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2025-11-08T18:09:17Z

Schwachpunkte der SRTM-Daten: Genitiv

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'''SRTM-Daten''' sind [[Fernerkundungsdaten]] der Erdoberfläche, die bei der [[STS-99]] ''{{lang|en|Shuttle Radar Topography Mission}}'' (SRTM) im Februar 2000 durch [[Interferometric Synthetic Aperture Radar|Radar]] aus dem Weltraum aufgezeichnet wurden. Sie dienen dazu, ein einheitliches, hochauflösendes [[digitales Geländemodell]] der Erdoberfläche zu erstellen.<ref>Tom Farr et al. 2007: The Shuttle Radar Topography Mission, Reviews of Geophysics, 45, [[doi:10.1029/2005RG000183]]</ref>
An 11 Tagen wurden die Landflächen zwischen dem 60. nördlichen und 58. südlichen [[Breitengrad]] erfasst. Durch die [[Bahnneigung]] der [[Umlaufbahn]] bedingt konnten die Polregionen nicht erreicht werden.

== Erfassung der Daten ==
[[Datei:SRTM SIR-C vs X-SAR.png|mini|Vergleich der X-SAR (links) und SIR-C (rechts) Daten für den Berliner Grunewald]]
[[Datei:SRTM X-SAR Coverage.jpg|mini|Das X-SAR deckt nur 40 % der Erdoberfläche ab. Deutlich zu erkennen die streifenweisen Footprints ([[Schwad]]), bedingt durch die Umlaufbahnen des Shuttles]]
Das Radarsystem der SRTM gehörte zur Missionsausrüstung des [[Endeavour (Raumfähre)|Space Shuttle Endeavour]] auf der Mission STS-99. Es bestand aus zwei Komponenten:

* Das SIR-C (Spaceborne Imaging Radar C-band), entwickelt von der [[NASA]], produzierte Daten von annähernd 100 % der vermessbaren Erdoberfläche<ref>[http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/datacoverage.html Abdeckung der Erdoberfläche durch die SRTM-Mission], jpl.nasa.gov (englisch)</ref> mit einer horizontalen Auflösung von etwa 30 Metern und einer Höhengenauigkeit von etwa 6 Metern. Die produzierten Daten wurden vom [[Jet Propulsion Laboratory]] der NASA ausgewertet und sind beim [[United States Geological Survey|US Geological Survey]] (US-amerikanischer Geologischer Dienst) teilweise als [[Public Domain]] kostenfrei im Internet verfügbar.
* Das X-SAR (Synthetic Aperture Radar for X-band) vom [[Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt|Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt]], dessen Daten eine höhere Genauigkeit aufweisen, jedoch nur 40 % der Erdoberfläche abdecken. Die mittels [[Synthetic Aperture Radar]] erfassten Höhendaten geben die Oberflächenform der Erde einschließlich [[Bewuchs]] und [[Bauwerk|Bebauung]] wieder, was zu entsprechenden Abweichungen zum Boden führt.

Diese Art der [[Fernerkundung]] hat im Gegensatz zur Anfangszeit der [[Geodäsie]] große Vorteile: Zuvor wurde die Höhe und Position eines Ortes auf der [[Erdoberfläche]] mittels [[Triangulation (Geodäsie)|Triangulation]] anhand von [[Vermessungspunkt|Referenzpunkten]] ermittelt. Das ist mit viel Aufwand verbunden, da die Messpunkte jeweils in Sichtweite liegen müssen. Weit entfernte Orte mussten somit mittels Zwischenschritten erfasst werden, unzugängliches Gelände konnte teilweise gar nicht oder nur unzureichend vermessen werden.

