30 Mal genauer 21.05.2014, 06:55 Uhr

DLR liefert erste Höhenmodelle der faszinierenden neuen 3D-Karte der Erde

Die ersten Ausschnitte einer dreidimensionalen Weltkarte hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt vorgestellt. Die neuen Karten sind hochpräzise und absolut beeindruckend. Sie basieren auf den Messdaten zweier deutscher Satelliten. Die neue Landkarte soll auch bei Katastrophen wie Erdbeben und Überschwemmungen durch die hochgenaue Darstellung der Erdlandschaften helfen. 

Digitales Höhenmodell von Teilen der Halbinsel Kamtschatka im Nordosten Russlands: Die pazifische Platte schiebt sich in breiter Front unter den Rand der eurasischen Platte und verursacht einzigartige vulkanische Aktivitäten mit einer sehr hohen Dichte von Vulkanen. Von insgesamt mehr als 160 Vulkanen sind derzeit 29 aktiv. Jährlich brechen im Durchschnitt sechs der Vulkane aus. Wegen der Kombination von Schnee und Eis und dem hochaktivem Vulkanismus bezeichnet man Kamtschatka auch als „land of ice and fire“. Die höchste Erhebung ist der Kljutschevskoi mit 4835 Meter. Im Januar 2013 sorgte die gleichzeitige Eruption von vier Vulkanen (Schiwelutsch, Besymjanny, Tolbatschik und Kizimen) für Schlagzeilen. 1996 wurde die Vulkanregion von Kamtschatka von der UNESCO zum Weltnaturerbe erklärt.       

Digitales Höhenmodell von Teilen der Halbinsel Kamtschatka im Nordosten Russlands: Die pazifische Platte schiebt sich in breiter Front unter den Rand der eurasischen Platte und verursacht einzigartige vulkanische Aktivitäten mit einer sehr hohen Dichte von Vulkanen. Von insgesamt mehr als 160 Vulkanen sind derzeit 29 aktiv. Jährlich brechen im Durchschnitt sechs der Vulkane aus. Wegen der Kombination von Schnee und Eis und dem hochaktivem Vulkanismus bezeichnet man Kamtschatka auch als „land of ice and fire“. Die höchste Erhebung ist der Kljutschevskoi mit 4835 Meter. Im Januar 2013 sorgte die gleichzeitige Eruption von vier Vulkanen (Schiwelutsch, Besymjanny, Tolbatschik und Kizimen) für Schlagzeilen. 1996 wurde die Vulkanregion von Kamtschatka von der UNESCO zum Weltnaturerbe erklärt.       

Foto: DLR

Beeindruckende und imposante Aufnahmen australischer Schluchten im Nationalpark Flinders Ranges, von kanadischen Inselwelten und zerklüfteten Vulkanlandschaften auf der russischen Kamtschatka-Halbinsel gehören zu den ersten Modellen des DLR-Erdvermessungsprojektes, das im Juni 2010 startete.

Gemeinsam mit vier anderen Einrichtungen begannen die Vermessungsaufnahmen des DLR mit dem Start des Radarsatelliten TanDEM-X, um seinen Zwillingssatelliten TerraSAR-X zu erreichen. Inzwischen hat TanDEM-X die Erde schon zwei Mal abgetastet und dabei 800 Millionen Kilometer in 514 Kilometer Höhe zurückgelegt. Unabhängig von den Wetterverhältnissen und der Tag- oder Nachtzeit können die Satelliten dank der Radartechnologie unabhängig arbeiten.

Perspektivische Ansicht der Krascheninnikov-Caldera (im Vordergrund) und des 3528 Meter hohen Kronotsky-Vulkans, der als nahezu perfekter Kegel emporragt. Links am Horizont erkennt man den Kljutschevskoi-Vulkan, mit 4835 Metern die höchste Erhebung Kamtschatkas. 

Perspektivische Ansicht der Krascheninnikov-Caldera (im Vordergrund) und des 3528 Meter hohen Kronotsky-Vulkans, der als nahezu perfekter Kegel emporragt. Links am Horizont erkennt man den Kljutschevskoi-Vulkan, mit 4835 Metern die höchste Erhebung Kamtschatkas. 

Foto: DLR

Wissenschaftler haben bereits aus den Vermessungsdaten ein Fünftel der Erde zu fertigen Modellen verarbeitet. Das komplette Geländemodell ist für Ende 2015 angekündigt. Doch bereits jetzt bietet das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) erste Höhenmodelle für wissenschaftliche Arbeiten an.

