Sektion 1.4 | Fernerkundung und Geoinformatik

Laufende Projekte

Das 3D-ABC-Projekt zielt darauf ab, die globale Kohlenstoffbilanz von Vegetation und Böden zu berechnen und zu visualisieren, indem Daten von Satelliten, Drohnen und lokalen CO2-Messstationen integriert werden. Dieser Ansatz versucht, wichtige Parameter des Kohlenstoffkreislaufs mit hoher räumlicher Auflösung zu erfassen, zu quantifizieren und zu charakterisieren, um die Auswirkungen des globalen Klimawandels besser zu verstehen und abzuschwächen.

"AgriSens DEMMIN 4.0 – Fernerkundungstechnologien für die Digitalisierung im Pflanzenbau" identifiziert über das regionale Experimentierfeld in Mecklenburg-Vorpommern konkrete Anwendungen für Fernerkundungsdatennutzung, um Praxisfragen des Pflanzenbaus mit digitalen Verfahren zu beantworten.

Wo und wann hat es geregnet auf dem Feld? Wie lässt sich Wasser bei der Bewässerung sparen? AgroHyd-X zielt darauf ab, die landwirtschaftliche Wassernutzung in zwei Landkreisen in Brandenburg zu optimieren und gleichzeitig die landwirtschaftliche Produktion insgesamt zu verbessern.

Künstliche Intelligenz für die Kartografie der Waldnutzung: Training und Bewertung von KI-Modellen für die Klassifizierung und Kartografie der Waldnutzung unter Verwendung der FRA-Definitionen der FAO und des FRA 2020-Datensatzes zur Fernerkundung. Zusammenarbeit mit EC JRC, FAO FRA und inria.

Das Hauptziel ist die Identifizierung und Überwachung von Unkraut in landwirtschaftlichen Feldern mit Hilfe von Fernerkundungsbildern aus geringer Höhe.

Das Ziel von APP4FARM ist die Definition einer IKT-Infrastruktur, die es dem Landwirt ermöglicht, Stickstoffverluste zu überwachen, um eine effiziente Verwaltung von Stickstoffdüngern zu ermöglichen. Dadurch werden die Kosten für die Landwirtschaft und die Stickoxidemissionen in die Atmosphäre kontrolliert, was zu einer Verbesserung sowohl der Treibhausgaswerte (N2O) als auch der lokalen Luftqualität (Stickoxide, sekundäre anorganische Aerosole und Ozon) führen wird. ...

AIHABs - KI-gestützte Vorhersage schädlicher Algenblüten

Es geht darum, die Hochwasservorsorge zu verbessern und die Verschmutzung durch Abflüsse aus den Städten des Ostseeraums zu verringern.

BIOMASS-DISC wird von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) finanziert und soll unser Verständnis der Walddynamik und der Kohlenstoffspeicher in Biomasse durch modernste Radartechnologie verbessern, indem es die Kalibrierung und Validierung sowie den Anwender-Support für die BIOMASS-Satellitenmission der ESA unterstützt.

Das Hauptziel des Projekts ist die Entwicklung eines End-to-End-Simulators für die "Copernicus Hyperspectral Imaging Mission for the Environment" (CHIME). Der Simulator wird ein leistungsfähiges Werkzeug sein, das es ermöglicht, die End-to-End-Leistung der Mission zu simulieren - von der beobachteten Szene bis hin zu den quantifizierten Parametern.

Das Hauptziel des Projekts ist die Entwicklung und Bereitstellung mehrerer operationeller Prozessoren, die von der Agentur zur Erzeugung von Level-2A (oder Level-2S) und Level-2B aus den CHIME-Erdbeobachtungen verwendet werden sollen sowie zusätzlich Level-2H/F, um CHIME Level-A Produkte mit denen anderer aktueller und zukünftiger Hyperspektralmissionen wie EnMAP, PRISMA, EMIT, DESIS und SBG zu harmonisieren.

Das Projekt „Wissensbasierter Präzisionspflanzenbau in einem Mischbetrieb (DigiMix-PA)“ hat zum Ziel die Digitalisierung in der Landwirtschaft mittels eines systemischen Ansatzes voranzubringen. Umgesetzt wird dies durch die Erprobung, Erforschung und Demonstration einer durchgängig digitalisierten Produktionskette für einen wissensbasierten, teilflächenspezifische Präzisionspflanzenbau in einem Brandenburger Mischbetrieb.

