Lexikon der Fernerkundung

Siedlungen und Fernerkundung

Definitionsansätze zum Begriff 'Siedlung'

In der Geographie, Statistik und Archäologie ist eine Siedlung, Ortschaft oder ein bevölkerter Ort eine Gemeinschaft von Menschen, die an einem bestimmten Ort leben. Die Komplexität einer Siedlung kann von einer winzigen Anzahl von zusammenliegenden einfachen Schutzkonstruktionen, die der Unterkunft dienen, bis hin zu Megastädten mit umliegenden urbanisierten Gebieten reichen. Typischerweise unterliegen sie einem kontinuierlichen Wandel.

Nach der Benutzungsdauer unterscheidet man die ständig bewohnten Dauersiedlungen von kurzzeitig bewohnten temporären Siedlungen, unter diesen wiederum saisonale Siedlungen (Saisonsiedlungen), die während mehrerer Wochen unbewohnt sind, z. B. Almsiedlungen, Wochenendsiedlungen, Nomadenlager, und ephemere Siedlungen (flüchtige Siedlungen), wie z. B. Windschirme, Zeltlager u. a. Eine Reihe von Faktoren wie Krieg, Erosion, Naturkatastrophen und der Untergang großer Reiche können zur Entstehung verlassener Siedlungen führen, die Relikte für archäologische Studien liefern.

Aus physiognomischer Sicht umfasst eine Siedlung ihre bebauten Elemente wie Gebäude, Straßen, Einfriedungen, Feldsysteme, Begrenzungsdämme und Gräben, Teiche, Parks und Wälder, Wind- und Wassermühlen, Herrenhäuser, Wassergräben und Sakralbauten  in unterschiedlichsten Anordnungen und Ausformungen.

Monitoring von Siedlungen mittels Fernerkundung

Die Fernerkundung (remote sensing) ist heute eines der wichtigsten Instrumente, um das Wachstum und die Struktur menschlicher Siedlungen global wie regional in objektiver, effizienter und synoptischer Weise zu überwachen. Da herkömmliche Methoden wie Volkszählungen oder Vor-Ort-Kartierungen oft zeitaufwendig, teuer und lückenhaft sind, bietet die Beobachtung aus dem Weltraum oder aus der Luft entscheidende Vorteile.

Fernerkundungsdaten ermöglichen die Erfassung und Analyse von Siedlungsstrukturen, Urbanisierung, Bevölkerungsdichte, Bodenversiegelung, Infrastruktur und Veränderungen im Zeitverlauf – oft schneller, günstiger und flächendeckender als herkömmliche Bodenbefragungen. Auch kurzfristige Veränderungen (Neubauten, Krisensiedlungen) können zeitnah erfasst werden.

Die Fernerkundung hat die Art und Weise revolutioniert, wie wir den „Fußabdruck des Menschen“ auf der Erde verfolgen. Anstatt sich ausschließlich auf die alle zehn Jahre erhobenen Volkszählungsdaten zu stützen, nutzen Forscher heute eine Flotte von Satelliten, um bebaute Gebiete, Bevölkerungsdichte und sogar das „versteckte“ Wachstum informeller Siedlungen in Echtzeit zu überwachen.

Fernerkundung ermöglicht eine synoptische Sicht, die große Flächen in kurzen Wiederholungen erfasst und so z.B. die Dynamik der Urbanisierung, Landnutzungsmuster und das Risiko von Naturkatastrophen (Überschwemmungen, Erdbeben) sichtbar macht, was für nachhaltige Stadtentwicklung und Krisenmanagement entscheidend ist.

