Forschungsschwerpunkt: Drohnenfernerkundung

Drohnen ermöglichen die Aufnahme flächenhafter Umweltdaten, die räumlich hoch aufgelöst sind und zeitlich flexibel an eine Fragestellung angepasst werden können. Damit ist die Drohnenfernerkundung zu einem wichtigen Werkzeug in der Landschaftsökologie geworden, um räumliche Informationen von Ökosystemen zu gewinnen sowie raum-zeitliche Prozesse zu erfassen. Dies eröffnet neue Möglichkeiten für unseren Forschungsschwerpunkt Umweltmonitoring.

Durch den stetigen technischen Fortschritt der Drohnensysteme sowie der Sensorik zur Datenaufnahme ergeben sich regelmäßig neue Ideen und Anwendungspotentiale in der Landschaftsökologie, die in unserer Arbeitsgruppe entwickelt und evaluiert werden. Gleichzeitig bestehen weiterhin Herausforderungen, etwa in Bezug auf Datenqualität, Reproduzierbarkeit der Verarbeitung (Ludwig et al. 2020) oder Datenhaltung, für die wir in der Arbeitsgruppe Lösungen entwickeln. So tragen wir zur Etablierung der Drohnenfernerkundung in den Umweltwissenschaften und der Praxis bei.

Drohnensysteme und Sensorik

In unserer Arbeitsgruppe stehen verschiedene Drohnentypen, Sensoren und Verarbeitungswerkzeuge zur Verfügung, die wir je nach Untersuchungsgebiet und Fragestellung flexibel einsetzen können:

  • Mit der Fixed-Wing-Drohne WingtraOne erfassen wir großflächige Multispektralbilder, die besonders zur Analyse von Vegetationseigenschaften eingesetzt werden.
  • Die DJI M300 ist mit einem LiDAR-Sensor ausgestattet und ermöglicht die Aufnahme detaillierter 3D-Daten. Damit lassen sich präzise Geländemodelle erstellen und Vegetationsstrukturen erfassen.
  • Zudem testen wir den Einsatz weiterer Sensoren wie Hyperspektral-Spektroskopie, UV- und Thermalkameras, um beispielsweise Bodenfeuchte in Mooren zu bestimmen oder die Blütendiversität auf Wiesen abzuschätzen.

Datenverarbeitung

In unserem PC-Labor nutzen wir leistungsfähige Rechner zur Verarbeitung der Drohnenaufnahmen. Dabei erstellen wir unter anderem Orthomosaike und leiten 3D-Informationen aus LiDAR-Daten ab. Anknüpfend an unseren Forschungsschwerpunkt Methodenentwicklung entwickeln und nutzen wir außerdem KI-basierte Bilderkennungsverfahren, um hochaufgelöste Aufnahmen effizient zu analysieren – etwa zur Segmentierung und Objekterkennung.

© Jan Lehmann

Anwendung und Kooperationen

Unsere Drohnenaufnahmen setzen wir auch ein, um Felddaten in einen landschaftlichen Kontext zu stellen. So lässt sich beispielsweise die Wasserhaltekapazität von Vegetation nicht nur punktuell, sondern flächendeckend bestimmen (Lehmann et al. 2022).

Auch der praktische Naturschutz profitiert von den Fortschritten in der Drohnenfernerkundung: In Zusammenarbeit mit Planungsbüros, Nationalparks und Behörden arbeiten wir daran, bestehende Arbeitsabläufe – etwa die Kartierung von Flora-Fauna-Habitaten – zu verbessern und effizienter zu gestalten.

Unsere Forschungsprojekte mit dem Schwerpunkt Dronenfernerkundung

Ready for Take-Off!? - Integration der drohnengestützten Fernerkundung in das Monitoring von Offenland-FHH-Lebensraumtypen (2025 – 2028)
Gefördertes Einzelprojekt: Deutsche Bundesstiftung Umwelt | Förderkennzeichen: 38652/01 - 34/0