Satellitendaten mit Sentinel und Copernicus

Welche Probleme lassen sich mit Satellitendaten von Sentinel und Copernicus lösen?

• Welche Sentinel-Daten benötigen Sie für ein bestimmtes räumliches oder gesellschaftliches Problem?
• Wie finden und wählen Sie geeignete Satellitendaten und Copernicus-Produkte für ein bestimmtes Gebiet und einen bestimmten Zeitpunkt aus?
• Wann verwenden Sie Sentinel-1-Raddaten, Sentinel-2-optische Daten oder Sentinel-3-Daten für Land, Wasser und Klima?
• Wie kombinieren Sie verschiedene Sentinel-Datensätze und Copernicus-Produkte, um Entwicklungen an Land und auf dem Wasser zu untersuchen?
• Wie lassen sich Copernicus-Daten in verwertbare räumliche Informationen für Natur, Wasserwirtschaft, Klima, Landwirtschaft und Raumplanung umsetzen?

In diesem Blended-Learning-Kurs lernen Sie, wie Sie das europäische Copernicus-Programm als Quelle für aktuelle Erdbeobachtungsdaten nutzen können. Sie lernen die verschiedenen Sentinel-Missionen, das Copernicus Data Space Ecosystem und die wichtigsten Copernicus-Dienste kennen. Anhand einer praktischen Fragestellung lernen Sie, welche Satellitendaten oder Informationsprodukte Sie benötigen, wo Sie diese finden und wie Sie die Daten in QGIS verarbeiten, kombinieren, analysieren und interpretieren.

Das Copernicus-Programm und die Sentinel-Missionen

Copernicus ist das Erdbeobachtungsprogramm der Europäischen Union und bildet eine wichtige Infrastruktur für die systematische Beobachtung und Überwachung unseres Planeten. Das Programm kombiniert Satellitenbeobachtungen mit anderen Datenquellen und liefert Informationen unter anderem zu Land, Wasser, Atmosphäre, Klima, Sicherheit und Notfällen.

Du lernst, wie das Copernicus-Programm aufgebaut ist und welche Rolle die Sentinel-Satelliten dabei spielen. Dabei machst du dich mit den verschiedenen Sensortypen, Satellitenbahnen, Wiederholungsfrequenzen, Auflösungen und Datenprodukten vertraut.

Vor allem lernst du, dass sich die Sentinel-Missionen gegenseitig ergänzen. Einige Sensoren beobachten die Erdoberfläche mit Radar, andere messen reflektiertes Sonnenlicht oder Eigenschaften von Land, Wasser und Atmosphäre. Dadurch kannst du anhand der jeweiligen Fragestellung bestimmen, welche Sentinel-Mission die am besten geeigneten Informationen liefert.

Arbeiten mit Sentinel-1, Sentinel-2 und Sentinel-3

Im Rahmen des Blended Learning widmen Sie sich ausführlich drei wichtigen Sentinel-Missionen, die jeweils eine andere Art der Erdbeobachtung ermöglichen.

Sie lernen unter anderem Folgendes kennen:

• Sentinel-1 für Radarmessungen mit Synthetic Aperture Radar (SAR). Damit lassen sich unter anderem Überschwemmungen, Bodenfeuchte, Veränderungen an der Erdoberfläche sowie Land- und Wasserflächen untersuchen. Radar kann zudem sowohl tagsüber als auch nachts beobachten und ist weitaus weniger von Bewölkung abhängig als optische Satellitensensoren.
• Sentinel-2 für die multispektrale optische Erdbeobachtung. Die verschiedenen Spektralbänder werden für Anwendungen wie Vegetationsanalyse, Landwirtschaft, Wasser, Boden, Naturschutz und Landbedeckung genutzt.
• Sentinel-3 für die großräumige Überwachung von Land und Ozeanen. Die Mission liefert unter anderem Informationen über Temperatur, Meeresfarbe, Vegetation sowie Eigenschaften der Land- und Meeresoberfläche.

Sie lernen, die wichtigsten Unterschiede zwischen diesen Missionen zu erkennen und zu bestimmen, welche Satellitendaten für ein bestimmtes Problem geeignet sind. Dabei betrachten Sie nicht nur den Sensortyp, sondern auch die räumliche Auflösung, die zeitliche Auflösung, die Flächenabdeckung und die verfügbaren Datenprodukte.

