89 / 160
FORSCHUNG — 89
Abb. 2a. Gebäudemaske (o.l.) und Falschfarbenbild Erfurts (u.r.).
Abb. 2b. Landoberflächentemperaturmessung Erfurts (Landsat-8).
Die Morphologie der Thüringer Landeshauptstadt Erfurt
Die genaue Erfassung von Gebäuden und Gebäudestruktu-
ren ist essentieller Bestandteil einer nachhaltigen Stadtpla-
nung. Mittels Erdbeobachtungsdaten lassen sich solche
Informationen flächendeckend ableiten. Im Rahmen des
Forschungsprojektes „Enviland-2“ wurde das Potential der
urbanen Fernerkundung eindrucksvoll demonstriert. Am
Beispiel der Stadt Erfurt wurde eine Gebäudemaske erstellt
(Abb. 2a o.l.), welche auf Farbbildern des Umweltsatelliten
WorldView-2 (Abb. 2a u.r.) und Daten einer Laserscanning-
Befliegung durch das Thüringer Landesamt für Vermessung
und Geoinformation (TLVermGEO) basiert. In Kombination
mit satellitengestützter Landoberflächentemperaturmes-
sungen (Abb. 2b) lassen sich weitere Aussagen über die
sog. „Wärmeinsel“ der Stadt Erfurt treffen. An heißen Som-
mertagen mit Lufttemperaturen über 30° C wird der Effekt
der urbanen Wärmeinseln besonders deutlich. Hotspots
bilden sich hauptsächlich dort aus, wo viel versiegelte Flä-
che und dichte Bebauung vorherrschen. Insbesondere das
Stadtzentrum und Gewerbeflächen weisen erhöhte Ober-
flächentemperaturen auf. Im Gegensatz dazu tragen natürli-
che Landbedeckungen wie Wiesen, Wälder und Gewässer
zur Abkühlung der Erdoberfläche bei und mildern somit den
durch künstliche Oberflächen geschaffenen Hitzestress.
Im Rahmen von TerraSensE (Terres-
trische Sensorik für hoch aufgelöste
Analytik von Erdoberflächenprozes-
sen) werden unter spezifischen Fra-
gestellungen räumlich hoch aufgelös-
te Zeitreihen zur Erdoberflächendy-
namik erhoben und analysiert, die an
sich und in Kombination mit flugzeug-
und satellitengestützten Fernerkun-
dungsdaten zu einem besseren Ver-
ständnis der raumzeitlichen Pro-
zessdynamik der Bio-Geosphäre bei-
tragen. Die eingeworbene Infrastruk-
tur umfasst einen Terrestrischen
Laserscanner (TLS), eine Drohne mit
zwei Kamerasystemen, ein Boden-
feuchtemessnetz mit 240 Messson-
den sowie einen High Performance
Computing Cluster. Ein Untersu-
chungsschwerpunkt des Projektes ist
die Ableitung von Waldparametern.
Die weltweite Abschätzung der in
Wäldern vorhandenen Biomasse ist
nur mittels satellitengestützter Fern-
erkundung möglich. Dazu bedarf es
aber bodengestützter Validierungs-
messungen. Diese werden u. a. im
Staatsforst bei Trockenborn mit dem
TLS durchgeführt. Allerdings ist der
Arbeitsaufwand immens und kann
nur in kleinen Arealen geleistet wer-
den. Für eine flächenhafte Erfassung
ist eine Kombination aus lokalen
Befliegungen, zum Beispiel per Droh-
ne, und regionalen Satellitenbildauf-
nahmen notwendig. Bei einem Droh-
nenflug werden mehrere hundert
Einzelbilder aufgezeichnet. Die über-
flogenen Objekte werden dabei aus
mehreren Blickwinkeln aufgezeich-
net, was die Ableitung von dreidi-
mensionalen Punktwolken ermög-
licht. Diese sowie die TLS-Punkt-
wolken bilden die 3D-Struktur des
Waldes ab. Anhand dieser Daten
können Waldparameter wie Baumhö-
he, Baumart, Baumdichte oder Holz-
vorrat abgeleitet werden. Diese Da-
ten sind sowohl für die Forstwirt-
schaft als auch für die Validierung
von satellitendatenbasierten Wald-
karten von großem Interesse.
TerraSensE: Infrastruktur, gefördert durch das Thüringer Wissenschaftsministerium
Abb. 3. Perspektivische Ansichten der 3D-Punktwolken des Waldgebietes bei Trockenborn
(Saale-Holzland-Kreis) basierend auf TLS-Messungen
(links)
und Drohnendaten
(rechts).
[2] Berger C., Voltersen M., Walde I., Hese S., Schmullius C. (2013): Robust
extraction of urban land cover information from HSR multi-spectral and
LiDAR data. IEEE Selected Topics in Applied EO and Remote Sensing.
DOI:10.1109/JSTARS.2013.2252329.
2a
2b