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Mit bisher unerreichbar hoher Auflösung stellen Forscher der Technischen Universität München (TUM) Satellitenbilder dar. Auf einem Quadratmeter befinden sich drei Mio. Pixel. Es handelt sich um dreidimensionale Darstellungen. Bisher gibt es Darstellungen dieser Art für Berlin, Las Vegas, Washington und Paris.

Erdbewegungen sehen

Nach Schätzungen der Vereinten Nationen lebt bereits heute gut die Hälfte der Erdbevölkerung in Städten, 2050 sollen es zwei Drittel sein. "Dieses Wachstum stellt hohe Anforderungen an die Sicherheit von Gebäuden und Infrastruktur, weil Schäden Menschenleben bedrohen können", sagt Xiaoxiang Zhu, Professorin für Signalverarbeitung in der Erdbeobachtung an der TUM.

Genau das leisten die Bilder. Veränderungen im Größenbereich von einem Millimeter lassen sich auf einer Bildfolge erkennen. Damit werden Erdbewegungen erkannt, die zum Einsturz von Bauwerken führen können. Die Daten für das Bild der Städte liefert TerraSAR-X, der genaueste zivile Radarsatellit der Welt. Seit 2007 umkreist er unseren Planeten in einer Höhe von etwa 500 Kilometern, sendet Mikrowellenimpulse zur Erde und fängt deren Echo wieder auf.

Neuartiger Algorithmus

"Diese Messungen ergeben zunächst einmal nur ein zweidimensionales Bild mit einer Auflösung von einem Meter", so Zhu. "Dass die Aussagekraft der Bilder begrenzt ist, liegt daran, dass sich die Reflexionen verschiedener Objekte, die gleich weit vom Satelliten entfernt sind, überlagern. Dieser Effekt reduziert die dreidimensionale Welt auf ein zweidimensionales Bild."

Damit wollte sie sich nicht abfinden. Sie entwickelte gemeinsam mit ihrem Team einen Algorithmus, der nicht nur die dritte Dimension hinzufügt, sondern auch die vierte, die Zeit. Die zusätzlich benötigten Infos liefert ebenfalls der Röntgensatellit. Da er die Erde auf immer leicht abgewichenen Bahnen umkreist, werden die Städte aus verschiedenen Blickwinkeln aufgenommen.

Im ERC-Projekt "So2Sat" werden alle Ballungsgebiete der Welt kartiert und langfristig beobachtet. Schwerpunkte sind die Schwellenländer, in denen das Wachstum von Städten beobachtet werden kann. Wichtiger noch: Es lassen sich Veränderungen der Erdoberfläche sichtbar machen, die beispielsweise zu Erdrutschen führen können.

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