Charakterisierung von Oberflächen in Trockengebieten aus Sentinel-1 Radardaten

Description: Die Trockengebiete der Erde waren und sind besonders anfällig für klimatische Änderungen. Gleichzeitig sind sie der Lebensraum für mehr als 2 Milliarden Menschen. Aufgrund der Größe der Räume, der in weiten Teilen schlechten infrastrukturellen Ausstattung und den häufig widrigen Umweltbedingungen weist der Forschungsstand zu den Raten der Landschaftsveränderungen noch große Lücken auf. Schon seit mehreren Jahrzehnten werden Fernerkundungsdaten intensiv zum Monitoring von Trockenräumen eingesetzt. Aber gerade in Bezug auf geomorphologischen Prozesse und Prozessraten stoßen optische Fernerkundungsmethoden häufig an ihre Grenzen. Im Rahmen dieses Projektes wird daher die Eignung von Radardaten zur Charakterisierung von Oberflächen untersucht. Mit den beiden Satelliten der Sentinel-1 Reihe der ESA (European Space Agency) steht ein modernes SAR (Synthetic Aperture Radar) mit einer räumlichen Auflösung von unter 15 m pro Bildpunkt kostenfrei zu Verfügung. Trockenräume sind aufgrund der geringen Vegetationsbedeckung für den Einsatz von Radarfernerkundung besonders geeignet, da Vegetation zu Volumenstreuung des Signals führt und dieses somit verfälscht. Im Rahmen der Untersuchungen sollen sowohl die SAR-Intensitäten als auch interferometrischen Kohärenzen zur raumzeitlichen Charakterisierung von Landoberflächen getestet werden. Als Testgebiet wurde das Orog-Nuur-Becken im Süden der Mongolei ausgewählt. Die Region zeichnet sich durch eine Vielzahl von unterschiedlichen Landoberflächen und geomorphologischen Prozessen aus. Hierzu gehören u.a. ehemalige Seesedimente, welche durch aktuelle periglaziale Prozesse modifiziert werden, Dünen, große Strandwälle aus Kiesen und insbesondere eine Vielzahl unterschiedlicher Schwemmfächeroberflächen. Die verschiedenen Oberflächen werden vor Ort detailliert geomorphologisch erfasst und beschrieben. Ein Schwerpunkt der Arbeiten ist die Erstellung von hochgenauen Orthophotos und digitalen Geländemodellen aus Drohnenaufnahmen. Da die Oberflächenrauigkeit das Rückstreusignal des SAR Systems stark beeinflusst, können mit Hilfe der Geländemodelle detaillierte Rauigkeitsanalysen für unterschiedliche räumliche Skalen durchgeführt werden. Abschließend werden die Geländebefunde und die morphometrischen Analysen mit den Radardaten verglichen um eine genaue Charakterisierung der unterschiedlichen Oberflächen aus Fernerkundungsdaten zu erreichen. Stellt sich die Eignung der Radardaten für eine detaillierte Charakterisierung der Oberflächen in Trockenräumen heraus, bietet sich hier eine neue Methode für ein detailliertes Monitoring dieser sensiblen Landschaftsräume. Gerade in Gebieten mit einer hohen Variabilität, ist eine detaillierte und zeitlich dichte Beobachtungsreihe, wie sie das Sentinel-System bietet, von großer Bedeutung.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Vegetation ? Interferometrie ? Radar ? Seensediment ? Mongolei ? Behörde ? Düne ? Fernerkundungsdaten ? Kies ? Satellit ? Orthofoto ? Geographie ? Landschaftsveränderung ? Monitoring ? Trockengebiet ? Geomorphologie ? Infrastruktur ? Standortbedingung ? Umwelt ? Stadtregion ? Geländemodell ? Sentinel ?

Region: Nordrhein-Westfalen

Bounding boxes: 6.76339° .. 6.76339° x 51.21895° .. 51.21895°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Deutsche Forschungsgemeinschaft (Geldgeber*in)
• RWTH Aachen University, Fachgruppe für Geowissenschaften und Geographie, Geographisches Institut, Lehrstuhl für Physische Geographie und Geoökologie (Betreiber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)
• Universität Würzburg, Institut für Geographie und Geologie (Mitwirkende)

Time ranges: 2019-01-01 - 2025-06-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Characterization of different landscape surfaces in arid environments by the use of Sentinel-1 SAR data
  Description: The arid regions of the earth were and are particularly susceptible to climatic changes. At the same time, they are the habitat of more than 2 billion people. Due to the size of the areas, the poor infrastructure in many parts and the often adverse environmental conditions, there are still large gaps in the state of research on the rates of landscape change. For several decades, optical remote sensing data have been used intensively to monitor arid areas. However, optical remote sensing methods often face problems to identify geomorphological processes and process rates due to their coarse resolution and the low spectral diversity. Within the framework of this project, the suitability of Synthetic Aperture Radar (SAR) data for the characterization of surfaces will be investigated. With the Sentinel-1 mission of the ESA (European Space Agency), a modern SAR system, offering spatial resolution of less than 15 m per pixel, is operating. It delivers remote sensing imagery free of charge and suited to build temporal dense time series. Due to the sparse vegetation cover, arid regions are particularly suitable for the use of radar remote sensing because the influence of vegetation, leading to volume scattering and thus unwanted distortion, is low. The project will investigate the SAR intensities and the interferometric coherences in order to evaluate the capacities of Sentinel-1 for the spatial-temporal characterization of the land surface. The Orog-Nuur Basin in southern Mongolia was selected as a suited study area. The region is characterized by a variety of different land surfaces and geomorphological processes. These include former lake sediments modified by periglacial processes, dunes, large gravelly beach ridges and, in particular, a large number of different alluvial fan surfaces of various ages. The different surfaces will be geomorphologically recorded and described in detail during the fieldwork. Special emphasis during the field work will be put on the creation of high-precision orthophotos and digital terrain models from drone imagery. Since surface roughness strongly influences the backscatter of the SAR system, roughness analyses on different spatial scales will be carried out on these terrain models. Additionally, these models will be suited for the characterization of micro- and mesoscale landform elements. Finally, the results from the field work and the morphometric analyses will be compared with the SAR data in order to achieve an accurate characterization of the different surfaces and landforms on different scales. If the suitability of the SAR data for a detailed characterisation of the surfaces in arid environment is successfully determined, a new method for a detailed monitoring of these sensitive landscapes is offered for future research. Especially in areas with a high variability, detailed and temporally frequent observations are of high relevance. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1080619

Resources

• Webseite zum Förderprojekt

  https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/430973477 (Webseite)

Status

Aktiv

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