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Satellitendaten und das Copernicus-Programm


Bei Satellitendaten handelt es sich, anders als bei Luftbildern, um Sensordaten, die in der Regel als Falschfarbendarstellung abgebildet werden. Die Erdoberfläche wird in Zeilen mit einem Sensor, der bestimmte Eigenschaften erfassen kann, abgetastet. Im Rahmen einer Vorprozessierung werden die gewonnen Daten in lagerichtige Bilddaten umgeformt und können so mit einem herkömmlichen Geoinformationssystem (GIS) betrachtet oder analysiert werden.

Im Rahmen des Copernicus-Erdbeobachtungsprogramms (früher GMES) finden die so genannten Sentinel-Missionen statt. Die Missionen gliedern sich in Gruppen zumeist baugleicher Satelliten mit bestimmten Fähigkeiten. Sentinel 1 liefert eine 5 Meter Auflösung für das „C-Band“ (Radar). Sentinel 2 liefert optische Informationen im sichtbaren und infraroten Spektrum bis 10 Meter Auflösung. Sentinel 3 dient der optisch/thermischen Auswertung von Meeresdaten. Sentinel 4, der jedoch an Bord des geostationären Wettersatelliten Meteosat mitfliegt, dokumentiert die Luftqualität über Europa und Nordafrika. Sentinel 5 dient der Auswertung von Atmosphärengasen. Sentinel 6 bestimmt die Höhe der Meeresoberflächen (noch nicht in Betrieb).

Die Copernicus-Erdbeobachtung geht damit deutlich über das hinaus, was mit Luftbildern erreicht werden kann. Die jeweilige Fragestellung bedingt die Nutzung von bestimmten Daten unterschiedlicher Sentinel-Missionen.


Landbeobachtung und Auflösung

Für die Beobachtung der Landoberfläche wird vor allem auf Daten zurückgegriffen, wie sie die Sentinel-Missionen 1 und 2 bieten.

Sämtliche Sentinel-Daten sind grundsätzlich kostenfrei verfügbar, besitzen eine gute Abdeckung, sowie eine sehr hohe Verfügbarkeitsrate. Bezüglich ihrer Auflösung von 5 (Radar) bis 10 Metern (optisch) liegen die Daten jedoch deutlich hinter kommerziellen Satellitendaten, deren frei verfügbare Auflösung etwa bei 30 cm (optisch) liegt. Je nach zu beobachtendem Phänomen ist das Verwenden unterschiedlicher Auflösungen geboten, denn die zu bewältigende Datenmenge muss in einem angemessenen Verhältnis zur beabsichtigten Auswertung liegen.


Datenzugang für jedermann

Über die Plattform CODE-DE (Copernicus Data and Exploitation Platform – Deutschland) wird ein Zugang zu vorverarbeiteten Satellitendaten des Copernicus-Programms geschaffen, von dem bereits prozessierte Daten kostenfrei heruntergeladen werden können.

Sofern Satellitenbilder mit Auflösungen benötigt werden, die über die Copernicus-Satelliten hinausgehen, werden aktuelle und Archivdaten von der Firma European Space Imaging vertrieben. Weitere Firmen und auch Universitäten fertigen auf Anfrage spezielle Produkte aus Satellitendaten mit denen konkreten fachlichen Fragestellungen nachgegangen werden kann, aber auch ganze Zugangsplattformen.


Vorverarbeitung von Satellitendaten

Insbesondere im Katastrophenschutz liegt eine zeitnahe Verfügbarkeit von Daten eher im Fokus als eine hohe räumliche Auflösung. Für zeitunkritische Beobachtungen bietet sich das zusätzliche Hinzuziehen von hochauflösenden Daten an, die jedoch durchaus auch „herkömmliche“ Geodaten sein können. Hierfür müssen die Zugänglichkeit zu den Daten vorab bekannt und auch die notwendigen Vorverarbeitungsketten einsatzbereit vorliegen.

Im Rahmen des Copernicus-Programms wurde für die Vorverarbeitung der Satellitendaten die OpenSource-Software SNAP (Sentinel Application Platform) entwickelt. Mit der Software können Verarbeitungsketten vorbereitet werden, an deren Ende gebrauchsfähige und per GIS auswertbare „Satellitenbilder“ stehen.


Fachliche Analyse von Satellitendaten

Die Auswertung von Satellitendaten erfordert Fachwissen im gewünschten Themenbereich, sowie ein Verständnis für die Sensortechnik. Etwa einmal pro Jahr findet das COPERNICUS-Forum in Berlin statt. Die Folien zu den bisher durchgeführten Nationalen Foren geben einen umfassenden Überblick zu aktuellen Fragen der Fernerkundung. Im Köln-Bonner Raum zeigt das EO-Symposium (Earth Observation) „Neue Perspektiven der Erdbeobachtung“ und neue Analysemethoden auf.

Technisches Hintergrundwissen kann im Rahmen von Online-Kursen erworben werden. Seit Februar 2019 gibt es beispielsweise einen kostenfreien Online-Kurs zum Thema "Echoes in Space" für die Radarfernerkundung am EO College, einem Projekt der DLR, esa und der Friedrich-Schiller-Universität Jena, unterstützt vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie. 62 weitere Kurse bieten Einblicke in nahezu alle gängigen Fachthemen wie dem Erkennen von Ölteppichen oder Absenkungen von Gelände. Die Uni Bonn bietet eine Plattform, um Fernerkundung bereits im schulischen Unterricht zu etablieren.

Die niedersächsischen Universitäten in Clausthal, Braunschweig und Hannover bieten jährlich im März eine kostenpflichtige Tagungsreihe „GeoMonitoring“ an, bei der Beobachtungsverfahren und Prozessmodellierungen vorgestellt werden, die der Reduzierung von Georisiken dienen.

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