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The Joy of Long Baselines

Das Projekt "The Joy of Long Baselines" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, TUM School of Engineering and Design, Institut für Photogrammetrie und Kartographie, Lehrstuhl für Methodik der Fernerkundung durchgeführt. Dieses Vorhaben nutzt die speziellen Konfigurationen der TanDEM-X-Science-Phase zur genauen 3D-Punktlokalisation und zur Küstenlinienbestimmung. Den Anwendungen gemeinsam ist die Ausnutzung der großen Basislinien in Raum und Zeit, die im Pursuit Monostatic Betrieb der Science Phase möglich sein werden. In dieser Phase wird auch der höchstaufgelöste, relativ neue Staring Spotlight Mode erstmalig in Single-Pass-Interferometrie-Konfiguration verfügbar sein. Im Einzelnen sollen folgende Verfahren und Produktvorläufer entwickelt und erforscht werden: 1) PSI und TomoSAR mit kleinen Datenstapeln. Sowohl die Persistent Scatterer Interferometrie (PSI) wie auch die SAR-Tomographie (TomoSAR) leiden darunter, dass die Höhe von Punkten, ihre Bewegung und die atmosphärischen Störungen nicht einfach voneinander zu trennen sind. Daher sind meist wesentlich mehr (sehr teure) Aufnahmen nötig als zur Bewegungsmessung eigentlich nötig wären. Es soll daher ein PSI- und TomoSAR-Verarbeitungsverfahren entwickelt werden, das unter Hinzunahme von TanDEM-X-Interferogrammen genügend großer Basislinie mit weniger Daten als bisherige Ansätze auskommt. 2) Gewinnung von 3D-Passpunkten. Der Staring Spotlight Mode nutzt ein so langes Orbitsegment zur Datenaufnahme, dass die Orbitkrümmung bereits zu einer leichten Verunschärfung führt, wenn im Prozessor nicht die genaue Geländehöhe des abzubildenden Objekts berücksichtigt wird. Dieser Effekt wurde kürzlich erstmals dazu genutzt, die Höhe eines Punktstreuers durch Autofokus im Prozessor auf ca. 10 - 20 m genau zu bestimmen. Durch Auswertung der Phase eines interferometrischen Staring Spotlight Paars könnte diese absolute Höhenschätzung auf ca. 1 - 2 m verfeinert werden. Durch Hinzunahme eines Stereo-Paars als dritten Schritt kann die Höhe noch genauer bestimmt werden. Es sollen Verfahren zur Gewinnung absoluter 3D Koordinaten von markanten Punkten aus diesen Daten entwickelt werden. 3) Neue Verfahren der Kohärenzschätzung zur Wasserflächendetektion. Mit den großen zeitlichen Basislinien, wie sie in der Pursuit Monostatic Phase realisiert werden, dekorrelieren Wasseroberflächen sicher, Land allerdings kaum. Daher eignen sich solche Interferogramme besser zur Unterscheidung von Wasser und Land als klassische Tan-DEM-X Daten. Für die hochauflösende Kohärenzschätzung zur Wasserflächendetektion sollen sog. nicht-lokale Filter untersucht und für diese spezielle Aufgabe weiterentwickelt werden.

SIGNAL - SAR for Ice, glacier and oceaN globAL dynamics

Das Projekt "SIGNAL - SAR for Ice, glacier and oceaN globAL dynamics" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme durchgeführt. 1. Vorhabenziel - SIGNAL ist eine innovative Erdbeobachtungsmission die einen wichtigen Beitrag zum besseren Verständnis der Veränderungen in der Arktis und Antarktis und damit grundlegende Informationen zum fortschreitenden Klimawandel liefern wird. SIGNAL wird innovative Aspekte der Radar-Technologie im Ka-Band untersuchen und soll die Forschungsaktivitäten in Deutschland nach Cryosat sicherstellen. Die primären Ziele sind die Quantifizierung der topographischen Veränderungen über dem grönländischen und antarktischen Eisschild, die systematische Beobachtung der Dynamik von schnell fließenden Gletschern sowie die Charakterisierung von Meeresströmungen und deren raumzeitliche Veränderungen, die ein Anzeichen für Meeresspiegel-Erhöhungen, Wassertemperatur-Steigerungen und Salzgehalts-Veränderungen sind. 2. Arbeitsplanung - siehe Anlage Kap. 2.3 und Kap. 4. In diesem Projekt wird ein Konzept für die SIGNAL Mission erarbeitet und auf seine Machbarkeit, Performance und Nutzen im Hinblick auf die wissenschaftliche Zielsetzung und deren Anforderungen untersucht. Wissenschaftliche Ziele werden definiert, Retrieval-Algorithmen und Missionsprodukte werden entwickelt. Auf dieser Basis wird ein geeignetes innovatives Ka-Band Radar-Instrument und eine Mission konzeptioniert und letztendlich in ein Instrument und Satelliten-Bus Design überführt. Die Ergebnisse wurden dann in einen konkreten Vorschlag für die Realisierung der SIGNAL Mission umgesetzt.