EnMAP (Environmental Mapping and Analysis Program) ist eine deutsche hyperspektrale Satellitenmission, die darauf abzielt, die Erdoberfläche zu überwachen und zu charakterisieren. EnMAP wurde am 1. April 2022 gestartet und liefert seitdem operationell genaue und diagnostische Oberflächenparameter für terrestrische und aquatische Ökosysteme, die in einer Reihe von Anwendungsbereichen eingesetzt werden können. EnMAP ermöglicht die Quantifizierung und Modellierung wichtiger Ökosystemprozesse, die Untersuchung der vielfältigen Auswirkungen menschlicher Eingriffe und das Management natürlicher Ressourcen.

Das Biomasse-Projekt der Climate Change Initiative (CCI) der ESA liefert globale, jährliche Karten der oberirdischen Biomasse (Mg ha-1) auf Hektar-Ebene für mehrere Epochen.

Das Projekt Forest Carbon Monitoring entwickelt und implementiert eine Reihe von Instrumenten für die zuverlässige und kosteneffiziente Überwachung des Kohlenstoffbestands in Wäldern auf der Grundlage von Satelliten-Fernerkundungsansätzen, die durch In-situ-Datensätze unterstützt werden.

Im Zuge des Klimawandels steigt der Informationsbedarf zur Vitalitätsentwicklung von Wäldern. Da detaillierte Informationen häufig fehlen, sind die zahlreich verbreiteten Abschätzungen hierzu widersprüchlich und spekulativ. Die forstliche Fernerkundung kann diese Informationslücke schließen...

Fernerkundung für nachhaltige Ressourcennutzung - FERN.Lab ist ein Helmholtz Innovation Lab, welches die Transferaktivitäten des Department Geodäsie aktiv vorantreibt. Die Technologieplattform unterstützt die Operationalisierung von anwendungsnahen, transdisziplinären Methodenentwicklungen zur Analyse von Fernerkundungsdaten. 

Dieses Projekt zielt darauf ab, maschinell lernintensive Datenanalyse-Workflows (DAWs) zur Bewertung von Waldstörungen mittels Fernerkundungsbildern einzusetzen, um deren Energie- und Kosteneffizienz durch optimierte Aktualisierungsintervalle und Trainingsprozesse zu verbessern.

The ForestNavigator project assesses the climate mitigation potential of forests and forest-based sectors by modelling robust policy pathways, aligned with medium (2030) and long-term (2050) climate goals, and supporting EU and national decision makers.

Im Rahmen von DestinE wird Forest DTC eine durchgängige voroperative Umsetzung einer digitalen Nachbildung der Wälder der Welt implementieren, integrieren und validieren. ...

FORWARDS ist ein von der EU finanziertes Projekt, bei dem der Prototyp des ForestWard Plattform entwickelt wird, ein europaweites Überwachungs- und Bewertungsinstrument, das die Auswirkungen des Klimawandels auf die Wälder aufzeigen und als Entscheidungshilfe für die praktische Waldbewirtschaftung dienen soll.

Das Projekt „Referenzmessungen für Biomasse“ (FRM4Biomass) zielt darauf ab, eine Reihe neuer oder verbesserter technischer Lösungen für die Berechnung, Fehlerbudgetierung und Verbreitung von Daten zu AGB und FH für alle Waldtypen auf globaler Ebene anzubieten.

Die F&E-Komponente der Global Forest Observations Initiative (GFOI) befasst sich mit methodischen und technischen Herausforderungen, die den Fortschritt bei der Überwachung von Wäldern und Landnutzung und der anschließenden Bilanzierung von Treibhausgasen (THG) in den Berichtsländern behindern.

Das Projekt HYPER-AMPLIFAI zielt darauf ab, den Zugang zu VFMs und xAI-Tools in der EO-Community durch den Einsatz fortschrittlicher Techniken und hochwertiger multispektraler und hyperspektraler Bilddatensätze zu demokratisieren. Es befasst sich mit Herausforderungen in der Land- und Forstwirtschaft, wie der Vorhersage von Bodeneigenschaften und der Schätzung der Waldbiomasse, und hat darüber hinaus weitere Anwendungsmöglichkeiten.

