Ziel der Forschung der Sektion Fernerkundung und Geoinformatik am GFZ ist es, die Fernerkundung als eine Kernmethode der Geowissenschaften zu etablieren und Fernerkundungsdaten für die flächendeckende Erfassung des Zustandes der Erdoberfläche und die Beobachtung der Landschafts- und Vegetationsentwicklung, der Auswirkungen von Klimawandel, Naturkatastrophen und menschlicher Nutzung nutzbar zu machen. Die Forschung und Methodenentwicklung der Sektion umfasst die gesamte Bandbreite der Fernerkundung von der wissenschaftlichen Entwicklung von Satellitenmissionen über die großflächige Auswertung von Fernerkundungszeitreihen bis zum Wissens- und Technologietransfer.

Die Sektion hat die wissenschaftliche Leitung der deutschen hyperspektralen Satellitenmission EnMAP, die 2022 erfolgreich ins All gestartet ist, und baut damit auf eine langjährige Expertise in der hyperspektralen Fernerkundung von der Sensor- bis zur Anwendungsentwicklung auf. Diese Expertise bringt die Sektion auch in die Entwicklung der hyperspektralen ESA-Satellitenmission CHIME ein, welche durch ihre regelmäßige Abdeckung der gesamten Erdoberflächen die Grundlage für globale wissenschaftliche Auswertungen und die Entwicklung von operationellen Produkten und Dienstleistungen bilden wird. Damit die heute in großer Menge zur Verfügung stehenden Fernerkundungsdaten auch von Anwendern außerhalb der Wissenschaft bestmöglich eingesetzt werden können, überführen wir unsere wissenschaftlichen Arbeiten in die praktische Nutzung. Dazu haben wir das Transfer-Lab FERN.Lab gegründet.

Unsere Sektion zeichnet sich durch eine breit gefächerte Expertise hinsichtlich der Nutzung unterschiedlicher Sensoren, Plattformen und Methoden in der Fernerkundung aus. Dies ermöglicht es uns, Zustand und Veränderungen an der Erdoberfläche zu erkennen, zugrunde liegende Prozesse zu analysieren und durch langfristige Überwachung kontinuierlich zu beobachten. Dazu entwickeln wir Methoden und Sensoren für die Kartierung von bio- und geophysikalischen Oberflächenparametern in den Bereichen Geologie, Boden, Vegetation und Atmosphäre mittels Fernerkundungsdaten verschiedener Plattformen (Satellit, Flugzeug, Drohne), sowie Verfahren zur Simulation, Kalibration und Fusion von Daten verschiedener Sensoren (optisch und Radar). Wir untersuchen den Zusammenhang zwischen bio- und geophysikalischen Prozessen und deren spektralem und drei-dimensionalen Abbild in den Fernerkundungsdaten, indem wir Spektralmessung und Lasermessungen im Labor, im Gelände und von fliegenden Plattformen mit den durch Felderhebungen erfassten physikalischen, strukturellen und chemischen Eigenschaften der Objekte verbinden. Außerdem entwickeln wir Bildanalysemethoden und -software, die aus Zeitreihen von Fernerkundungsdaten Veränderungen extrahieren und es Anwendern ermöglichen, bio- und geophysikalische Prozesse zu erkennen. Dazu nutzen und adaptieren wir Big Data Analytics/Data Science Ansätze zur regionalen bis globalen Beobachtung kritischer Erdoberflächenprozesse.

Die Forschung der Sektion gliedert sich in folgende Themenbereiche:

1.  Angewandte hyperspektrale Fernerkundung
2.  Erdbeobachtungsmissionen und Datenprozessierung
3.  Integration von in-situ- und Fernerkundungsdaten (TERENO)
4.  Radar- und optische Fernerkundung von „Geohazards“
5.  Earth-Atmosphere Interactions (TEAM)
6.  Big Data Analytics
7. Global monitoring
8. Technologietransfer der Fernerkundung