Shuttle Radar Topography Mission (SRTM)

Eine Space Shuttle-Mission der NASA, die ein C-Band- und ein X-Band-Interferometrie-SAR einsetzte, um topographische Daten von über 80 % der irdischen Landmasse (zwischen 60°N und 56°S) zu erfassen. Die Datenaufnahme erfolgte vom 11.-22.2.2000.

Shuttle Radar Topography Mission Aus den Daten der Radar-Interferometrie lassen sich 3D-Darstellungen erzeugen – das Bildbeispiel zeigt Gibraltar. Über die Höhendaten von SRTM wurden Landbedeckungsdaten von Landsat gelegt. Quelle: NASA / DLR

Shuttle Radar Topography Mission Rot eingezeichnet sind die von dem X-SAR-Interferometer während der Elf-Tage-Mission aufzunehmenden Gebiete. Quelle: NASA / DLR

Shuttle Radar Topography Mission Haupt-Radar (Sender und erster Empfänger) und ausgefahrene „Outboard-Antenne" (zweiter Empfänger) betrachten die Erde im„Stereo-Blick". Dabei wird die Wolkendecke durchdrungen. Quelle: NASA JPL

Die Aufnahmen wurden aus einer Höhe von 233 km gemacht. Pro Sekunde wurden rund 1.700 Mikrowellenpulse zur Erde gesandt. Die Signale wurden von der Erde zurückgestreut und als Radarecho von den Radarsystemen wieder empfangen. Die Bahnneigung der Umlaufbahn gegenüber dem Äquator betrug 57°. Während das Shuttle in seiner Umlaufbahn kreist, drehte sich die Erde weiter - so wurden nach und nach alle Kontinente überflogen.

Üblicherweise bestimmt man die Höhe eines Ortes auf der Erdoberfläche durch den Referenzpunkt NN (Normalnull). Bis man durch viele Messungen (Nivellement) einen Punkt im Landesinneren erreicht hat wird erhebliche Zeit benötigt. Erschwerend kommt hinzu, dass jedes Land seinen eigenen Referenzpunkt bestimmt. Beispielsweise weichen die schweizerischen Höhenangaben um +0,32 m von den deutschen ab. Das bedeutet, dass ein 1.000 m hoher Berg in der Schweiz in Deutschland nur 999,68 m hoch ist.

Bei der SRTM wurde ein gleicher Referenzpunkt für alle Höhenmessungen angenommen. Das bedeutet, dass alle 1.000 m hohen Berge, unabhängig von ihrer geographischen Lage, einheitlich diese Höhe besitzen. Weiterhin wurden innerhalb von nur 12 Tagen selbst die unwegsamsten Regionen (z.B. im Himalaya) erfasst, die bisher nicht oder nur sehr fehlerhaft vermessen waren.

Das Ergebnis der Mission sind Höhenangaben für ganz bestimmte Positionen auf unserem Planeten. Sie können beispielsweise zur Generierung eines digitalen Geländemodells verwendet werden.

Schwachpunkt der Daten ist die Darstellung von Küstengebieten nahe der NN-Marke oder bei Senken, welche unter dem Meeresspiegel liegen. Eine weitere Fehlerquelle sind Eisbedeckungen z.B. auf Gipfeln. Diese werden nicht als Höhe erkannt und bilden Fehlpixel.

Beispielbild: Hardanger-Fjord und Hardangervidda (Norwegen) nach SRTM-Daten

Die norwegischen Fjorde sind steile, durch seewärts wandernde Talgletscher entstandene Meeresarme. Ihre Ausformung vollzog sich nicht alleine durch Gletschererosion, sondern auch durch das unter hohem Druck stehende Schmelzwasser und dessen Sedimentfracht unter dem Eis. Der Grund eines Fjords kann bis über 1000 m unter NN liegen. Der Hardangerfjord ist ca. 179 km lang und erreicht seine maximale Wassertiefe von mehr als 725 m etwa 100 km von der Küstenlinie entfernt.

