Wie stabil ist unser Untergrund?

Das ForschungsForum um Sarah Hauser und Andreas Schmitt betritt mit seiner neuesten Veröffentlichung methodisches Neuland: Wie lassen sich Dolinen im Gelände kartieren, ohne das Gelände selbst zu vermessen?

Was sind eigentlich Dolinen?

Als Dolinen oder auch Sinkholes bezeichnet man Vertiefungen im Gelände, die auf natürliche Weise entstehen, wenn Niederschlagswasser das Karbonatgestein unter der Oberfläche langsam auflöst und dabei Hohlräume schafft, die schließlich einstürzen.

Da dieser Prozess fortlaufend stattfindet, entstehen immer wieder neue Dolinen – mit potenziell dramatischen Folgen. Gebäude, Straßen oder andere Infrastruktur, die über solchen Einsturzzonen errichtet wurden, können plötzlich absacken. Weil Dolinen meist in Gruppen auftreten, lassen sich durch ihre gezielte Erfassung Risikogebiete ableiten – eine essenzielle Grundlage für sichere Siedlungs- und Infrastrukturplanung.

Lassen sich Dolinen aus dem All erkennen?

Die zugrunde liegende Studie basiert auf der Masterarbeit von Simone Aigner. Sie untersucht, wie sich Dolinen allein anhand frei verfügbarer Geodaten erkennen lassen – sowohl in Bayern als auch in Kasachstan.

Während in Bayern ein hochaufgelöstes Höhenmodell als Open Data bereitsteht, fehlt in Kasachstan ein vergleichbarer flächendeckender Datensatz. Bereits in der Bachelorarbeit von Marina Rug wurde versucht, dieses Problem mithilfe Künstlicher Intelligenz (KI) zu lösen. Doch ohne genügend Trainingsdaten für Dolinen ist der KI-Einsatz hier besonders schwierig. Dennoch zeigt die neue Studie eindrucksvoll, dass sich Dolinen selbst unter schwierigen Bedingungen zuverlässig aus Satellitendaten ableiten lassen – ganz ohne direkte Vermessung des Geländes.

Anstelle eines detaillierten Höhenmodells nutzt die Methode eine visuelle Technik, die sich das natürliche Lichtspiel der Landschaft zunutze macht. In den weiten, kargen Ebenen Kasachstans erzeugen Dolinen unter bestimmten Sonnenständen feine Schatten. Diese natürlichen Schummerungen, sichtbar in Sentinel-2-Satellitenbildern, lassen Dolinen als charakteristische Senken hervortreten. Die Herausforderung: Nicht jede Vertiefung ist eine Doline. Die Studie legt dar, wie sich echte Dolinen durch gezielte Bildanalyse von ähnlichen Strukturen unterscheiden lassen. Diese Methodik ist ein entscheidender Schritt, um Dolinen in schwer zugänglichen oder datenarmen Regionen zuverlässig zu kartieren. Die Ergebnisse sind damit wertvoll für Geologen, Stadtplaner und den Katastrophenschutz, da sie Risikozonen identifizierbar machen – ein essenzieller Faktor für sichere Infrastrukturplanung. Welche Zusammenhänge zwischen Dolinen, Vegetation und Oberflächenwasser bestehen, könnt Ihr in der neuen Open Access Veröffentlichung nachlesen.