BMI – Kooperation fördert Einsatz innovativer Technologien

Im Bevölkerungsschutz – ob im Großschadensfall, in der Prävention oder im Wiederaufbau – geht nichts ohne aktuelle Geoinformationen. Doch gerade nach Naturereignissen oder Unfällen, welche die Landschaft nachhaltig verändern und die örtliche Infrastruktur zerstören, sind die Karten von gestern nicht länger brauchbar. Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) arbeiten seit 2004 daran, diese Informationslücke zu schließen und schnellstmöglich nach einem Ereignis aktuelle Schadenskarten bereitzustellen. Um diese Produkte in der Aufgabenerfüllung der Verwaltung verstärkt einsetzen zu können, hat das Bundesministerium des Innern (BMI) eine Kooperation mit dem DLR initiiert und nutzt Satellitenbildkarten des Zentrums für satellitengestützte Kriseninformation (ZKI) am DLR-Standort Oberpfaffenhofen.

Über Fernerkundungssysteme, beispielsweise hochauflösende Erdbeobachtungssatelliten, können aktuelle Geoinformationen kurzfristig beschafft werden. Mit Hilfe von Fernerkundungssensoren ist es möglich, die gesamte Erdoberfläche und Erdatmosphäre in hoher Auflösung zu beobachten und große Gebiete wiederholt zu erfassen. Unsere Erde wird ständig von Satelliten umkreist, die von jedem Ort der Welt Bilder machen können. Nach einer Naturkatastrophe sind sie oft die einzigen Quellen, die aktuelle Überblicksinformationen über ein Schadensgebiet liefern (Abb. 1).

Satellitengestützte Kriseninformation – Was ist genau gemeint?

Fernerkundungsdaten sind gerade in zivilen Krisensituationen eine aktuelle und zuverlässige Informationsquelle und bieten einen besonderen Mehrwert, wenn daraus leicht verständliche und informative Karten- und Analyseprodukte erstellt werden. In den letzten Jahren wurden in Forschungsvorhaben am DLR Methoden entwickelt, um Fernerkundungsdaten schnell zu beschaffen, aufzubereiten und daraus anwendungsorientierte, operationelle Produkte der satellitengestützten Kriseninformation für eine breite Nutzung zu erzeugen. Bereits 2004 hat das DLR das ZKI in Oberpfaffenhofen gegründet, um prä-operationell Dienstleistungen für weltweite Ereignisse zu entwickeln und bereitzustellen. Das Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe (BBK) und das Technische Hilfswerk (THW) haben diese Entwicklungen über mehrere Jahre begleitet und die Produkte umfassend getestet. Die Kartenerstellung am ZKI ist mittlerweile soweit entwickelt, dass das ZKI von einem Forschungsprojekt in einen operativen Betrieb überführt werden konnte.

Innovative Kooperation zwischen Staat und Wissenschaft

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Zum 01.01.2013 haben das BMI und das DLR einen Vertrag geschlossen, um den regelmäßigen Zugang zu den ZKI-Produkten für die Geschäftsbereichsbehörden des BMI zu sichern. Das ZKI bietet seine Leistungen nun rund um die Uhr an. Die Kooperation ist aber nicht auf den Bereich des BMI beschränkt. Der Vertrag wurde als Rahmenvertrag ausgestaltet, dem auch andere Nutzer – sowohl andere Bundesbehörden, als auch Landes- und Kommunalbehörden oder Hilfsorganisation – beitreten können. Als erste Institution hat sich das Deutsche Rote Kreuz beteiligt, das zukünftig für Einsätze im In- und Ausland auf die Produkte des ZKI zugreifen kann (Abb. 2).