== Daten des United States Geological Survey ==
=== Datenformat und Auflösung USGS-Daten ===
Zunächst stellte der [[United States Geological Survey|USGS]] für die freie Nutzung zwei unterschiedliche Datensätze zur Verfügung: SRTM-1 und SRTM-3

* Für die gesamte vermessene Fläche sind die Daten mit einer Auflösung von einer [[Bogensekunde]] in Länge und Breite verfügbar (SRTM-1). Diese Daten werden in Stücken von 1 Grad × 1 Grad mit einer Größe von 3601 × 3601 Pixel angeboten.
* Zusätzlich werden die Daten mit einer reduzierten Auflösung von 3 Bogensekunden angeboten (SRTM-3). Die Größe der 1-×-1-Grad-Stücke beträgt hier 1201 × 1201 Pixel.
* Das Benutzerinterface des USGS erlaubt zudem eine frei definierbare rechteckige Auswahl beliebiger Gebiete, für welche die Datensätze individuell zusammengestellt und an den Benutzer übertragen werden.<ref>{{Webarchiv| url=http://herbert.gandraxa.com/herbert/dem.asp |text=Anleitung zur freien Auswahl von USGS-Daten| wayback=20090701000000}}, herbert.gandraxa.com (englisch)</ref>
*: ''Anmerkung:'' Am [[Äquator]] entspricht eine [[Bogensekunde]] ungefähr 30 Meter bzw. drei Bogensekunden etwa 90 Meter. Zu den [[Pol (Geographie)|Polen]] hin nimmt der Abstand zwischen den Längengraden ab (siehe [[Abweitung]]).

Die Datensätze werden als Matrizen von 16-bit-Integer-Zahlen (Big-endian-[[Byte-Reihenfolge]]) auf den FTP-Servern des USGS angeboten. Außerdem sind sie an verschiedenen Stellen in anderen Dateiformaten verfügbar. Die Höhendarstellung erfolgt in Metern. Pixel, für die keine Höheninformation existiert, sind mit dem Wert −32768 versehen.

Die Höhenangaben der Oberflächenvermessung beziehen sich auf das weltweit einheitliche Referenzsystem ''[[WGS84]] EGM96'' [[Geoid]], die horizontale Georeferenzierung erfolgt mit ''WGS84'' als [[geodätisches Datum]]. Bereits bestehende, national erfasste Höhenmodelle hatten im Gegensatz dazu unterschiedliche Bezugssysteme, was deren Weiterverarbeitung erschwerte.

Im Zuge des [[Klimagipfel 2014|Klimagipfels 2014]] verkündete die US-Regierung, innerhalb eines Jahres SRTM-1 Daten auch für die Gebiete außerhalb der USA frei zur Verfügung stellen zu wollen.<ref>[https://www.nasa.gov/content/us-releases-shuttle-land-elevation-data-to-aid-global-climate-resilience/ U.S. Releases Shuttle Land Elevation Data to Aid Global Climate Resilience], NASA (englisch).</ref> Mit Freigabe der Daten für den [[Naher Osten|Nahen Osten]] wurde am 7. August 2015 die Ankündigung vollständig umgesetzt. Die alten Datensätze sind jedoch weiterhin abrufbar.

=== Dateinamen USGS-Daten ===
Die USGS-Dateinamen (Beispiel: „N53E009“ für 53° Nord geographische Breite und 9° Ost ({{lang|en|East}}) geographische Länge) beziehen sich auf die Länge und Breite der unteren linken Ecke des dargestellten Datenfeldes, also des Bildpixels (1,1).

=== Datenversionen USGS-Daten ===
Die zunächst veröffentlichten Daten (Version 1) weisen neben Fehlpixeln ohne Höheninformationen auch andere Messfehler auf und Wasserflächen haben keinen konstanten Höhenwert. 2005 wurden die Daten deshalb mit verbesserter Qualität neu herausgegeben (Version 2). 2009 wurde die Version 2 erneut überarbeitet und als Version 2.1 herausgegeben.<ref>[http://dds.cr.usgs.gov/srtm/What_are_these.pdf What are these] (PDF; 21 kB),
dds.cr.usgs.gov – Versionen der SRTM-Datensätze (PDF, englisch).</ref>
2013 wurde Version 3 als ''SRTM Plus'' veröffentlicht, fehlende Daten wurden durch ASTER GDEM und USGS GMTED2010 und hat eine Auflösung von ca. 30 Metern.