Daten im Copernicus Data Space Ecosystem finden

Ein wichtiger Bestandteil der professionellen Arbeit mit Satellitendaten ist das Wissen, woher die Daten stammen und wie man den richtigen Datensatz findet. Deshalb lernst du den Umgang mit dem Copernicus Data Space Ecosystem, einer zentralen Plattform für den Zugriff auf Sentinel-Daten und andere Copernicus-Datensätze.

Sie lernen, Satellitendaten anhand von Standort, Zeitraum, Satellitenmission, Produkttyp und anderen relevanten Merkmalen zu suchen. Sie beurteilen, welche Produkte für die jeweilige Fragestellung geeignet sind, und lernen, Faktoren wie Bewölkung, Auflösung, Verarbeitungsgrad und Aufnahmedatum zu berücksichtigen.

Darüber hinaus lernst du Möglichkeiten kennen, Satellitendaten online anzusehen und zu verarbeiten, bevor große Datensätze heruntergeladen werden. So lernst du, effizient mit den großen Mengen an Erdbeobachtungsdaten umzugehen, die im Rahmen von Copernicus verfügbar sind.

Von Satellitendaten zu Copernicus-Informationsprodukten

Copernicus umfasst mehr als nur Satellitenbilder. Im Rahmen des Programms werden große Mengen an Erdbeobachtungsdaten zu Informationsprodukten verarbeitet, die direkt für gesellschaftliche und räumliche Fragestellungen genutzt werden können.

Daher lernen Sie die wichtigsten Copernicus-Dienste kennen:

• Copernicus Land Monitoring Service für Informationen über Bodenbedeckung, Landnutzung, Vegetation und Veränderungen in der Landschaft.
• Copernicus Marine Service für Informationen über Ozeane und Meere, darunter Temperatur, Strömung, Meeresspiegel und Wasserqualität.
• Copernicus Atmosphere Monitoring Service für Informationen über Luftqualität, atmosphärische Zusammensetzung und damit verbundene Prozesse.
• Copernicus-Klimawandel-Dienst für Klimadaten, Klimaindikatoren und Informationen zu Veränderungen im Klimasystem.
• Copernicus Emergency Management Service für Informationen und Karten unter anderem zu Überschwemmungen, Waldbränden, Erdbeben und anderen Notfällen.
• Copernicus Security Service für Erdbeobachtungsdaten zur Unterstützung verschiedener europäischer Sicherheitsfragen.

Sie lernen, den Unterschied zwischen rohen Satellitenbeobachtungen und abgeleiteten Informationsprodukten zu verstehen. Dadurch können Sie entscheiden, wann Sie selbst eine Analyse mit Sentinel-Daten durchführen sollten und wann ein bestehendes Copernicus-Produkt bereits die erforderlichen Informationen enthält.

Analyse von Sentinel- und Copernicus-Daten in QGIS

Nach den theoretischen Grundlagen arbeiten Sie selbstständig mit Sentinel- und Copernicus-Daten in QGIS. Sie lernen, verschiedene Arten von Satellitendaten und abgeleitete Informationsprodukte zu laden, zu visualisieren, zu kombinieren und zu analysieren.

Mit Sentinel-2 arbeiten Sie beispielsweise mit verschiedenen Spektralbändern und abgeleiteten Rasterprodukten. Sie untersuchen, wie Land, Vegetation und Wasser in Satellitenbildern sichtbar werden. Mit Sentinel-1 lernen Sie die Eigenschaften von Radardaten kennen und erfahren, inwiefern sich diese Informationen von optischen Beobachtungen unterscheiden. Mit Sentinel-3 und Copernicus-Produkten untersuchen Sie, wie großräumige Erdbeobachtungsdaten für Land-, Wasser- und Klimafragen genutzt werden können.

Zudem kombinieren Sie Satellitendaten mit anderen Geodaten in QGIS. Dadurch lernen Sie, Copernicus-Daten nicht als isoliertes Satellitenbild zu nutzen, sondern als Informationsquelle im Rahmen einer umfassenderen räumlichen Analyse.

