Was Satellitendaten über Österreichs Flüsse verraten

Die Bereiche um Donau, March und Thaya sind wichtige Erholungsgebiete. Damit sie sicher bleiben, wurden nach und nach die Hochwasserschutzdämme in der Region saniert. Aber nicht nur Menschen leben dort, sondern die Flüsse und deren Umland bieten einer großen Vielfalt an Tieren und Pflanzen einen Lebensraum.

Dafür sind Vernässungsflächen wichtig, also Bereiche im Hinterland, in denen sich nach Hochwasserereignissen das Wasser längere Zeit sammelt. Sie sind Brutstätten für Amphibien und Urzeitkrebse und bieten ein Buffet für Watvögel.

Europäische Erdbeobachtungssatelliten

Wie groß die Vernässungsflächen sind und wie lange sie bestehen, wird auch mit Daten aus dem Weltraum überwacht. Eine Software des österreichischen Start-ups Ubicube wertet dafür Daten der Sentinel-Satelliten aus, die die Europäische Raumfahrtagentur (ESA) für das Copernicus-Programm betreibt.

Sie können Informationen mit einem Raster von mindestens 10 Mal 10 Metern liefern, sind kostenlos und öffentlich zugänglich. In ihnen steckt eine enorme Menge an Daten, wenn man weiß, wie man sie verwenden kann. Genau das hat sich Ubicube zur Aufgabe gemacht.

Hackathon-Projekt

Ubicube rief das Projekt 2020 während eines Hackathons des Klimaministeriums in Leben. Dort wurden Anwendungsfälle für Copernikus-Satellitendaten gesucht (heuer findet der Hackathon zum Thema "Space4Energie" statt, die Anmeldefrist endet am 15. Oktober). Das Unternehmen viadonau, das die Vernässungsflächen überwacht und regelmäßig die Behörden über deren Größe und Bespannungsdauer berichtet, setzte die Idee nach dem Wettbewerb tatsächlich mit Ubicube um.

Sie nutzen dafür Radar-Daten von Sentinel-1 mit optischen Bilddaten von Sentinel-2. Die Kombination garantiert, dass regelmäßig neue Daten geliefert werden, auch wenn es wochenlang bewölkt ist und die optischen Aufnahmen von Sentinel-2 keine brauchbaren Informationen liefern.

Damit mit wenigen Arbeitsschritten eine Karte entsteht, in der die Flächen für verschiedene Zeiträume eingezeichnet sind, benötigt es aber noch die Unterstützung künstlicher Intelligenz. Diese wird mit bestehenden Karten von historischen Hochwasserereignissen „trainiert“, die von viadonau-Mitarbeiter*innen händisch erstellt wurden. Außerdem lernt sie mit jedem neuen Hochwasser dazu.

Künstliche Intelligenz trainieren

„Unser Algorithmus analysiert für jedes Pixel der Karte, wie wahrscheinlich der Bereich mit Wasser bedeckt ist“, erklärt Ubicube-Chef Andreas Salentinig der futurezone. 

Ubicube arbeitet zudem auch an einem Forschungsprojekt für die ESA, bei dem verschiedene internationale Gebiete analysiert werden, die als hochwassergefährdet gelten. Ubicube soll mit seinem System analysieren, ob diese Einordnung noch korrekt ist und welche Bereiche tatsächlich überschwemmt wurden, beschreibt Salentinig. Das trainiert die KI weiter, die auch für das Programm von viadonau im Einsatz ist.

Noch ist das System eine Unterstützung, die das Messen vor Ort nicht vollständig ersetzt. „Allerdings sind die Daten jetzt schon automatisch, schnell und regelmäßig abrufbar und liefern zu jedem Zeitpunkt anschauliche Karten“, erklärt Bernhard Lager von viadonau der futurezone.

Mit wenigen Klicks wirft das Programm eine Karte aus, auf der grellrote bis dunkelrote Flächen eingezeichnet sind, je nachdem wie lange die Bereiche vernässt sind. Auch die Kostenfrage ist dabei nicht unwichtig. „Man muss nicht tagelang Personen rausschicken, die kilometerweit die Hochwasserschutzanlage abfahren“, sagt Lager.