Team: Angewandte Spektroskopie



Auf Grund des hohen Lebensstandards und weltweit steigender Bevölkerungszahlen werden unsere natürlichen Ressourcen immer knapper. Ihre Verfügbarkeit ist jedoch elementar für die Entwicklung und Versorgung des Menschen und den Schutz der Natur. Gründe für die zum Teil bereits irreversible Minderung natürlicher Ressourcen sind der enorme Bevölkerungszuwachs, Klimawandel und der steigende Ressourcenverbrauch durch neue Technologien. Die Folgen sind mittlerweile weltweit spürbar und erfordern die Entwicklung von Verfahren und Methoden für ein nachhaltiges Landmanagement und für einen umsichtigen Umgang mit den Ressourcen.

Team Angewandte Spektroskopie (v.l.n.r): Gregoire Kerr, Nicole Pinnel, Anne Reichmuth,
Lea Henning, Christoph Ehrler, Stefanie Holzwarth, Christian Fischer, Uta Heiden,
Martin Bachmann, Derek Rogge, Martin Habermeyer

Das Team „Angewandte Spektroskopie“ entwickelt fernerkundungsbasierte Strategien auf lokaler bis regionaler Ebene zur Erfassung natürlicher Ressourcen und der mit ihrer Nutzung einhergehenden Veränderung. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf Böden, mineralischen und energetischen Rohstoffen und Wäldern, wobei spektroskopische Techniken zur Erfassung, Bewertung und Veränderungsanalyse entwickelt und eingesetzt werden. Das Team setzt dabei auf seine langjährige Erfahrung in der gesamten Wertschöpfungskette hyperspektraler Datenprozessierung von der operationellen Erfassung und Prozessierung (radiometrisch, geometrisch) bis hin zur geowissenschaftlichen Interpretation. Dabei werden alle Skalenebenen (Labor, Feld, Flugzeug und Satellit) berücksichtigt mit dem Ziel satellitengetragene hyperspektrale Systeme optimal für ein nachhaltiges Land- und Ressourcenmanagement einsetzen zu können.

Das Team „Angewandte Spektroskopie“ ist maßgeblich an satellitengestützten hyperspektralen Missionen wie EnMAP und DESIS beteiligt (siehe unten) und entwickelt im Rahmen geowissenschaftlicher Anwendungsschwerpunkte auf diese Sensoren angepasste Methoden. Darüber hinaus werden Verfahren zur Fusion hyperspektraler Daten mit geeigneten multispektralen Daten zur Verbesserung der raumzeitlichen Information entwickelt.

Für folgende geowissenschaftliche Fragestellungen werden im Team „Angewandte Spektroskopie“ Lösungen und Informationsprodukte entwickelt:

Böden und Bodendegradation

  • Mit welchen quantitativen spektroskopischen Verfahren lassen sich Veränderungen von Bodenökosystemen durch Degradationsprozesse abbilden?
  • Wie können fernerkundungsbasierte Informationen des Oberbodens mit vertikalen Bodenprofilen verknüpft werden?
  • Welche Modelle ermöglichen die quantitative Erfassung von Bodeninhaltsstoffen?
   

 

 

Geologie und Rohstoffe

  • Welche geologischen Basisinformationen können mittels satellitengetragener abbildender Spektrometern erfasst werden?
  • Wo sind die Grenzen flugzeuggetragener und satellitengestützter hyperspektraler Daten wie EnMAP und Sentinel-2 für die geologische Kartierung?
  • Welche Techniken sind optimal für Kartierungen in schwer zugänglichen Regionen wie z.B. den polarnahen Gebieten?
   

 

 

Bergbau und Umweltauswirkungen

  • Welche fernerkundungsbasierten räumlichen Informationen können Bergbauregionen charakterisieren?
  • Wie können bergbauliche Aktivitäten mittels Erdbeobachtung überwacht und Risiken frühzeitig erkannt werden?
  • Welchen Einfluss hat der Bergbau auf andere z.T. konkurrierende Landnutzungsformen wie Landwirtschaft und Siedlungen?
   

 

 

Waldökosysteme im Wandel

  • Mit welchen Erdbeobachtungsprodukten kann die Waldinventur unterstützt werden?
  • Inwieweit kann man die Trennung von saisonal und pflanzenphysiologisch bedingten Veränderungen mit spektroskopischen Verfahren unterstützen?
  • Können satellitengestützte spektroskopische Verfahren zur Beobachtung der Biodiversität eingesetzt werden („essential biodiversity variables“)?

 

 

Aus methodischer Sicht umfassen die Entwicklungen insbesondere standardisierte Lösungen für die:

  • Identifizierung verschiedener terrestrischer Oberflächenmaterialien
  • Quantifizierung von Stoffgehalten auf Basis von spektralen Reflexionsmerkmalen
  • Methodenentwicklung zur automatischen Analyse spektraler Mischungen
  • Interkalibration von multisensoralen Zeitreihen auf Basis hyperspektraler Satellitenbilddaten

Das Team unterstützt die anwendungsgetriebene Entwicklung und Nutzung von flugzeug- und satellitengetragenen Missionen (z.B. HySPEX, EnMAP, DESIS, TET):

  • Bodensegment Systemingenieur
  • Automatisierte Überwachung der Datenqualität von Erdbeobachtungsprodukten
  • Methodenentwicklung zur Validation von Fernerkundungsprodukten (L1-L3)
  • Entwicklung und Implementierung von Normen, Richtlinien und Regeln

Kontakt
Dr.rer.nat. Uta Heiden
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)

Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum
, Landoberfläche
Tel: +49 8153 28-3282

Fax: +49 8153 28-1445

E-Mail: Uta.Heiden@dlr.de
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http://www.eufar.net/
http://www.earsel.org/?target=SIGs
http://www.grss-ieee.org/community/technical-committees/international-spaceborne-imaging-spectroscopy/
https://www.earthobservations.org/geobon_wgs.shtml
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Team Angewandte Spektroskopie (engl.) (http://www.dlr.de/eoc/Portaldata/60/Resources/dokumente/2_dfd_la/DFD-LAX-AS_Team_en.pdf)
Projekte Angewandte Spektroskopie (engl.) (http://www.dlr.de/eoc/Portaldata/60/Resources/dokumente/2_dfd_la/DFD-LAX-AS_Projects_en.pdf)