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Bewegungsdetektion mittels SAR Interferometrie - Anwendungsfelder in der angewandten Geologie

F. Kühn
, Dr.
, Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, Hannover
C. Wolf
, Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, Hannover
14. März 2013 | 14:25 Uhr

Flugzeug und Satelliten gestützte Verfahren leisten zunehmend wichtige Beiträge zur Erkennung, Charakterisierung und Überwachung von Objekten und Prozessen an der Geländeoberfläche. Die dazu nutzbaren methodischen Vorteile solcher Fernerkundungsverfahren sind:

• die Fähigkeit einer zeitgleichen - historischen und aktuellen - flächenhaften Beobachtung größerer Geländeabschnitte,

• die Möglichkeit der Erkennung räumlicher Zusammenhänge auf Grund der generalisierenden Sicht von Fernerkundungssensoren auf die Erdoberfläche,

• die Möglichkeit der Erkennung von für bodengebundene Beobachter unsichtbaren Phänomenen und Prozessen,

• die Bereitstellung spezifischer Informationen durch Nutzung von elektromagnetischer Strahlung im Wellenlängenbereich vom sichtbaren Licht, über das kurzwellige Infrarot, Thermalstrahlung bis hin zu den Radarwellen,

die Möglichkeit der gefahrlosen Erkundung bruch- und senkungsgefährdeter Geländeabschnitte sowie anderer nicht oder begrenzt zugänglicher Bereiche. Damit ist es grundsätzlich möglich, Gefahrenpotentiale in frühen Entwicklungsstadien zu identifizieren (KUEHN ET AL. 1999, 2004). Zur Erkennung von potentiell instabilem Gelände, einschließlich der Lokalisierung von Bodenbewegungen können Fernerkundungsdaten unter anderem mit folgenden Informationen beitragen:

Satellitenbilder (mittlere Auflösung): Identifizierung und Kartierung von Lineamenten sowie großflächigen Vegetations- und Bodenfeuchteanomalien, Luftbilder und Satellitenbilder (hochauflösend): Identifizierung feiner Frakturen und Abrisskanten sowie kleinflächiger Vegetations- und Bodenfeuchteanomalien,

Airborne Laserscanning (LiDAR): Identifizierung feiner Reliefmerkmale, welche Störungen, Klüfte und Abrisskanten sowie Landabsenkungen und sonstige Auflockerungen des Untergrundes in frühen Stadien ihrer Entwicklung anzeigen können,

Radar Satellitendaten (InSAR): Interferometrische Messung von Bewegungen der Geländeoberfläche mit mm-Genauigkeit zum Beispiel zur Identifizierung von Landabsenkungen, tektonisch aktiven Zonen und von sonstigen Bewegungen der Geländeoberfläche.

Insbesondere durch die Entwicklung im Bereich der Radar gestützten Bewegungsmessungen ergeben sich vollkommen neue Perspektiven für die Erkennung und das Monitoring von Geogefahren. Verfahren der SAR Interferometrie sind heute in der Lage, Bewegungen der Geländeoberfläche über einen Beobachtungszeitraum von wenigen Monaten bis hin zu mehreren Jahren zu messen (FERRETTI u.a. 2001).

Um das Potential der SAR-Interferometrie für einen breiten Kreis von Untersuchungs- und Monitoringaufgaben besser nutzbar zu machen, hat die Europäische Raumfahrtagentur ESA die beiden Vorhaben "Terrafirma" und "PanGeo" als GMES-Informationsdienste zur Beobachtung von Bodenbewegungen konzipiert. GMES (Global Monitoring for Environment and Security; neue Bezeichnung: Copernicus) ist ein Programm der Europäischen Kommission und der ESA und soll eine moderne und leistungsfähige Infrastruktur für Erdbeobachtung und Dienstleistungen im Bereich der Geoinformation schaffen.