Kartierung von Gebäudeschäden während der Erdbeben in Antakya im Februar 2023 aus dem Weltall

Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der Kartierung von Gebäudeschäden durch multitemporale Satellitenbildanalysen nach den verheerenden Erdbeben in Antakya, der Hauptstadt der türkischen Provinz Hatay, im Februar 2023 (vgl. Abbildung 1). Unter Verwendung von hochauflösenden (HR), sehr hochauflösenden (VHR) und ultra-hochauflösenden Satellitenbildern (UHR) konzentriert sich die Studie auf die Fähigkeiten und Grenzen der Fernerkundung zur genauen Erfassung und Klassifizierung der entstandenen Gebäudeschäden nach den Erdbeben. Als Referenz dient eine visuelle Analyse der Bilder, bei denen die Gebäude in Schadenskategorien eingeteilt und einzeln auch unter Einbeziehung weiterer Informationsquellen wie Fotos aus dem Katastrophengebiet klassifiziert wurden (vgl. Abbildung 2).

Die Vorverarbeitung der Daten adressierte Herausforderungen wie atmosphärische Einflüsse, Schatten und unterschiedliche Aufnahmewinkel, um die Analysegenauigkeit zu verbessern. Die Methodik umfasst die kachelweise Image Registration, die Integration von Vektordaten der Gebäudeumrisse, Change Detection durch Bilddifferenz, sequentielle Schwellenwertoptimierung (STO)-Verfahren zur Verbesserung der Klassifizierungsergebnisse und das k-Means-Clustering. Konfusionsmatrizen und statistische Metriken wie Precision, Recall, F1-Score und Cohen’s Kappa wurden zur Bewertung der Klassifizierung herangezogen.

Die Ergebnisse verdeutlichen die Herausforderungen automatisierter Schadenserfassung der Change Detection, insbesondere bei nicht offensichtlichen Schäden. Während die Change Detection großflächige Zerstörungen effektiv erfasste, stießen die Techniken bei geringeren, nur in der Fassadenansicht erkennbaren Schäden an ihre Grenzen. Unstimmigkeiten in den Satellitenbildern, die auch durch eine kachelweise Image Registration nicht korrigiert werden konnten, führten zu vermehrt falschen Veränderungsanzeichen, was die Genauigkeit der Schadenserkennung beeinträchtigte. Langfristige Analysen zeigten bessere Resultate im Vergleich zu kurzfristigen Analysen direkt nach den Erdbeben und bieten somit eine verlässlichere Basis zur Beurteilung des Schadensausmaßes, was für Wiederaufbaumaßnahmen entscheidend ist. Für die schnelle Schadenskartierung direkt nach dem Erdbeben konnte jedoch kein automatisches Verfahren gefunden werden, das einer visuellen Interpretation gleichkommt.