Satellitenmission TanDEM-X 05.10.2016, 12:13 Uhr

Neuvermessung der Erde: Erstes einheitliches Höhenmodell in 3D ist fertig

Sechs Jahre lang haben zwei Radarsatelliten im Rahmen der Mission TanDEM-X pausenlos Daten an die Erde gesendet. In dieser Zeit haben sie die komplette irdische Landmasse von 150 Millionen Quadratkilometer mehrfach überflogen. Nun ist aus dem gigantischen Datenwust ein extrem genaues globales Höhenmodell des blauen Planeten entstanden.

TanDEM-X und TerraSAR-X fliegen mit einer Geschwindigkeit von 28.000 km/h im Formationsflug durchs Weltall und erstellen ein hochgenaues globales Höhenmodell. Jeden Tag schaffen die beiden Satelliten ungefähr 15 Runden um die Erde. TerraSAR-X umkreist die Erde bereits seit 2007. Zwei Jahre später gesellte sich sein Zwilling TanDEM-X dazu.

Foto: DLR

Eifel.

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Brocken.

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Die Alpen südlich von München.

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Die "Nevada Test Site" war seit 1951 Schauplatz zahlreicher Atombombentests. Das Wüstenareal 100 Kilometer nordwestlich von Las Vegas ist übersät mit Explosionskratern.

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Die Chuquicamata-Kupfermine im Norden Chiles ist der zweitgrößte Kupfertagebau der Erde. Eine Grube gewaltigen Ausmaßes zeugt von den enormen Massebewegungen. Auf einer Fläche von etwa 13 km2 wurde das Gestein bis auf eine Tiefe von über 850 m abgebaut. Im Zentrum des Bildes liegt der Ort Calama ca. 10 km entfernt vom Tagebau.

Foto: DLR

Nun ist sie wirklich fertig und verfügbar, die ganze Erde in 3D. 150 Millionen m2 Landoberfläche wurden vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in den vergangenen sechs Jahren exakt kartiert. Jetzt zeigen sich die Berggipfel und die Talebenen des Planeten in einer bisher unerreichten Auflösung. Die Höhengenauigkeit der Geländekarte liegt bei einem Meter.

„Neues Kapitel in der Fernerkundung“

„TanDEM-X hat ein neues Kapitel in der Fernerkundung aufgeschlagen. Die Technologie zum Radarbetrieb von zwei Satelliten im engen Formationsflug ist nach wie vor einzigartig – und war der Schlüssel für die hochgenaue Neuvermessung der Erde. Damit hat das DLR seine Vorreiterrolle unter Beweis gestellt und die Voraussetzungen für den nächsten großen Entwicklungsschritt in der satellitengestützten Erdbeobachtung geschaffen – für die angestrebte Radarmission Tandem-L“, sagte die DLR-Vorstandsvorsitzende Prof. Pascale Ehrenfreund.

Minimalabstand von nur 120 Metern

Die Höhengenauigkeit der Vermessung ist vor allem der hervorragenden Kalibrierung des Systems zu verdanken. Der Abstand beider Satelliten im Formationsflug wurde millimetergenau bestimmt. Die nahezu baugleichen, etwa 1,3 kg schweren Satelliten, umkreisen die Erde in einer Höhe von rund 500 km in einem Minimalabstand von nur 120 m.

Während der Überflüge wurden sämtliche Landflächen gleich mehrfach aufgenommen und zu Höhenmodellen verarbeitet. Zwischen Januar 2010 und Dezember 2015 haben die Zwillingssatelliten über das weltweite Empfangsnetz mehr als 500 Terabyte Daten zur Erde übertragen.

Datenvolumen auf über 2,6 Petabyte angestiegen

Seit rund zwei Jahren sitzen die Fernerkundungsspezialisten des DLR daran, aus der Datenflut ein systematisches Höhenmodell zu erstellen. Es sind spezielle Prozessierungsketten, die aus den Satellitendaten die finalen Höhenmodelle destillieren. Dabei ist das Datenvolumen inzwischen auf über 2,6 Petabyte angestiegen.

„Die Verarbeitung dieser Daten war eine spannende Herausforderung für uns“, so Prof. Richard Bamler, Direktor des DLR-Instituts für Methodik der Fernerkundung. „Umso mehr faszinieren uns jedoch nun unsere ersten wissenschaftlichen Analyseergebnisse. Anhand des aktuellen Höhenmodells konnten wir zeigen, dass in einigen Regionen der Erde, Gletscher bis zu 30 Meter pro Jahr an Dicke im Bereich der Gletscherzungen verlieren.“

Über 1.000 Wissenschaftler weltweit nutzen die Missionsdaten

Mehr als 1.000 Wissenschaftler weltweit nutzen bereits die Daten der Mission. „Mit der Fertigstellung des globalen TanDEM-X-Höhenmodells erwarten wir nochmals eine deutliche Steigerung des wissenschaftlichen Interesses. Genaue topographische Daten sind essentiell für sämtliche geowissenschaftliche Anwendungen“, sagt Prof. Alberto Moreira, Direktor des DLR-Instituts für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme, der die Mission leitet.

Es sind vielfältige Anwendungsmöglichkeiten dieses supergenauen Höhenprofils der Erde denkbar. Das beginnt bei der Klima- und Umweltforschung, geht hin zum Vermessungswesen und endet bei der Infrastrukturplanung im Stadt- und Straßenbau.

„Das System Erde ist hochdynamisch“

Mit der jetzt erstellten 3D-Höhenkarte der Erde ist für die Satellitenmission TanDEM-X noch längst nicht Schluss. Künftig könnte die Nachfolgemission Tandem-L alle acht Tage ein aktuelles Höhenbild der gesamten Landmasse der Erde erstellen. Dynamische Prozesse könnten dann zeitgerecht erfasst werden. Moreira:„Das System Erde ist hochdynamisch, das zeigt sich auch in der Topographie. Mit regelmäßigen Updates könnten wir solche dynamischen Prozesse künftig systematisch erfassen. Das ist das primäre Ziel der von uns vorgeschlagenen Mission Tandem-L.“

Um Umweltverschmutzer auf hoher See und Feuerteufel, die Urwälder in Felder verwandeln wollen, kümmert sich übrigens Satellit Sentinel-3 A. Mehr dazu finden Sie hier.

 

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