Globales Höhenmodell TanDEM-X zeigt Relief bis auf den Meter genau Genaueste 3D-Karte der Erde fertiggestellt - scinexx | Das Wissensmagazin
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Globales Höhenmodell TanDEM-X zeigt Relief bis auf den Meter genau

Genaueste 3D-Karte der Erde fertiggestellt

Dieser Ausschnitt des neuen Höhenmodells zeigt die "Nevada Test site" 100 Kilometer nordwestlich von Las Vegas. © DLR

Ein neuer Blick auf unsere Welt: Die bisher genaueste dreidimensionale Karte der Erde ist fertig. Das neue Höhenmodell zeigt die Berggipfel und Talebenen der ganzen Welt auf einen Blick – und bis auf den Meter genau. Erstellt wurde sie durch die Satelliten TanDEM-X und TerraSAR-X. Mit Radarsensoren hat das Sondenpaar die rund 150 Millionen Quadratkilometer Landoberfläche unseres Planeten abgetastet.

Das Prinzip hinter der Höhenkarte ähnelt dem versetzen Sehen mit unseren beiden Augen: Die beiden Radarsatelliten fliegen im Formationsflug dicht nebeneinander her – teilweise nur mit 120 Metern Entfernung. Ihre Radarsensoren tasten dabei zur gleichen Zeit die gleichen Stellen der Erdoberfläche ab. Aus dem leichten Versatz ihrer Aufnahmen lässt sich das Höhenprofil der Oberfläche ermitteln.

Pas de Deux im Orbit

Der gekoppelte Radarbetrieb von zwei Satelliten im engen Formationsflug war der Schlüssel für die hochgenaue Neuvermessung der Erde. Möglich wurde dies nur durch eine eigens am Deutschen Zentrum für Luft-und Raumfahrt (DLR) entwickelte Technologie. Erste erfolgreiche Testmessungen damit wurden im Jahr 2010 durchgeführt.

Die Daten für die neuen 3D-Karte sammelten die beiden Radarsatelliten ab 2011. Sie tasteten dafür die gesamte Erdoberfläche mehrfach simultan ab und schickten mehr als 500 Terabyte an Daten zur Erde. Ausgeklügelte Prozessierungsketten verarbeiteten diese Daten dann mittels hochgenauer und effizienter Algorithmen zu den finalen Höhenmodellen.

Für die Vermessung flogen die beiden Radarsatelliten TanDEM-X und TerraSAR-X eng nebeneinander her © DLR

Berge, Gletscher und Infrastruktur

Das Ergebnis ist eine digitale Weltkarte, die sich aus über 450.000 Einzelmodellen Pixel um Pixel höhengenau zusammensetzt – ein 3D-Mosaik der besonderen Art. Die Qualität dieses bisher genauesten globalen Höhenmodells übertrifft alle Erwartungen: Ein Meter beträgt die Höhengenauigkeit der Geländekarte – das ist sogar noch um das Zehnfache besser als die erhoffte Auflösung.

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Das neue 3D-Bild der Erde zeigt nun nicht nur Landschaftsformen, Infrastrukturen und sogar einzelne Gebäude bis auf den Meter genau. Auch zeitliche Veränderungen lassen sich so sichtbar machen: „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“, erklärt Richard Bamler vom DLR-Institut für Methodik der Fernerkundung.

Die Anwendungsmöglichkeiten des TanDEM-X-Höhenmodells reichen von der Klima-und Umweltforschung über das Vermessungswesen bis hin zur Infrastrukturplanung beim Stadt- und Straßenbau. „Genaue topographische Daten sind essentiell für sämtliche geowissenschaftliche Anwendungen“, sagt Alberto Moreira vom DLR.

Höhenmodell der "Straße der Vulkane" in Equador © DLR

Nachfolge-Mission schon geplant

Die beiden Radarsatelliten TerraSAR-X und TanDEM-X haben ihre geplante Lebensdauer längst überschritten. Dennoch funktionieren sie bis heute einwandfrei und so effizient, dass sie noch Treibstoff für mehrere Jahre haben. Daher sollen auch nach Fertigstellung der 3D-Weltkarte weitere wissenschaftliche Experimente durchgeführt werden.

„Das System Erde ist hochdynamisch, das zeigt sich auch in der Topographie. Mit regelmäßigen Updates könnten wir solche dynamischen Prozesse künftig systematisch erfassen“, sagt Moreira. Die beiden Radarsatelliten werden daher auch weiterhin die Erde umkreisen und abtasten.

Noch schneller soll der Takt der Radarmessungen später mit der Nachfolgemission Tandem-L erfolgen: Sie könnte alle acht Tage ein aktuelles Höhenbild der gesamten Landmasse der Erde zur Verfügung stellen und dynamische Prozesse somit zeitgerecht erfassen. Dadurch wäre es auch möglich, Beiträge zur Überprüfung internationaler Klima- und Umweltabkommen zu leisten.

(Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), 06.10.2016 – NPO)

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