Topographie der Erde als farbiges Muster
Europäischer Erdbeobachtungssatellit Sentinel-1A liefert erste Interferogramme – Bewegungen der Erdoberfläche im Millimeterbereich nachweisbar.
Seit April dieses Jahres fliegt der ESA-Satellit Sentinel-1A um die Erde und tastet mit seinen Radarstrahlen die Oberfläche unseres Planeten ab. Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt haben 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 Tag der zweiten Aufnahme die weltweit ersten dieser Interferogramme berechnen und somit die Machbarkeit der Technologie demonstrieren“, sagt Richard Bamler, Leiter des DLR-Instituts für Methodik der Fernerkundung. Ziel der Mission ist es, in einem kontinuierlichen Monitoring Bewegungen der Erdoberfläche im Millimeterbereich zu vermessen.
Abb.: Von Sentinel-1 geliefertes Interferogramm des Golfs von Genua mit einem Teil von Korsika. (Bild: DLR)
„Terrain Observation by Progressive Scan“, kurz TOPS, nennt sich die neuartige Aufnahmetechnik, mit dem Sentinel-1 die Erde kontinuierlich auf einer Breite von 250 Kilometern abtastet. Der Satellit nimmt dabei auf dieser Strecke alle fünf Meter eine Höhenmessung vor. Die jeweils nächste Messung dieser Punkte findet in Flugrichtung bereits in einer Entfernung von nur 20 Metern statt. Auf diese Weise sollen in Zukunft mehrere Sentinel-1-Satelliten die Landflächen aller Kontinente in einzigartig kurzer Zeit und vor allem permanent mit regelmäßiger Wiederholung aufnehmen. Ein großer Vorteil ist, dass die Sensoren ihre Daten über die Erdoberfläche unabhängig von Bewölkung und Tageslicht liefern. Die vom Radarsensor mit gelieferten 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.
Viele Verfahren für das Erstellen von Interferogrammen hat das DLR bereits mit dem deutschen Radarsatelliten TerraSAR-X entwickelt. „Während TerraSAR mit höchster Auflösung und der weltweit besten geometrischen Genauigkeit arbeitet, hat Sentinel-1 bei einer nur mittleren räumlichen Auflösung eine enorme Abbildungsleistung in der Fläche“, erläutert Bamler. In wenigen Tagen kann der Satellit mit den 250-Kilometer-Bildstreifen ganze Länder und Kontinente kartieren. „In ein paar Jahren haben wir so von jedem Punkt der Erde wertvolle Zeitreihen zur Verfügung, für die Forschung zu Gletschern und Eisschilden, Ozeanen, Vulkanen, Erdbebenzonen oder geologische Veränderungen der Erde.“.
Erst seit der Satellit auf einem Orbit positioniert ist, auf dem er nach exakt 175 Erdumrundungen wieder über dieselbe Region der Erde fliegt, können die DLR-Wissenschaftler aus jeweils zwei Aufnahmen eines Gebiets zu unterschiedlichen Zeitpunkten ihre Interferogramme berechnen. Die ersten Ergebnisse leisten einen wichtigen Beitrag zur technischen Verifikation der Sentinel-1-Mission und konnten der ESA sowie den Anwendern die gute Charakteristik der Daten demonstrieren. Bei zukünftigen Forschungsprojekten könnten sich 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.
DLR / RK