=== Urheber- und Nutzungsrechte USGS-Daten ===
Die vom [[USGS]] veröffentlichten Daten sind als [[Public Domain]] zum Herunterladen kostenfrei verfügbar und dürfen uneingeschränkt verwendet werden: ''USGS-authored or produced data and information are in the public domain''. Die nicht veröffentlichten Daten mit einer Bogensekunde Auflösung von Gebieten außerhalb der USA unterliegen der Kontrolle des US-Verteidigungsministeriums.<ref>[http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/mou.html Zusammenfassung der Richtlinien zur Veröffentlichung der SRTM-Daten], jpl.nasa.gov (englisch).</ref>

== Verfügbarkeit X-SAR-Daten ==
Die vom X-SAR erfassten Daten kann man beim [[Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt|DLR]] kostenfrei im [[Digital Terrain Elevation Data|DTED-Format]] herunterladen.<ref>{{Webarchiv| url=http://www.dlr.de/dlr/desktopdefault.aspx/tabid-10212/332_read-817//year-all/ |wayback=20130313234428| text=''Höhenmodelle der SRTM-Mission kostenfrei zur Verfügung''}}. DLR-Pressemitteilung vom 25. Mai 2011.</ref>

=== Datenqualität X-SAR-Daten ===
Die Auflösung der X-Band-Höhendaten des DLR beträgt horizontal 25 m und vertikal 1 m. Die [[Präzision|Genauigkeit]] beträgt horizontal 20 m absolut, 15 m relativ und vertikal 16 m absolut, 6 m relativ.

=== Urheber- und Nutzungsrechte X-SAR-Daten ===
Die X-Band-Höhendaten des DLR dürfen selbst nicht weitergegeben werden. Aus den Daten abgeleitete Werke (Karten o. Ä.) unterliegen jedoch außer der Verpflichtung zur Quellenbenennung keinen Nutzungsbeschränkungen.

== Schwachpunkte der SRTM-Daten ==
Aus technischen Gründen ist der Datenbestand fehlerhaft:

* Die Höhendaten geben die Oberflächenstruktur der Erde wieder. Das muss nicht der Höhe des Erdbodens entsprechen, zum Beispiel wegen Bewuchses oder Bebauung.
* An einigen Stellen, wo die Messungen zu starke Fehler ergaben oder die empfangene Strahlung zu gering war, weisen die Daten „Löcher“ auf (Fehlpixel). Dafür kommen mehrere Ursachen in Frage: In Gebieten mit starken Geländeneigungen wurde die gesendete Energie durch [[Spiegelreflexion]] in eine andere Richtung als zurück zum Radar reflektiert. Auf sehr flachen Wasser-, Eis- oder Sandflächen wurden die Sendeimpulse durch diffuse Streuung so stark zerstreut, dass das an dem Radarempfänger die Echosignale zu klein waren, um erkannt zu werden. Sehr dichte und dauerhafte [[Wolke|Bewölkung]] verhinderte durch enthaltene Eispartikel (beispielsweise in Gewitterwolken) die „Sicht“, das heißt, die Durchgangsdämpfung in solchen Gebieten ist für elektromagnetische Wellen zu groß, so dass keine Echosignale empfangen werden konnten.
* Das horizontale Raster von etwa 90 Metern × 90 Metern gibt kein vollständiges Abbild der [[Orografie]] wieder. Punkte, die zwischen den Rasterpunkten liegen, müssen bei der weiteren Verarbeitung interpoliert werden, idealerweise unter Verwendung höherauflösender Informationen.
* Durch das verwendete Höhenreferenzmodell weisen manche Programme eine falsche Küstenlinie aus, da die Null-Meter-Marke der Daten nicht mit der lokalen [[Höhe über dem Meeresspiegel|Meeresspiegelhöhe]] in der Realität übereinstimmen muss. Die Lagequalität der Küstenlinien wurde in der Neuveröffentlichung der Daten im Jahr 2005 verbessert und die verwendeten Küstenlinienkarten wurden veröffentlicht.