Erhebungen über den Aufbau und die Biomasse ... bezogen auf die Wälder in Indonesien

Das Projekt "Erhebungen über den Aufbau und die Biomasse ... bezogen auf die Wälder in Indonesien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Waldwachstum und Forstliche Informatik, Professur für Forstliche Biometrie und Forstliche Systemanalyse durchgeführt. Kampar Peninsula is an excellent example of tropical peatland ecosystems, which is highly degraded, drained and converted into other land uses. This region represents 30 Prozent of peatland ecosystems in Indonesia, and the potential of carbon released from the forest region is huge. Thus, the Kampar Peninsula peatlands play important roles, both for Indonesia and South East Asia carbon cycle. This study aims: (1) to assess successional patterns and to forecast dominant trees species over tropical peatlands using individual based modeling. (2) to establish a standard method for peat domevolume predictions as the basis for below ground biomass estimation, applying remote sensing and spatial data analysis, and (3) to study the connections between biomass, peat characteristics and vegetation patterns for better understanding of the peatlands behavior. To achieve these objectives, we will apply multidisciplinary approach, namely individual based modeling (IBM) simulation, combining field data and remote sensing data for model parameterization. Additionally, remote sensing methods (i.e. polarimetry SAR and PolinSAR techniques) will be used to map the biomass and carbon stocks over the study area. The connections between biomass and carbon stocks, forest stand structure and parameters, peatland hydrology and land cover/land use map over the area may provide clear descriptions about the behaviorof tropical peatlands, which is relatively unknown. The study will also provide usefulinformation regarding carbon stocks and biomass abundance level that is required as a basis for carbon mechanism development of this particularly unique ecosystems.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft, Pflanzenbau - Institut für Pflanzenbau und Pflanzenzüchtung durchgeführt. Das Gesamtvorhaben GeoCare beabsichtigt eine Optimierung von geodatengestützten agrartechnischen Lösungen für den ressourceneffizienten und nachhaltigen Einsatz in der Agrarwirtschaft. Das Ziel ist die flächendeckende Erfassung sowie der Schutz und die Erhaltung der landwirtschaftlichen Produktion, und damit die Absicherung des Produktionsrisikos des Erzeugers, durch Integration von Geotechnologien. Der Beitrag der Bayerischen Landesanstalt für Landwirtschaft im Teilprojekt 3 im Vorhaben GeoCare ist die Schaffung einer erstmalig flächendeckenden Ertrags- und Qualitätsabschätzung im Grünland. Dies ist nötig, da Grünland einen Großteil der landwirtschaftlichen Nutzfläche Deutschlands darstellt und entscheidend zur Milch- und Fleischindustrie beiträgt. Trotz dieser Bedeutung kann die Erntemenge von Grünland momentan nur auf Grundlage von Stichproben und Expertenwissen abgeschätzt werden. Ebenfalls gibt es zurzeit keine flächendeckenden und personaleffizienten Erfassungsmethoden für Schnitte im Grünland. Im Projekt wird ein Verfahren auf Grundlage eines phänologischen Grünlandmodells unter Einbezug von Radardaten für die Bestimmung der Schnittzeitpunkte entwickelt. Dazu wird gemeinsam mit der GAF AG ein derzeit in der Entwicklung befindliches technisches Verfahren der Grünschnittdetektion auf Basis von Sentinel-1 Daten erarbeitet, die ergebnisorientierte Eignung ermittelt und das Verfahren entsprechend angepasst werden. Weiterhin wird in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Wetterdienst (DWD) und der Universität Kiel (Abt. Grünland und Futterbau/Ökologischer Landbau) ein schlagbezogenes, phänologische Ertrags- und Qualitätsmodells an mittelgebirgs- und alpennahe, vom Höhenprofil stark gegliederte Verhältnisse mit unterschiedlichen Grünlandtypen angepasst und erstmalig in eine flächendeckende Grünlandertragsmodellierung überführt. Am Ende des Vorhabens soll ein operationeller, dauerhaft zur Verfügung stehender Service zur besseren, regionalspezifischen Grünlandertragsmodellierung auf der Basis von Schnittzeitpunkten (Sentinel-Satellitendaten) und DWD-Daten (RADOLAN, Bodenmessnetze) zur Verfügung stehen. Dieses dient der Beratung der Landwirte zur ressourcenschonenderen, ökonomisch und ökologisch sinnvollen Bewirtschaftung von Grünland. Außerdem liefert der Service bessere Grundlagen für die Politikberatung und trägt zur Entwicklung eines Regionalertragsindizes für indexbasierte Versicherungslösungen und eines in GeoCare entwickelten Risikomonitoringsystems bei.

