Forschende des Instituts für Geodäsie und Geoinformation der Universität Bonn, unter der Leitung von Dr. Makan Karegar, haben fortschrittliche Technologie zur Überwachung von Wasserständen entwickelt. Diese Innovation zielt darauf ab, kontinuierliche und frei zugängliche Daten zu Binnen- und Küstengewässern bereitzustellen, insbesondere in datenarmen Regionen. Das technologische Herzstück dieser Lösung ist der Raspberry Pi Reflector (RPR), ein solarbetriebener Sensor, der in der Lage ist, Wasserstände mit einer Genauigkeit im Zentimeterbereich zu messen, und zwar durch die interferometrische Reflektometrie des globalen Navigationssatellitensystems (GNSS-IR). Die Kosten für den Sensor liegen unter 800 Euro und die Datenübertragung erfolgt täglich über Mobilfunknetze.
Diese Technologie wurde ursprünglich im Rahmen des DFG-Sonderforschungsbereichs SFB 1502 (DETECT) entwickelt und hat bereits in verschiedenen Kontinenten Anwendung gefunden. Projekte der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) haben dazu beigetragen, die Technologie nach Afrika, Australien und in die Philippinen zu transferieren. Das Projekt CAMEO-WAGST in Kamerun ist das erste spezielle GNSS-IR-Netzwerk zur Überwachung von Wasserständen und wird ebenfalls von der ESA finanziert. Zwischen Mai und Juni 2025 ist die Installation von acht RPR-Sensoren in Kamerun geplant, deren Standorte unter anderem am Sanaga-Fluss liegen werden.
Herausforderungen und Lösungen
Die Notwendigkeit dieser Technologie ergibt sich auch aus der schlechten Infrastruktur in Kamerun, die ein effektives Hochwasserrisikomanagement sowie Frühwarnsysteme behindert. Darüber hinaus ist das Folgeprojekt St3TART-FO in der Planung, welches 17 RPR-Sensoren in sieben Ländern umfassen soll. Diese Initiative verfolgt das Ziel, ein frei zugängliches Referenzmessnetz zu schaffen, das zur Kalibrierung von Satellitendaten dient und kontinuierliche Wasserstandsdaten an unversorgten Standorten bereitstellt.
Zu den Partnerinstitutionen zählen das Internationale Institut für Wasser- und Umwelttechnik (2iE) in Burkina Faso, das Nationale Institut für Kartografie in Kamerun, die EPA Ghana, NiHSA Nigeria, die Universität Maiduguri und die Assane-Seck-Universität in Senegal sowie die University of Southern Queensland und die University of the Philippines Diliman. Diese Partner arbeiten zusammen, um den Technologietransfer und die Entwicklung lokaler Kapazitäten durch Schulungen und Workshops zu fördern.
Globale Relevanz der Technologie
Im Kontext globaler Wassermanagementprogramme ist die Entwicklung einer Open-Data-Plattform (gnss4surfacewater.com) zur Überwachung aktueller und historischer Wasserstände von entscheidender Bedeutung. Satellitenmissionen, wie Sentinel-3A und Sentinel-3B, ENVISAT und SWOT, bieten zudem wesentliche Daten für die Oberflächenhöhenmessung, die für die Überwachung des Meeresspiegels und die Stabilität der Wasserkraftanlagen unerlässlich sind.
Die Daten aus Satellitenmissionen sind in nahezu Echtzeit verfügbar und unterstützen sowohl wissenschaftliche als auch angewandte Programme im Bereich Wasserressourcenmanagement, Gefahrenüberwachung und der Einschätzung des Bewässerungspotenzials. Dabei wird bewertet, wie wichtig diese technologischen Fortschritte für Regionen sind, die häufig von Ressourcenknappheit betroffen sind. Diese Entwicklungen tragen nicht nur zur wissenschaftlichen Exzellenz bei, sondern auch zur nachhaltigen Entwicklung in der globalen Gemeinschaft.