Unwetter in Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz, Deutschland

Im Westen Deutschlands hat langanhaltender Starkregen für zahlreiche Überschwemmungen gesorgt. Menschen kamen ums Leben, zahlreiche Gebäude und Infrastrukturen wurden zerstört. Besonders betroffen sind Orte in Nordrhein-Westfalen und Rheinland-Pfalz. Das ZKI unterstützt die Helfer mit einer Reihe von Aktivitäten: Satellitendaten und DLR-Luftbildaufnahmen werden innerhalb kürzester Zeit ausgewertet und zum Beispiel zu Karten aufbereitet.

Das ZKI gibt die Lageinformationen an das Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe (BBK) weiter. Offizielle Einsatzkräfte können sich gerne unter GKT(at)bbk.bund.de für einen Zugang melden.

Das ZKI hat für Regionen in Nordrhein-Westfalen Hochwasserinformationen aus Satellitendaten (Sentinel-1) mittels automatisierter Verfahren abgeleitet. Die erzeugten Wassermasken, die die Ausdehnung der Wasserflächen verdeutlichen, stehen unten zum download bereit. Außerdem stellt das ZKI besonders betroffene Orte, die gemeinsam mit den Rettungskräften vor Ort definiert wurden, in Lagekarten dar. Hierfür wurden DLR Luftbilddaten mit Auflösungen von zehn bis 15 Zentimetern mit einer Kamera des Instituts für Methodik der Fernerkundung (IMF) erfasst. Die Flüge konnten in Zusammenarbeit mit Partnern spontan realisiert werden.

Zur Lageerfassung im Katastrophengebiet kamen als Luftbildkameras die DLR-Eigenentwicklungen des Instituts für Methodik der Fernerkundung (IMF) „3K-Kamera“ auf dem Flugzeug DO 228 und deren Nachfolger, das „4k-Kamerasystem“ auf einem Hubschrauber vom Typ EC 135 zum Einsatz. Dabei handelt es sich um 3-Kopf-Kamerasysteme, die durch die kombinierte Nadir- und Seitblick-Anordnung der Kameras einen großen Bereich senkrecht zur Flugrichtung abbilden und somit großflächige Zielgebiete auch bei hoher Auflösung mit nur wenigen Überflügen erfassen können. Das 4k-Kamerasystem bietet außerdem durch die eingebaute Onboard-Computereinheit die Möglichkeit zur Prozessierung der Luftbilddaten im Flug. Dabei werden aus den aufgenommenen Bildern direkt im Hubschrauber georeferenzierte und orthorektifizierte Luftbilder errechnet, die dann am Boden umgehend vom ZKI zu Kartenprodukten verarbeitet werden. Diese vorprozessierten Luftbilder sollen künftig per LTE in Echtzeit an den Boden übertragen werden, um den Rettungs- und Einsatzkräften stets aktuelle Lagebildkarten zur Verfügung stellen zu können. Die Befliegung mit der DO 228 wurde durch den DLR Flugbetrieb durchgeführt. Der Hubschrauber wurde durch die Helicopter Travel Munich GmbH bereitgestellt.

Die Aufnahmen und Karten entstehen im Rahmen des Forschungsprojektes AIFER in enger Zusammenarbeit mit dem Bayerischen Roten Kreuz (BRK) und dem Deutschen Roten Kreuz (DRK). AIFER entwickelt Methoden der Künstlichen Intelligenz (KI), die Informationen aus Satellitendaten, Luftbildern und Medien automatisiert erkennen und fusionieren. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF fördert das Projekt.

Am 20. Juli wurden die Überflutungsgebiete in Rheinland-Pfalz, u.a. das komplette Ahrtal von Müsch bis zur Mündung in Sinzig, erneut vom DLR aufgenommen. Zum Einsatz kam dabei das Luftbildkamerasystem MACS (Modular Aerial Camera System) vom Institut für Optische Sensorsysteme in Berlin. Es ist mit mehreren Sensoren im sichtbaren und nahinfraroten Spektralbereich ausgestattet, erlaubt flexible Aufnahmekonfigurationen und liefert hochaufgelöste Bilddaten selbst unter schwierigen Beleuchtungsbedingungen. Die integrierte Datenverarbeitungseinheit erzeugt in Echtzeit georeferenzierte Bilder, die nach der Landung direkt zu unterschiedlichen Geodatenprodukten verarbeitet werden.

Die Befliegung wurde spontan auf Ersuchen des BBK durchgeführt. Die Firma BSF stellte dafür ein Flugzeug (Cessna 206) zur Verfügung, in das MACS innerhalb von einer Stunde eingebaut wurde. Im Ergebnis der Befliegung entstanden umfangreiche Lagekarten der Überflutungsgebiete, die vom ZKI und BBK in die Informationssysteme integriert werden.

Die Befliegung wurde im Rahmen des Helmholtz Innovation Labs OPTSAL realisiert, dessen Ziel es ist, optische Technologien zur Lageerfassung in die operative Anwendung zu überführen.