Einsatzgebiete (Auswahl)
Kartierung der Siedlungsausdehnung Satellitenbilder ermöglichen es, die physische Ausbreitung von Städten über Jahrzehnte hinweg zu verfolgen. Durch den Vergleich historischer und aktueller Daten (Zeitreihenanalysen) lässt sich präzise messen, wie viel Land für Wohn- und Industriegebiete versiegelt wurde.
  • Urban Sprawl: Die Zersiedelung der Landschaft wird sichtbar.
  • Global Human Settlement Layer (GHSL): Projekte wie dieses nutzen Satellitendaten, um eine weltweite Karte menschlicher Präsenz zu erstellen.
  • Grundlage für Siedlungsflächenstatistiken
Analyse der Flächennutzung und Versiegelung Moderne Sensoren können zwischen verschiedenen Oberflächen unterscheiden. Dies hilft Stadtplanern zu verstehen, wie die Stadt „funktioniert“:
  • Versiegelungsgrad: Identifikation von Beton-, Asphalt- und Dachflächen im Kontrast zu Grünflächen.
  • Nutzungsklassen: Unterscheidung zwischen Wohngebieten, Gewerbezonen, Verkehrsflächen und Brachflächen.
  • Nachverdichtung: Erkennung von Baulücken in Innenstädten, um den Flächenverbrauch im Außenbereich zu reduzieren.
Monitoring informeller Siedlungen und Slums In vielen Teilen der Welt wachsen Städte unkontrolliert, ohne offizielle Aufzeichnungen. Hochauflösende Bilder (mit einer Detailtiefe von bis zu 30–50 cm), objektbasierte Bildanalyse und KI anhand von Proxies erlauben es, informelle Siedlungen zu identifizieren, die in amtlichen Karten oft fehlen.
  • Strukturanalyse: Anhand von Dachmaterialien, engen Gassen und unregelmäßigen Mustern können Forscher die Lebensbedingungen und die Bevölkerungsdichte in diesen Gebieten schätzen.
  • Materialien: Mithilfe von Hyperspektraldaten werden kostengünstige Dachmaterialien wie Wellblech oder Plastikplanen identifiziert.
Monitoring von humanitären Hilfsmaßnahmen und Konfliktbeobachung Fernerkundung ist in Gebieten mit bewaffneten Konflikten oder Zwangsvertreibungen von entscheidender Bedeutung. Sie wird eingesetzt, um:
  • die rasche Ausbreitung von Flüchtlingslagern zu verfolgen,
  • die Schäden in Städten nach Konflikten zu bewerten (mithilfe von Algorithmen zur Änderungserkennung, die „Vorher”- und „Nachher”-Bilder vergleichen)
  • Menschenrechtsverletzungen zu überwachen, indem die Zerstörung ziviler Infrastruktur dokumentiert wird.
  • Infrastruktur- und Katastrophenmonitoring: Bewertung von Erreichbarkeit, Dichte und Schäden nach Naturkatastrophen oder Konflikten.​
Umwelt- und Klimamonitoring in Städten Städte sind oft „Wärmeinseln“ (Urban Heat Islands). Thermalinfrarot-Sensoren messen die Oberflächentemperatur und zeigen, welche Stadtteile sich besonders stark aufheizen.
  • Klimaanpassung: Planung von Frischluftschneisen und „grüner Infrastruktur“ basierend auf Temperaturkarten.
  • Katastrophenschutz: Überwachung von Überschwemmungsgebieten oder die Analyse von Gebäudeschäden nach Erdbeben.
  • Überwachung der Luftschadstoffbelastung
Nachtlicht-Analyse als Indikator menschlicher Aktivität
Lichtemissionen aus Nachtaufnahmen dienen zur Schätzung von Bevölkerungsdichten, Wirtschaftstätigkeit, Urbanisierungsgrad und Ungleichheiten zwischen Stadtteilen, insbesondere in weniger dokumentierten Gebieten.
Infrastruktur und Mobilität Die Fernerkundung liefert Daten über die Qualität und Vernetzung der Infrastruktur:
  • Verkehrsnetze: Zustand von Straßen und Ausbau von Schienenwegen.
  • Lichtemissionen: Nachtlichtaufnahmen (Nighttime Lights) dienen als Indikator für wirtschaftliche Aktivität und Elektrifizierung.
Exploration / Monitoring von historischen und archäologischen Siedlungsplätzen Multispektral- und Hyperspektraltechniken:
  • Vegetations- und Bodenanomalien (z. B. Crop Marks, Soil Marks) werden durch Unterschiede im Spektralverhalten sichtbar gemacht.
  • Vegetationsindizes wie NDVI oder REIP helfen, verborgene Strukturen zu identifizieren
LiDAR und Radar
  • LiDAR durchdringt Vegetation und liefert hochauflösende 3D-Modelle, die z. B. im Regenwald verborgene Maya-Städte sichtbar machen
  • SAR erkennt Siedlungsreste auch unter dichter Vegetation oder bei starker Bewölkung
Geophysikalische Verfahren
  • Bodenradar (GPR) ergänzt Luft- und Satellitendaten und ermöglicht die Detektion von Strukturen im Untergrund
Fallbeispiele
  • Maya-Lowlands: LiDAR deckte ein weitverzweigtes Netz von Städten und Feldern auf.
  • Amazonas: Fernerkundung identifizierte präkolumbianische Siedlungsstrukturen unter dem Regenwald.
  • Fruchtbarer Halbmond: Historische Satellitenbilder (CORONA und KH-9 (Hexagon)-Programme) führten zur Entdeckung tausender bislang unbekannter Fundstellen.