AURORa - Investigation of the Radar Backscatter of Rain Impinging on the Ocean Surface

Das Projekt "AURORa - Investigation of the Radar Backscatter of Rain Impinging on the Ocean Surface" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Zentrum für Meeres- und Klimaforschung, Institut für Meereskunde (IfM) durchgeführt. Over land, observations of rain rates are more or less operational. To obtain information about precipitation at the coastal zones, weather radars are used. However, over the oceans, especially away from the main shipping routes, no direct precipitation measurements are performed. In these regions, satellite data can provide information about precipitation events. Satellites deploying passive and active microwave sensors can operate independently of cloud cover and time of day. Passive microwave sensors give crude estimates of rain rates over large areas but cannot resolve small-scale rain events of short duration as are often observed in the tropics, for example. Active microwave sensors with high resolutions, such as synthetic aperture radars can provide more reliable information. Though the effect of rain on the atmosphere is a very topical area of research, the radar backscattering mechanisms at the water surface during rain events combined with wind are still not well understood. The purpose of this project is to investigate the radar backscattering from the water surface in the presence of rain and wind in order to interpret satellite radar data produced by active microwave sensors. Furthermore, the results should be embedded into models of the radar backscattering from the water surface to allow for estimating rain rates by using satellite data. Research topics: Rain impinging on a water surfaces generates splash products including crowns, cavities, stalks and secondary drops, which do not propagate, and ring waves and subsurface turbulence. We are investigating this phenomena at the wind-wave tank of the University of Hamburg. The tank is fitted with an artificial rain simulator of 2.3 m2 area mounted 4.5 m over the water surface. Rain drops of 2.1 and 2.9 mm in diameter with rain rates up to 100 mm/h have been produced. Wind with speeds 10 m/s and monomolecular slicks act on the water surface. The influence of the rain on the water surface is measured with a resistance type wire gauge, a two dimensional laser slope gauge and an coherent 9.8 GHz (x band) continuous wave scatterometer operating at VV-, HH- and HV-polarization. The influence of rain below the water surface is measured with colored raindrops which are observed with a video camera to investigate the turbulent motion and the depth of the mixed layer. At the North Sea Port of Buesum in Germany, a scatterometer operating at all polarizations and five frequencies will be mounted during summer of this year. The radar backscatter of the sea surface during rain events will be measured in combination with meteorological observations. With help of these measurements, existing radar backscatter models of the water surface will be improved for the presence of rain events. To validate the improved models, ERS-2 SAR-images will be compared with weather radar data.

VP: Tompolis - 3D-Struktur- und Passpunkteerfassung in Städten

Das Projekt "VP: Tompolis - 3D-Struktur- und Passpunkteerfassung in Städten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Earth Observation Center (EOC), Institut für Methodik der Fernerkundung (IMF) durchgeführt. 1. Vorhabenziel - Ziel ist die Entwicklung hochauflösender echtdreidimensionaler tomografischer Produkte von baulicher Infrastruktur und Stadtgebieten aus den Multi-Baseline-Across-Track-Daten der TanDEM-X Mission. Diese 3D-Volumenkartenkarten enthalten im Gegensatz zu den Standardprodukten von TanDEM-X (und den bisherigen Höhenmodellen von SRTM) eine Auflösung von Layovereffekten durch Trennung einzelner Streuer mithilfe neuer SAR-tomographischer Methoden. Die so gewonnenen hochgenauen Punkte und Objekte können als weltweite geodätische Referenzen verwendet werden, z.B. zur Geokodierung hochauflösender optischer Satellitendaten. 2. Arbeitsplanung - Die geplanten Meilensteine sollen klare Fortschritte im Projekt dokumentieren und die drei leicht unterschiedlichen Themenstränge entkoppeln. Wie im Vorbescheid empfohlen, wird als Projektstart Januar 2010 angenommen. Aufgrund der unsicheren Datenlage wird zunächst die theoretische Untersuchung begonnen. Mit Erhalt der Daten ab ca. Mitte 2010 werden konkret Algorithmen entwickelt und Test durchgeführt. Das Vorhaben soll im Juni 2011 abgeschlossen werden.

