Thünen-Fernerkundung

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Satellitenaufnahmen und Luftbilder liefern ein Abbild der Erdoberfläche in nie dagewesener Präzision und Aktualität. Wir nutzen die Informationen verschiedener Erdbeobachtungssensoren, um Monitoring-Aufgaben zum Zustand und zur Veränderung von Feldern, Wäldern und Meeren am Thünen-Institut zu unterstützen und weiterzuentwickeln. Die flächendeckende Erfassung von Indikatoren der Land- und Meeresoberfläche liefert eine objektive Datengrundlage für die Politikberatung und Politikfolgenabschätzung.

Mit dem Start des Copernicus-Programms der Europäischen Union hat 2014 eine neue Zeitrechnung für die Fernerkundung begonnen. Große Gebiete (Regionen, Staaten, Kontinente) können seither mit einer hohen räumlichen Auflösung und in Abständen von wenigen Tagen erfasst werden, die Daten sind zeitnah und frei verfügbar.

Gleichzeitig haben die rasanten technischen Entwicklungen von Luftaufnahmen (z.B. LiDAR, Drohnen) die Erhebung von Merkmalen bis auf die Individuen-Ebene erheblich verbessert. Dieser Fortschritt geht einher mit der Etablierung von KI-Verfahren zur digitalen Prozessierung und Auswertung der enormen Datenmengen, die durch diese Daten anfallen.

Die Arbeitsgruppe Thünen-Fernerkundung (Thünen Earth Observation, kurz: ThEO) wird von Dr. Stefan Erasmi koordiniert. Sie verfolgt das Ziel, die Daten von aktuellen und geplanten Satellitenmissionen systematisch für Monitoring-Aufgaben und andere Forschungstätigkeiten am Thünen-Institut in Wert zu setzen.

Entsprechend der Breite der Themenfelder am Thünen-Institut gliedern sich die Aktivitäten der Thünen-Fernerkundung in die folgenden Anwendungsbereiche:

  • Landnutzung: Wie werden landwirtschaftliche Flächen genutzt und wie verändert sich die Nutzung? Satelliten des Copernicus-Programms liefern die Basis für eine flächendeckende und schlaggenaue Bestandsaufnahme für ganz Deutschland.
  • Klimaschutz und Klimafolgen: Beeinflusst der Klimawandel die landwirtschaftliche Nutzung und Wälder? Wie wirken sich Umwelt- und Klimamaßnahmen aus? Mit Hilfe von Satellitendaten lassen sich räumliche und zeitliche Muster von Klimafolgen und Bewirtschaftungsmaßnahmen sichtbar machen.
  • Biologische Vielfalt: Die Art und Intensität der Nutzung hat einen massiven Einfluss auf die Ökosystemfunktionen der Agrarlandschaften und Wälder. Die Auswertung von Fernerkundungsdaten über lange Zeiträume liefert Indikatoren über den Zustand und die Belastung der Ökosysteme.
  • Waldstruktur und Walddynamik: Um die Waldstruktur und die Bewirtschaftung von Wäldern zu erfassen, erprobt und analysiert das Thünen-Institut verschiedene skalenübergreifende Fernerkundungsdaten und neue Fernerkundungstechnologien.
  • Entwaldung und Restauration: Um Lösungsansätze für eine nachhaltige Waldentwicklung in den Tropen und Subtropen zu entwickeln, werden mit Hilfe der Fernerkundung die Entwaldungsmuster, deren Treiber und Ursachen untersucht.
  • Fischerei: Fernerkundungsdaten liefern in der Ozeanographie großflächige Informationen über Umweltfaktoren wie z.B. Temperatur, Salzgehalt und Zirkulation bestimmter Meeresgebiete. Mit ihrer Hilfe untersuchen wir die Verbreitung und Populationsdynamik der nordatlantischen Fischbestände.

