Sensoren, die auf Drohnen installiert sind, liefern Umweltdaten – und zwar in einer so hohen räumlichen Auflösung, wie sie sich mit Satellitendaten nicht erreichen lässt.
Die Erdbeobachtung, auch Fernerkundung genannt, liefert über Satellitendaten weltweit täglich hoch relevante Informationen über den Zustand und den Wandel unseres Planeten. Mit Hilfe der Daten können beispielsweise Informationen über Hitzeinseln in Städten, Dürren oder den Zustand von Wäldern gesammelt werden.
Drohnen sammeln Umweltdaten
Aktuell erschließt sich die Erdbeobachtung zusätzliche Datenquellen: Mit Sensoren, die auf handelsüblichen Drohnen installiert sind, erhält sie weitere detaillierte Umweltinformationen – und zwar in einer so hohen räumlichen Auflösung, wie sie sich mit Satellitendaten nicht erreichen lässt.
Die sehr hohen Auflösungen im Zentimeterbereich eröffne neue Anwendungsgebiete und Forschungsfragen, sagt die Wissenschaftlerin Dr. Mirjana Bevanda vom Earth Observation Research Hub der Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU), einem Zusammenschluss der beiden JMU-Lehrstühle für Fernerkundung sowie für Globale Urbanisierung und Fernerkundung. Man gewönne damit hoch relevante Informationen für die urbane Forschung, für Ökologie und Naturschutz.
Hitzeinseln und Stadtbäume kartieren
Für eine Machbarkeitsstudie hat Bevanda mit Antonio Castañeda und weiteren Kollegen im Jahr 2022 die Neue Universität am Sanderring und Teile des Würzburger Ringparks mit Drohnen aufgenommen. Zum Einsatz kamen dabei Lidar, eine Form des dreidimensionalen Laserscannings, sowie Wärme- und Multispektralsensoren. Letztere erfassen fünf bis zehn Lichtwellenlängen und damit deutlich mehr als eine einfache Fotokamera.
Ziel der Studie ist es zu erkunden, welchen Mehrwert die gewonnen Daten für Forschungen im städtischen Raum bieten, etwa zur Erfassung und Analyse der urbanen Struktur oder zur Kartierung von Stadtbäumen oder Hitzeinseln.
Man könne damit einen Beitrag leisten, um beispielsweise den Hitzeinseleffekt mit gezielten Gegenmaßnahmen zu verringern, erklärt Professor Hannes Taubenböck. Dieser Effekt tritt auf, wenn sich Städte mit ihren vielen Steinen und Asphaltflächen im Sommer stärker aufheizen als das Umland. Das belastet nicht nur die Menschen in der Stadt, sondern auch Tiere und Pflanzen.
Drohnen eröffnen auch bei der Kartierung von Stadtbäumen neue Optionen. Man könne jeden Baum einzeln beschreiben, auch in seiner vertikalen Struktur, und Rückschlüsse auf seine Vitalität ziehen, sagt Professor Tobias Ullmann.
Auf vielen Studiengebieten aktiv
Das Team vom Earth Observation Research Hub der JMU ist mit Drohnen auch in Kanada und anderen Studiengebieten aktiv und dokumentiert deren Veränderungen über die Zeit. Mit Partnern, etwa aus der Biologie, nimmt es auch ökologische Aspekte in den Blick. So werden unter anderem Umweltdaten aus dem JMU-Universitätsforst im Steigerwald, von Kalkmagerrasen in Unterfranken oder von hochalpinen Strukturen der Zugspitze bearbeitet.
Die Datenaufnahme mit Drohnen sei zwar sehr aufwendig, unter anderem wegen der nötigen Genehmigungsverfahren. Aber die gewonnenen Daten und besonders deren Detailgrad sei für viele Forschungsfragen sehr relevant, sagt Ullmann.
Im Mittelpunkt der Würzburger Studien stehen methodische Ansätze, um die Datenaufnahme und deren Verarbeitung effizienter zu machen. Außerdem sollen die für die einzelnen Forschungsfragen relevanten Umweltinformationen identifiziert werden. Aus dieser Arbeit wolle man langfristig neue Erkenntnisse für die Erdbeobachtung gewinnen, die sich wiederum auf weltraumgestützte Systeme übertragen ließen, so Bevanda.
Weitere Informationen unter www.uni-wuerzburg.de