ACube4Floods

Ausgangssituation / Motivation

Hochwasserereignisse treten in Österreich häufig auf. Auch wenn die meisten der Ereignisse nur wenige Tage dauern und kleinere Regionen betreffen, sind die ökonomischen Schäden und Störung des öffentlichen Lebens oftmals beträchtlich.

Leider ist die Erfassung der Überflutungsflächen und Schäden im Gelände schwierig und teuer. Ebenso sind Satellitenbilder, wie sie von den Copernicus Sentinel-1 und Sentinel-2 Satelliten aufgenommen werden, oft nur bedingt nützlich. Das liegt zum Teil an der räumlichen und zeitlichen Auflösung der Satellitenbilder, die es nicht erlaubt, kleinere Hochwasserereignisse abzubilden.

Aber der größere Teil des Problems ist vermutlich, dass für die Hochwasserkartierung oftmals – wie z.B. im Falle des Copernicus Emergency Management Service – nur einzelne Bilder für die Interpretation herangezogen werden. Damit ignoriert man einen großen Teil des Informationsgehalts der Daten, die in den kombinierten Sentinel-1 und Sentinel-2 Zeitreihen enthalten sind.

Inhalte und Zielsetzungen

Das ACube4Floods Projekt verfolgt daher den Ansatz, die vollständigen Sentinel-1 und Sentinel-2 Zeitreihen in der Analyse zu berücksichtigen, womit es möglich wird, überflutete Flächen nicht nur basierend auf dem räumlichen Bildkontext, sondern auch über zeitlichen Veränderungen und unterschiedliche Signaturen in den verschiedenen Frequenzbändern zu erkennen. Für die Interpretation kommen Change Detection und Machine Learning Algorithmen zum Einsatz.

Methodische Vorgehensweise

Die Umsetzung erfolgt mit Hilfe des Austrian Data Cubes (ACube), der Nutzern multitemporalen Zeitserien verschiedenster Satelliten- und Umweltdaten in effizienter Weise zur Verfügung stellt. Verbesserungen in der Erkennung von Überflutungsflächen können vor allem durch die Fusion von Radar- (Sentinel-1) und optischen (Sentinel-2) Daten mit Hilfe moderner statistischer Verfahren erwartet werden.

Das Projekt legt darüber hinaus aber auch einen Schwerpunkt auf die Frage, wo es aufgrund der technischen Grenzen der Datenaufnahme aus physikalischen Gründen nicht möglich ist, Überflutungsflächen zu erkennen. Gerade dieser Punkt ist für die Nutzer der Satellitendaten von zentraler Bedeutung, um fehlerhafte Interpretationen der Daten zu vermeiden.

Erwartete Ergebnisse

Durch die optimale Auswertung der Sentinel-Satellitendaten wird ACube4Floods die Nutzer des Projekts, allen voran das Bundesministerium für Nachhaltigkeit und Tourismus und das Bundesministerium für Landesverteidigung, in ihren hoheitlichen Aufgaben unterstützen.

Dazu gehört z.B. die Dokumentation und Analyse von Hochwasserereignissen und die Gefahrenzonenkartierung. Darüber hinaus wird ACube4Floods die Satellitendaten mit dynamischen Wetter- und mobilen Bewegungsdaten kombinieren, um eine zeitnahe Risikobewertung im Katastrophenfall zu ermöglichen.

Projektleitung

Technische Universität Wien

Projektpartner:innen

• Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik (ZAMG)
• Bundesministerium für Landesverteidigung
• Bundesministerium für Nachhaltigkeit und Tourismus (BMNT)
• Universität für Bodenkultur Wien
• EODC Erdbeobachtungsdatenzentrum für Wasserressourcenüberwachung GmbH
• Luxemburgisches Institut für Wissenschaft und Technologie, En Abrege List
• Invenium Data Insights GmbH

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