Auch im Betrieb für Behörden wird das ZKI eng mit dem Forschungsbetrieb am DLR verzahnt bleiben und sich weiterhin an Forschungsprojekten und europäischen Initiativen beteiligen. So können neue Erkenntnisse in diesem, sich schnell entwickelnden, Forschungsfeld genutzt werden, um die Produkte des ZKI kontinuierlich zu optimieren und damit die Bewältigung komplexer Schadenslagen zu unterstützen. Das Portfolio des ZKI wird schrittweise erweitert, um auch verstärkt Nutzeranforderungen aufzugreifen, die nicht direkt mit der Schadensbewältigung in Verbindung stehen. Anwendungsfälle für aktuelle Satellitendaten gibt es neben der Lagebildgewinnung sowohl in der Vor- und Nachbereitung von Einsätzen, beispielsweise bei der Ermittlung von möglichen Evakuierungswegen, als auch außerhalb des Bevölkerungsschutzes, für Behörden im Umwelt- und Landwirtschaftsbereich, für Fragen der Inneren Sicherheit oder für die Infrastrukturplanung (Abb. 3).

Fernerkundung_Abb3_Foto-3_Arbeit-im-ZKI

Das ZKI kann auf eine Vielzahl kommerzieller und frei verfügbarer Satellitendaten zurückgreifen. Die räumliche Auflösung beträgt zwischen 50 cm und 250 m pro Bildpixel, je nach den Anforderungen des Einsatzes. Geht es darum, eine große Fläche abzubilden, um beispielsweise das Ausmaß einer Flutkatastrophe zu verdeutlichen, sind gerade niedrig auflösende Sensoren von Interesse, wohingegen bei der Kartierung eines konkreten Einsatzgebietes, beispielsweise eines zerstörten Stadtteils, höher auflösende Sensoren genutzt werden. Es muss jedoch angemerkt werden, dass selbst bei der höchsten Auflösung der durch ZKI genutzten Satellitendaten einzelne Personen nicht identifizierbar sind und datenschutzrechtliche Bedenken daher nicht greifen.

Die nötigen Geobasisdaten für die Kartenprodukte bezieht das ZKI für Flächen in Deutschland vom Bundesamt für Kartographie und Geodäsie (BKG), ansonsten greift es auf frei verfügbare Datensätze zu.
Das ZKI war auch zentraler Akteur beim Aufbau des europäischen satellitengestützten Notfalldienstes im COPERNICUS-Programm (früher GMES – Global Monitoring for Environment and Security) und ergänzt mit seinem Service das europäische Angebot um weitere Dienstleistungen. Das ZKI wird auch weiterhin zu den europäischen Programmen als Dienstleister beitragen und ist derzeit Partner bei den Service- und Forschungsprojekten zum Thema Sicherheit (G-Next und G-Sextant).

Im Einsatzfall bewährt

Die neue Kooperation hat sich bereits im Einsatzfall bewährt. Nur wenige Tage nach der Unterzeichnung des Rahmenvertrags klingelten im ZKI die Telefone. Starke Regenfälle hatten Anfang Januar zu Überflutungen und Zerstörungen im jordanischen Flüchtlingslager Al Zaatari geführt. Das THW ist dort seit Sommer 2012 im Einsatz und unterstützt im Auftrag des UN-Flüchtlingshilfswerks UNHCR und des UN-Kinderhilfswerks UNICEF syrische Flüchtlinge, die vor dem Bürgerkrieg in ihrer Heimat fliehen mussten. Insbesondere mit der Errichtung von Sanitäranlagen, Küchenmodulen und einem Drainagesystem sollen die Lebensbedingungen der z. Zt. 75 000 Flüchtlinge verbessert werden.