Millimetergenaue Berechnungen der Erdoberfläche

Für die neue topografische Aufzeichnung der Erde ist hochgenaues und präzises Arbeiten erforderlich. Die Wissenschaftler berechnen den Abstand der beiden Satelliten millimetergenau zueinander. Die Uhren an Bord der Satelliten werden bis auf eine Billionstel Sekunde genau synchronisiert. Sie berechnen, wie lange die Radarstrahlen zur Erde und zurück benötigen. Insgesamt werden 150 Millionen Quadratkilometer Erdoberfläche mit deren Höhen und Tiefen hochpräzise vermessen.

„Aufgrund der deutlich verbesserten Genauigkeit bin ich überzeugt, dass das Höhenmodell von TanDEM-X eine neue Referenz für eine Vielzahl von Anwendungen wird“, erläutert Prof. Alberto Moreira, Direktor am DLR-Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme und wissenschaftlicher Leiter der Mission.

Dieses dreidimensionale Höhenmodell zeigt den Badlands-Nationalpark im Südwesten South Dakotas, eine für Landwirtschaft denkbar ungeeignete Verwitterungslandschaft. Daher kommt der Name Badlands – schlechtes Land. Der Film

Dieses dreidimensionale Höhenmodell zeigt den Badlands-Nationalpark im Südwesten South Dakotas, eine für Landwirtschaft denkbar ungeeignete Verwitterungslandschaft. Daher kommt der Name Badlands – schlechtes Land. Der Film „Der mit dem Wolf tanzt“ mit Kevin Costner in der Hauptrolle wurde 1990 zu großen Teilen im Nationalpark und dessen Umgebung gedreht.       

Foto: DLR

Nach den ersten zwei Überflügen für die einfacheren Gebiete, änderten die DLR-Wissenschaftler im Sommer 2013 die Flugbahnen der Satelliten, um den Blick auf die Erde zu verändern. Ab diesem Zeitpunkt kreisten sie im Uhrzeigersinn umeinander herum. Dritte und vierte Überflüge sollen jetzt noch letzte Vermessungsdaten von den schwierigeren Gebieten liefern.

Helfer finden den Weg durch zerstörte Gebiete

Die neuen Satellitenaufnahmen sind für die Wissenschaftler sehr wertvoll und können in vielen Bereichen von Nutzen sein. Karten potenziellen Überschwemmungsgebiete werden erstellt, hydrologische Abflussmodelle simuliert. Auch Veränderungen nach Vulkanausbrüchen und Erdbeben sowie das Abschmelzen von Gletschern und Polkappen können auf diese Weise simuliert und analysiert werden. In Katastrophenfällen wie bei Überschwemmungen oder Erdbeben hilft die neue Kartentechnik, Helfern schneller den Weg durch zerstörte Gebiete zu finden.

An dem Projekt sind neben dem DLR das Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme, das Institut für Methodik der Fernerkundung, das Deutsche Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) sowie das Deutsche Raumfahrtkontrollzentrum beteiligt. Nach Abschluss der topografischen Aufnahmen erhält TanDEM-X eine neue Aufgabe. Dazu gehört die Erfassung von Meeresströmungen oder von Vegetationsstrukturen.

Nächste Generation der topografischen Messungen

Während die letzten Arbeiten für das Gesamtwerk bis Ende 2015 laufen, arbeiten Wissenschaftler bereits an der nächsten Generation „Tandem-L“. Tandem-L besteht aus digitalen Antennen und großen entfaltbaren Reflektoren an zwei Satelliten, die 100mal schneller als die derzeitigen Satelliten TerraSAR-X und TanDEM-X arbeiten. Zwei mal wöchentlich könnte Tandem-L die gesamte Landmasse unserer Erde aufnehmen.

Die Krascheninnikov Caldera und der Kronotsky Vulkan als schattierte Reliefkarte: Derartige Karten auf Basis der Satellitendaten von TanDEM-X ermöglichen Analysen zu möglichen Lavaströmungen, um gefährdete Gebiete zu kartieren.       

Die Krascheninnikov Caldera und der Kronotsky Vulkan als schattierte Reliefkarte: Derartige Karten auf Basis der Satellitendaten von TanDEM-X ermöglichen Analysen zu möglichen Lavaströmungen, um gefährdete Gebiete zu kartieren.       

Foto: DLR

„Mit dieser Mission, die 2020 starten könnte, würden wir die dynamischen Prozesse der Erde wesentlich schneller erfassen und so einen essentiellen Beitrag zur Umwelt- und Klimaforschung leisten“, erläutert Professor Alberto Moreira vom DLR.

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