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SENTINEL-1A
Topographie der Erde als farbiges Muster
Redaktion / Pressemitteilung des DLR
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27. August 2014

Der erste Sentinel-1-Satellit der europäischen Raumfahrtagentur ESA befindet sich seit April im All. Jetzt haben Fernerkundungsexperten des DLR auf Grundlage von Radaraufnahmen erstmals ein sogenanntes Interferogramm erstellt, das die Topographie der Erde als farbiges Muster zeigt. Das Verfahren soll später ganz unterschiedlichen Forschungsbereichen wichtige Daten liefern.

Interferogramm

Dieses Interferogramm zeigt das Gebiet des Golfs von Genua. Bild: Copernicus data (2014)/ESA/DLR Remote Sensing Technology Institute [Großansicht]

Seit April 2014 fliegt der ESA-Satellit Sentinal-1A um die Erde - und tastet mit seinen Radarstrahlen die Oberfläche der Erde auf einer Breite von jeweils 250 Kilometern ab. Nun haben Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) aus den aufgezeichneten Daten im Auftrag der ESA das erste Interferogramm erstellt, ein Bild, das die Topographie der Erde als farbiges Muster abbildet. Entstanden ist die Aufnahme durch die Verarbeitung von zwei Bildern des Gebiets um Korsika und Genua vom 7. und 19. August.

"Wir konnten noch am selben Tag der zweiten Aufnahme die weltweit ersten dieser Interferogramme berechnen und somit die Machbarkeit dieser Technologie demonstrieren", betont Prof. Richard Bamler, Leiter des DLR-Instituts für Methodik der Fernerkundung. Ziel dieser Entwicklung ist es, in einem kontinuierlichen Monitoring Bewegungen der Erdoberfläche im Millimeterbereich zu vermessen.

"Terrain Observation by Progressive Scan" (TOPS) nennt sich die neuartige Aufnahmetechnik, mit dem Sentinel-1 die Erde kontinuierlich auf einer Breite von 250 Kilometern abtastet. Dabei wird auf dieser Strecke alle fünf Meter eine Höhenmessung vorgenommen. Die jeweils nächste Messung dieser Punkte findet in Flugrichtung bereits in einer Entfernung von nur 20 Metern erneut statt. Mit dieser Technologie werden in Zukunft von mehreren Sentinel-1-Satelliten die Landflächen aller Kontinente in einzigartig kurzer Zeit und vor allem permanent mit regelmäßiger Wiederholung aufgenommen.

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Ein großer Vorteil ist, dass die Sensoren die Erdoberfläche unabhängig von Bewölkung und Tageslicht systematisch als Bild aufnehmen. Die vom Radarsensor zum Bild mitgelieferten Informationen über Phase und Polarisation ermöglichen eine Reihe von wichtigen Anwendungen - von aktuellsten Höhenkarten über die Beobachtung der Vegetation bis zu millimetergenauen Bewegungsmessungen aus dem Weltraum an geologisch aktiven Objekten und Regionen.

Zahlreiche Verfahren für das Erstellen von Interferogrammen wurden bereits mit dem deutschen Radarsatelliten TerraSAR-X entwickelt, den das DLR steuert und betreibt. "Während TerraSAR mit höchster Auflösung und der weltweit besten geometrischen Genauigkeit arbeitet, setzt Sentinel-1 im Gegensatz dazu auf eine mittlere räumliche Auflösung, hat dafür aber eine enorme Abbildungsleistung in der Fläche", erläutert Institutsleiter Bamler. In wenigen Tagen können mit den 250-Kilometer-Bildstreifen ganze Länder und Kontinente kartiert werden. "In ein paar Jahren werden wir so von jedem Punkt der Erde wertvolle Zeitreihen zur Verfügung haben, für die Forschung zu Gletschern und Eisschilden, Ozeanen, Vulkanen, Erdbebenzonen oder geologische Veränderungen der Erde." Für diese Forschung wird häufig die Radar-Interferometrie benötigt.

Die TOPS-Technologie stellt jedoch hohe technische Anforderungen an die interferometrische Verarbeitung ihrer Daten, die bisher nur von wenigen Teams auf der Welt beherrscht wird. Am DLR-Institut für Methodik der Fernerkundung ist zu diesem Zweck ein operationeller Prozessor im Auftrag der ESA entwickelt worden. Doch erst seitdem der Satellit auf einem Orbit positioniert ist, auf dem er nach exakt 175 Erdumrundungen und zwölf Tagen über dieselbe Region der Erde fliegt, können die DLR-Wissenschaftler aus jeweils zwei Aufnahmen eines Gebiets zu unterschiedlichen Zeitpunkten ihre Interferogramme berechnen.

Diese Ergebnisse leisten einen wichtigen Beitrag zur technischen Verifikation der Sentinel-1-Mission und konnten der ESA sowie den Anwendern insbesondere die gute Charakteristik der Daten demonstrieren. Bei zukünftigen Forschungsprojekten könnten sich die Sentinel-1- und die TerraSAR-X-Mission ergänzen. Geplant ist beispielsweise eine Bodensenkungskarte für Deutschland, die Setzungen oder Hebungen des Erdbodens großflächig aufzeigen. "Sind solche Gefährdungsgebiete mit Sentinel-1 erkannt, kann die genauere Analyse mit hochaufgelösten TerraSAR-X-Daten folgen." Auch die hochpräzisen Höhenmodelle der Radarmission TanDEM-X könnten genutzt werden, um die Sentinel-1-Interferogramme geometrisch zu korrigieren.

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siehe auch
Copernicus: Erster Sentinel-Satellit ist im All - 4. April 2014
Copernicus: Erster Sentinel-Satellit vor dem Start - 25. März 2014
Sentinel: Antennen aus ultraleichtem Kunststoff - 21. Januar 2013
Sentinel: Datenzentrum in Oberpfaffenhofen - 25. Juli 2012
EDRS: Meilenstein für Datenautobahn im All - 26. Juni 2012
GMES: Bau der Sentinel-Satelliten kann beginnen - 5. Oktober 2007
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