Hyperspektrale Fernerkundung und Prozessmodellierung

Der Begriff Hyperspektrale Fernerkundung beschreibt vereinfachend die flächenhafte Abbildung der Erdoberfläche mit Spektrometern, welche sich durch eine hohe Anzahl an Spektralkanälen, eine schmale spektrale Bandbreite sowie eine kontinuierliche Abdeckung des elektromagnetischen Spektrums auszeichnen.

Neueste Erdbeobachtungssatelliten bedienen sich des hyperspektralen Aufnahmeprinzips und ermöglichen so eine quantitative Messung der Strahlungsinteraktion der Erdoberfläche auf globaler Ebene. Ein Beipspiel dafür ist die Deutsche EnMAP-Mission (Environmental Mapping and Analysis Program). Wir engagieren uns dort in der wissenschaftlichen Missionsberatung.

Um diese neuartigen spektralen Daten in quantitative Information zu verwandeln, kombinieren wir spektrale Modellierung mit Techniken des maschinellen Lernens. So entstehen Auswertewerkzeuge, welche in der Lage sind die räumliche Dynamik von Erdoberflächenvariablen zu quantifizieren.

Während die räumliche Dynamik von Umweltsystemen durch Fernerkundung ideal erfasst werden kann, ist die Abbildung von zeitlich dynamischen Prozessen mit Satelliten nur eingeschränkt möglich. Zeitliche Veränderungen können jedoch mit Hilfe von prozessbasierten Modellen, wie z.B. LPJmL, sehr genau abgebildet werden.

Durch Datenassimilation kann es gelingen die Vorteile der Fernerkundung und der Modellierung zu kombinieren, um Prozesse an der Erdoberfläche zeitlich und räumlich hochaufgelöst zu erforschen.

Forschung