europäischen Raumfahrtbehörde ESA auszudrücken: man misst den Puls unseres Planeten Erde aus dem All.

Datengewinnung durch Fernerkundung

Wie entsteht ein Fernerkundungsbild?

Daten werden durch Aufnahmen von aktiven und passiven Sensoren auf Satelliten oder Flugzeugen erstellt. Die meisten Verfahren verwenden Licht oder Radarwellen, indem reflektierte Strahlung oder Eigenstrahlung gemessen wird (siehe Grafik). Mit der Darstellung in elektromagnetische Wellenbereiche und räumliche Skalen erlaubt die Fernerkundung die Erkennung und Unterscheidung von Oberflächen und Objekten durch die Beschreibung des Charakters und der Beschaffenheit. Damit ist die Verortung im Raum und die Erfassung von zeitlichen Veränderungen möglich. Innerhalb der geowissenschaftlichen Forschung dienen Verfahren aus Umweltmodellen und geographischen Informationssystemen (GIS) zur Interpretation der Daten und damit der Informationsgewinnung. Passive Systeme benutzen ausschließlich die in der Natur vorkommende elektro-magnetische Strahlung. Aktive Systeme dagegen enthalten eine Energiequelle, die die Erdoberfläche künstlich bestrahlt.

Quelle: Eigene Darstellung

Anwendungsfelder der Fernerkundung

• für die Landnutzung und Biodiversität 
  Um die biologische Vielfalt zu erfassen, nutzen Forscher seit rund 30 Jahren auch verschiedene Methoden der Fernerkundung. Eine wichtige Aufgabe der Biodiversitätsforschung ist es, den Status quo zu dokumentieren, Umweltprozesse und Veränderungen sowie Störungen innerhalb der Ökosysteme zu untersuchen (Landnutzungsänderung, Gewässer- und Luftverschmutzung, Verlust an Biodiversität usw.). Mithilfe von Satellitenaufnahmen kann beispielsweise das Vorkommen einer zu untersuchenden Baumart anhand von Wuchsform und Blattgeometrie bestimmt werden - und das über große Flächen und im zeitlichen Verlauf.
  
  
• im Ressourcenmanagement und im Zuge des Globalen Wandels
  Im Zuge des Globalen Wandels und des steigenden Flächenverbrauchs werden Konzepte für ein effizientes und nachhaltiges Landmanagement international erforderlich. Der Einsatz durch optische Fernerkundungsverfahren kann hierfür flächendeckende Informationen liefern. Die Berechnung der räumlichen Veränderung von Anbauflächen sind Beispiele für ein landwirtschaftliches Monitoring. Ziel ist die Zeit- und Kostenreduzierung gegenüber alternativen Methoden wie einer manuellen Kartierung. Die Erforschung von Landnutzungsveränderungen und des Klimawandels sind notwendig, um Fragen zum nachhaltigen Ressourcenmanagement zu beantworten. Das Ziel: die räumliche Interaktion durch prozessorientierte Modelle und Nutzung von modernen Monitoringtechniken (z.B. Fernerkundung) und Methoden zur Verarbeitung von Umweltinformation (z.B. GIS) zu erfassen.
  
  
• in urbanen Räumen 
  Städte sind durch heterogene, komplexe und schwer zu erfassende Strukturen gekennzeichnet. Es besteht eine komplexe Mischung aus künstlichen und natürlichen Oberflächen, die sich in Größe, Form und Anordnung deutlich voneinander unterscheiden. Dafür sind Daten mit hoher geometrischer Auflösung notwendig. Fernerkundungsverfahren dienen der Erstellung hochwertiger Basisdaten als Grundlage für eine Vielzahl städtischer Planungs-, Entscheidungs- und Entwicklungsprozesse. Ziel ist die Charakterisierung urbaner Räume anhand räumlicher Maße und z.B. die Erfassung von schnell wachsenden Städten.
  
  
• als Kriseninformationssystem
  Fernerkundung kann in allen Phasen des Krisenmanagements als Informationsquelle eingesetzt werden. Unterschiedliche Daten liefern flächendeckende Informationen zu Gefahren, Schäden oder betroffenen Schutzgütern. Die Krisensituation kann damit großflächig dokumentiert werden. Vor, während und nach einer Krise stellt das Copernicus-Programm der EU für das Katastrophen- und Krisenmanagement Satellitenbilder und entsprechenden Auswertungen bereit. Zum Beispiel bei akuten Katastrophenlagen durch Hochwasser, Sturm, Erdbeben, Waldbrände, Erdrutsche oder bei humanitären Krisen. Nach einem Ereignis können zudem Satellitenbildaufnahmen von den betroffenen Gebieten und daraus Informationen über die Ausdehnung des Ereignisses (bspw. Hochwasser) erstellt werden. Im Nachgang von Schadensereignissen können detaillierte Analysen durchgeführt werden, um die Planung und die Überwachung des Fortschritts von Wiederaufbaumaßnahmen zu unterstützen. Zur Vorbereitung auf und Vermeidung von Krisen bieten Fernerkundungsdaten vielfältige Möglichkeiten für detaillierte Risikoanalysen. Im Einsatz sind Referenzkarten, Schadensanalysen oder das Monitoring von Wiederaufbaumaßnahmen. Solche Informationen können die Lagedarstellung und die Entscheidungsfindung im Krisenmanagement unterstützen.
  
  

Unser Angebot:

• Anwendungsmöglichkeiten von Copernicus-Daten und -Diensten
• Datenzugriff, -integration und -prozessierung
• Einbindung von Fernerkundung und Copernicus in bestehende Arbeitsabläufe
• Gewinnung von Geoinformationen aus Fernerkundungssystemen

Das Fachnetzwerk bietet eine Plattform, um im Dialog passgenaue Unterstützungsmaßnahmen zu entwickeln, Kompetenzen zu vermitteln und den Austausch zu fördern.

Das Copernicus Netzwerkbüro Kommunal wird von EurA betrieben, unterstützt durch die EFTAS Fernerkundung Technologietransfer GmbH und den Deutschen Dachverband für Geoinformation e.V. (DDGI). Es wird finanziert durch das Bundesministerium für Digitales und Verkehr (BMDV). Projektträger ist die Deutsche Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt e. V. (DLR).

Werden auch Sie Teil unseres Netzwerks, bringen Sie Ihre Fragen, Anforderungen und Bedarfe ein und profitieren Sie von unserer Expertise.

Auf unserer Webseite finden Sie zudem detaillierte Informationen zu den Themenbereichen sowie aktuelle Best-Practice-Projekte.

Autorin: Carina Herkenrath

Copyright Bilder: ESA https://www.esa.int/ESA_Multimedia/Sets/Earth_observation_image_of_the_week/(sortBy)/published/(result_type)/images