Der blaue Planet detailliert in schwarz-weiß
Was auf den ersten Blick aussieht wie abstrakte Kunst, sind die detaillierten und präzisen Aufnahmen menschlicher Siedlungen aus dem All. Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) hat zwei Radarsatelliten die Erde vermessen lassen und die Karten aufwändig ausgewertet. Herausgekommen ist ein faszinierendes Abbild menschlichen Siedlungsverhaltens, das sowohl wissenschaftlich wertvoll als auch schön anzusehen ist.
Die Siedlungsfläche von Los Angeles: Mit einer neuen Aufnahmetechnik hat das DLR weltweit genau die Siedlungsflächen dokumentiert. In dieser Genauigkeit wurden versiegelte Flächen noch nie erfasst.
Foto: DLR
Schwarze Punkte und Flächen verteilen sich scheinbar willkürlich über einen weißen Untergrund, begrenzt von hellgrauen Flächen. Die dunklen Stellen sind mal dichter, mal lockerer, teilweise durchschnitten von weißen Linien: Das sind keine abstrakten Kunstwerke, sondern detaillierte Karten von Städten und Siedlungen der Menschen auf der Erde – präzise von zwei Satelliten per Radar aufgenommen und Grundlage für wissenschaftliche Untersuchungen.
Bei den Karten handelt es sich um Radaraufnahmen der deutschen Satelliten TerraSAR-X und TanDEM-X, die für das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) zwei Jahre lang aus 500 Kilometern Höhe die komplette Erde aufgenommen haben. Herausgekommen sind bei dem Projekt „Global Urban Footprints“ (zu Deutsch so viel wie „weltweite Städtebau-Fußabdrücke“) insgesamt rund 180.000 Einzelaufnahmen und 308 Terabyte an Daten.
Die Siedlungsfläche von Tokio: Oben verschwimmen Siedlungs- und Grünflächen, während die Radaraufnahme des DLR unten genau zeigt, welche Flächen im Großraum Tokio besiedelt sind.
Quelle: DLR
Die Auflösung betrug dabei zwölf Meter – bisherige Aufnahmen schafften gerade einmal eine Auflösung von 300 Metern. Zu der bisher einzigartigen Genauigkeit trägt außerdem die Verwendung von Radar und die vollautomatische Auswertung der Daten bei: So konnten die Satelliten auch nachts und durch Wolkendecken hindurch Daten sammeln – die Karten mussten nicht wie bei optischen Aufnahmen mühevoll aus einzelnen wolkenfreien Versatzstücken zusammengepuzzelt werden.
Die fertig ausgewerteten Daten verzeichnen nur Gebäude
„Mit der Radartechnologie und den vollautomatischen Auswerteverfahren erfassen wir die für Siedlungsflächen charakteristischen vertikalen Strukturen und somit vornehmlich die Gebäude“, erläutert Thomas Esch vom Deutschen Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) des DLR. Dargestellt werden sie schwarz. Breite Autobahnen oder Flughafenanlagen werfen mit ihren glatten Oberflächen die Radarstrahlen kaum zum Satelliten zurück und bleiben als weiße Korridore sichtbar. Schornsteine, Strommasten, Verkehrsschilder und Felstürme sowie einzelne gewaltige Bäume dagegen werden zwar teilweise auch erfasst.
Allerdings justierten die beteiligten Wissenschaftler beim DLR die Auswertung der Bilddaten so, dass diese als Fehler herausgefiltert und nur Gebäude gewertet wurden. Erstmals berücksichtigten die Berechnungen dafür auch kleinere Dörfer und Siedlungen sowie einzelner Häuser, die wegen der gröberen Auflösung bisher immer unter den Tisch gefallen sind.
Das Ergebnis sind detaillierte Karten, wie es sie bisher noch nicht gab: Sie dienen als Grundlage für die Berechnung des Anteils besiedelter Flächen sowie für die Darstellung der räumlichen Verteilung der Bevölkerung und des Wechsels von städtischen und ländlichen Gebieten – und sind faszinierende Abbilder der menschlichen Siedlungsstruktur.
Strukturen, die sich der Natur angepasst haben
Diese variiert je nach Begebenheit und kulturellen Voraussetzungen. Während sich eine Millionenstadt wie Tokio zwischen Berge und Meer quetscht und nahezu nahtlos in die nächste Metropole übergehen, wird zum Beispiel Minnepolis von einem lockeren Flechtwerk aus einzelnen Tupfen – umliegenden Farmhäusern – umgeben. Sichtbar sind auf den Bildern Reihen- und Straßendörfer, Ballungszentren und menschenleere Gegenden.
Oft geben die Begebenheiten der Natur Aufschluss, wie es zu den Siedlungsformen gab. Für das Verstehen anderer Strukturen wiederum müssen die jeweilige Kultur und die Besiedlungsgeschichte herangezogen werden. Als Beispiel dafür nennt das DLR die weitverteilten Farmhäuser in den USA: Farmer konnten für die Besiedelung damals quadratisch zugeschnittene, riesige Ländereien erwerben, auf die sie natürlich ihren Hof setzten. Dorfstrukturen entstanden so nicht, dafür ein großer Flickenteppich mit Einzelhäusern.
Klar zu erkennen sind die Siedlungsflächen von Berlin und weiter links die Stadt Magdeburg.
Quelle: DLR
Die Einbeziehung dieser kleinteiligeren Einzelheiten eröffnet ganz neue Erkenntnisse, da so das Ausmaß der Zersiedelung von ländlichen Räumen sichtbar wird. Das ist durchaus relevant, da so möglicherweise fruchtbare Ackerflächen und Naturräume zerstört werden.
Erste Auswertungen der Radardaten lassen zudem vermuten, dass der Anteil der besiedelten Fläche größer ist als die bisher angenommenen ein bis drei Prozent der Landoberfläche. „Das mögen zwar nur geringfügige prozentuale Unterschiede sein, die aber erheblich sind, wenn man sich die enormen ökologischen, ökonomischen und gesellschaftlichen Auswirkungen von Siedlungen, vor allem der städtischen Ballungszentren, vor Augen führt“, erläutert Thomas Esch.
Daten helfen beim Verstehen gesellschaftlicher Herausforderungen
Wissenschaftler sollen bereits Ende 2014 auf die „Global Urban Footprints“ zugreifen und zum Beispiel als Basis für exaktere Modellierungen des Klimas, genauere Risikoanalysen in Erdbeben- oder Tsunamigebieten oder verbesserte Beobachtung des menschlichen Einflusses auf Ökosysteme verwenden können. „Der neue Datensatz hilft somit, gesellschaftliche Herausforderungen wie Klimawandel, Verstädterung und Bevölkerungsexplosion besser zu verstehen und angemessen auf diese Entwicklungen reagieren zu können“, so Esch.
Bis dahin kann man die Karten auch völlig unwissenschaftlich betrachten: Sie sind zwar nicht unbedingt Kunst im eigentlichen Sinne, aber definitiv ein Abbild von menschlicher Kultur. Darüber hinaus sind sie fast schon poetisch – und einfach schön.
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