Arbeitsgruppe „Geomatik“
Der wissenschaftliche Fokus der Arbeitsgruppe Geomatik liegt auf Untersuchungen zur raum-zeitlichen Dynamik vor allem von städtischen Entwicklungsprozessen mit dem Ziel einer nachhaltigen (Stadt)entwicklung unter Verwendung quantitativer Analysen mittels unterschiedlicher Methoden. Dazu zählen Fernerkundung (FE), Geografische Informationssysteme (GIS), Umweltmessungen und kartografische Modellierung.
Schwerpunkt: Analyse städtischer Strukturen
Das Monitoringsystem betrachtet die natürliche, gebaute und soziale Umwelt. Zur räumlichen Analyse gehören sozio-demografische Indikatoren sowie bisher noch wenig berücksichtigte Phänomene des urbanen Landnutzungswandels, wie beispielsweise Freiraumentwicklung versus Innenverdichtung oder der Umgang mit Brachflächen. Außerdem werden raumprägende Merkmale, wie z.B. Stadtstrukturtypen, urbane Morphologie, Grünflächenausstattung und Versiegelungsintensität als flächenbezogene Indikatoren für eine räumliche Differenzierung der natürlichen und gebauten Umwelt abgeleitet und Interaktionen zwischen Städten und ihrem Umland untersucht.
Wissenschaftlicher Ansatz
- Monitoring der Landnutzungsdynamik im Gradient urbaner bis peri-urbaner Raum unter dem speziellen Blickwinkel von Freiraumentwicklung und Innenverdichtung von Städten mittels hoch- und sehr hochauflösender Fernerkundungsdaten.
- Auswertung verschiedenster FE-Daten zur strukturellen Analyse der urbanen Morphologie
- Verwendung von sowohl Pixel-basierter als auch Objektbasierter Bildanalyse
- Räumliche Ableitung von Indikatoren zur Bestimmung ökologischer Merkmale (z.B. Charakteristik des Oberflächenmaterials hinsichtlich seiner Versiegelung und seines potentiellen Oberflächenabflusses / Versickerungsrate).
- Monitoring von sozialräumlichen Veränderungen auf der Basis statistischer Daten auf unterschiedlichen Maßstabsebenen.
- Erstellen von Landnutzungsszenarien.
- Ableitung von Strategien zur Unterstützung kommunaler Entscheidungsträger.
Schwerpunkt: Mobile personenbezogene Messungen
Wissenschaftlicher Ansatz
- Erfassen der räumlichen und zeitlichen Verteilung von Umweltstressoren im urbanen Raum (auch Echtzeit)
- Erfassen von individuellen Belastungsprofilen von Radfahrer*innen und Fußgänger*innen
- Auswertung der Messdaten und weiterer urbaner Daten (Datenintegration) mit Hilfe von Methoden der Visualisierung, VR und räumlicher Statistik
Schwerpunkt: Urbane Fernerkundung
Urbane Gebiete zeichnen sich durch hohe Heterogenität auf einem vergleichsweise kleinen Raum aus. Ziel der Anwendung und Weiterentwicklung von Methoden der Fernerkundung (Satelliten- und Luftbildauswertung) und Geografischer Informationssysteme ist es die raum-zeitliche, sowie strukturelle Untersuchung von Stadtgebieten zu befördern. Darüber hinaus wird die Übertragbarkeit auf andere urbane Räume untersucht. Die Nutzung spektraler, struktureller, 3D und topologischer Informationen aus der Fernerkundung ist auf unterschiedlichen räumlichen Skalen von großer Bedeutung bei der Charakterisierung und Modellierung von Landoberflächeneigenschaften.
Wissenschaftlicher Ansatz
- Objektbasierte Auswertung mittels Orthofotos und sehr hoch auflösende Satellitenbilder. Erstere werden aus einem Flugzeug heraus aufgezeichnet und sind kostenfrei, letztere sind global verfügbar jedoch kostenintensiv. Beide Aufnahmesysteme besitzen eine räumliche Auflösung von unter einem Meter.
- Zusätzliche Informationen ziehen wir aus dem Vergleich von Daten verschiedener Zeitpunkte und der Nutzung von spektralen Kanälen außerhalb des sichtbaren Bereichs, wie red edge und nahes Infrarot.
- Neben den spektralen Eigenschaften von Oberflächen werden auch 3D Informationen von LiDAR Befliegungen oder photogrammetrische Ansätze genutzt.
- Die Verarbeitung der Informationen wird nach dem aktuellen Stand der Forschung nicht nur auf Basis von Pixeln, sondern auf Objektebene vorgenommen um zusätzliche Informationen wie Form, Größe und Textur ableiten zu können.
Schwerpunkt: Stadtklimamodellierung und Klimaanpassung in urbanen Räumen
Wissenschaftlicher Ansatz
- Ursachenattribution zur urbanen Überwärmung und Interaktion der Oberflächenwärmeflüsse (Energiebilanz) mit der Bebauungsstruktur
- Empfehlungen für lokal maßgeschneiderte Klimaanpassungsmaßnahmen mit Fokus auf der Quartiersebene und Szenarienmodellierung
- Weiterentwicklung und Anwendung von Stadtklimamodellen, mithilfe der Integration von Landnutzungsdaten und physikalischer sowie thermischer Oberflächeneigenschaften
Schwerpunkt: GIS-Analysen in Kombination mit soziologischen und sozialgeografischen Untersuchungen
Diese Herangehensweise führt sowohl methodisch als auch inhaltlich zu einem zusätzlichen Erkenntnisgewinn. Insbesondere Wechselwirkungen verschiedener Einflussfaktoren in Städten und einzelnen Quartieren werden erkennbar. Zudem kann damit die Prozesshaftigkeit urbaner Entwicklungen belegt werden.
Wissenschaftlicher Ansatz
- Mixed Methods
- Vergleichende sozialwissenschaftliche Raumanalysen
- Test von disziplinübergreifenden innovativen Methodenverknüpfungen
Das Stadtlabor am UFZ − LeipzigLab
Um innerhalb der Projekte den Zugang zu raumbasierten Daten sowie den Datenaustausch zwischen Projektpartnern zu vereinfachen und erzielte Ergebnisse fachübergreifend nutzbar zu machen, wird auf den Aufbau von Geodateninfrastrukturen gesetzt. Die Grundlage bilden ein webbasiertes Metadaten-Informationssystem (MIS) (https://geonetwork.ufz.de) zur standardkonformen Dokumentation von Geodaten in Kombination mit WebGIS Technologien für den Austausch und die Visualisierung von Geoinformationen (in Entwicklung).
Einbindung in den UFZ Forschungskontext:
Gesellschaftliche Nachhaltigkeitstransformationen
Transformation hin zu resilienten Städten
Publikationen der AG-Mitglieder sind auf den jeweiligen Mitarbeiterhomepages zu finden.
Mitglieder der Arbeitsgruppe:
Dr. Ellen Banzhaf (Leitung), Sebastian Elze, Volker Grescho, Floris Hermanns, Daniel Hertel, Prof. Dr. Sigrun Kabisch, Dr. Sonja Knapp, Julius Knopp, Dr. Angela Lausch, Janine Pößneck, Prof. Dr. Uwe Schlink, Julius Schmiedt, Thilo Wellmann