Projekt Umwelt 4.0

Einsatz von Fernerkundungsdaten zur Darstellung und Analyse von Bodenbewegungsprozessen in Hessen

Zusammen mit dem Hessischen Landesamt für Naturschutz, Umwelt und Geologie HLNUG und dem Fachgebiet Ingenieurgeologie der TU Darmstadt arbeitet unser Fachgebiet am Projekt „Umwelt 4.0“ Teilprojekt 2: Nutzung digitaler Geländemodelle und Copernicus-Daten.

Durch sinkende Grundwasserstände und geringe Grundwasserneubildung während Trockenperioden können großflächige Setzungen auftreten, die z.B. Schäden an Gebäuden hervorrufen können. Die Radarinterferometrie, ein Verfahren der Fernerkundung, ermöglicht es Bodenbewegungen im mm-Bereich zu beobachten. Der Bodenbewegungsdienst Deutschland BBD hat Ergebnisse der Persistent Scatterer Interferometrie (PSI), einer speziellen Form der Radarinterferometrie, gesammelt und in einer WebGIS Anwendung zur Verfügung gestellt. Genutzt wurden hierfür Satellitendaten des Sentinel-1 der Copernicus Mission der Europäischen Weltraumorganisation ESA.

Beim Betrachten der Daten fällt auf, dass nur Informationen für bebaute Gebiete vorliegen. Dies ist eine Limitierung des PSI-Verfahrens, das auf rechtwinklige Strukturen in der Umgebung angewiesen ist. Diese rechtwinkligen Strukturen treten viel öfter in künstlichen Strukturen, wie Gebäuden, Brücken und Strommasten auf, als auf Wiesen, Feldern und in Wäldern.

Im Projekt Umwelt 4.0 forschen wir an den Möglichkeiten die PSI-Daten mit Daten, die aus Laserscan-Überfliegungen entstanden sind, zu verschneiden. Aus Laserscan-Daten werden Digitale Oberflächenmodelle (DOMs) und Digitale Geländemodelle (DGMs) erzeugt. Diese Überfliegungen finden in Hessen ca. alle 3 Jahre statt. Werden zwei DGMs unterschiedlicher Zeitpunkte voneinander abgezogen, entstehen Differenzenkarten, die die Bodenbewegung in diesem Zeitraum anzeigt. Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung eines anderen Radarinterferometrie-Verfahrens, welches weniger auf rechtwinklige Strukturen angewiesen ist, wie das Small Baseline Subset (SBAS) Verfahren.

Ziel des Projektes ist eine flächenhafte Darstellung und Validierung der Bodenbewegungsmuster in Hessen sowie deren Interpretation auf geologischer Ebene. Diese ingenieurgeologische Landesaufnahme trägt zur Abwehr von Georisiken bei und wird insbesondere im Hinblick auf das veränderte Klimaverhalten immer wichtiger.