Kombination verschiedener Sentinel-Missionen

Ein wichtiger Vorteil des Copernicus-Programms besteht darin, dass sich verschiedene Sentinel-Missionen gegenseitig ergänzen können. Daher lernst du nicht nur, einzelne Datensätze zu nutzen, sondern auch zu beurteilen, wann die Kombination verschiedener Arten der Erdbeobachtung einen Mehrwert bietet.

Du untersuchst beispielsweise, wie Sentinel-1-Radar- und Sentinel-2-Optikdaten bei der Analyse einer Überschwemmung gemeinsam genutzt werden können. Optische Bilder liefern Informationen über die sichtbare Erdoberfläche, während Radar auch bei Bewölkung Beobachtungen liefern kann.

Außerdem lernst du einzuschätzen, wann Sentinel-3- oder bestehende Copernicus-Informationsprodukte eine bessere Quelle darstellen als eine eigene Analyse mit detaillierten Sentinel-2-Bildern. So entwickelst du eine umfassendere Sichtweise auf die Erdbeobachtung, bei der nicht der Satellit, sondern die Fragestellung darüber entscheidet, welche Daten verwendet werden.

Von Copernicus-Daten zu räumlichen Informationen

Während des Blended-Learning-Kurses arbeitest du mit realistischen Praxisbeispielen und echten Sentinel- und Copernicus-Daten. Sie schlüpfen in die Rolle eines Fernerkundungsspezialisten und bearbeiten Fragestellungen, wie sie bei Behörden, Wasserverbänden, Naturschutzorganisationen, Landwirtschaftsverbänden, Sicherheitsorganisationen und Beratungsunternehmen auftreten.

Du beginnst mit der Fragestellung und legst anschließend fest, welche Sentinel-Mission, welcher Copernicus-Dienst oder welche Kombination von Datensätzen die erforderlichen Informationen liefern kann. Du suchst und wählst die Daten aus, analysierst sie in QGIS und wandelst die Ergebnisse in verwertbare räumliche Informationen um.

Sie arbeiten unter anderem an Aufgaben wie:

• Ein Wasserverband möchte nach lang anhaltenden Niederschlägen schnell feststellen, welche Gebiete überflutet sind. Untersuchen Sie, welche Sentinel-Daten geeignet sind und wie sich Radar- und optische Beobachtungen gegenseitig ergänzen können.
• Ein Naturschutzverband möchte Veränderungen in der Vegetation und der Bodenbedeckung verfolgen. Wählen Sie geeignete Sentinel-2-Daten aus und vergleichen Sie diese mit verfügbaren Produkten des Copernicus Land Monitoring Service.
• Eine Gemeinde möchte aktuelle Informationen über die Bodenbedeckung und Veränderungen im städtischen Raum erhalten. Untersuchen Sie, welche Sentinel-Daten und bestehenden Copernicus-Produkte hierfür verfügbar sind.
• Eine Organisation möchte Entwicklungen bei Oberflächengewässern und der Wassertemperatur untersuchen. Ermitteln Sie, welche Sentinel-Mission und welcher Copernicus-Dienst hierfür die am besten geeigneten Informationen liefern.
• Eine Sicherheitsorganisation benötigt während eines Waldbrands oder einer Überschwemmung schnell aktuelle geografische Informationen. Untersuchen Sie, welche Produkte des Copernicus-Notfallmanagementdienstes verfügbar sind und wie diese in QGIS genutzt werden können.
• Ein Beratungsunternehmen möchte ein Klima- oder Umweltproblem untersuchen. Kombinieren Sie geeignete Sentinel-Daten, Copernicus-Informationsprodukte und andere Geoinformationen und begründen Sie, warum diese Quellen für das betreffende Problem geeignet sind.

Am Ende verfügen Sie über das Wissen und die praktischen Fähigkeiten, um selbstständig im Copernicus-Ökosystem zu arbeiten. Sie verstehen die wichtigsten Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten von Sentinel-1, Sentinel-2 und Sentinel-3, können geeignete Satellitendaten und Copernicus-Produkte finden und auswählen und diese in QGIS verarbeiten, kombinieren und analysieren. So können Sie ausgehend von einer räumlichen Fragestellung bestimmen, welche Komponenten von Copernicus die nützlichsten Informationen für Naturschutz, Landwirtschaft, Wasserwirtschaft, Klima, Umwelt, Sicherheit und Raumordnung liefern.