Müllkriminalität stellt in vielen Ländern der Europäischen Union und weltweit ein ernstes Problem dar, das mit negativen Folgen für die Umwelt und Gesundheit sowie mit hohen Kosten für die Beseitigung und das Aufspüren der Verursacher einhergeht. Schätzungen zufolge kostet Müllkriminalität die EU-Mitgliedstaaten jährlich 72 Milliarden Euro an Sanierungskosten und entgangenen Einnahmen . Dementsprechend hat die Europäische Kommission in ihrem Plan für "EU-Maßnahmen zur Verbesserung der Einhaltung von Umweltvorschriften und der Verwaltungspraxis" der Bekämpfung von illegaler Müllverbringung Priorität eingeräumt und schlägt ausdrücklich die Nutzung von weltraumgestützten Aufklärungsdaten wie z.B. Daten der Copernicus Missionen vor.

Innerhalb des WIR!-Förderprogramms steht die Initiative „Land-Innovation-Lausitz“ für die Entwicklung der Lausitz zu einer Modellregion für die Anpassung der Landnutzung an den Klimawandel durch innovative Technologien und Nutzungsformen entlang der bioökonomischen Wertschöpfungskette. ...

Der Copernicus LCFM-Dienst ist Teil der globalen Komponente des Copernicus-Landüberwachungsdienstes. Copernicus LCFM wird nicht nur die Zeitreihen der 100-m-Copernicus-Global-Land-Cover-Ebenen fortsetzen, sondern auch den bestehenden Dienst durch die Bereitstellung eines hochauflösenden (10 m) dynamischen globalen Landbedeckungsdienstes verbessern.

Geringe Rohstoffvorkommen auf europäischem Gebiet, die Abhängigkeit von externen Märkten für die Versorgung der europäischen Industrie und die potenziellen Umweltauswirkungen des Bergbaus erfordern neue industrielle und wissenschaftliche Lösungen in der Bergbauindustrie, um die Gewinnungs- und Verarbeitungseffizienz zu steigern und den ökologischen Fußabdruck zu verringern. Ziel des Projekts ist die Entwicklung multiskaler und -temporaler Fernerkundungstechnologien und -methoden, die die Erfassung, Verarbeitung und Analyse von Daten aus Abbau- und Haldenstandorten ermöglichen, um die Wertschöpfungskette im Bergbau zu verbessern und die Umweltauswirkungen kommerzieller Bergbauaktivitäten zu verringern.

Das Projekt und Erdbeobachtungssystem MOSES (Modular Observation Solutions for Earth Systems) wurde im Forschungsbereich “Erde und Umwelt” der Helmholtz-Gemeinschaft entwickelt, um die Wechselwirkungen von kurzfristigen Ereignissen und langfristigen Trends in Erd- und Umweltsystemen zu entschlüsseln.

NextGenCarbon hat sich zum Ziel gesetzt, die nächste Generation globaler C-Modelle zu entwickeln. Dabei wird das Potenzial der Kombination von EOs, In-situ-Datenkampagnen, neuartigen demografischen Modellstrukturen und fortschrittlichen Assimilationsverfahren genutzt, um ein beispiellos fundiertes Verständnis der terrestrischen Kohlenstoffvorräte und -flüsse zu schaffen und damit mehrere neue politische Bereiche zu unterstützen.

Open-Earth-Monitor ist ein von EU-Horizon Europe finanziertes Projekt, das auf den Aufbau einer Open-Source-Cyberinfrastruktur abzielt, um die Nutzung von Umweltinformationen zu beschleunigen und den Aufbau von Nutzergemeinschaften auf europäischer und globaler Ebene zu unterstützen.

Die Aktivitäten im Rahmen von QA4EO-2 beziehen sich auf die Erforschung und Entwicklung neuer Ideen oder die Verbesserung bestehender Ideen, die für die Weiterentwicklung von Algorithmen und Kalibrierungs- und Validierungsprozessen für EO-Produkte der ESA von Bedeutung sind. ...

RemoTrees ist ein vom Programm „Horizont Europa“ finanziertes Projekt (Dez. 2023 – Nov. 2027), dessen Ziel es ist, ein innovatives Sensor-System zur Waldüberwachung vor Ort zu entwickeln, das auf der Technologie des Internets der Dinge basiert, für schwer zugängliche Waldgebiete geeignet ist und Daten über Satellitenkommunikation an eine spezielle interoperable Datenplattform übertragen kann.

