Neue Ära in der Geoinformation mit „terrabyte“

terrabyte stellt aktuelle und über fünf Jahrzehnte gesammelte historische Erdbeobachtungsdaten sowie intelligente Big-Data-Analyseverfahren über Cloud-Dienste zur Verfügung. Diese umfassen neben umfangreichen Daten der nationalen Missionen TerraSAR-X/TanDEM-X sowie des US-amerikanischen Landsat-Systems auch alle Produkte der Sentinel-Satelliten des europäischen Erdbeobachtungssystems Copernicus. Zusätzlich können Nutzende Informationen aus sozialen Netzwerken in ihre Auswertung integrieren.

„Mit terrabyte ist ein großer Schritt für die zukünftige Geoinformationsforschung gelungen. Big Data, neueste KI-basierte Verarbeitungsmethoden und High Performance Computing sind auf einzigartige Weise vereint. terrabyte bildet nicht nur das Fundament für unsere Wissenschaft, sondern ist auch ein entscheidender Wirtschaftsfaktor für Bayern und Deutschland. Basis dafür ist die Kooperation mit unseren Partnern und der damit verbundene Wissenstransfer“, sagt Prof. Dr.-Ing. Anke Kaysser-Pyzalla, Vorstandsvorsitzende des DLR.

Prof. Stefan Dech, Direktor des Deutschen Fernerkundungsdatenzentrums am DLR ergänzt: „Mit dem Leibniz-Rechenzentrum haben wir den idealen Kooperationspartner für dieses herausfordernde Projekt gefunden. Mit ‚terrabyte’ haben wir eine autonome und sichere Plattform mit umfassend globalen Datenbeständen aus der Erdbeobachtung, die wir zusammen mit unseren Partnern erschließen können. Gleichzeitig bildet terrabyte eine technologische Brücke zwischen den Standorten Oberpfaffenhofen und Garching.“

terrabyte hat eine Bruttokapazität von etwa 50 Petabyte Online-Speicher. (Ein Petabyte entspricht 10¹⁵ Byte und dem Inhalt von etwa 223.000 DVDs). Das System ist in die bestehende Infrastruktur des LRZ in Garching integriert und mit dem Deutschen Satellitendatenarchiv des DLR in Oberpfaffenhofen verbunden. Dort werden alle Daten sicher und langfristig archiviert und können bei Bedarf auf terrabyte nachgeladen werden. Eine Netzanbindung mit einer Datenrate von 100 Gigabit pro Sekunde gewährt die schnelle Übertragung der Archivdaten auf das Produktionssystem terrabyte. CPU- und GPU-Ressourcen der neuesten Generation ermöglichen den reibungslosen Ablauf in der Cloud-Umgebung. Für die Verarbeitung und Analyse der Daten ist die terrabyte-Plattform mit neuester KI-Hardware ausgestattet und liefert 1,3 Petaflop/s Rechenpower – das sind 1,3 Billiarden Gleitkommaberechnungen pro Sekunde.

Damit die Forschungsgemeinschaft die Datenschätze auch nutzen kann, bietet terrabyte eine Reihe von softwarebasierten Diensten an. Ein großer Teil der Daten wird vorverarbeitet und gleich in Anwendungen übernommen (Analysis Ready Data; ARD). Softwaretools und andere Systeme erleichtern es den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, auch eigene Algorithmen zu implementieren und in der terrabyte-Umgebung zu nutzen. Das Earth Observation Center (EOC), weitere Institute des DLR und deren Partnerorganisationen entwickeln dazu Algorithmen, die künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen beinhalten. So lassen sich vielfältige globale geowissenschaftliche Analysen durchführen, die aufgrund der Datenmengen und limitierter Rechnerleistung bisher nur auf kommerziellen Plattformen möglich war.

Zukunft von Big Data in der Erdbeobachtung

Welches Potenzial in der Big-Data-Analyse von Erdbeobachtungsdaten steckt, zeigen globale Produkte wie der World Settlement Footprint des DLR. Dieser Datensatz, der die Entwicklung der besiedelten Flächen unseres Planeten zeigt, ist mittlerweile ein Standard, der von den Vereinten Nationen, der Weltbank und vielen anderen genutzt wird. Erzeugt wurde die Karte aus vielen Petabyte Daten der Copernicus- und Landsat-Missionen sowie dem globalen digitalen Höhenmodell, das aus den Daten der TanDEM-X-Mission erzeugt wurde. Ein weiteres Beispiel sind KI-basierte globale Analysen von Off-Shore-Windkraftanlagen, die sich im Bau oder im Betrieb befinden. Sie sind wichtiger Indikator, um beurteilen zu können, wie erfolgreich die Bemühungen um CO₂-Neutralität sind. Die Auswertungen geben auch Aufschluss darüber, inwieweit wir eine wirtschaftliche Unabhängigkeit durch diese Energieversorgung erreichen.