GECOS

Ausgangssituation / Motivation

Satelliten mit Synthetisch Apertur Radar (SAR) Sensoren, wie z.B. die Sentinel-1 Mission des Europäischen Copernicus Programms, sind eine wesentliche Komponente des globalen Satellitensystems für Erdbeobachtung.

SAR Interferometrie unter Verwendung zeitlicher Folgen von SAR Aufnahmen (Repeat-pass InSAR) ist das grundlegende Verfahren von SAR Satelliten zur Messung und Überwachung von Deformation an der Erdoberfläche. Wegen der zeitlichen Dekorrelation des InSAR Signals gibt es jedoch erhebliche Lücken in der Anwendbarkeit dieses Verfahrens, wie z.B. in der flächendetaillierten Erfassung massiver Massenbewegungen zufolge von Naturkatastrophen (Hangrutschungen, Erdbeben, Vulkanismus) und in der Kartierung von Volumen- und Massenverlusten von Gletschern.

Das Problem der zeitlichen Dekorrelation kann man mit einer SAR Satelliten Konstellation umgehen, die zumindest zwei SAR Empfänger im Formationsflug (single-pass, SP-InSAR) einschließt. Die deutsche TanDEM-X Mission ist ein Beweis für die Leistungsfähigkeit dieses Konzepts.

Um umfassende Möglichkeiten für die Nutzung von SP-InSAR im operationellen Bereich zu schaffen, wurde im Jahr 2016 die Satellitenmission SESAME (SEntinel-1 SAR companion Multistatic Explorer (SESAME) als Vorschlag für eine ESA Earth Explorer-9 Mission eingereicht.

SESAME umfasst zwei Plattformen mit passiven C-Band SAR Empfängern, die das aktive Signal von Sentinel-1 für die Generierung von SP-InSAR Signalen nutzen. Die Antragsteller des Projekts GECOS waren maßgeblich an der Ausarbeitung des Wissenschaftsplans für SESAME beteiligt.

Inhalte und Zielsetzungen

Ziel von GECOS ist die Weiterentwicklung und Überprüfung von Methoden für Anwendungen von SP-InSAR in Geowissenschaft und Geotechnik. Im Projekt geht um folgende Anwendungen:

• Klimaforschung: Kartierung zeitlicher Änderungen von Volumen und Masse von Gletschern und Eiskappen;
• Naturgefahren: detaillierte Erfassung von Massenverschiebungen zufolge katastrophaler Ereignisse (Hangrutschungen, Erdbeben, Vulkanausbrüche, Lavaströme);
• Geodynamik: Kartierung der Oberflächendeformation und deren zeitlichen Änderung.

Methodische Vorgehensweise

Zu Beginn des Projekts werden die Anforderungen an SP-InSAR Produkte für diese Anwendungen ausgearbeitet. Unter Berücksichtigung dieser Kriterien werden Methoden und Software für die Prozessierung von InSAR Daten entwickelt, um Karten der Oberflächentopographie deren Änderung und Karten von Deformation an der Erdoberfläche zu erstellen.

Mit den topographischen Produkten werden Anwendungsstudien durchgeführt, um Methoden zur Ableitung der Massenbilanz von Gletschern zu verbessern und die Anwendbarkeit für die Erfassung von Massenverlagerungen durch Naturkatastrophen (Erdrutsche, Vulkanismus) zu überprüfen. Die Karten der Oberflächendeformation werden für Anwendungsstudien zur Überwachung instabiler Hänge und zur Erfassung von Absenkungen in Sedimentzonen genutzt.

Erwartete Ergebnisse

Die Qualität der SP-InSAR Produkte soll mit Hilfe von Feldmessdaten und Daten Flugzeug-getragener Fernerkundungssysteme (Lidar) überprüft werden. Die entwickelte Software und die Ergebnisse der Anwendungsstudien des Projekts sollen der Definition und Vorbereitung zukünftiger interferometrischer C-Band SAR Satelliten-Formationen dienen.

Projektleitung

ENVEO Environmental Earth Observation Information Technology GmbH

Projektpartner:innen

• AIT Austrian Institute of Technology GmbH, Abteilung Energie Umweltressourcen und -technologien
• Joanneum Research, DIGITAL - Institut für Informations- und Kommunikationstechnologien / Fernerkundung und Geoinformation

ENVEO Environmental Earth Observation Information Technology GmbH
Dr. Thomas Nagler
Technikerstrasse 21a
A-6020 Innsbruck