Nationales Copernicus-Projekt „Copernicus-Dienst zur Unterstützung von Gefährdungsanalysen und Regionalplanung im Rhein-Mosel-Gebiet“
Beitrag zum Projekt:
Das nationale Copernicus-Projekt ist Teil der Initiative „Copernicus-Dienste für den öffentlichen Bedarf in Deutschland“, die vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert wird. Die Initiative steht im Kontext des EU-Programms „Copernicus“. Dabei handelt es sich um ein Programm der Europäischen Kommission und der Europäischen Weltraumorganisation ESA zur Schaffung eines europäischen Erdbeobachtungsdienstkonzeptes. Ein wesentlicher Teil der europäischen Initiative ist die Entwicklung eines Satellitensystems (Sentinel Satelliten), das die zukünftige Verfügbarkeit von Satelliten-Erdbeobachtungsdaten verbessern wird. Da derzeit jedoch viele öffentliche Einrichtungen noch nicht ausreichend darauf vorbereitet sind, Satelliten-gestützte Erdbeobachtungsinformationen in ihren Aufgabenbereichen optimal einzusetzen, werden Vorhaben zur Unterstützung der nationalen Nutzung von Copernicus vom BMWi gefördert.
Das von der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) und dem Landesamt für Geologie und Bergbau Rheinland-Pfalz (LGB) gestartete Vorhaben „Copernicus-Dienst zur Unterstützung von Gefährdungsanalysen und Regionalplanung im Rhein-Mosel-Gebiet“ (Projektlaufzeit Januar 2014 bis Februar 2016) ist Teil des nationalen Förderprogramms Copernicus (Copernicus (GMES) in Deutschland).
Abb. 1: Lage des Untersuchungsgebietes in Deutschland und Rheinland-Pfalz
Quelle: BGR
Das Ziel dieses Projektes besteht darin, neue Einsatzmöglichkeiten der geowissenschaftlichen Fernerkundung zu testen und für öffentliche Aufgaben zu nutzen. Am Beispiel von behördlichen Fragestellungen des Landes Rheinland-Pfalz soll das Potential der Fernerkundungsdaten zur Wahrnehmung öffentlicher Aufgaben untersucht sowie ein Dienste-Konzept entwickelt und getestet werden. Dieser Copernicus-Dienst soll mit seinen methodischen Ansätzen auf ein breites Feld von behördlichen Aufgaben im Geosektor anwendbar sein und orientiert sich in seiner operationellen Umsetzung am künftigen Einsatz kostenfreier Sentinel-1/-2 Daten.Zur Identifizierung von Geogefahren- und Bewegungszonen ist zunächst eine Übersichtskartierung von Geländebewegungen anhand von Satellitenradar-gestützter Bewegungsmessungen im Rhein-Mosel-Gebiet vorgesehen. Basierend auf ersten Zwischenergebnissen werden zwei Teilgebiete bzw. Gefährdungszonen für exemplarische Detailuntersuchungen ausgewählt und bearbeitet.
Das Copernicus-Dienste-Konzept wird anhand von Gefährdungsanalysen im Rhein-Mosel-Gebiet erarbeitet. Das ca. 10.000 km² große Untersuchungsgebiet umfasst die Vulkaneifel, das Moseltal zwischen Trier und Koblenz, sowie das Mittelrheintal von Bingen über Koblenz bis zur Landesgrenze von Rheinland-Pfalz (Abb. 1).
Multi-Sensor-Nachweis
Zur Gefährdungsanalyse kommen Fernerkundungsdaten unterschiedlicher Sensoren zum Einsatz, um Diagnosemerkmale deckungsgleich in verschiedenen Daten nachzuweisen (Multi-Sensor-Nachweis) und somit Informationen mit hoher Belastbarkeit zu erhalten. Zur Detektion von millimetergenauen Geländebewegungen werden zwei Verfahren der differentiellen Radarinterferometrie eingesetzt: die Persistent Scatterer Interferometrie (PSI) und das Small Baseline Subset (SBAS)-Verfahren. Unter Verwendung von multispektralen Satellitendaten von Landsat 8 und RapidEye, Luftbildern und eines Digitalen Höhenmodells sollen weitere Indikatoren für geogene Gefährdungen wie beispielsweise Klüfte, Abrisskanten, Bodenfeuchte- und Vegetationsanomalien detektiert werden.
