GeoWAM: Genaue Geodaten gezeitenbeeinflusster Küstenbereiche mit InSAR-Technologie

Die Disy Informationssysteme GmbH entwickelt gemeinsam mit Projektpartnern im Forschungsprojekt „Neue Geodaten zur Verbesserung des Wassermanagements tidebeeinflusster Küstenbereiche – GeoWAM“ die flugzeuggestützte Radarinterferometrie (InSAR) weiter. Mit Partnern aus der Forschung und Behörden werden neue technologische Ansätze und beispielhafte Lösungsprototypen entwickelt, die die Erfassung von Geodaten zur Verbesserung des Wassermanagements gezeitenbeeinflusster Küstenregionen unterstützen. Das von Disy koordinierte und nach Förderrichtlinie Modernitätsfonds („mFUND“) vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) geförderte Forschungsprojekt läuft von November 2018 bis Oktober 2021. Darin soll untersucht werden, wie aktuelle und genaue Geodaten in gezeitenbeeinflussten Küstenbereichen in kurzen Zeitfenstern für das Wassermanagement erfasst werden können. Dies soll unter realen Einsatzbedingungen in zwei Pilotgebieten im niedersächsischen Wattenmeer erprobt werden.

Im Februar 2019 führte das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) dazu eine erste Befliegung mit einem InSAR-Radarsensor durch. Parallel dazu fanden Referenzmessungen am Boden und im Wattenmeer statt. Derzeit werden Vergleichsdaten zur Bestimmung der Modellgenauigkeit erzeugt.

Zu den Projektpartnern gehören neben Disy und dem DLR, das mit seinem Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme in Oberpfaffenhofen die InSAR-Technologie beisteuert, das Institut für Photogrammetrie und Fernerkundung (IPF) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) und das Institut für Photogrammetrie (IfP) der Universität Stuttgart. IPF und IfP entwickeln neue Methoden der Bilddatenanalyse. Die Anwenderperspektive wird im Projekt von der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) und dem Niedersächsischen Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz (NLWKN) vertreten.

Im Rahmen des Projekts werden moderne Radartechnologie des DLR zur wetterunabhängigen Datenerfassung sowie Berechnungsalgorithmen zur Erstellung hochauflösender 3D-Gelände- und Oberflächenmodelle erprobt und weiterentwickelt. Der Schwerpunkt bei der Datenerhebung liegt dabei auf der Radarinterferometrie, auch Interferometric Synthetic Aperture Radar oder kurz InSAR genannt.

Bei der InSAR-Methode werden die Phasen der vom Gelände reflektierten Signale von zwei nebeneinander angeordneten Antennen miteinander verrechnet. Im Vergleich zur optischen Methode zeichnet sich InSAR damit durch eine geringe Signaldämpfung durch Witterungseinflüsse aus. Zudem ist sie unabhängig von der Tageszeit, sodass sich gezeitenbeeinflusste, kurze Erfassungszeitfenster besser durch eine Befliegung mit InSAR nutzen lassen. Neben der weitgehenden Wetterunabhängigkeit, besitzt die InSAR-Methode zudem eine bis zu fünfmal größere Flächenleistung im Vergleich zur herkömmlichen Befliegung mittels luftgestützter Laserdatenerfassung. „Die Radarinterferometrie besitzt dadurch das Potenzial, die Erfassung und Erstellung von Geo-Basisdaten im Küstenbereich erheblich effizienter zu gestalten“, erklärt Dr. Wassilios Kazakos von Disy.

Im Projekt GeoWAM wird die InSAR-Methode mit der Erprobung und Weiterentwicklung von Berechnungsalgorithmen für hochauflösende dreidimensionale Gelände- und Oberflächenmodelle kombiniert. Dadurch soll eine effiziente und effektive 3D-Modellierung gezeitenbeeinflusster Küstenbereiche ermöglicht werden. Überdies gilt es, die Datenverarbeitungskette ganzheitlich zu betrachten. Disy übernimmt dabei die Integration aller Bestandteile in eine Prototyplösung sowie die Datenbereitstellung innerhalb des Projekts und für Dritte.

Die technische Grundlage für neue Lösungsprototypen bildet Disys Geo-Analytics-Plattform Cadenza. Die mit der Radarinterferometrie erzeugten Daten sollen hier über OGC- und INSPIRE-konforme Standardschnittstellen in existierende Geodateninfrastrukturen eingebunden werden. Wie Disy mitteilt, sollen die Projektergebnisse der Öffentlichkeit über die mCLOUD als zentrale Open-Data-Plattform des BMVI zugänglich gemacht werden. „Insgesamt soll eine lückenlose Datenverarbeitungskette entstehen und ein substantieller Mehrwert der Daten ermöglicht werden“, fasst Kazakos zusammen. (vb)