Die Lücken bei der Bereitstellung von Erdbeobachtungsdaten angehen
Satelliten liefern riesige Datenmengen, die in den Bereichen Umweltüberwachung, Verteidigung und Sicherheit, Logistik, Nahrungsmittelerzeugung, Versicherungswesen und vielen anderen Sektoren genutzt werden können. Die Bereitstellung dieser Daten für die Endnutzung stellt jedoch eine Herausforderung dar. „Erdbeobachtungsmissionen erzeugen immer größere Datenmengen, während die Nutzerschaft eine weitaus schnellere Verfügbarkeit von Informationen erwartet“, erklärt Paloma Fonseca, Softwarearchitektin bei GMV Aerospace and Defence(öffnet in neuem Fenster) in Spanien. „Eine der größten Herausforderungen besteht darin, Informationen zeitnah bereitzustellen, ohne die Kommunikationsnetze zu überlasten oder die Interoperabilität zwischen verschiedenen Systemen zu beeinträchtigen.“
Verteilte und interoperable Erdbeobachtungs-Ökosysteme
Die Verkürzung der Reaktionszeit, die für die Bereitstellung von Informationen an die Nutzerschaft erforderlich ist, stellt eine ebenso große Herausforderung dar, wie die Fähigkeit, den verfügbaren Daten durch die Kombination von Informationen aus verschiedenen Missionen einen Mehrwert zu verleihen und gleichzeitig die Sicherheit und Datensouveränität zu wahren. Projekt MESEO(öffnet in neuem Fenster) wurde ins Leben gerufen, um den Bedarf an schnelleren und reaktionsfähigeren Diensten für die Erdbeobachtung (EO) zu decken und Daten aus verschiedenen Quellen besser zu integrieren. Dies wird zudem neue kommerzielle Möglichkeiten für EO-Anbieter bei der Bereitstellung nützlicherer und genauerer Informationen eröffnen. Das Projekt wandte sich der Entwicklung eines verteilteren und interoperableren EO-Ökosystems zu. Ein zentrales Ziel war die Reduzierung unnötiger Datenübertragungen und die Datenverarbeitung so nah wie möglich an die Datenerfassungstechnologie heranzuführen. Zu diesem Zweck wurden für Satelliten erweiterte integrierte Verarbeitungsfunktionen entwickelt, darunter eine auf künstlicher Intelligenz basierende Bildanalyse. „Die Verarbeitung der Informationen näher am Ort der Datenerfassung ermöglicht die ausschließliche Übertragung der relevantesten Daten“, erklärt Fonseca.
Überwachung von Methanemissionen und Klassifikation von Kulturen
Das Herzstück des MESEO-Rahmens bildet das EO-Koordinationszentrum. Diese digitale Plattform koordiniert verteilte Verarbeitungsfunktionen über Satelliten, Bodeninfrastrukturen und externe Datenanbieter hinweg. Anschließend werden der Nutzerschaft, darunter etwa Landwirtschaftsbetriebe oder Rettungsdienste, gezielte und rechtzeitige Daten bereitgestellt, die über eine standardisierte Computerschnittstelle zugänglich sind. Zusätzlich zum EO-Koordinationszentrum wurden gemeinsame Schnittstellen und Sicherheitsmechanismen entwickelt, um die Interoperabilität zwischen verschiedenen Erdbeobachtungssystemen zu gewährleisten. Zur Demonstration der Leistungsfähigkeit wurden zwei relevante Anwendungsfälle ausgewählt, welche die durchgängige Verarbeitungskette validieren und das Zusammenwirken der einzelnen Komponenten innerhalb des MESEO-Rahmens unter Beweis stellen sollten. Der erste Anwendungsfall betraf die Überwachung von Methanemissionen. Verbesserungen in diesem Bereich ermöglichen Umweltbehörden eine schnellere Verarbeitung von Methanemissionsdaten und somit die Unterstützung von reaktionsfähigeren Klimaüberwachungs- und Regulierungsmaßnahmen. Der zweite Anwendungsfall betraf die Klassifikation von Kulturen, die es Landwirtschaftsbehörden ermöglicht, Kulturpflanzen über große Gebiete zu kartieren, um die Umweltüberwachung, die Ernährungssicherheit und die Politikgestaltung zu unterstützen. „Bei der Erkennung von Methanemissionen werden neu aufgenommene Bilder mit zuvor gespeicherten Bildern für die Identifizierung von Methanemissionen verglichen“, fügt Fonseca hinzu. „Bei der Klassifikation von Kulturen erfolgt eine großflächige Verarbeitung archivierter multitemporaler Satellitenbilder.“
Umweltbehörden und kommerzielle Dienstleister
Das Team ist zuversichtlich, dass das bis voraussichtlich Ende November 2026 laufende Projekt eine Vielzahl von Beteiligten in der Erdbeobachtung von Nutzen sein wird, darunter Staatsorgane, Umweltbehörden, Forschungseinrichtungen, Erdbeobachtungsbetreiber und kommerzielle Dienstleister. „Obwohl der MESEO-Rahmen anhand von zwei repräsentativen Anwendungsfällen demonstriert wurde, ist er als flexible Grundlage konzipiert, die viele weitere Erdbeobachtungsdienste unterstützen kann“, sagt Fonseca. „Neue Verarbeitungsfunktionen und Dienste können über dieselben standardisierten Schnittstellen integriert werden, sodass das Ökosystem wachsen kann, wenn zukünftige Missionen und Nutzungsbedarfe entstehen.“ Die nächste Phase von MESEO ist derweil auf die Weiterentwicklung einzelner Komponenten und die Förderung ihrer Einführung durch zusätzliche Validierung, Verbreitung und Zusammenarbeit mit Interessengruppen aus der Industrie und Wissenschaft ausgerichtet.