PSI-Datensätze
Zunächst wurden PSI-Prozessierungen historischer ERS-1/-2 und Envisat-ASAR-Satellitendaten durchgeführt, um eine übersichtsmäßige Kartierung von Bewegungsgebieten anzufertigen. Zur Kartierung der Bewegungen im Rhein-Mosel-Gebiet standen folgenden PSI-Prozessierungen zur Verfügung:
ERS-1/2 Absteigender Orbit:
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Bodenbewegungskartierung
| Auf Grundlage dieser PSI-Daten wurden Gebiete mit Bewegungsraten von geringer als -3 mm/Jahr kartiert. Insgesamt konnten für das Projektgebiet mehr als 700 Bewegungsgebiete identifiziert werden, die nach einer ersten vorläufigen Interpretation auf Grundlage von Satelliten– und Luftbildern den Kategorien Steilhang, Bergbau, Straßen und Schienen, Industrie und Gewerbe zugeordnet wurden (Abb. 3). Die Mehrzahl der Bewegungen treten entlang von Straßen und Eisenbahnschienen (ca. 250 Bewegungsgebiete) sowie in Industrie– und Gewerbegebieten (ca. 200 Gebiete) aufgrund von Erschütterungen durch den Verkehr oder Lastenveränderungen auf. Weitere zahlreiche Bewegungen der Erdoberfläche werden durch Bergbauaktivitäten verursacht. In der Kategorie Bergbau korrelieren ca. 60% der kartierten Bewegungspolygone mit Abbaubereichen vulkanischer Locker– und Festgesteine |
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Hangbewegungen
Hangbewegungen konnten vor allem entlang der Mittelmosel zwischen Trier und Cochem festgestellt werden (Abb. 4). In den dort vorkommenden Hunsrückschiefern (v.a. Tonschiefer) treten verstärkt Rutschungen, Steinschläge und Felsstürze auf. Im Gelände sind die Rutschungen z.B. durch beschädigte Trockenmauern oder verkippte Rebenzeilen erkennbar (Abb. 5, Rogall & Möbus 2005). In einer weiteren Detailuntersuchung kommen radarinterferometrische Bewegungsmessungen von hochauflösenden TerraSAR-X-Daten zum Einsatz, um genauere Informationen über Hangbewegungen zwischen Cochem und Bernkastel-Kues zu ermitteln.
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Altbergbau
Eine weitere Detailuntersuchung wird im Gebiet der Stadt Mendig durchgeführt. Infolge eines großflächigen, untertägigen und oberflächennahen Basaltbergbaus vom Mittelalter bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts bestehen hier durch überbelastete Stützpfeiler potentielle Senkungs– und Einsturzgefährdungen (Abb. 6). Infolge eines Tagesbruches (Abb. 7) wurde das LGB mit der Erkundung und Kartierung der vorhandenen Hohlraumbereiche beauftragt. Fernerkundungsdaten sollen nun das Auffinden bisher unbekannter unterirdischer Hohlräume ermöglichen und weitere Hinweise für mögliche Gefährdungen liefern
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Weitere Informationen:
Pressemitteilung vom 03.03.2014
Datenbank nationaler Copernicus Projekte
UFORDAT (Datensatznummer 01049404)
Literatur:
ROGALL, M. & MÖBUS, H.-M. (2005): Hangstabilitätskarte Mittelmosel 1:20.000 Bereich Bernkastel-Kues. Landesamt für Geologie und Bergbau Rheinland-Pfalz