In einer spannenden Wendung in der Welt der Erdbeobachtung hat die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) das Graduiertenkolleg 2680 zur „Kooperativen Apertursynthese für Radar-Tomographie (KoRaTo)“ verlängert. Forscherinnen und Forscher aus den Städten Ulm, Erlangen und Nürnberg setzen dabei auf moderne Drohnentechnologie, um präzise Daten für die Überwachung unserer Umwelt zu sammeln. Ziel ist es, eine Vielzahl von Radarsensoren zu vernetzen, die sich durch ihre Unabhängigkeit von Wetterbedingungen auszeichnen.

Die im Rahmen des Graduiertenkollegs entwickelte Sensortechnologie hat bereits in den Alpen ihren Einsatz gefunden. Hier wurden klimabedingte Veränderungen von Gletschern sowie Schnee- und Eisflächen erfasst. Eine Gruppe von Nachwuchswissenschaftlern aus sechs verschiedenen Ländern nutzt Drohnen, um Gletscher und die daran angrenzende Vegetation zu untersuchen. Mithilfe von elektromagnetischen Wellen können diese Radarsensoren dreidimensionale Abbildungen erstellen, die auf reflektierter Mikrowellenstrahlung basieren.

Kosteneffiziente Lösungen für komplexe Herausforderungen

Die Technologie ermöglicht es, geophysikalische Daten der Bio- und Kryosphäre zu erfassen, was vor allem für die Landwirtschaft und das Umweltmonitoring von großem Vorteil ist. Ingenieure nutzen moderne Sensortechnik, um den Zustand kritischer Infrastrukturen zu überwachen und dabei Schwachstellen zu identifizieren. Durch die Fernerkundung können sie schnell Umweltbedingungen erfassen und so effiziente Maßnahmen in der Land- und Forstwirtschaft umsetzen, etwa durch gezielte Bewässerung oder Düngung.

Zusätzlich können urbanen Hitzeinseln mit Hilfe der Fernerkundung identifiziert werden, was zur Klimaresilienz von Städten beiträgt. In diesem Zusammenhang entwickelt das Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB) maßgeschneiderte Lösungen, die eine großflächige Informationsaufnahme über die Erdoberfläche ermöglichen. Diese Techniken bieten zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten, von der Pflanzenüberwachung bis hin zur Identifikation von Deich- und Pipelineproblemen.

Technologischer Fortschritt durch innovative Ansätze

Das Graduiertenkolleg konzentriert sich in der nun anstehenden Förderphase besonders darauf, die in der ersten Phase entwickelten Systeme und Funktionen weiter anzuwenden und zu optimieren. Drohnen fliegen in Schwärmen und sammeln unterschiedliche Radarechos, welche dann durch einen Radarsignalprozessor zu einem kohärenten Signal verrechnet werden. Damit sind Ortsauflösungen im Zentimeterbereich möglich, was die Qualität der erhobenen Daten erheblich steigert.

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Ein Schlüssel zu dieser Innovation ist der Einsatz komplexer Algorithmen, die es ermöglichen, die „Apertur“ des Messsystems zu vergrößern. In den nächsten vier Jahren werden die Forschenden weiterhin an der Optimierung der Technik zur Erfassung von geophysikalischen Daten arbeiten. Unterstützung erhält das Kolleg von Professorin Irena Hajnsek von der ETH Zürich, die als Mercator Fellow dazu beiträgt, die interdisziplinäre Zusammenarbeit weiter voranzubringen.

Für all jene, die sich für die Fortschritte in der Erdbeobachtung und den umweltfreundlichen Einsatz von technologie interessieren, verspricht die Forschung aus Ulm, Erlangen und Nürnberg spannende Einblicke und wegweisende Lösungen für die Herausforderungen unserer Zeit.

Mehr Informationen zu dem Graduiertenkolleg finden Sie auf der Website der Universität Ulm. Weiterführende Details zur Fernerkundung und ihren Anwendungen sind auf der Seite des Fraunhofer IOSB zu finden.