Musterbasierte Dolinendetektion aus frei verfügbaren Fernerkundungsdaten

Dolinen, trichterförmige Senkungen im Boden, stellen in vielen Karstregionen ein erhebliches Risiko für Infrastruktur und Sicherheit dar (Abbildung 1). Besonders in Kasachstan, wo Dolinen bisher kaum dokumentiert sind, wird die Bedeutung ihrer Erfassung und Analyse immer wichtiger.

Dolinen - Eine Gefahr für Mensch und Infrastruktur:

Dolinen entstehen durch unterirdische Lösungsprozesse und können bei Einsturz schwere Schäden an Straßen, Gebäuden und anderen Infrastrukturen verursachen. Zudem bergen sie ein erhebliches Risiko für Menschen. Während in Bayern Dolinen durch umfassende Kartierungen und digitale Geländemodelle gut dokumentiert sind, fehlt in Kasachstan fast jede Aufzeichnung. Dies ist besonders besorgniserregend, da die Region großes Potenzial für nachhaltige Projekte wie die Produktion von grünem Wasserstoff im Rahmen des Projekts Hyrasia One bietet. Um diese Projekte sicher zu planen, ist es entscheidend, Dolinen präzise zu kartieren.

Von der Dolinen - Kartierung in Bayern nach Kasachstan:

In Bayern werden Dolinen durch digitale Geländemodelle (DGM) und künstliche Beleuchtungsmodelle erfolgreich detektiert (Abbildung 2). Da Dolinen oft von Vegetation und Bebauung verdeckt werden, bieten diese Modelle eine zuverlässige Möglichkeit, solche Strukturen zu identifizieren. Für Kasachstan, wo es an digitalen Geländemodellen in ausreichender Auflösung mangelt, könnte ein ähnlicher Ansatz dennoch effektiv sein. Der Unterschied: In der kasachischen Steppe, die fast frei von Vegetation und Bebauung ist, können optische Satellitendaten und die natürliche Sonnenbeleuchtung zur Dolinen-Erkennung genutzt werden.

Eine zentrale Neuerung bei der Dolinen-Kartierung in Kasachstan ist ein multi-skaliger Filteransatz zur Erkennung charakteristischer Dolinenformen in Satellitendaten. Dieses Verfahren wird zusätzlich durch die Integration von Takyr-Layern sowie durch Vegetations- und Wasseranalysen verfeinert. Erste Analysen zeigen, dass Dolinencluster in Kasachstan häufig entlang von Wasserläufen verlaufen. Diese Beobachtung ermöglicht Rückschlüsse auf unterirdische geologische Prozesse, die bislang unentdeckt blieben (Abbildung 3). Das neue Verfahren, das auf frei verfügbaren Fernerkundungsdaten basiert, ermöglicht eine effiziente und umfassende Kartierung von Dolinen in verschiedenen Regionen. Es kann nicht nur in Kasachstan, sondern auch in anderen Karstgebieten weltweit eingesetzt werden. Die Kartierung von Dolinen ist ein entscheidender Schritt, um geologische Risiken zu minimieren und eine sichere Planung für zukünftige Projekte zu gewährleisten.

Die Untersuchung der Dolinen in Kasachstan liefert wertvolle Erkenntnisse über die Georisiken, die in dieser wenig erforschten Region bestehen. Mit der Weiterentwicklung automatisierter Verfahren und der Nutzung von Fernerkundungsdaten wird es möglich, die Grundlagen für eine sichere und nachhaltige Planung zu schaffen. Kasachstan bietet somit nicht nur enormes Potenzial für grüne Energieprojekte, sondern auch eine spannende Herausforderung für die Geowissenschaften.