Mit den jüngsten Satellitenmissionen und neuen Konzepten wie dem Copernicus-Programm und der Planet Labs-Flotte hat ein goldenes Zeitalter für die Erdbeobachtung begonnen. Wir haben Zugang zu sehr großen und ständig wachsenden Datenmengen von Satellitenbild-Zeitreihen (engl.: satellite image time series: SITS) auf globaler Ebene, die es ermöglichen, globale Anwendungen mit einer noch nie dagewesenen räumlichen Auflösung und Wiederholungsrate in Angriff zu nehmen. Sie ermöglichen nun die Beobachtung kleinräumiger und schneller Veränderungen an der Erdoberfläche. Solche raum-zeitlichen Anomalien der Erdoberfläche werden häufig durch natürliche oder vom Menschen verursachte Katastrophen verursacht, wie z. B. Hangrutschungen, Entwaldung, Dammbrüche, Brände, Vulkanausbrüche und illegale Müllkippen, die sich aufgrund ihrer Schnelligkeit deutlich von langfristigen und saisonalen Dynamiken unterscheiden.

Das Projekt will drängende globale Probleme wie Bevölkerungswachstum, Klimawandel und Umweltzerstörung angehen, indem es ein umfassendes digitales Bodenüberwachungssystem entwickelt und betreibt. Dieses System soll den Ernährungszustand des Bodens und die chemischen und biologischen Faktoren bewerten, die das Weizenkorn von den ersten Wachstumsstadien bis zur Mehlproduktion beeinflussen.

Das Projekt „World AgroCommodities“ (WAC) der ESA konzentriert sich auf die EUDR und ist Teil des Anwendungsbereichs „EO4Society“ der ESA, der die Möglichkeit bietet, an Pilotstandorten Forschungsarbeiten durchzuführen, um die Methoden zur Unterstützung internationaler Umweltpolitiken auszuweiten.

Dieses Projekt hat zum Ziel, Lücken in der technologischen Entwicklung für eine verbesserte Waldbewirtschaftung in Europa und weltweit zu identifizieren und eine Reihe von EO-basierten Produkten für verschiedene Waldparameter vorzustellen.

Abgeschlossene Projekte

Die CGIAR-Initiative für emissionsarme Lebensmittelsysteme, auch bekannt als Mitigate+, arbeitet eng mit wichtigen Akteuren in den Zielländern zusammen, damit diese mit dem Wissen, den Informationen und den Instrumenten ausgestattet werden, die sie benötigen, um fundierte, evidenzbasierte Entscheidungen zu treffen, wenn sie sich mit Herausforderungen in der Debatte über Lebensmittelsysteme, der Politikentwicklung und der Umsetzung von Maßnahmen zur Reduzierung von Treibhausgasemissionen konfrontiert sehen.

Das Projekt GEOINT4ENV - Geospatial Intelligence for Environment Protection Against Illegal Activities ist Teil des Framework Partnership Agreement on Copernicus User Uptake (FPCUP) – einem EU Programm zur Förderung der Nutzbarmachung von Daten und Diensten des COPERNICUS Satellitenprogramms. Übergeordnetes Ziel von GEOINT4ENV ist die Initiierung und Entwicklung von Methoden zur raumbezogenen Aufklärung von Umweltkriminalität mittels Satellitenfernerkundung zu verschiedenen thematischen Schwerpunkten

HYPERNETS befasst sich mit der Entwicklung eines neuen Hyperspektralradiometers, das in automatisierte Netzwerke von bidirektionalen Reflexionsmessungen zu Wasser und zu Land zur Satellitenvalidierung integriert werden soll

Innovative drohnenbasierte hyperspektrale Detektion von Schwermetallen (Nickel,  Zink, Kupfer) in Pflanzen in Bezug auf Phytomining

Im Rahmen von IDEAS-QA4EO bietet das GFZ Cal/Val-Unterstützung für ESA-Erdbeobachtungsmissionen gemäß den Grundsätzen und Richtlinien von QA4EO

LIGHTS hat sich zum Ziel gesetzt neue Explorationswege zu erforschen um zielgeführte Ressourcenfindung zu betreiben. Eine einzige Geländekampagne reicht als Grundlage um luft- und bodengestützte Daten zu erheben und das Explorationstarget zu erfassen. 

