GeoWAM - ein mFund-Projekt
Das Wassermanagement an der deutschen Nordseeküste wird stark von den Gezeiten beeinflusst. Für den Erhalt und Ausbau der Infrastruktur wie der Schifffahrtsrinnen im Wattenmeer sowie für wasserbauliche, gewässerkundliche und ökologische Aufgaben werden hochauflösende Geodaten aller relevanten Gewässer benötigt. Dafür werden derzeit vor allem mittels Laserscan-Befliegung digitale Gelände- und Oberflächenmodelle erstellt. Zur digitalen Erfassung der trockenfallenden Watt- und Vorlandflächen stehen allerdings nur kurze Zeitfenster zur Verfügung.
Um neue verbesserte Ansätze für die Erfassung der Grundlagendaten zu erproben, wurde bereits 2018 das Forschungsprojekt GeoWAM gestartet, das vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) gefördert wird und noch bis 2022 läuft. Das Projektkonsortium setzt sich unter der Federführung des Karlsruher Unternehmens Disy Informationssysteme GmbH aus Fachbehörden, Forschungsinstitutionen und Universitäten zusammen und soll als Alternative zur Laserscan-Befliegung die flugzeuggestützte InSAR-Technik (Interferometric Synthetic Aperture Radar) erproben und weiterentwickeln. Anhand interferometrischer Radardaten können hoch aufgelöste Höhenmodelle erstellt werden, welche die Grundlage für hydrologische Modellierungen oder die Erkennung Küstenschutzrelevanter 3D-Strukturen, wie beispielsweise Bruchkanten, bilden. Neben der Generierung von Höhenmodellen, ermöglichen die Radardaten eine Informationsgewinnung bezüglich der Landbedeckung. Mittels KI-gestützter Klassifikationsverfahren lassen sich verschiedene Landbedeckungsklassen oder auch spezifische Objekte wie beispielsweise Muschelbänke identifizieren.
So führt das Projektkonsortium von GeoWAM drei Radarbefliegungen durch das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR) durch. Dabei werden Testdaten für zwei Pilotregionen an der Küste erhoben und mit neuen Algorithmen verarbeitet. Die resultierenden Geodaten werden gegenüber den im Projekt erhobenen Referenzdaten validiert, immer wieder in ihrer Qualität beurteilt, verbessert und an konkreten Fragestellungen erprobt. Diese Aufgabe übernehmen die Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) und der Niedersächsische Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz (NLWKN). Aber auch potenzielle AnwenderInnen dieser neuen Geodaten sollen ihre Anforderungen aus der Praxis einbringen.
Datenprodukte
Die aufbereiteten Daten werden in einem WebGIS (https://geodata.geowam.net/cadenza/) bereitgestellt.
Konsortium
Das Projektkonsortium besteht sowohl aus Forschungsinstitutionen als auch aus Behörden und einem Unternehmen (KMU). Die Bundesbehörde BfG und die Landesbehörde NLWKN stellen das wasserfachliche Knowhow bereit und sichern die Praxisorientierung der Projektarbeiten sowie die Qualität der erzeugten Datenprodukte. Die InSAR-Technologie wird vom DLR bereitgestellt und weiterentwickelt. Die zwei akademischen Partner aus der Fernerkundung (KIT, Universität Stuttgart) entwickeln neue und verbesserte Algorithmen und Analyseverfahren. Das Projektkonsortium wird von dem Karlsruher Unternehmen Disy Informationssysteme GmbH koordiniert, welches auch die Infrastruktur für ein gemeinsames WebGIS stellt, um die Datenprodukte und die Auswertungsalgorithmen zu vereinen.
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Disy Informationssysteme GmbH http://www.disy.net Verbundkoordinator |
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Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) https://www.bafg.de |
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Niedersächsischer Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz (NLWKN) https://www.nlwkn.niedersachsen.de |
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Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) Institut für Hochfrequenztechnik und Radarsysteme https://www.dlr.de/Institut_Hochfrequenztechnik_Radarsysteme Abteilung SAR Technologie |
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Karlsruher Institut für Technologie (KIT) Institut für Photogrammetrie und Fernerkundung (IPF) https://www.ipf.kit.edu |
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Universität Stuttgart Institut für Photogrammetrie (ifp) https://www.ifp.uni-stuttgart.de |
Veröffentlichte Beiträge
Schmitz, S., Weinmann, M., & Thiele, A. (2020). Incorporating interferometric coherence into lulc classification of airborne polsar-images using fully convolutional networks. The International Archives of Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 43, 115-122.
Schmitz, S. , Weinmann, M., Weidner, U., Hammer, H., & Thiele, A. (2020). Automatic Generation of Training Data for Land Use and Land Cover Classification by Fusing Heterogeneous Data Sets. Publ. Der Dtsch. Ges. Für Photogramm. Fernerkund. Und Geoinf. EV, 29, 73-86.
Pinheiro, M., Amao-Oliva, J., Scheiber, R., Jaeger, M., Horn, R., Keller, M., … & Reigber, A. (2020). Dual-frequency airborne SAR for large scale mapping of tidal flats. Remote Sensing, 12(11), 1827.
Bolz, T., Schmitz, S., Thiele, A., Soergel, U., Hinz, S. (2020). Analysis of Airborne SAR and InSAR Data for Coastal Monitoring. DGPF2020.
Pinheiro, M., Amao Oliva, J. A., Scheiber, R., Reigber, A., Schmitz, S., Thiele, A., … & Andreas, W. (2021). GeoWAM: Airborne SAR Interferometry for the Efficient Water Management in Coastal Areas affected by Tides. DGPF2020.
Pinheiro, M., A., Scheiber, R., Amao Oliva, J., Jaeger, M., Horn, R., Fischer, J., (2021). Airborne SAR interferometry for large scale mapping of tidal flats: the GeoWAM project. EUSAR21.
Bolz, T., Soergel, U. (2021). Detection of Structure Lines in 2D and 3D Synthetic Aperture Radar Data. EUSAR21.
Schmitz S., Wortmeyer, E., Thiele, A., Dirks, H., Wurpts, A. (2021). Detection of mussel beds using airborne polarimetric SAR data. IGARSS 2021 (accepted as oral presentation)
Amao-Oliva J., Pinheiro M., Jaeger M., Scheiber R., Horn R., Reigber A. (2021) The GeoWAM Campaign: An Update. IGARSS 2021 (accepted as oral presentation)
Schneider, B., Schmitz S., Wortmeyer, E., Thiele, A., Havel, P., Dirks, H. (2021): Evaluating different Water-Land-Boundary approximations to improve SAR-derived Digital Elevation Models. ISPRS 2021 (conditionally accepted for publication)
Schmitz, S., Weidner, U., Hammer, H., Thiele, A. (2021). Evaluating uniform manifold approximation and projection for dimension reduction and visualization of POLInSAR features. ISPRS 2021 (under review)
Fördergeber
Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI)
https://www.bmvi.de/mfund-foerderung-mobilitaet-4-0
Projektlaufzeit: November 2018 bis Juli 2022
Kontakt
geowam@disy.net
Disy Informationssysteme GmbH
Ludwig-Erhard-Allee 6
76131 Karlsruhe