Zahlreiche Satelliten blicken ununterbrochen auf die Erde. Sie sammeln Informationen über Wärme, Wolken, Wald. Viel davon fließt in präzise Wetterberichte, doch deutlich mehr wäre möglich. Richtig verwendet, helfen die Daten zum Beispiel, Städte lebenswerter zu gestalten.
Daro Krummrich arbeitet daran. Der Sub-Program-Manager für Earth Observation Analytics steuert beim Bremer Satellitenbauer OHB ein ganzes Team, das zum Beispiel Hitzeinseln in Städten aufspürt, ermittelt, wie stark der Boden versiegelt ist, Baulücken entdeckt – ohne die Stadt zu betreten. Im besten Fall bekommen Politiker und Verwaltung sehr viele Daten an die Hand, um abwägen zu können, ob sich ein neuer Hochhausriegel lohnt oder das Pflaster eines Stadtplatzes entfernt werden sollte.
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Satelliten- und Luftdaten enthüllen Hitzeinseln in Städten
Krummrich und sein Team nutzen nicht nur Fotos und Messdaten aus dem All, sondern auch zum Beispiel Luftaufnahmen von Flugzeugen. Letztere sind – oft noch – kleinteiliger, erstere deutlich aktueller. Geschickt verbunden, liefern sie Ergebnisse, die sich so am Boden nicht erheben lassen – oder nur mit enormem Aufwand. Viele Daten stammen von den Sentinel-Satelliten des europäischen Copernicus-Programms, die die Erde beobachten. Sie sind oft frei zugänglich, müssen aber umfangreich aufbereitet werden. Was möglich ist, zeigt sich am Beispiel Hitze.
„Der Satellit Sentinel-3 liefert zweimal täglich flächendeckende Wärmebilder mit einer Auflösung von etwa einem Kilometer“, sagt Krummrich – aktuell, aber zu grob, um im Stadtmaßstab etwas sehen zu können. „Wir verknüpfen diese Bilder mit Daten aus anderen Quellen, etwa zur Vegetation und zur Bebauung, und erhöhen die Detailgenauigkeit durch ein Verfahren, das sich Superresolution nennt. Dadurch können wir dann auf zehn Meter genau Hitzeinseln zum Beispiel in Städten ermitteln.“
Satellitendaten machen auch Vorhersagen möglich
Das Ergebnis ist präzise und womöglich für den ein oder anderen Stadtplaner überraschend. „Unsere Karten zeigen lokale Hitzeinseln, die sich von Quartier zu Quartier und von Straße zu Straße unterscheiden können“, sagt Krummrich. Für die Verantwortlichen in Städten sind das wertvolle Informationen. Denn: „Das Budget der Städte ist begrenzt. Deshalb kann es besser sein, gezielt an vielen Stellen zu entsiegeln statt großflächig nur in einem Gebiet“, erklärt der OHB-Experte. „Wir wollen mit den Datenanalysen helfen, verantwortungsvoll zu entscheiden.“
Weil flächendeckende Wärmebilder von verschiedenen Satellitenmissionen etwa für das vergangene Jahrzehnt vorliegen, lässt sich nachvollziehen, was Hitzeinseln beeinflusst hat. So werden auch Vorhersagen möglich. „In einer Stadt bestehen Hitzeglocken etwa durch Abgase“, sagt Krummrich. „Häuser blockieren Wind. Und die Versiegelung begünstigt höhere Temperaturen.“
Künstliche Intelligenz erkennt automatisch Grad der Bodenversiegelung
Wobei wichtig ist, ob der Boden asphaltiert, geschottert oder mit Gittersteinen belegt ist, durch die Gras wächst. Auch hier hilft der Blick von oben. „Unsere Anwendung analysiert mit Künstlicher Intelligenz die Fotos“, erklärt der Experte, „erkennt Rasenrastersteine, Straßenbahnschienen, Gebäude. Das läuft vollautomatisch, und auch das Ergebnis, die Versiegelungskarte, ist maschinenlesbar.“ Letzteres ist wichtig, um die Daten standardisiert noch weiter zu verarbeiten.
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„Bremen erstellt zum Beispiel gerade ein Entsiegelungspotenzialregister“, sagt der Datenspezialist. „Wir unterstützen diesen Prozess unter anderem mit Informationen über hochaufgelöste lokale Versiegelungsgrade. Dann lässt sich simulieren, was es an einzelnen Stellen bringt, Asphalt zu entfernen oder Bäume zu pflanzen.“
Digitale Karten decken ungenutztes Baupotenzial auf
Schließlich ist da noch die Frage, wo sich noch bauen lässt. „Städtische Daten sind oft nicht aktuell“, sagt Krummrich. „Unsere Anwendung liefert eine maschinenlesbare Karte. Sie zeigt, wo Baupotenziale nicht ausgenutzt sind. Das kann eine Baulücke zwischen zwei Häusern sein, Gebäude, die nur ein Stockwerk haben, oder Grundstücke, die nicht voll bebaut sind.“ Mit Personal solche Lücken aufzuspüren, sei teuer. Denn nicht immer ist von der Straßenseite aus zu sehen, wie viel Platz hinter hohen Mietshäusern ist.
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Gibt es eine solche Baupotenzial-Karte, können Politiker und Verwaltung entscheiden, ob sie lieber bestehende Gebiete in einer Stadt dichter bebauen oder am Rand neue Bauflächen erschließen wollen. Neubaugebiete brauchen Platz, Straßen, Leitungen, die es innerstädtisch bereits gibt. Aber alles zu verdichten, hat seine Tücken. So werden mehr Flächen versiegelt. Hier helfen die Informationen, die Krummrich und das Team aufarbeiten. „Mit der Kombination der Daten lässt sich vorhersagen, ob zum Beispiel neue Hitzeinseln entstehen.“
Digitale Zwillinge: Städte nutzen Daten für innovative Stadtplanung
Seit etwa fünf Jahren beschäftigen sie sich bei OHB damit, wie sich die Daten verwerten lassen. Rund 75 Personen am Stammsitz in Bremen und in Oberpfaffenhofen bei München beschäftigen sich mit verschiedenen Datenprojekten. Sie arbeiten neben Bremen unter anderem mit Essen, Nordrhein-Westfalen, und Vilnius, der Hauptstadt von Litauen, zusammen. Tätig waren sie auch schon für Karlsruhe, Valencia in Spanien, das griechische Thessaloniki und Luxemburg.
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Oft sind Versiegelungsregister, Baulückenkataster, Hitzeinsel-Karte Teil einer Art Zwilling der echten Stadt, nur eben digital. Wobei die Angebote nicht auf Städte beschränkt sind. Allerdings leiden kleinere Orte oder Dörfer nicht so sehr unter Hitzeinseln. Und meist haben sie auch nicht das Geld, derart innovative Techniken zu nutzen.
