Gefährdungsanalyse für Erdrutsche in einem Steinbruch in Westjava, Indonesien, basierend auf Sentinel-1-Daten.

Katastrophenhintergrund

Am 30. Mai 2025 ereignete sich ein schwerer Erdrutsch im Steinbruch Gunung Kuda am Rande des Dorfes Cipanas im Bezirk Dukupuntang der Verwaltungsregion Cirebon in Westjava, Indonesien. Bis zum 3. Juni 2025 forderte er 21 Todesopfer.

Der Erdrutsch ereignete sich gegen 10:00 Uhr Ortszeit im Abbaugebiet Gunung Kuda Hill C, wo Arbeiter Bergbauarbeiten durchführten. Die herabgestürzte Erde und das Geröll begruben Dutzende Arbeiter, drei Bagger und sechs Lastwagen. Die Such- und Rettungsmaßnahmen wurden am Abend des 30. Mai aufgrund unzureichender Sichtverhältnisse und der Gefahr weiterer Erdrutsche, die sich in der Nacht mehrfach ereigneten, eingestellt.

Abbildung 1. Google Earth-Bild der Steinbruch-Erdrutschstelle, Koordinaten [-6.7754, 108.4022].

Abbildung 2. Drohnenaufnahmen der Erdrutschstelle im Steinbruch.

Ursachen von Katastrophen

Das Geologische Amt erklärte, das Abbaugebiet liege in einem Hochrisikogebiet mit einer Erdrutschwahrscheinlichkeit von über 50 %. Bambang Tirto Mulyono, Direktor des Energie- und Bodenschätzeamtes von Westjava, wies darauf hin, dass die Hauptursache unsachgemäße Abbaumethoden gewesen seien, insbesondere das Graben am Fuß einer Felswand, wodurch die Bodenstruktur geschwächt worden sei. Seit Februar 2025 seien wiederholte Warnungen des Energie- und Bodenschätzeamtes sowie Polizeisperren von der Minenleitung ignoriert worden. Daher widerrief die Provinzregierung von Westjava die im Oktober 2025 auslaufende Abbaugenehmigung und schloss das Gelände dauerhaft. Ono Surono, Vizepräsident des Provinzrats von Westjava, forderte eine umfassende Bewertung der Bergbauaktivitäten in der Provinz und betonte die Gesundheitsrisiken der durch den Bergbau verursachten Wasserverschmutzung für die Anwohner.

Neben den Todesopfern hat der Erdrutsch die Umweltschäden in der Region verschärft, Wasserquellen verseucht und die Sicherheit durch die Gefahr weiterer Erdrutsche gefährdet. Auch die lokale Wirtschaft ist betroffen, da viele Einwohner vom Bergbau leben. Der Gouverneur von Westjava, Dedi Mulyadi, hatte bereits vor den Gefahren des Bergbaugebiets gewarnt und sein Bedauern über die zuvor fehlenden Präventivmaßnahmen zum Ausdruck gebracht.

Methoden und Verfahren zur Katastrophenbewertung

Um die Reichweite und Schwere der Auswirkungen von Erdrutschkatastrophen intuitiver beurteilen zu können, haben wir ein entsprechendes automatisiertes Verarbeitungstoolkit entwickelt, das auf Sentinel-1 Ground Range Detection (GRD)-Bildern vor und nach dem Erdrutsch basiert und den Multivariate Alteration Detector (MAD) verwendet, um Erdrutschgebiete und Risikogebiete zu identifizieren und zu bewerten.

Der MAD-Algorithmus ist ein statistisches Verfahren zur Veränderungserkennung, das sich für die Verarbeitung multitemporaler und multibandiger Fernerkundungsbilder eignet. Er zeichnet sich durch hohe Robustheit, Orthogonalität und Automatisierung aus und ermöglicht so die Verarbeitung von Bilddaten unterschiedlicher Modalitäten unter Vermeidung von Informationsredundanz. Darüber hinaus bestimmt er Veränderungsschwellenwerte automatisch durch statistische Analysen und reduziert dadurch subjektive Eingriffe. Er ist anwendbar auf komplexe geologische und Oberflächenbeschaffenheiten in Hangrutschgebieten. Der genaue Ablauf ist wie folgt:

 I. Datenvorverarbeitung  

Um die Qualität und analytische Genauigkeit der Sentinel-1 GRD-Daten zu gewährleisten, wird folgender Vorverarbeitungs-Workflow angewendet:

1. Polarisationsauswahl

Die Sentinel-1-Daten liefern zwei Polarisationsmodi: VV und VH. Experimentelle Analysen zeigen, dass die VH-Polarisation die Oberflächenrauigkeit und die Merkmale von Vegetationsveränderungen im Zielgebiet besser widerspiegelt und sich insbesondere zur Unterscheidung von Materiallagerflächen, Baustellen und Rodungsflächen eignet. Daher werden in diesem Projekt primär VH-Polarisationsdaten zur Veränderungserkennung verwendet.

