TerraSAR-X urban
Nutzungsvorbereitung von TerraSAR-X Daten
In den vergangenen Jahrzehnten intensivierte sich die Urbanisierung weltweit. Während im hoch industrialisierten Europa gegenwärtig circa 80 Prozent der Menschen in Städten leben, prognostizierte die UNO für das Jahr 2008 erstmals 3,3 Milliarden Städter. Dies entsprach mehr als 50% der Weltbevölkerung und einer Umkehr des bisherigen Verhältnisses. Bis 2030 erwartet das Uno-Bevölkerungsprogramm UNFPA einen Anstieg auf insgesamt 5 Milliarden Stadtbewohner. Dabei vollzieht sich dieser Trend vor allem in Entwicklungs- und Schwellenländern und äußert sich besonders in der absoluten Zunahme von Megastädten mit mehr als 5-10 Millionen Einwohnern. Damit zählen städtische Agglomerationen und deren Umland zu den dynamischsten Regionen der Erde.
Um vor diesem Hintergrund eine nachhaltige Entwicklung urbaner Räume zu gewährleisten, bedarf es verstärkt innovativer Methoden zur Erfassung der raumwirksamen Veränderungen. Diesbezüglich hat sich die satellitengestützte Erdbeobachtung als viel versprechendes Instrumentarium zur flexiblen und kostengünstigen Erhebung planungsrelevanter Informationen erwiesen. Daher gibt es sowohl auf politischer Ebene als auch im kommerziellen Sektor verstärkt Bestrebungen, Geoinformationsdienste auf Basis von Fernerkundungsdaten zu etablieren.
Mit dem Start des deutschen TerraSAR-X Systems im Jahr 2007 stehen erstmals radarbasierte Satellitenaufnahmen zur Verfügung, die eine operationelle und gleichsam differenzierte Analyse von Siedlungsflächen ermöglichen. Im Gegensatz zu optischen Sensoren können Radarsysteme ihre Daten nahezu unabhängig von Atmosphären- und Wetterbedingungen sowie zu Tages- und Nachtzeiten aufzeichnen.
Vor diesem Hintergrund war es das Ziel des über vier Jahre vom Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (BMWi) geförderten TerraSAR-X urban Forschungsprojekts, Techniken zur verbesserten Vorverarbeitung und zur Auswertung hochauflösender Radardaten zur Erfassung und Analyse von Siedlungsflächen bereitzustellen. Ein besonderer Fokus lag dabei auf der automatisierten Analyse der TerraSAR-X Datensätze, um eine effiziente und rasche Bereitstellung aus diesen Daten abgeleiteter Informationen zu ermöglichen. Dadurch sollten wiederum die Akzeptanz und das Anwendungsspektrum von TerraSAR-X Aufnahmen erhöht werden. Ein Schwerpunkt des Forschungsvorhabens widmete sich der Verbesserung und Stabilisierung der objektorientierten Auswertung hochauflösender Radardaten. Ein Kernelement war hier ein strukturerhaltendes Filterverfahren, in dessen Rahmen das für Radarbilder typische Speckle-Rauschen eliminiert wird ohne jedoch die eigentlich wichtige Bildinformation zu verändern. Darauf aufbauend wurde ein Ansatz zur optimierten Bildsegmentierung entwickelt.
In einem zweiten Schwerpunkt wurden Verfahren zur objektbezogenen und pixelbasierten Bildklassifizierung sowie die Entwicklung robuster Regelwerke zur automatisierten Auswertung höchstauflösender Radaraufnahmen entwickelt. Dabei stand insbesondere die Auswertung von single-polariserten TerraSAR-X Daten im Vordergrund. Ferner wurden diese Techniken soweit ausgearbeitet, dass sie eine geeignete Grundlage für Change Detection Analysen in urbanen Räumen bieten. Somit ist zu erwarten, dass Wissenschaft und Wirtschaft in den Bereichen Fernerkundung und Raumplanung gleichermaßen von den entwickelten Techniken profitieren.
Das Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Technologie durch das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) unter dem Förderkennzeichen 50EE0619 gefördert.
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Kontakt: Michael Thiel