Zur genauen Situationserfassung erstellte das ZKI im THW-Auftrag umgehend Referenzkarten des Flüchtlingslagers. Das Camp wurde in so kurzer Zeit gebaut, dass es auf keiner Karte auftaucht und auf Google Earth an der Stelle einer „Stadt“ der Größe Triers nur Wüstensand zu sehen ist. Aktuelle Schadensinformationen standen ohne Rückgriff auf Satellitenbilder ebenfalls nicht zur Verfügung.
Bereits wenige Stunden nach der Aktivierung konnte das erste ZKI-Produkt ausgeliefert werden. Zunächst wurde eine Referenzkarte produziert, welche die Ausdehnung des Camps vor der Überflutung zeigte. Gleichzeitig wurde der deutsche Satellit TerraSAR-X für eine Neuaufnahme programmiert, um eine Kartierung der Überflutung im Lager zu erstellen. Im Laufe der ZKI-Arbeit wurden 12 029 Zelte und Container von den Mitarbeitern ausgewiesen. 48 Stunden nach Anfrage konnten dann Analysen auf Basis aktueller Satellitenaufnahmen ausgeliefert werden (Abb. 4).

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Die Zukunft gehört dem –
Sensor­verbund

Für viele Einsatzfälle ist dies aber noch nicht schnell genug. Beim Rückgriff auf Satellitenbilder ist das Handeln der ZKI-Mitarbeiter von vielen Faktoren und Informationen abhängig. Fliegt in Kürze ein Satellit über das Schadensgebiet? Hat dieser Sensor noch Speicherplatz für die gewollten Aufnahmen? Wann überfliegt der Satellit die nächste Bodenstation, um die Daten zu senden? Lassen die Wetterverhältnisse eine Aufnahme überhaupt zu? Denn wenngleich Radarsatelliten durch Wolken und auch nachts Aufnahmen machen können, trifft dies für optische Sensoren, welche die von der Erdoberfläche reflektierte Sonnenstrahlung zu Bilderzeugung nutzen, nicht zu. Auch wenn durch technische Neuerung und Prozessoptimierung eine weitere Annährung der Bereitstellungszeiten an die Anforderungen der Akteure im Bevölkerungsschutz erreicht werden kann, muss es in der Zukunft auch verstärkt um die Kombination verschiedener Sensoren gehen. Hochauflösende Kameras in Einsatzflugzeugen oder unbemannten Flugobjekte (UAV) können manchmal schnellere und genauere Informationen über ein Schadensgebiet liefern, auch wenn ihre zeitliche Verfügbarkeit heute noch Einschränkungen unterworfen ist. Gerade in der Kombination mit Satelliteninformationen lassen sich Synergieeffekte nutzen, können umfangreiche Lagebilder erstellt und die Einsatzkräfte vor Ort ständig mit aktuellen Informationen versorgt werden.

Fazit

Mit der Verstetigung des ZKI wurde ein wichtiger Schritt getan, um die Forschungsergebnisse zur Fern­erkundung für behördliche Aufgaben zu öffnen und die Erkenntnisse der Wissenschaft für den Bevölkerungsschutz verfügbar zu machen. Diese erfolgreiche Entwicklung gilt es auszubauen, in dem wir mehr Nutzer für die Kooperation mit dem ZKI gewinnen, das Produktangebot verbreitern, weitere Akteure aus Wirtschaft, Forschung und Verwaltung einbinden und auch den Zugang zu anderen Sensoren besser strukturieren. Wir sind auf dem Weg zu einem notwendigen, Ebenen übergreifenden Verbund für fernerkundungsgestützte Geoinformation.

Anschrift der Verfasserin:
Janine Schildt
Referat O 7 „Geodäsie und Geoinformationswesen“
Bundesministerium des Innern
Alt-Moabit 101, 10559 Berlin
Tel.: 030/18 681 1272
E-Mail: janine.schildt@bmi.bund.de

Janine Schildt
geb. am 26.07.1983 in Wismar

  • 2003 – 2007: BA-Studium Inter­kulturelle Europa- und Amerika­studien, Halle
  • 2007 – 2010: Master of Public ­Policy, Berlin
  • Seit 2010: Referentin im Referat ­Geodäsie und Geoinformationswesen im Bundes­ministerium des ­Innern, Berlin