Dynamics and stability of Wilkins and George VI ice shelves on the south-western Antarctic Peninsula

Das Projekt "Dynamics and stability of Wilkins and George VI ice shelves on the south-western Antarctic Peninsula" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bonn, Zentrum für Fernerkundung der Landoberfläche durchgeführt. Mapping and monitoring the break-up events on Wilkins Ice Shelf and identification of mechanisms and processes leading to break-up. Within this activity we integrate various high and moderate-resolution satellite images with special emphasis on SAR data. The analysis covers currently a time period back to 1986 (Landsat TM) with increasing dense time series to present. In close collaboration with the European Space Agency (ESA) and the German Aerospace Center (DLR) acquisition plans for the ENVISAT ASAR and TerraSAR-X instruments are implemented and the respective data analysed. Since September 2009, this activity is supported by a DFG research grant. Main aim is to derive surface velocity fields of the ice shelf and its tributary glaciers by satellite remote sensing as input for icedynamic modelling and fracture mechanical analyses.

Statistik und Validierung für die Kombination Fernerkundung und Modell zum Öl-Monitoring auf See

Das Projekt "Statistik und Validierung für die Kombination Fernerkundung und Modell zum Öl-Monitoring auf See" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Gewässerkunde durchgeführt. In Deutschland wird zur Überwachung der Meere auf Ölverschmutzungen ein kombiniertes System aus Fernerkundung und Öldriftprognosemodell eingesetzt. Ziel des Projektes ist es Forschung und Entwicklung mit den Daten und an der Verlinkung dieses Monitoringsystems zu betreiben. Aufbauend auf Vorarbeiten werden Validierungsmethodiken weiter entwickelt, angewandt und neue statistische Verfahren und Auswertungen eingeführt. Damit wird Rückmeldung zur Verbesserung der einzelnen Elemente gegeben und die Weiterentwicklung vorangetrieben. Hierbei sollen insbesondere auch neue Datenquellen (z.B. optische Satelliten und weitere Radarsatelliten) erschlossen und mit einbezogen werden. Ein weiterer Schwerpunkt liegt bei der Ölklassifizierung.

Innovative Methoden zur Berechnung der Biomasse für tropische Wälder aus TanDEM-X Daten

Das Projekt "Innovative Methoden zur Berechnung der Biomasse für tropische Wälder aus TanDEM-X Daten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Department Ökologische Systemanalyse durchgeführt. Das hier beantragte Vorhaben hat als Ziel die Entwicklung neuer Methoden zur hochauflösenden Berechnung der Biomasse tropischer Waldgebiete mit Hilfe von Fernerkundungssystemen wie TanDEM-X. Dabei werden Erkenntnisse aus der Waldmodellierung und der Fernerkundung miteinander verknüpft. Die Koordinatoren haben Zugang zu einem großen Netzwerk verschiedener Waldinventuren für tropische Gebiete. Diese Testgebiete werden genutzt, um die neuen Methoden zu entwickeln und zu testen. Gesamtziel des hier beantragten Vorhabens ist die Entwicklung neuer Methoden zur lokalen Berechnung der Biomasse verschiedener tropischer Waldgebiete mit Hilfe von Fernerkundungssystemen wie TanDEM-X mit einer räumlichen Auflösung von weniger als 20 Meter. Dieses Vorhaben ist in vier Arbeitsschritte unterteilt. Zuerst werden TanDEM-X Daten prozessiert und Waldparameter wie Waldhöhe für die verschiedenen Testgebiete generiert. Der zweite Schritt besteht darin, mittels eines Waldmodells robuste Beziehungen zwischen Radarmessungen und der Waldbiomasse zu finden. Dies erlaubt dann die Erstellung von hochauflösenden Biomassenkarten für die untersuchten tropischen Gebiete. Neben der Biomasse des Waldes sollen auch Produktivität (Zuwachs an oberirdischer Biomasse) und Kohlenstoffbilanz (z.B. Änderungen der Kohlenstoffflüsse) des Waldes untersucht werden. Wiederholte Aufnahmen von TanDEM-X führen somit zu neuen Erkenntnissen über Änderungen von Kohlenstoffbeständen im Wald mit einer räumlichen Auflösung von weniger als 20 Meter. Zusätzlich steht für dieses Vorhaben ein einzigartiges Netzwerk von verschiedenen tropischen Waldinventuren zur Verfügung, die eine umfangreiche Validierung der neuen Methoden erlauben.

