Lärmkartierung aus dem All

Stipendiatin/Stipendiat: Jeroen Staab

Expansives Städtewachstum ist ein Phänomen des globalen Wandels. Mit dem Prozess der Urbanisierung gehen nicht nur extensives Flächenwachstum und steigende Bevölkerungsdichten, sondern in der Konsequenz auch zunehmender Verkehr einher. Im Zuge dessen steigen die Lärmpegel in unseren Städten und damit die Belastungen für Mensch und Umwelt. Die europäische Kommission bezeichnet den Umgebungslärm in ihrem Grünbuch über die künftige Lärmschutzpolitik als eines der größten Umweltprobleme in Europa und hat Mitgliedsstaaten dazu verpflichtet, Daten über Umgebungslärmpegel zu erheben. Doch das angewandte Verfahren ist teuer und beschränkt sich räumlich auf Ballungsräume mit über 100.000 Einwohnern, Hauptverkehrsstraßen, Haupteisenbahnstrecken und Großflughäfen. Große Teile der Bevölkerung werden daher in heutigen Studien nicht erfasst. In diesem Dissertationsvorhaben sollen diese Lücken durch das erstmalige Zusammenführen zweier Forschungsfelder - Lärmkartierung und Fernerkundung – geschlossen werden.

Grundsätzlich ist Lärmbelastung die Summe aus Lärmquellen (Verkehr, Industrie, Umwelt), sowie aus der Interaktion mit der Umgebung (Bebauungsstruktur, Vegetation, etc.). Je nachdem, wie beispielsweise Gebäude angeordnet sind, wird Lärm gedämpft, reflektiert oder gar verstärkt. Das interdisziplinäre Forschungsdesign besteht aus drei methodischen Teilen, um sich diesen beiden Komponenten zu nähern: Im *ersten* Schritt wurden Siedlungsstrukturen und Umweltfaktoren mithilfe der Fernerkundung klassifiziert, um die Beschaffenheit des Raumes detailliert zu beschreiben, bzw. kartieren. Darauf aufbauen soll nun *zweitens*, ein Katalog Siedlungsstruktur- & Umweltparameter erstellt und mithilfe etablierter Methoden („Land-Use-Regression“) deren Interaktion mit Schall untersucht werden. Der resultierende Lärm-Struktur-Katalog enthält dann für jeden Parameter Lärmeigenschaften. Induktiv vorgehend, soll dieser Arbeitsschritt zunächst auf besehene Lärmkarten angewandt werden, um deren Aufbau und die Lärmrelevanz der unterschiedlichen Struktur-& Umweltparameter zu verstehen. Im *dritten* Arbeitspaket wird darauf aufbauend die „Land-Use-Regression“ auf Lärmdämpfungsmodelle angewandt. Mithilfe dieser Beispielhaften Strukturtypen lassen sich Verfahren des maschinellen Lernens trainieren und anschließend auf flächenhaft kartierte Geodaten anwenden. Das erwartete Resultat ist eine konsistente, räumlich nicht begrenzte Lärmdämpfungskarte. Wird diese nun mit der tatsächlichen Lärmemission verrechnet, entsteht durch die Kombination beider Forschungsfelder eine Lärmkartierung aus dem All. Zur Validierung und Kalibrierung des Verfahrens stehen Lärmkarten, die entsprechend der EU-Norm veröffentlicht wurden, zur Verfügung.

Das hier beschriebene Forschungsdesign soll am Beispiel von Deutschland durchgeführt werden. Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens können gleich mehrfach nachhaltig wirken. Stadtplaner können den Lärm-Struktur-Katalog zur nachhaltigen Bauleitplanung konsultieren. Die flächendeckende Lärmkartierung soll in eine öffentliche Datenbank eingetragen werden, so dass sie Forschern für weiterführende Arbeiten zugänglich ist. Speziell für die kleineren Kommunen sind die erwarteten Ergebnisse von Relevanz, da für diese eine Lärmanalyse weitgehend fehlt.

Als Projektstandort wurde das Deutsche Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) gewählt, welches seit Langem mit dem Institut für Physik der Atmosphäre (IPA) und dem Geographischen Institut der Humboldt-Universität Berlin (HU) kooperiert. Durch dieses Netzwerk besteht ein exklusiver Zugriff auf alle für dieses Forschungsvorhaben relevanten Datensätze und Softwarelizenzen.

Förderzeitraum:
01.01.2018 - 31.12.2020

Institut:
Humboldt Universität zu Berlin
Geographisches Institut
Angewandte Geoinformatik

Betreuer:
Prof. Dr. Tobia Lakes

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