VV-Polarisationsdaten werden als Hilfsmittel zur Verifizierung und ergänzenden Analyse verwendet.

2. Rauschunterdrückungsverarbeitung

SAR-Bilder weisen häufig Rauschen auf, das die Bildqualität mindert. Dieses Projekt verwendet einen 3x3-Fenster-Lee-Filter zur Rauschunterdrückung in VH-polarimetrischen Bildern. Dadurch wird das Rauschen effektiv unterdrückt, während gleichzeitig die Kanten von Bodenmerkmalen und die Texturinformationen erhalten bleiben.

Das Signal-Rausch-Verhältnis des entrauschten Bildes wird deutlich verbessert, wodurch es sich für die nachfolgende Änderungserkennung und Merkmalsextraktion eignet.

3. Radiometrische und topografische Korrektur

Die radiometrische Korrektur dient dazu, den Einfluss der Sensoren und der Atmosphäre zu eliminieren und sicherzustellen, dass die Graustufenwerte des Bildes die wahren Rückstreueigenschaften der Erdoberfläche widerspiegeln.

Die topografische Korrektur erfolgt mithilfe eines digitalen Höhenmodells (DEM), um den Einfluss des topografischen Reliefs auf die geometrische Verzerrung von SAR-Bildern zu eliminieren und die geografische Genauigkeit der Bilder zu verbessern.

4. Bildregistrierung

Um eine pixelgenaue Ausrichtung zu gewährleisten und somit eine verlässliche Grundlage für die nachfolgende Veränderungserkennung zu schaffen, wurden die beiden Bilder vor und nach dem Erdrutsch präzise registriert.

II. Methoden zur Veränderungserkennung

 Abbildung 3. Roadmap der Änderungsdetektionstechnologie basierend auf Sentinel-1  

Abbildung 4. Flussdiagramm-Toolbox zur Änderungsdetektion basierend auf dem MAD-Algorithmus

Ergebnisse der Katastrophenbewertung

Abbildung 5. Ergebnisse der Oberflächenveränderungserkennung basierend auf Sentinel-1

Wie die obige Abbildung zeigt, befindet sich das Erdrutschgebiet hauptsächlich östlich des Steinbruchs und verläuft von Nordosten nach Südwesten. Es ist etwa 290 Meter lang, maximal 80 Meter breit und umfasst eine Fläche von rund 13.744 Quadratmetern. Der südlichste Punkt des Erdrutschgebiets liegt weniger als 100 Meter von der Hauptstraße entfernt, weshalb die weiteren Niederschläge und mögliche Folgeschäden genau überwacht werden müssen.

Die Risikogebiete liegen dort, wo es aktuell keine Erdrutsche gibt, sich aber die Oberflächenbeschaffenheit verändert hat. Sie befinden sich hauptsächlich nördlich und südwestlich des Bergwerks. Das nördliche Risikogebiet ist ein weiteres Abbaugebiet mit einem erheblichen Höhenunterschied und wird, ähnlich wie das Erdrutschgebiet, von unten abgebaut, was ein höheres Risiko birgt. Im südwestlichen Gebiet befinden sich mehrere Gewässer, die weniger als 200 Meter von angrenzenden landwirtschaftlichen Flächen entfernt liegen. Daher ist eine engmaschige Überwachung der Wasserverschmutzung erforderlich, um deren Ausbreitung auf die umliegenden Felder zu verhindern.

Im Gebiet von Cirebon in der Provinz Westjava befinden sich mehrere Steinbrüche. Es wird empfohlen, in ähnlichen Risikogebieten die Oberflächenverformung kontinuierlich zu überwachen, um Risiken anhand von Trends vorherzusagen. Gleichzeitig sollte die Waldfläche im Abbaugebiet überwacht werden, um das Risiko von Erdrutschen durch zunehmende Vegetationszerstörung zu bewerten. Darüber hinaus sollte die Konzentration von Schwebstoffen und die Transparenz in nahegelegenen Flüssen, Seen und Stauseen mittels hyperspektraler Fernerkundung überwacht werden, um die Sicherheit der Wasserquellen im Umfeld des Abbaugebiets zu gewährleisten.

Referenzquelle:

https://eos.org/thelandslideblog/gunung-kuda-1

https://unsia.ac.id/tragedi-longsor-gunung-kuda-cirebon-dan-pentingnya-menjaga-alam/

https://www.youtube.com/watch?v=iuNiXXcL0f4

https://www.youtube.com/watch?v=uNwfefzmabs