Globaler urbaner Fußabdruck in beispielloser Auflösung aufgedeckt

Die Urbanisierung verändert unseren Planeten. Heute lebt etwa die Hälfte der sieben Milliarden Menschen auf der Welt in Städten. Bis 2050 soll dieser Anteil auf zwei Drittel steigen. Und weil die Weltbevölkerung wächst, werden bis dahin mehr als sechs Milliarden Menschen in Städten leben.

Urbanes Wohnen belastet die Umwelt erheblich. Städte müssen mit Wasser, Strom und Nahrungsmitteln versorgt werden und benötigen dafür die komplexe Infrastruktur. All dies muss auf nachhaltige Weise erfolgen.

Und das wirft einige wichtige Fragen auf. Wie viele Städte gibt es auf der Erde und wie viel der Erdoberfläche ist bebaut?

In dieser Hinsicht sind die entwickelten Länder gut kartiert, aber das Gleiche gilt nicht für die Entwicklungsländer, wo ein erheblicher Teil der Menschen lebt. Darüber hinaus sind Versuche, städtische Räume anhand von Bildern aus dem Weltraum zu erkennen, mit Problemen behaftet: Bilder mit niedriger Auflösung, Wolkendecke und Mehrdeutigkeiten bei der Interpretation der Daten.

Was benötigt wird, ist eine Möglichkeit, städtische Gebiete aus dem Weltraum mit hoher Auflösung und auf eine Weise zu kartieren, die von der Wolkendecke unbeeinflusst ist und ohne die Mehrdeutigkeiten, die herkömmliche Bildgebung mit sich bringt.

Thomas Esch vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Weßling, Deutschland, und ein paar Freunde stellen heute eine globale Karte der Urbanisierung vor, die all diesen Anforderungen gerecht wird. Das Ergebnis ist ein Datensatz des gesamten Planeten mit einer Auflösung von 12 Metern, der den globalen urbanen Fußabdruck mit beispielloser Genauigkeit und Auflösung abbildet.

Dieses Papier stellt eine neue Bestandsaufnahme der menschlichen Präsenz auf der Erde vor ... die das menschliche Siedlungsmuster in einer bisher einzigartigen räumlichen Auflösung widerspiegelt, sagt das Team.

Schätzungen des globalen urbanen Fußabdrucks basierten bisher weitgehend auf optischen Bodenbildern. Diese Bilder sind weit verbreitet, haben aber erhebliche Nachteile.

Zunächst einmal haben die Bilder eine räumliche Auflösung, die in Hunderten von Metern gemessen wird. Das wirft sofort Fragen über ihre Fähigkeit auf, kleine ländliche Dörfer zu erkennen und unerschlossene Gebiete in Städten aufzulösen.

Die Wolkendecke verdeckt auch den Boden, sodass die aktuelle Abdeckung stellenweise fleckig sein kann. Und dann stellt sich die Frage, wie man überhaupt bebaute Gebiete erkennt. Es gibt keine eindeutige Möglichkeit, bebaute Gebiete in solchen Bildern zu erkennen.

Infolgedessen unterscheiden sich die Schätzungen der Geographen zum globalen urbanen Fußabdruck um eine Größenordnung. Es bedarf eindeutig eines besseren Ansatzes.

Geben Sie Esch und Co. ein, die eine globale Datenbank bebauter Gebiete erstellt haben, die auf Radarbildern mit synthetischer Apertur von einer erdumkreisenden Mission namens TanDEM-X basiert. Es besteht aus zwei Raumschiffen, die seit 2007 in enger Formation – nur wenige hundert Meter voneinander entfernt – um die Erde kreisen.

Diese Raumfahrzeuge nehmen Radarbilder des Bodens aus leicht unterschiedlichen Winkeln auf, sodass Forscher eine 3D-Karte des Planeten erstellen können. Insgesamt haben Esch und Co. 470.000 Bildpaare verarbeitet, um ihre Karte des gesamten Planeten zu erstellen.

Diese Karte hat eine räumliche Auflösung von 12 Metern, aber da sie in 3-D vorliegt, zeigt die Karte auch Änderungen in der vertikalen Höhe. Tatsächlich ist es einfach, vertikale Strukturen wie Wände zu erkennen.

Das erleichtert die Aufgabe, geschlossene Ortschaften automatisch zu erkennen, sofort. Und da das Radar direkt durch die Wolken geht, werden die Daten nicht von der Wolkendecke beeinflusst.

Das Ergebnis ist eine Karte des globalen städtischen Fußabdrucks von beispielloser Genauigkeit und Auflösung. Wir stellen eine neuartige globale Siedlungsmaske in einer bisher einzigartigen räumlichen Auflösung vor, den Global Urban Footprint, sagen Esch und Co.

Das ist eine beeindruckende Arbeit, die erhebliche Auswirkungen darauf hat, wie Geographen, Soziologen und politische Entscheidungsträger verstehen, wie die Urbanisierung unseren Planeten verändert.

1950 war die Landbevölkerung weltweit doppelt so groß wie die Stadtbevölkerung. 2008 überholte die städtische Bevölkerung erstmals die ländliche Bevölkerung und die Verstädterungsrate nimmt weiter zu.

Der erste Schritt zum Verständnis der Auswirkungen dieses Prozesses besteht darin, eine genaue Karte zu erstellen. Jetzt kann der schwierige Prozess, die Anzahl der Städte zu zählen und den Anteil der städtischen Flächennutzung zu messen, ernsthaft beginnen.

Die Karte ist erhältlich unter: https://geoservice.dlr.de/web/maps/eoc:guf:4326

Ref: arxiv.org/abs/1706.04862 : Neue Wege bei der Kartierung menschlicher Siedlungen aus dem Weltraum – der globale städtische Fußabdruck

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