Forschungsschwerpunkte

Die Erforschung von Landschaftsstrukturen und -prozessen ist ein klassisches Betätigungsfeld der Physischen Geographie und Landschaftsökologie. Ziel ist es, zu verstehen, welche abiotischen und biotischen Elemente und Strukturen in Landschaften vorhanden sind, wie diese miteinander in Wechselwirkung stehen und wie Landschaften letztendlich „funktionieren“. Ein wichtiger Arbeitsbereich am Institut liegt in der Erfassung von Erdoberflächenprozessen mit besonderem Schwerpunkt auf Bodenerosion durch Wasser in Agrarökosystemen unter verschiedenen Bewirtschaftungsformen. Neben den klassischen Aufnahmeverfahren kommen heutzutage vor allem digitale dreidimensionale räumliche Aufnahme- und Auswertverfahren zum Einsatz. Hierzu zählen auch skript- und maschinelles-Lernen-basierte Rechenalgorithmen zur Auswertung großer Datenmengen – Big Data – wie beispielsweise Radar-Wetterdaten.

Ökosystemleistungen beschreiben und bewerten die vielfältigen Nutzen, welche die Gesellschaft aus der Natur und funktionsfähigen Landschaften bezieht. Hierzu gehören direkt konsumierbare Güter wie beispielsweise Nahrung, Wasser oder Energieträger (Versorgungsleistungen), Landschaftsästhetik und Erholung (kulturelle Leistungen) sowie Regulationsleistungen wie Klima- oder Flutregulation, Bestäubung durch Insekten und Erosionsregulation. Räumliche Modellierungen von Insektenvorkommen und Erosionsprozessen, vor allem in Agrar- und urbanen Ökosystemen, bilden aktuell einen Forschungsschwerpunkt am Institut. Es werden jedoch auch weitere Ökosystemleistungen erfasst, modelliert, analysiert und mit integrativen Bewertungsverfahren wie der ÖSL-Matrixmethode, Simulationsmodellen oder dem Natural Capital Accounting bewertet.

Digitale Mess- und Fernerkundungsmethoden sind die Basis zur Erfassung von Landschaftsstrukturen und –prozessen und zur Erstellung von digitalen dreidimensionalen Gelände- und Oberflächenmodellen (DGM/DOM). Neben den Möglichkeiten der photogrammetrischen Auswertung vorhandener Satelliten- und Luftbilddaten verfügt das Institut über verschiedene eigene Unmanned Aerial Systems (UAS/Flugdrohnensysteme), zum Teil mit Nahinfrarotkameras zur Vegetationserfassung, und einen Terrestrischen Laserscanner (TLS) zur exakten Datenerfassung im Rahmen von Forschungs- und Studienprojekten. Die Erfassungen werden mittels institutseigener Globaler Navigationssatellitensysteme (GNSS) hochpräzise verortet und anschließend in Geographischen Informationssystemen (GIS) oder Simulationsmodellen weiterverarbeitet. Somit verfügt das Institut über Möglichkeiten, den kompletten Arbeitsablauf von der hochpräzisen Datenerfassung im Gelände bis zur Erstellung exakter digitaler Landschaftsmodelle im GIS anbieten zu können.

Räumliche Daten sind die Basis physisch-geographischer und landschaftsökologischer Forschung. Geographische Informationssysteme (GIS) bieten die Möglichkeit, Raumdaten digital zu erfassen, zu verwalten, zu analysieren und anschließend als zweidimensionale Karten oder dreidimensionale Geländemodelle darzustellen. Aufgrund der enormen Bedeutung, die GIS in der modernen digitalen physischen Geographie haben, bilden GIS und Python scripting einen Schwerpunkt in der Ausbildung und Forschung am Institut. GIS-Daten bilden auch die Basis für viele weitere Anwendungen, beispielsweise in der Bodenerosionsforschung und der räumlichen Modellierung verschiedener Ökosystemleistungen mit den Modellsystemen Erosion3D©, ESTIMAP© und InVEST©. Zunehmend finden auch Verfahren der künstlichen Intelligenz wie maschinelles Lernen, vor allem zur Analyse von Big Data oder zur Vorhersage landschaftsökologischer Phänomene wie beim Digital Soil Mapping, Anwendung am Institut.