Anwendungsbereiche der Thünen-Fernerkundung

Landschaft im Harzvorland (©  Thünen-Institut/Tania Runge)
Landnutzung in der Agrarlandschaft
Wie werden landwirtschaftliche Flächen genutzt und wie verändert sich die Nutzung? Satelliten des Copernicus-Programms liefern die Basis für eine flächendeckende und schlaggenaue Bestandsaufnahme für ganz Deutschland.
Drohnenbild eines herbstlichen Mischwalds (©  Thünen-Institut/Katja Clemens)
Waldstruktur und Walddynamik
Um den Wald in seiner Struktur und dynamischen Entwicklung zu erfassen und zu überwachen, erprobt und analysiert das Thünen-Institut verschiedene skalenübergreifende Fernerkundungsdaten und neue Fernerkundungstechnologien.
Stoppelfeld (©  hykoe - stock.adobe.com)
Klimaschutz und Klimafolgen
Beeinflusst der Klimawandel die landwirt- schaftliche Nutzung und Wälder? Wie wirken sich Umwelt- und Klimamaßnahmen aus? Mit Hilfe von Satellitendaten lassen sich räumliche und zeitliche Muster von Klimafolgen und Bewirtschaftung sichtbar machen.
Biologische Vielfalt (©  Thünen-Institut/Manfred Bathke)
Biologische Vielfalt
Die Art und Intensität der Nutzung beeinflusst die Ökosystemfunktionen der Agrarlandschaften und Wälder. Mit Fernerkundungsdaten können der Zustand und die Belastung der Ökosysteme flächendeckend aufgezeigt werden.
Eisschollen im Weddellmeer (Antarktis) (©  Boris Cisewski)
Ozeanographie und Klima
Fernerkundungsdaten liefern Informationen über Umweltfaktoren wie z.B. Temperatur, Salzgehalt und Zirkulation bestimmter Meeresgebiete. Mit ihrer Hilfe untersuchen wir die Verbreitung und Populationsdynamik der nordatlantischen Fischbestände.
Entwaldung in der Region Nord-Luzon, Philippinen (©  Thünen-Institut/Melvin Lippe)
Entwaldung und Restauration
Um Lösungsansätze für eine nachhaltige Waldentwicklung in den Tropen und Subtropen zu entwickeln, werden mit Hilfe der Fernerkundung die Entwaldungsmuster, deren Treiber und Ursachen untersucht.

Projekte

Veröffentlichungen

YearTitleDownload
2021Lobert F, Holtgrave A-K, Schwieder M, Pause M, Gocht A, Vogt J, Erasmi S (2021) Detection of mowing events from combined Sentinel-1, Sentinel-2, and Landsat 8 time series with machine learning. Grassl Sci Europe 26:123-125
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2021Burkhardt E, Opzeeland IC van, Cisewski B, Mattmüller R, Meister M, Schall E, Spiesecke S, Thomisch K, Zwicker S, Boebel O (2021) Seasonal and diel cycles of fin whale acoustic occurrence near Elephant Island, Antarctica. Royal Soc Open Sci 8:201142, DOI:10.1098/rsos.201142PDF Dokument
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2021Schlund M, Kotowska MM, Brambach F, Hein J, Wessel B, Camarretta N, Silalahi M, Surati Jaya IN, Erasmi S, Leuschner C, Kreft H (2021) Spaceborne height models reveal above ground biomass changes in tropical landscapes. Forest Ecol Manag 497:119497, DOI:10.1016/j.foreco.2021.119497PDF Dokument
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2020Martinez B, Gilabert MA, Sanchez-Ruiz S, Campos-Taberner M, Garcia-Haro FJ, Brümmer C, Carrara A, Feig G, Grünwald T, Mammarella I, Tagesson T (2020) Evaluation of the LSA-SAF gross primary production product derived from SEVIRI/MSG data (MGPP). ISPRS J Photogramm Remote Sens 159:220-236, DOI:10.1016/j.isprsjprs.2019.11.010PDF Dokument
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2020Ackermann J, Adler P, Aufreiter C, Bauerhansl C, Bucher T, Franz S, Engels F, Ginzler C, Hoffmann K, Jütte K, Kenneweg H, Koukal T, Martin K, Oehmichen K, Rüffer O, Sagischewski H, Seitz R, Straub C, Tintrup G, Wasser L, Zielewska-Büttner K (2020) Oberflächenmodelle aus Luftbildern für forstliche Anwendungen : Leitfaden AFL 2020. 60 p WSL Ber 87
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2017Vohland M, Ludwig M, Thiele-Bruhn S, Ludwig B (2017) Quantification of soil properties with hyperspectral data: selecting spectral variables with different methods to improve accuracies and analyze prediction mechanisms. Remote Sensing 9(11):1103, DOI:10.3390/rs9111103PDF Dokument
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