TANDEM-X
Blick auf die Wälder der Erde
Redaktion / Pressemitteilung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt
astronews.com
13. Mai 2019

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt hat jetzt eine globale Karte der Wälder der Erde vorgestellt. Sie basiert auf Daten der deutschen Radarsatellitenmission TanDEM-X, die mithilfe spezieller Algorithmen ausgewertet wurden, um die Waldflächen sicher identifizieren zu können. Die Waldkarte steht allen zur wissenschaftlichen Nutzung frei zur Verfügung.

Die globale TanDEM-X Waldkarte des DLR wurde aus interferometrischen Radardaten abgeleitet und steht für wissenschaftliche Anwendungen frei zur Verfügung. Bild: DLR [Großansicht]

Wälder sind die Lunge der Erde: Sie helfen die Treibhausgaskonzentration in der Atmosphäre zu reduzieren und damit der globalen Erwärmung entgegenzuwirken, bieten Schutz und Ressourcen für Menschen, Tiere und Pflanzen – und sie gehen in alarmierendem Ausmaß verloren. Wie der Blick aus dem All verrät, ist die Landmasse der Erde heute zu rund einem Drittel von Wäldern bedeckt. Dabei fehlt bereits mehr als die Hälfte des weltweiten Bestands, die der Abholzung insbesondere seit Mitte des 20. Jahrhunderts zum Opfer gefallen ist.

Um den aktuellen Zustand sowie die Entwicklungen des "grünen Organs" genau beobachten, bewerten und schützen zu können, hat das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) einen besonderen Datensatz erstellt: die globale TanDEM-X-Waldkarte. Dazu wurden interferometrische Daten genutzt, die für das globale Höhenmodell der deutschen Radarsatellitenmission TanDEM-X aufgenommen wurden, und Algorithmen aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz zur globalen Datenverarbeitung entwickelt. Diese wurden für verschiedene Waldtypen anhand von Baumhöhen, Dichte und Struktur optimiert. Das Ergebnis ist eine Karte, die bei einer Auflösung von 50 Metern die Ausdehnung bewaldeter Flächen darstellt. Die globale TanDEM-X-Waldkarte des DLR steht wissenschaftlichen Nutzern ab sofort frei zur Verfügung.

Radarsatelliten können unabhängig von Wetter oder Tageszeit Aufnahmen erstellen – ein besonderer Vorteil bei der Kartierung von tropischen Wäldern, die meist von Wolken bedeckt sind. Die TanDEM-X-Waldkarte schließt bisherige Datenlücken und liefert erstmals einen einheitlichen Überblick der Regenwälder in Südamerika, Südostasien und Afrika. Die Erkenntnisse sind für Behörden und Wissenschaftler gleichermaßen bedeutsam, da diese Gebiete vor illegaler Abholzung geschützt und als mächtige Kohlenstoff-Speicher erhalten werden müssen.

Anhand der neuen Karte lässt sich entsprechend auch die Biomasse-Konzentration von Wäldern genauer bestimmen – ein Schlüsselfaktor im globalen Kohlenstoffkreislauf. Die globale TanDEM-X-Waldkarte schafft damit eine wichtige Datengrundlage für Forschungen zum globalen Wandel und bietet darüber hinaus auch vielfältige Anwendungsmöglichkeiten in der Landwirtschaft, Forstwirtschaft, Regionalentwicklung sowie der Raumplanung. In Hinblick auf die gesellschaftlichen Herausforderungen des globalen Wandels lassen sich schließlich auch genauere Vorhersagen und geeignete Maßnahmen ableiten.

Das DLR-Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme hat für das Projekt insgesamt mehr als 400.000 Datensätze verarbeitet, die im Zeitraum von 2011 bis 2015 im Rahmen der TanDEM-X-Mission aufgenommen wurden. Um aus den riesigen Datenmengen die gewünschte Information "Wald" zu gewinnen und klassifizieren zu können, haben die Radarexperten spezielle Algorithmen entwickelt, die zuerst jede einzelne Aufnahme individuell auswerten und anschließend zu einer globalen Karte zusammenfügen.

Diese Algorithmen basieren auf maschinellem Lernen aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz. Künftig können so auch neue Satellitendaten ausgewertet und beispielweise in Form von Zeitreihen-Analysen mit der TanDEM-X-Waldkarte verglichen werden. Um die gerechneten Ergebnisse zu validieren und die Waldflächen mit noch höherer Genauigkeit von den Nicht-Waldflächen abgrenzen zu können, nutzen die Entwickler zusätzliche Fernerkundungsdaten. Dazu gehören insbesondere der "Global Urban Footprint", eine globale Karte von Siedlungsgebieten die am Earth Observation Center (EOC) des DLR erstellt wurde, sowie die Gewässerkartierung der Climate Change Initiative der ESA.

Die globale TanDEM-X-Waldkarte wird im Deutschen Satellitendatenarchiv des EOC verwaltet und den Nutzern bereitgestellt. Das Deutsche Raumfahrtkontrollzentrum (GSOC) ist für den Betrieb der Radarsatellitenmission TanDEM-X verantwortlich. Über das Auswertungsverfahren berichteten die Forscher in einem Fachartikel, der in der Zeitschrift Remote Sensing of Environment erschienen ist.