Angewandte hyperspektrale Fernerkundung

Die optische Fernerkundung analysiert variierende elektromagnetische Strahlung im Sichtbaren, im nahen Infrarot, im kurzwelligen Infrarot und im thermalen Infrarot (0.4 – 14 µm), die von verschiedenen Objekten der Erde reflektiert worden ist. Die hyperspektrale Fernerkundung, auch bekannt als Abbildende Spektroskopie, basiert auf der Analyse und Evaluation reflektierter (und emittierter) Strahlung, die über eine große Anzahl von schmalen, spektral benachbart und spektral überlappenden Kanälen detektiert wird. Die detaillierte, spektrale Charakterisierung von Absorptionsmerkmalen der Oberfläche mit Hilfe abbildender Spektrometer erlaubt die Applikation robuster Inversionsalgorithmen zur Bestimmung bio- und geochemischer Informationen der abgebildeten Fläche.

Die Forschung innerhalb dieses übergreifenden Themas fokussiert die Entwicklung neuer und automatischer Methoden zur Analyse hyperspektraler Bilder, die die spektrale Modellierung, die Extraktion detaillierter Oberflächeninformationen und die Bestimmung der mineralogischen Zusammensetzung innerhalb geo- und umweltwissenschaftlicher Anwendungen umfasst.  Die Kalibration und Validation der entwickelten Algorithmen wird dabei durch umfangreiche Feldkampagnen unterstützt, bei denen auf unterschiedlichen Skalenebenen Bodenwahrheiten gewonnen werden. Die Beobachtungsskalen variieren je nach Applikation und reichen vom Labormaßstab (<cm), über Feldmessungen (~10cm-10m) bis in den Landschafts- und Regionalmaßstab, um mit Hilfe von Sensoren luftgestützter (Drohnen, UAV, Flugzeuge) und satellitengestützter Plattformen die Oberfläche abzubilden, zu kartieren und zu überwachen. Gegenwärtige Aktivitäten in Nordost- und Südeuropa, im Mittelmeerraum, im südlichen Afrika, in Brasilien, in Australien und in China umfassen folgende Applikationen:

  • Geologische Exploration vom Nah- bis in den Fernbereich, Detektion und Kartierung von Mineralen, Seltenen Erden und unedlen Metallen, Abbildung und Überwachung von Bergbauresidualflächen
  • Bodencharakterisierung und Beobachtung, digitale Bodenkartierung, quantitative Bodenspektroskopie: Nachhaltige Bewirtschaftung der erneuerbaren Ressourcen, Bodenerosion und Landdegradationskartierung
  • Überwachung von Trockengebieten für die Wasserwirtschaft und zur Früherkennung von Ökosystemveränderungen
  • Kartierung der aquatischen Ökosystemverschmutzung mit Plastikpartikeln
  • Simulation von Getreidebestandsreflektionen
Laboratory reflectance spectra of mineralogical standards and vegetation, measured relative to Bariumsulfate (white reflectance standard). Absorption bands within the VNIR range (visible and near infrared) are mainly due to electronic transitions, bands in the SWIR range (short-wave infrared) are caused by vibrational processes of molecular structures.

Kontakt

Profilfoto von  Dr. Sabine Chabrillat

Dr. Sabine Chabrillat
Fernerkundung

Telegrafenberg
Haus A 17, Raum 20.25
14473 Potsdam
Tel. +49 331 288-1108