Präzise Fernerkundung: Neue Plattform nimmt Wärmestrahlung in den Fokus
Die Hochschule Anhalt baut eine neue Forschungsplattform für luftgestützte
Hyperspektralbildgebung auf. Das Angebot umfasst Technik und Wissen für
die breite Anwendung von Daten aus dem thermischen Infrarotbereich. Das
interdisziplinäre Vorhaben richtet sich an Fragen aus Landwirtschaft,
Umweltplanung und Stadtplanung. Eine aktuelle Publikation beschreibt
erstmals die technischen Grundlagen und ersten Testflüge.
Präzise Daten für klimaangepasste Landnutzung
Ob Trockenstress bei Pflanzen, Wärmeinseln in Städten oder
Bodenversiegelung: Thermale Signale liefern frühe Hinweise auf
Veränderungen, bevor sie das Auge erkennt. Die Plattform „HyTIR“ – sie
kombiniert thermale Infrarotmessung mit hyperspektraler Bildgebung –
erfasst Wärmestrahlung und spektrale Eigenschaften von Vegetation, Böden
und bebauten Flächen. Die so gewonnenen Daten können helfen, Umwelt- oder
Zustandsänderungen frühzeitig zu erkennen und in verschiedenen
Anwendungsfeldern zu bewerten.
Der Klimawandel verschärft die Herausforderungen: Längere Trockenperioden,
extreme Wetterereignisse und steigende Temperaturen setzen Ökosystemen und
Siedlungen zu. Gleichzeitig steigt der Druck, Ressourcen wie Wasser
effizienter einzusetzen und Stadtquartiere klimagerecht zu gestalten.
Fernerkundungstechnologien können dabei helfen, große Flächen gezielt zu
überwachen und Maßnahmen präzise anzupassen.
Neue Wellenlängenbereiche erschließen
Das Herzstück der künftigen HyTIR-Plattform ist die Telops Hyper-Cam
Airborne Mini. Die Kamera arbeitet im Wellenlängenbereich von 7,4 bis 11,8
Mikrometern und erfasst damit einen Großteil des thermischen
Infrarotspektrums in bis zu 1000 Kanälen. Sie misst nicht nur die
Temperatur von Oberflächen, sondern analysiert auch deren spektrale
Eigenschaften. Aus einer Flughöhe von 1000 Metern erreicht das System eine
Bodenauflösung von 75 Zentimetern.
Die Besonderheit liegt in der Fourier-Transformations-Infrar
Spektroskopie. Dieses Verfahren erlaubt es, Wellenlängenbereiche gezielt
anzupassen und so neue Indikatoren zur Bewertung von Ökosystemen und
Agrarflächen zu entwickeln. "Wir können das elektromagnetische Spektrum
mit weiteren Bereichen in die Analysen einbeziehen und damit am
Grundverständnis arbeiten, wo anwendungsbezogen wesentliche Informationen
enthalten sind", erklärt Professorin Marion Pause vom Fachbereich
Architektur, Facility Management und Geoinformation der Hochschule Anhalt.
Die Kamera lässt sich flexibel in verschiedene Forschungsflugzeuge
integrieren. Erste Testflüge erfolgten im Mai 2025 mit einer Diamond DA-62
und einer Piper 28 D-EDTS über Flächen in Bernburg und Dessau. Das System
kann die thermische Kamera mit weiteren Sensoren für den sichtbaren und
nahinfraroten Bereich sowie für kurzwelliges Infrarot kombinieren. Diese
Kombination wird künftig umfassende Multisensor-Kampagnen ermöglichen.
Früherkennung von Trockenstress im Fokus
Die ersten Testflüge konzentrierten sich auf den Funktionsnachweis der
Technik. Das Forschungsteam hat die Kamera erfolgreich in Betrieb genommen
und die Mitarbeitenden geschult. Nun beginnen die wissenschaftlichen
Anwendungen. Im Projekt DiPredict werden die Forschenden beispielsweise
die Früherkennung von Trockenstress bei Weizen untersuchen. "Die Telops
Hyper-Cam ermöglicht eine gezielte und differenzierte Untersuchung des
elektromagnetischen Spektrums, das von den Kulturpflanzen emittiert wird",
sagt Professor Uwe Knauer vom Fachbereich Landwirtschaft, Ökotrophologie
und Landschaftsentwicklung der Hochschule Anhalt.
Während herkömmliche Wärmebildkameras bereits Hinweise auf Wassermangel
liefern, erlaubt die neue Technologie eine deutlich feinere Analyse. Die
hyperspektrale Auflösung zeigt subtile Unterschiede in der thermischen
Emission, die auf beginnende Belastungen hindeuten, bevor diese sichtbar
werden.
Strategische Neuausrichtung der Forschungsinfrastruktur
Die HyTIR-Plattform ist Teil der strategischen Neuausrichtung der
Fernerkundung an der Hochschule Anhalt. So hatte sie bereits im Herbst
dieses Jahres den Einsatz des Gyrokopters eingestellt, um sich auf andere
Flugzeugtypen sowie auf Satellitendaten zu konzentrieren. "Dadurch können
wir Messkampagnen effizienter und nachhaltiger durchführen“, erklärt
Professorin Marion Pause.
Das haben besonders die ersten Befliegungen der Flächen in Dessau und
Bernburg mit der Telops Hyper-Cam Airborne Mini gezeigt. In Bernburg
betreibt die Hochschule mehrere Feldversuche und Sensornetzwerke. Die
Region liegt im Regenschatten des Harzes und erhält mit durchschnittlich
516 Millimetern Niederschlag pro Jahr vergleichsweise wenig Regen –
ähnliche Bedingungen, wie sie durch den Klimawandel auch andernorts
häufiger werden.
Vielseitige Anwendungen in verschiedenen Disziplinen
Die gewonnenen Daten werden künftig in verschiedene Bereiche einfließen.
In der Umweltplanung können sie helfen, Ökosysteme zu bewerten und
Schutzmaßnahmen zu entwickeln. In der Stadtplanung liefern sie
Informationen über Wärmeinseln, Versiegelungsgrade und Kühlungseffekte von
Vegetation. In der Landwirtschaft werden sie standortspezifische
Bewässerungs- und Düngungsstrategien ermöglichen. Auch für die
Pflanzenzüchtung bietet die Technologie Potenzial, etwa bei der
Identifikation von Sorten, die Trockenstress besser bewältigen.
Als Nächstes plant das Team Workshops und die Beantragung weiterer
Forschungsprojekte. Die HyTIR-Plattform soll auch anderen
Forschungsgruppen zur Verfügung stehen. Interessierte können
Untersuchungsgebiete definieren und gemeinsame Messkampagnen durchführen.
Eine Möglichkeit: Der Workshop „FTIR remote sensing“ im Januar 2026: www
.hs-anhalt.de/dfg-ftir. Außerdem ist das Team der Hochschule Anhalt vom 3.
bis 8. Mai 2026 auf der EGU-Konferenz in Wien mit einer Session vertreten.
Forschende und Praxispartner erfahren über diesen Link mehr:
https://www.egu26.eu/session/5
Förderung und Kooperation
Die Telops Hyper-Cam Airborne Mini konnte dank einer Förderung der
Deutschen Forschungsgemeinschaft beschafft werden (DFG-Großgeräte 2022,
Fördernummer 514067990). Die HyTIR-Plattform ist eine gemeinsame
Initiative der Professoren Uwe Knauer, Marion Pause, Lutz Bannehr, Annette
Deubel und Matthias Pietsch. Bei der Flugzeugintegration unterstützten die
Unternehmen GeoFly und Milan.