Developing a novel hybrid multi-scale data fusion approach that incorporates information from all satellite remote sensing sources including optical images and radar data for near real-time change detection and assessing landslide stability and early warning indicators

Im Projekt NaTec – KRH wird der Einsatz von Fernerkundungssensorik und -methodik für das Monitoring von Arten und Lebensräumen in Naturschutzgebieten erprobt. Auf unterschiedlichen Skalenebenen (vom Satellit über Drohnen zur Feldspektroskopie) wird untersucht wie sich räumliche Muster von Biodiversitätsindikatoren beim Einsatz von Landschaftspflegemaßnahmen in Offenlandökosystemen entwickeln.

Das von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderte Graduiertenkolleg "NatRiskChange" ist 2015 gestartet. Es beschäftigt sich mit der Entwicklung von quantitativen Methoden für eine verbesserte Gefahren- und Risikoanalyse. Die Sektion Fernerkundung am GFZ ist an zwei von insgesamt zwölf Doktorandenprojekten beteiligt.

Ocean Scan - Marine litter database from earth and space ist eine Plattform, die in-situ-Beobachtungen von Meeresmüll und Fernerkundungsdatenarchive in eine durchsuchbare Datenbank zusammenführt, die ein konsistentes Datenformat und -schema gewährleistet, welches den Anforderungen von Fernerkundungsnutzern und maschinellen Lernalgorithmen gerecht wird.

Das Ziel des GFZ im Projekt IDEAS-QA4EO ist die Erforschung neuer Technologien für Validierungsaufgaben. Der Schwerpunkt liegt dabei auf zeitlich dynamischen Vegetationsflächen wie Wäldern und landwirtschaftlichen Flächen. Insbesondere werden LiDAR- und Hyperspektralsensoren, die von unbemannten Luftfahrzeugen (UAVs) getragen werden, terrestrische Laserscanner (TLS) und permanente Überwachungssensoren eingesetzt, um diese Dynamiken zu erfassen.

Das ReMon Projekt zielt darauf ab, ein prototypisches Überwachungssystem für Bergbauhalden zu schaffen, das aus einer Kombination von Software und Hardware besteht. Es soll verschiedene Sensoren vom All bis zur Drohne integrieren und sich primär für bergbauliche Einsatzzwecke eignen.

Das Hauptziel des Projekts „Sentinels for Land Degradation Neutrality Monitoring“ (SEN4LDN) ist die Entwicklung, Demonstration und Validierung robuster automatisierter Erdbeobachtungsmethoden, um die räumlichen Details nationaler Bewertungen der Landdegradation und des SDG-Indikators 15.3.1 zu verbessern.

Das Ziel von SEVA war die Entwicklung eines skalierbaren Explorationswerkzeuges, das Anwender dabei unterstützt, den gesamten Prozess einer Veränderungsanalyse, basierend auf optischen Sentinel-2 Satellitenbeobachtungen, systematisch zu durchlaufen. Gefördert durch: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) Projektlaufzeit: 01.11.2017 - 30.04.2020

Das SQuBA Projekt zielt darauf ab, aktuelle Schulungs- und Weiterbildungsprogramme im Bereich Erdbeobachtung zu erfassen, mit einem besonderen Fokus auf das Copernicus-Programm, sowie einen größeren Überblick auch anderer satellitengestützter Erdbeobachtungsangebote geben.

Unter Verwendung täglicher, hochauflösender, optischer, SAR- und hyperspektraler Satellitendaten zielt dieses Projekt darauf ab, zuverlässige Daten über treibenden Meeresmüll hinsichtlich dessen Menge und Akkumulationszonen, Materialeigenschaften, Schwimmtiefe, Quellen und Ausbreitungswege zu erhalten. Diese Informationen können als Grundlage für die Bergung des schwimmenden Mülls, die Beseitigung der Quellen und die Verhinderung seiner Verbreitung dienen.

WORLDSOILS zielt darauf ab, ein Bodenmonitoring System zu entwickeln, das die jährliche Abschätzung des organischen Kohlenstoffs im Oberboden (Soil Organic Carbon - SOC) auf globaler Ebene ermöglicht. Dabei werden weltraumgestützte Erdbeobachtungsdaten genutzt und mit umfangreichen Archiven zu Bodendaten durch modernen Modellierungstechniken verknüpft, um die räumliche Auflösung und Genauigkeit der Kartierung von organischem Kohlenstoff zu verbessern.

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