Sentinels supporting carbon estimates and REDD+

Das Projekt "Sentinels supporting carbon estimates and REDD+" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin, Institut für Geographische Wissenschaften, Fachrichtung Fernerkundung und Geoinformatik durchgeführt. Die großflächige Abholzung tropischer Wälder führt zu massiven Kohlenstoffemissionen, mit einer Reihe negativer Auswirkungen auf Biodiviersität und Ökosystemleistungen. Verbessertes Landmanagement, etwa durch nachhaltige Landnutzungs-intensivierung auf schon in Nutzung befindlichen Flächen und Vermeidung von Brandrodung, bietet insofern ein großes Potenzial bei der Vermeidung von Klimawandel und Ökosystemdegradation. Fernerkundungssatelliten stellen die einzige Möglichkeit dar, diese Landnutzungsprozesse großräumig zu erfassen und zu quantifizieren. Satellitenfernerkundung ist daher ein unverzichtbares Mittel zur Evaluierung klimaschutzrelevanter Maßnahmen, insbesondere im Rahmen von REDD+ (Reducing Emissions from Deforestation and Forest Degradation). Die hohe zeitliche Dynamik tropischer Ökosysteme und ihre häufige Wolkenbedeckung stellen große Herausforderungen für die Fernerkundung dar. Copernicus und die Sentinel-Satelliten bieten hier eine einzigartige Möglichkeit die Vorteile optischer und Radar-basierter Sensoren miteinander zu verbinden und somit ein großflächiges Monitoring in tropischen Regionen zu verbessern. Das SenseCarbon-Projekt untersucht, wie sich Zeitserien optischer und radar-basierter, Sentinel-ähnlicher Sensoren ergänzen und zur besseren Charakterisierung von Landnutzungsprozessen eingesetzt werden können. Ziel ist die Entwicklung von Methoden zur automatisierten, großräumigen Erfassung und Kartierung klimawirksamer Landnutzungsprozesse im brasilianischen Amazonas. Zu entwickelnde Methoden sind hoch automatisiert und skalierbar. Endprodukte des SenseCarbon-Projekts umfassen großräumige Karten, wie z.B.: Wolkenfreie Bildkomposite als Grundlage für weitere Verarbeitungsschritte - Zeitpunkt und Art der Entwaldung - Statistische Analyse von Landnutzung und Landbedeckung für verschiedene Jahre - Kurzfristige Prozesse, z.B. Feuerereignisse oder maschinelle Bodenbearbeitung - Langfristige Tendenzen, insb. Zu- oder Abnahme der Vegetationsbedeckung und Nutzungsintensivierung auf entwaldeten Flächen. Anwendungspotenzial: - Abschätzung des Alters und der Biomasse von Sekundärwäldern - Rekonstruktion historischer Landnutzungen und Entwaldungsdynamiken - Abschätzung von Nachbarschaftseffekten, z.B. infolge zunehmender Fragmentierung natürlicher Vegetation (Edge-Effect) - Abschätzung der vertikalen Landnutzungsintensität und ihrer räumlich-temporalen Variabilität - Monitoring von Schutzmaßnahmen - Evaluierung der Eignung von multispektralen und SAR-Systemen zur großräumigen Kartierung (sub-) tropischer Landnutzung. Wer sind potenzielle Nutzer auch anderer Branchen? - Umweltwissenschaftler/innen (allgemein), insbesondere Klimawissenschaftler/innen - Sozialwissenschaftler/innen und Agrarökonomen/innen - Umweltschutzorganisationen - NGOs mit Schwerpunkt ländliche Entwicklung im Amazonas.

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