In dem Bild, das auf Höhendaten basiert, die von der SRTM aufgenommen wurden, stehen beige und gelb für geringe Höhen, wohingegen rot, braun und weiß für zunehmend größere Höhen stehen. Blautöne bedeuten Wasserflächen.

Der Hardangerfjord verläuft links der Bildmitte von SW nach NO, verlässt den oberen Bildrand und kehrt mit einem Seitenarm, dem Sørfjord, von N nach S (etwa Bildmitte) wieder ins Bild zurück. Die rechte Bildhälfte wird vom Hardangervidda eingenommen, ein Plateaufjell und die größte Hochebene Europas mit mittleren Höhen zwischen 1200 m und 1400 m.

Hardanger-Fjord und Hardangervidda (Norwegen) nach SRTM-Daten Quellen: NASA / DLR

Die Auswertung der C-Band-Daten erfolgte beim Jet Propulsion Laboratory, den Vertrieb übernahm das USGS EROS Data Center. Die vom USGS bereit gestellten Daten werden, begleitet von Public-Domain-Software zur Visualisierung (dlgv32Pro), in 2 Versionen angeboten:

• SRTM-1 für die USA mit einer Auflösung von einer Bogensekunde in Länge und Breite bei 3601 und 3601 Pixel.
• SRTM-3 für den Rest der Welt mit einer Auflösung von 3 Bogensekunden bei 1201 x 1201 Pixel.

Die etwas höher aufgelösten X-Band-Daten wurden vom DLR ausgewertet, bei dem auch der Vertrieb liegt. In Deutschland konnte man die SRTM-Daten nur gegen Bezahlung erhalten, die vom USGS vertriebenen Daten gibt es im Internet kostenlos. Das digitale Höhenmodell der SRTM-Mission hat eine Rastergröße von 25 Metern und kann inzwischen kostenfrei heruntergeladen werden. Der Zugang zu den Daten ist über eine EOWEB-Bestellung möglich. Dabei ist die Gesamtfläche des Höhenmodells auf hundert so genannte „Kacheln“ normiert, zu denen die Wissenschaftler des Deutschen Fernerkundungsdatenzentrums (DFD) die Höhenmodell aufbereitet haben. Registrierte Nutzer des EOWEB können diese Datensätze dann von einem separaten FTP-Server herunterladen. Des Weiteren können die SRTM-Daten über einen standardisierten Web Mapping Service (WMS) online direkt in digitale Karten oder Geographische Informationssysteme eingebunden werden.

Mount St. Helens, Washington State (Anaglyphenbild) Am 18. Mai 1980 brach der Mount St. Helens aus und verursachte die schlimmste Vulkankatastrophe in der dokumentierten Geschichte der USA. Ein begleitendes Erdbeben löste die Nordflanke des Vulkans und verursachte mit einer bewegten Masse von 2,8 km3 den größten weltweit jemals beobachteten Erdrutsch. Die Gesteins- und Schlammlawine entlastete den Vulkan von Druck und löste eine gewaltige Explosion aus, die sich überwiegend nordwärts entlud. Der Berg verlor insgesamt 227 m seiner Höhe, 600 km2 Wald wurden verwüstet. Das vorliegende Anaglyphenbild (48 x 30,3 km in der großen Darstellung) kombiniert ein Landsatbild und ein auf SRTM-Daten beruhendes digitales Höhenmodell. SRTM-Höhendaten passen zu der 30m-Auflösung der meisten Landsatbilder. Die Landsatdaten stammen von 1992. Vegetationsarme Gebiete erscheinen in dem eingenordeten Bild hell. Bergsturzmaterial verstopft die nordwärts gerichteten Täler, bildet natürliche Dämme oder vergrößert bereits bestehende. Im Krater ist ein neuer Vulkankegel erkennbar. Quelle: NASA JPL Photojournal

Weitere Informationen:

• Erdmessung mit der SRTM
• Shuttle Radar Topography Mission - Startseite (NASA, JPL)
• SRTM Multimedia (NASA, JPL)