Lärmkartierung aus dem All

Stipendiatin/Stipendiat: Jeroen Staab

Mit dem Prozess der Urbanisierung gehen extensives Flächenwachstum, steigende Bevölkerungsdichten und 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 wird diese Lücken durch das erstmalige Zusammenführen der Forschungsfelder Lärmkartierung und Fernerkundung geschlossen.

Wichtige Arbeitsschritte sind hierbei (1) eine flächendeckend konsistente Datengrundlage. Dafür wurde mithilfe von Satellitendaten (Sentinel-2) lärmrelevanten Umweltfaktoren deutschlandweit erfasst. Diese mit 10 x 10 Meter vergleichsweise hochaufgelöste Inventarisierung beinhaltet die Klassen „anthropogene Flächen“, „Wasser“, „offener Boden“, sowie die vier Varianten „niedrige, saisonale Vegetation“, „niedrige, dauergrüne Vegetation“, „hohe, saisonale Vegetation“ und „hohe, dauergrüne Vegetation“. Aktuell befindet sich die dazu gehörige Publikation in einem Review-Prozess, anschließend soll das erarbeitete Produkt öffentlich zum Download angeboten werden, da davon auszugehen ist, dass dieser Datensatz auch für eine Vielzahl weiterer Studien verwendet werden wird. Sobald es soweit ist, werde ich den Link auch hier auf dieser Plattform einbinden.

Aufbauend darauf (2) wird aktuell eine Methode entwickelt, um die Lärmausbreitung aus obigem Datensatz abzuleiten. Dafür wird mithilfe maschineller Lernverfahren die Lärmrelevanz der Geovariablen analysiert und anschließend darauf aufbauend der Lärm modelliert. Das Resultat ist eine konsistente, räumlich nicht begrenzte Lärmkarte, die unabhängig von administrativen Einheiten ist.

Im nächsten Schritt ist angedacht, das Modell mit relativen Lärmkarten zu trainieren. Um diese zu erstellen wird der Lärm, der sich aus Emission und Ausbreitung zusammensetzt, zu simulieren. Durch die Dekomposition beider Bestandteile ist es möglich, die siedlungsstrukturspezifischen Ausbreitungsparameter zu identifiziert- ich spreche hier vom Lärm-Struktur-Katalog. Werden diese dann als Trainingsdaten herangezogen, entstehen relative Lärmkarten, welche Ausfluss über die Akustischen Eigenschaften einer Region geben.

Die Ergebnisse des Forschungsvorhabens können jeweils auf den verschiedenen Ebenen nachhaltig wirken. Stadtplaner können den Lärm-Struktur-Katalog zur nachhaltigen Bauleitplanung konsultieren. Die flächendeckende Lärmkartierung soll in eine öffentliche Datenbank eingetragen werden, so dass auch 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:

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