Die satellitengestützte Radarinterferometrie ist ein fernerkundliches Messverfahren, das sich aufgrund einer hohen messtechnischen Genauigkeit im Millimeterbereich sowie der Erfassung grundsätzlich flächendeckender Daten mit hoher zeitlicher Auflösung zunehmend als neuer Standard zur Erfassung von Bodenbewegungen etabliert.

Datengrundlage und Auswertemethode

Als Datengrundlage für das Bodenbewegungskataster NRW dienen frei verfügbare Daten der Radarsatellitenmission Sentinel-1, die Bestandteil des europäischen Erdbeobachtungsprogramms ‚Copernicus‘ ist und federführend von der europäischen Weltraumorganisation (ESA) betrieben wird. Die aktuelle Auswertung bezieht sich auf Sentinel-1-Daten der Zeitspanne von 2018 bis 2022. Etwa 95 % der Landesfläche von NRW werden durch die gewählten Beobachtungen der relativen Satellitenbahnen 15 und 139 räumlich abgedeckt. 

Im Bodenbewegungskataster NRW werden Bodenbewegungsraten [mm/Jahr] in Form von Hexagonen bereitgestellt. Jede dargestellte Bewegungsrate basiert dabei auf der Auswertung von mindestens drei sogenannten Persistent Scatterern innerhalb des jeweiligen Hexagons. Ein Persistent Scatterer zeichnet sich durch ein langzeitstabiles kohärentes Rückstreusignal aus und tritt als solches üblicherweise an anthropogenen Strukturen wie beispielsweise Gebäuden oder Infrastruktur auf. Bodenbewegungen zwischen zwei einzelnen Aufnahmezeitpunkten können in Blickrichtung des Satelliten aufgrund der verwendeten kohärenten Mikrowellenstrahlung durch Phasendifferenzbildung ermittelt werden. Aus einem zeitlich geordneten Stapel an Phasendifferenzbildern (Interferogramme) werden für jeden einzelnen als Persistent Scatterer identifizierten Pixel gemittelte Geschwindigkeitswerte [mm/Jahr] abgeleitet. 

Die einzelnen Hexagone geben somit Auskunft über die jährliche Geschwindigkeitsrate und über den zeitlichen Verlauf der Bodenbewegungen. In Bereichen, in denen keine oder nicht genügend Persistent Scatterer vorliegen, kann keine Bodenbewegungsrate bereitgestellt werden.

Qualitätsmanagement

Die Qualitätssicherung der Ergebnisse erfolgt in zwei aufeinanderfolgenden Schritten. Zunächst werden die Ergebnisse im Rahmen der Georeferenzierung auf den Höhenfestpunkten des amtlichen Raumbezugs gelagert. Hierfür werden ausschließlich langzeitstabile Höhenfestpunkte außerhalb der ausgewiesenen Bodenbewegungsgebiete mit einer Bewegungsrate zwischen -1 mm/Jahr und 1 mm/Jahr herangezogen. Anschließend erfolgt in einem zweiten Schritt die Validierung der Ergebnisse mit den nicht zur Lagerung genutzten Höhenfestpunkten des Leitnivellements.

Bereitstellung

Das Bodenbewegungskataster NRW wird als WMS und zum Download als Geopackage („Höhenänderungen aus Sentinel-1 Daten“) zur Verfügung gestellt.

• Der WMS ist in der Anwendung TIM-online eingebunden. Durch Auswahl einzelner Hexagone wird hier der zeitliche Verlauf der jeweiligen vertikalen Bewegung sowie die Bewegungsrate [mm/Jahr] dargestellt.
• Das Geopackage beinhaltet dieselben Zeitreihen von Höhenänderungen [mm] für alle Hexagone sowie die jeweils abgeleitete Bewegungsrate bzw. Geschwindigkeit. Zur Visualisierung der Vektordaten z.B. in QGIS ist ein Stil direkt in der Datei eingebettet.

Hinweis

Die im Bodenbewegungskataster NRW gezeigten vertikalen Bodenbewegungen basieren mit der Persistent-Scatterer-Interferometrie auf einem komplexen und hochgradig rechenintensiven wissenschaftlichen Verfahren. Die erzielte Genauigkeit liegt dabei überwiegend in einem Wertebereich von besser +/- 2 mm/Jahr. Die Sentinel-1-Daten wurden mit größtmöglicher Sorgfalt ausgewertet, jedoch können verbleibende Restfehler im dargestellten Produkt nicht gänzlich ausgeschlossen werden. Auch wenn sich die Radarinterferometrie zunehmend als neues Standardverfahren zur Detektion von Bodenbewegungen etabliert, handelt es sich beim Bodenbewegungskataster NRW um ein nicht interpretiertes Produkt, das niemals als alleinige Entscheidungsgrundlage herangezogen werden sollte. Die Ergebnisse des Bodenbewegungskatasters NRW sind somit immer nur unter Einbezug anderer geodätischer Verfahren (z. B. Nivellement, GNSS-Messungen) zu sehen und eine abschließende Beurteilung obliegt im Einzelfall entsprechend geschultem Fachpersonal. Auch wird darauf hingewiesen, dass es sich bei den dargestellten Höhenänderungen methodisch bedingt immer um rückwirkende Messungen, also keine Echtzeitmessungen, handelt. In Bereichen mit Vegetation und Wasser liegen in Folge von Dekorrelationseffekten methodisch bedingt keine Daten vor und auch kleinräumige, schnell kollabierende Senkungsbereiche (z. B. durch Unterspülung) lassen sich mit der Methode nicht detektieren.

• Überwachung von Bodenbewegungen
• Umwelt- und Grundwasserschutz
• Bau- und Infrastrukturplanung
• Stadtentwicklungsplanung, Entwicklung des ländlichen Raumes
• Zusammenführung mit weiteren Geobasis- und/oder Geofachdaten

WMS NW Bodenbewegungskataster

Um Detailinformationen zu erhalten, öffnen Sie bitte die Anwendung in einem neuen Fenster.

Das Bodenbewegungskataster NRW wird über Online-Verfahren kostenfrei bereitgestellt.

• Für dieses Produkt von Geobasis NRW gilt die Datenlizenz Deutschland – Namensnennung – Version 2.0.
  • Nutzung der Dienste
    Enthält modifizierte Copernicus Sentinel-1 Daten [2018-2022], verarbeitet durch Geobasis NRW; dl-de/by-2-0 (www.govdata.de/dl-de/by-2-0); https://www.wms.nrw.de/geobasis/wms-t_nw_bodenbewegungskataster
  • Nutzung der Daten
    Enthält modifizierte Copernicus Sentinel-1 Daten [2018-2022], verarbeitet durch Geobasis NRW; dl-de/by-2-0 (www.govdata.de/dl-de/by-2-0); https://www.opengeodata.nrw.de/produkte/geobasis/bb/bbk_nrw/hoeae_s1/