Übergeordneten Ziele des Vorhabens


  • Optimierung und Validierung von satellitengestützten Umwelt-Datendiensten für die behördliche Gewässerüberwachung
  • Nutzbarmachung von Fernerkundungsprodukten für die wasserwirtschaftliche Praxis durch konkrete Anwendungsempfehlungen und entsprechende praktische Werkzeuge
  • Länderübergreifende Harmonisierung der Anwendung von Fernerkundungsmethoden
  • Beispielhafte technische Implementierung entsprechender operationeller Systeme für die Behörden

Themenbereiche


Zwei wichtige, wasserwirtschaftlich relevante Themenbereiche stehen im Fokus der Satelliten-basierten Fernerkundung der Binnengewässer

1. Themenbereich Wasserqualität:

Bezüglich der Wasserqualität sind die Messgrößen Wassertemperatur, Sichttiefe, Trübung, Chloro-phyll und Cyanobakterien für das Satelliten-basierte Monitoring als Zielgrößen definiert. Wichtige Anwendungsfelder sind die Trophieklassifikation, die Badegewässereignung, sowie die Entwicklung der Gewässer auf intra- und interannuellen Zeitskalen. Als Zielgewässer stehen zunächst aufgrund der verfügbaren räumlichen Auflösungen der Satellitenprodukte Seen und Talsperren sowie verein-zelt auch Gewässerbereiche in den Unterläufen großer Fließgewässer im Fokus des Projektes. Eine Ausweitung der Methodik auf weitere große Fließgewässer wäre denkbar, z.B. im Rahmen von einer ergänzenden Betrachtung der Praxispartner mit zusätzlichem finanziellem Aufwand.

2. Themenbereich Wasserflächenausdehnung und ihre Dynamik:

Die zentrale Zielgröße dieses Themenbereichs ist zum einen die räumliche Abgrenzung der Was-serflächen. Die Erfassung der räumlichen Ausdehnung der Wasserflächen ist insbesondere im dy-namischen Kontext praxisrelevant, z. B. zur Vermessung von Hochwasserflächen oder den Pegel-schwankungen von Staugewässern und Seen. In Beispielanwendungen kommen des Weiteren schließlich auch Drohnen-basierte Verfahren zum Einsatz. Sie dienen der Erfassung fein-struktureller Komponenten der Gewässer, wie z.B. Uferstrukturen, Grünstreifen oder Bebauungen und ergänzen die Satelliten-basierten Fernerkundungsprodukte um räumlich höchstaufgelöste In-formationen auf entscheidungsrelevanten Skalen.
 


Arbeitspakete (AP)


Das sehr umfangreiche AP 1 wird hauptverantwortlich vom UFZ bearbeitet und durch die Projektmitarbeiter am ISF in Langenargen und am HU in Hamburg unterstützt. Die Ergebnisse aus diesem AP werden kontinuierlich dem AP 2 zur Verfügung gestellt und von dort erfolgen regelmäßig Rückkopplungen in das AP 1.

Die Aufgaben im AP 1 beinhalten:
• Zusammenführung von Wasserqualitätsdaten von ca. 100 Seen und Talsperren als Grundlage zur Validierung von Fernerkundungsprodukten
• Methodenvergleiche der Prozessierung von Fernerkundungsdaten für ausgewählte Wasserqualitäts-Variablen und deren Optimierung auf Basis von in-situ Monitoringdaten
• Bewertung der Einsatzfähigkeit der optimierten Fernerkundungs-Produkte für das Wasserqualitätsmonitoring und die wasserwirtschaftliche Praxis
• Erarbeitung von Handlungsempfehlungen zur Methodik der Satelliten-basierten Fernerkundung und zur harmonisierten Implementierung in die behördliche Praxis sowie von Konzepten zur Operationalisierung

Bearbeitung: Susanne Schmidt (UFZ) und Rebecca Kutzner (LUBW)

In dem AP, das hauptverantwortlich vom Partner am HU bearbeitet wird soll die praktische Anwendung der Fernerkundung in der Verwaltungspraxis in Deutschland verbessert werden. Dazu werden:

• der Bedarf an satellitengestützter Fernerkundung der Wasserqualität bei den Landesbehörden in Deutschland ermittelt
• eine Übersicht der Anforderungen für die Nutzung der Fernerkundungsprodukte aus dem Copernicus Projekt erstellt und der Bedarf für neue Produkte und Anwendungen aufgezeigt
• Konzepte für die technische Umsetzung erarbeitet

Bearbeitung: Werner Blohm (HU), Pia Laue (HU)
 

Unter Verantwortung des LfULG wird das Arbeitspaket 3 umgesetzt. Das LUBW trägt zu diesem Arbeitsparket ebenfalls einen Anteil im Bereich der Drohnenfernerkundung bei. Der Schwerpunkt des Arbeitspaketes fokussiert sich jedoch auf die Entwicklung und Bereitstellung eines satellitenbildbasierten Fachverfahrens zur Ableitung und Darstellung der Dynamik von Gewässermasken. So sollen einzelne Gewässer im Detail multitemporal analysiert werden können. Zudem wird dem zukünftigen Anwender ein Werkzeug an die Hand gelegt, mit dem ein schneller und flächendeckender Blick über alle Untersuchungsgewässer ermöglicht werden kann. Der kleinere Teil des Arbeitspaketes, bearbeitet durch das LUBW, soll grundsätzliche Fragen der Anwendung von UAV-Daten im Gewässerkontext ermitteln und Anwendungsfälle erproben. An dieser Stelle können Schnittstellen zwischen Produkten aus der Drohnenfernerkundung und der Überwachung der Gewässerflächenausdehnung eruiert und belebt werden.

Wichtige Einzelaufgaben auf dem Weg zur Zielerreichung sind:
• Erstellung eines abgestimmten Konzeptes zur fachlichen Entwicklung und technischen Umsetzung
• Algorithmenentwicklung und Validierung sowie Aufbau und Nutzung einer Dateninfrastruktur
• Bereitstellung eines Dienstes zum Monitoring der Gewässerflächenausdehnung in geeigneter technischer Form
• Im Bereich der Drohnenfernerkundung Bedarfsermittlung und Erprobung von Anwendungsbeispielen

Bearbeitung: Achim Six (LfULG)

Im AP4 stehen die Öffentlichkeitsarbeit und der Wissenstransfer im Vordergrund. Hierzu werden im Diskurs mit der wasserwirtschaftlichen Praxis Anwenderleitfaden und Handlungsempfehlungen entwickelt. Begleitet und unterstützt werden diese Aktivitäten durch Projekt- und Hands-on Workshops.

Bearbeitung: Karsten Rinke, Kurt Friese, Désirée Dietrich (UFZ)
 


Organigramm


organigramm Projekt BIGFE