== Korrektur der Fehlpixel ==
Um die Stellen zu füllen, für die keine Höheninformation bestimmt werden konnte (Fehlpixel), sind verschiedene Verfahren üblich:

* [[Interpolation (Mathematik)|Interpolation]] aus den vorhandenen Werten. Das führt insbesondere bei größeren Lücken in Gebirgsregionen zu Ungenauigkeiten.
* Korrektur mittels Daten aus anderen Quellen. Die Qualität der Ergebnisse bei dieser Methode hängt wesentlich von der Qualität dieser Daten ab. Die Abweichung der Höhenwerte in den SRTM-Daten durch Bewuchs und Bebauung von konventionell ermittelten Höhendaten ist ebenfalls zu beachten.

== Software ==
Der USGS lieferte zum Betrachten die [[Public Domain|Public-Domain]]-Software ''dlgv32Pro'', die kommerziell als Software ''Global Mapper'' vertrieben wird. Daneben gibt es diverse andere kommerzielle und nichtkommerzielle Software (Freeware, Shareware), die SRTM-Daten verarbeiten kann.

== Beispiele ==
<gallery>
Höhenprofil Pinneberg.jpg|Höhendarstellung mit [[Höhenlinie|Isohypse]]n: Das Bild zeigt einen Ausschnitt einer SRTM-Datei überlagert mit einem SPOT-Bild der Region [[Pinneberg]]. Die namensgebende Erhebung der Stadt ist in dem sonst flachen Gebiet gut erkennbar.
SRTM-Kueste.jpg|Fehlerhafter Küstenverlauf: Im Bild dargestellt ist ein Bereich der Elbmündung. Die rote Linie markiert den realen Uferverlauf, die [[Elbe]] verläuft südlich dieser Linie.
SRTM Fehldaten.jpg|Fehlpixel: Im Bild fehlen die Berggipfel der [[Hohe Tatra|Hohen Tatra]] aufgrund von [[Totalreflexion]] der Radarwellen. Dieser Effekt kann durch Eis- oder Schneeflächen sowie bei steilen Gebirgshängen auftreten. Ebenso können Wasserflächen zu Fehlpixeln führen.
Maps-for-free Sierra Nevada.png|Höhenkarte der Sierra Nevada von Maps-For-Free berechnet aus SRTM-Höhendaten
Bamberg in OpenTopoMap.png|[[Schummerung]] und Höhenlinien aus SRTM-Daten in einer OpenStreetMap-Karte (OpenTopoMap)
</gallery>

== Siehe auch ==
* [[ASTER]]-Höhenprofil
* [[WorldDEM]]

== Weblinks ==
* [http://www2.jpl.nasa.gov/srtm/ Offizielle SRTM-Website der NASA]

=== Datenquellen ===
* ''SRTM-Daten, Originaldatensätze:''
** [http://dds.cr.usgs.gov/srtm/version2_1/SRTM3/ dds.cr.usgs.gov], [[United States Geological Survey]] USGS (SIR-C-Daten)
** [https://geoservice.dlr.de/egp/ geoservice.dlr.de], Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (X-SAR-Daten)
* ''SRTM and Void Data'' – nachbearbeitet und mit Korrektur der Fehlpixel durch Interpolation:
** [http://srtm.csi.cgiar.org/ srtm.csi.cgiar.org], [[Consultative Group on International Agricultural Research|CGIAR]] – Consortium for Spatial Information CGIAR-CSI
** [http://www.ambiotek.com/srtm ambiotek.com], [[King’s College London]] (CGIAR-Daten als [[Keyhole Markup Language|KML]] für [[Google Earth]])
** [https://esdac.jrc.ec.europa.eu esdac.jrc.ec.europa.eu], European Commission – DG [[Joint Research Centre|JRC]] (CGIAR-Daten via [[Web Map Service|WMS]]-Viewer, nur Europa)

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Fernerkundung]]
[[Kategorie:Geodäsie|SrtmDaten]]
[[Kategorie:Geoinformatik|SrtmDaten]]
[[Kategorie:Topografie|SrtmDaten]]
[[Kategorie:NASA|SrtmDaten]]

SRTM-Daten - Versionsgeschichte

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