AKTUELLE ANWENDUNGEN VON KMU UND BEHÖRDEN
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Sedimentmanagement und gleichermaßen für die wasserwirtschaftliche Unter
haltung von Wasserstraßen, mit den Zielen einer guten Wasserqualität sowie
eines guten ökologischen Zustands der Gewässer. Das fernerkundliche Mess
prinzip optischer Satellitensensoren ist mit dem der optischen Trübungssenso
ren verwandt.
Für die Trübung wurden an der BfG zuerst Testgebiete an den großen Bun
deswasserstraßen Rhein und Elbe ausgesucht, die von besonderem Interesse
für die BfG sind, und wo für die Validierung In-situ-Daten vorliegen. Für die
se Testgebiete haben wir über ein Internetportal eines Dienstleisters optische
Satellitendaten, insbesondere von Sentinel-2, Landsat 7 und Landsat 8, ausge
wählt. Das Internetportal ermöglicht es zudem, sowohl Aufnahmen aus einem
Archiv als auch die aktuellen Satellitendaten zeitnah durch den Dienstleister
auf Trübung auswerten zu lassen. Nach einer speziellen Atmosphärenkorrek
tur für Gewässer werden mittels eines Algorithmus' von Nechad u. a. (2009)
und Nechad u. a. (2016) die Trübungswerte errechnet. Zudem geben weitere
Hilfsprodukte über sogenannte Flags Auskunft über z. B. Wolkeneinflüsse und
somit über die Zuverlässigkeit der Ergebnisse. Diese Zwischenergebnisse ste
hen dann zum Download bereit.
Die weitere, im Projekt erarbeitete Vorgehensweise sieht wie folgt aus: Im
Sinne eines möglichst hohen Automatisierungsgrades übernimmt ein Python-
Skript den ftp-Download, das Entpacken der Daten und die weitere Verteilung
in einer Verzeichnisstruktur. Anschließend findet mit einem R-Skript die Vali
dierung der Daten an der BfG statt. Hierzu sind als Referenz In-situ-Daten in ei
ner Datenbank abgelegt. Dieser Schritt ist in Kombination mit einer sensor- und
flussgebietsabhängigen Kalibration wesentlich, um in den validierten Bereichen
nicht nur qualitative Aussagen über Trübungsmuster zu treffen, sondern auch
quantitativ Trübungswerte in guter Qualität ableiten zu können.
Sowohl die Validierungsdaten als auch spätere Produkte werden gleicherma
ßen automatisch unter Einsatz der Hilfsprodukte gefiltert, um z. B. Bewölkungs
einflüsse oder Auswirkungen von Randbereichen zu reduzieren. Schließlich
werden für die Anwender weitere, höherwertige Produkte (siehe Abb. 3.6) wie
mit In-situ-Daten kalibrierte Rasterdaten/Geotiffs oder Längsprofile erstellt,
die der Nutzer dann beispielsweise direkt in einem GIS-Projekt zur Beantwor
tung weiterer Fragestellungen verwenden kann.
ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK
Im Verbundprojekt WasMon-CT haben wir die Implementierung eines auf Co-
pernicus basierenden, satellitengestützten Trübungs-Monitorings für Fließge
wässer vorbereitet.
Wir haben nachgewiesen, dass es möglich ist, Satellitendaten so lokal zu
kalibrieren, dass sie mit den Daten und Ergebnissen von Trübungssonden an
In-situ-Messstationen vergleichbar sind. Flächenhafte Satellitenbilder sind eine
zusätzliche Datenquelle, die konzeptionell in das bestehende Schwebstoffmess
netz integriert werden kann, um damit Punktmessungen an In-situ-Daten um
flächenhafte Daten sinnvoll zu ergänzen und somit eine neue Perspektive auf
die Schwebstoffverteilung und die Trübung in Gewässern zu erhalten und die
Entwicklung von Konzentrationen und Frachten im Längsschnitt zu bestim
men.
Mit Hilfe der flächenhaften Daten können nun Fragen bearbeitet werden, die
bisher unbeantwortet geblieben sind, wie z. B. :