Beispiel: Siedlungswachstum im Nildelta, Ägypten

Die Welturbanisierungsprognosen 2025 der Vereinten Nationen wurden am 17. November 2025 veröffentlicht. Auf der Grundlage von Daten aus der Global Human Settlement Layer (GHSL) der Gemeinsamen Forschungsstelle, die im Rahmen des Copernicus Katastrophen- und Krisenmanagementdienstes (CEMS) entwickelt wurde, verfolgt der Bericht Veränderungen in der Bevölkerungsverteilung in mehr als 12 000 städtischen Siedlungen. Er hebt eine globale Verschiebung der Siedlungsmuster hervor, wobei die Mehrheit der Weltbevölkerung mittlerweile in städtischen Gebieten lebt.

Dieses Bild, das mit GHSL-Daten erstellt wurde, konzentriert sich auf das Nildelta in Ägypten, eine der am dichtesten besiedelten Regionen der Welt. Durch den Vergleich von Schätzungen der bebauten Fläche zu drei Zeitpunkten zeigt es, wie sich das Ausmaß der Stadtentwicklung zwischen 1975 und 2025 verändert hat, zusammen mit Prognosen für 2075.

Unter Verwendung von Satellitendaten und nationalen Volkszählungsdaten liefert GHSL eine breite Palette von Daten zu menschlichen Siedlungen weltweit, darunter Schätzungen der bebauten Fläche pro Quadratkilometer und, in noch feinerer Auflösung, bis zu einer Auflösung von 100 Quadratmetern.

Diese Erkenntnisse unterstützen die Stadtplanung, indem sie Muster in der Effizienz der Landnutzung aufzeigen, insbesondere die Kontraste zwischen der Wachstumsdynamik in städtischen und ländlichen Gebieten.

Siedlungswachstum im Nildelta Siedlungswachstum im Nildelta Quellen: Copernicus

Üblicherweise für das Siedlungsmonitoring eingesetzte Sensoren bzw. Sensorträger (Plattformen) und Trends

Für das Siedlungsmonitoring werden drei Plattform-Typen genutzt: bemannte Luftfahrzeuge (Flugzeuge/Hubschrauber), unbemannte Systeme (UAV/Drohne) und eine große Bandbreite von Erdbeobachtungssatelliten mit optischen, SAR- und Thermalsensoren. Typische operationelle Produkte wie Global Human Settlement Layer (GHSL) und World Settlement Footprint (WSF) basieren dabei vor allem auf Landsat- und Sentinel-Daten, werden aber punktuell durch hochaufgelöste und Radarbilder ergänzt. Zusammen mit Softwarelösungen von Unternehmen wie Esri helfen sie dabei, detaillierte Geoinformationen zu gewinnen und menschliche Aktivitäten mit Umweltveränderungen zu verknüpfen. 

Luftfahrzeuge

Satelliten mit mittlerer Auflösung

Sehr hochauflösende Satelliten (VHR)

Radarsatelliten (SAR) und Satelliten mit Thermal- und Hyperspektralsensoren

Neueste Entwicklungen und Trends

Siehe auch Archäologie und Fernerkundung, Stadt und Fernerkundung, Städtische Wärmeinsel und Fernerkundung

Weitere Informationen:

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