Kommentar von Eli Tamanaha, UP42

Wie Satellitendaten der Deutschen Bahn helfen, Sturmschäden vorzubeugen

| Autor / Redakteur: Eli Tamanaha / Nico Litzel

Der Autor: Eli Tamanaha ist CEO von UP42
Der Autor: Eli Tamanaha ist CEO von UP42 (Bild: UP42)

Als Sturmtief Xavier im Jahr 2017 über Deutschland hinweg zog, hinterließ es nicht nur Schäden an Gebäuden und verletzte Menschen, besonders betroffen war auch der Zugverkehr. Mehr als 8.000 Zugverbindungen mussten gestrichen werden und Zehntausende Bahnreisende strandeten im ganzen Land – der wirtschaftliche Schaden ging in die Millionen. Oft waren herabgestürzte Äste oder umgefallene Bäume der Grund für Streckensperrungen.

Das Schienennetz der Deutschen Bahn umfasst in Deutschland mehr als 30.000 Kilometer. Je nach Streckenführung sind die Schienen und Oberleitungen besonders anfällig für Schäden durch die sie umgebende Vegetation. Kein Wunder also, dass der Konzern jedes Jahr circa 125 Millionen Euro aufwendet, um Bäume und Sträucher entlang der Strecken zu beobachten und notfalls zu entfernen. Das geschah bislang vor allem durch Luftaufnahmen und tatsächlich auch durch Mitarbeiter, die bestimmte Bahnstrecken abfahren oder sogar ablaufen – beide Lösungen sind sehr kostspielig und aufwendig. Daher ist die Deutsche Bahn ständig auf der Suche nach einer effizienten Möglichkeit, Bahnstrecken und die Vegetation an den Bahnstrecken deutschlandweit besser zu überwachen.

Mit Satellitendaten die Höhe der Bäume ermitteln

Für ein kostengünstigere und effizienteres Streckenmanagement greift der Eisenbahnkonzern seit Kurzem auf die Hilfe des Berliner Start-ups LiveEO zurück. Das Unternehmen ist in der Lage, mithilfe von Satellitendaten und einem selbst entwickelten Algorithmus Bäume in verschiedene Risikokategorien einzusortieren. Dafür braucht LiveEO allerdings Zugang zu Satellitendaten, denn Radardaten oder Aufnahmen aus der Luft sind zur Bestimmung der Baumhöhe ungeeignet, da die Auflösung oft nicht ausreicht. Mithilfe von geeigneten Satellitendaten ist es hingegen möglich fünf Meter hohe Bäume, deren Äste die Bahnstrecke bedrohen, von zehn Meter hohen Bäumen, die keine Gefahr darstellen, zu unterschieden.

Möglich gemacht hat das ein Algorithmus von LiveEO, der die Höhenprofile von Bäumen im Zeitverlauf feststellt. Mithilfe dieser Profile wurden 3D-Modelle der Bäume erstellt, die das Risiko und die Bedrohung für die Bahnstrecken besser voraussagen können. Aber erst durch stereoskopische optische Satellitenbilder konnte dieser Algorithmus großflächig auf das Streckennetz der Bahn angewendet werden. Bisher waren diese Daten schwer zugänglich und nur mit sehr hohem technischem Aufwand auswertbar. Seit letztem Jahr arbeitet LiveEO daher mit UP42 zusammen, der Plattform für den einfachen Zugang und Nutzung von Satellitendaten.

Einfacher Zugang zu Satellitenbildern

Vor der Zusammenarbeit mit UP42 standen nur Radardaten zur Verfügung, die eine viel zu geringe Auflösung aufwiesen. Das führte dazu, dass die Bestimmung der Baumhöhe nur durch den Vergleich von Daten zu verschiedenen Zeitpunkten möglich war. Die schlechte Auflösung der verfügbaren Daten ließ jedoch weiterhin nicht die Höhenmessung einzelner Bäume zu, sondern beschränkte sich auf Baumgruppen. Zum Durchbruch brauchte LiveEO hochaufgelöste optische Daten.

Die Daten der „Pleiades“-Satelliten bieten die Lösung für genau dieses Problem. Sie liefern die benötigten optischen Daten, die alle 26 Tage aktualisiert werden. Zusätzlich zu den Daten bietet UP42 auch die Voraussetzung für eine effiziente und exakte Auswertung sowie die Rechenkraft den Algorithmus für alle betroffenen Strecken anzuwenden. LiveEO kann so mithilfe der verfügbaren Satellitenbilder konkrete Risikoprofile mit 3D-Modellen der Bäume an den Bahnstrecken erstellen. Dabei spielt sowohl die Baumhöhe als auch der Baumwuchs eine große Rolle. Auf diese Weise lassen sich ganze Streckenabschnitte bequem vom Büro aus beobachten und Baumarbeiten langfristig und sehr gezielt planen.

Einfach für das gesamte Schienennetz umzusetzen

Mit dem verfügbaren Datenmaterial ist der angelernte Algorithmus zur Messung von Baumhöhen in der Lage, deutschlandweit Gebiete an Bahnstrecken zu kartieren. Zugang zu relevanten Satellitendaten hilft LiveEO dabei, Schritt für Schritt Risikokarten für das gesamte Schienennetz der Bundesrepublik zu erstellen. Bäume, die bei Sturm eine Gefahr für den Bahnverkehr darstellen, werden schneller und besser erkannt und können so gesichert werden, bevor ein Schaden entsteht. Das erhöht die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Schienenverkehrs und bietet ein enormes Einsparungspotenzial bei den Kosten für das Streckenmanagement.

Darüber hinaus bietet die Kooperation mit UP42 dem Berliner Unternehmen die Möglichkeit, seine Risikokarten auch für andere Länder und Regionen anzubieten. Denn durch UP42 hat LiveEO Zugriff auf Satellitenbilder der gesamten Erdoberfläche.

Mithilfe von optischen Satellitendaten, konnte LiveEO seinen Ansatz zur Sicherung von Schienen ausbauen. Die hochauflösenden Bilder ermöglichen eine präzise Höhenmessung einzelner Bäume am Streckenrand und die Erstellung von 3D Modellen zur besseren Risikoeinschätzung. Damit wurden detaillierte Risikokarten für das gesamte Schienennetz in Deutschland möglich.

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