Methoden und Techniken der Fernerkundung fungieren als wichtige Hilfsmittel im regionalen Umweltmanagement. Um diese zu optimieren, untersucht die folgende Arbeit sowohl die Verwendung als auch Synergien verschiedener Sensoren aus unterschiedlichen Wellenlängenbereichen.
Der Fokus liegt auf der Modellentwicklung zur Ableitung von Pflanzenparametern aus fernerkundlichen Bestandsmessungen sowie auf deren Bewertung. Zu den verwendeten komplementären Fernerkundungssystemen zählen die Sensoren EO-1 Hyperion und ALI, Envisat ASAR sowie TerraSAR-X. Für die optischen Hyper- und Multispektralsysteme werden die Reflexion verschiedener Spektralbereiche sowie die Performanz der daraus abgeleiteten Vegetationsindizes untersucht und bewertet. Im Hinblick auf die verwendeten Radarsysteme konzentriert sich die Untersuchung auf Parameter wie Wellenlänge, Einfallswinkel, Radarrückstreuung und Polarisation. Die Eigenschaften verschiedener Parameterkombinationen werden hierbei dargestellt und der komplementäre Beitrag der Radarfernerkundung zur Wachstumsüberwachung bewertet. Hierzu wurden zwei Testgebiete, eines für Winterweizen in der Nordchinesischen Tiefebene und eines für Reis im Nordosten Chinas ausgewählt. In beiden Gebieten wurden während der Wachstumsperioden umfangreiche Feldmessungen von Bestandsparametern während der Satellitenüberflüge oder zeitnah dazu durchgeführt.
Mit Hilfe von linearen Regressionsmodellen zwischen Satellitendaten und Biomasse wird die Sensitivität hyperspektraler Reflexion und Radarrückstreuung im Hinblick auf das Wachstum des Winterweizens untersucht. Für die optischen Daten werden drei verschiedene Modelvarianten untersucht: traditionelle Vegetationsindices berechnet aus Multispektraldaten, traditionelle Vegetationsindices berechnet aus Hyperspektraldaten sowie die Berechnung von Normalised Ratio Indices (NRI) basierend auf allen möglichen 2-Band Kombinationen im Spektralbereich zwischen 400 und 2500 nm. Weiterhin wird die gemessene Biomasse mit der gleichpolarisierten (VV) C-Band Rückstreuung des Envisat ASAR Sensors linear in Beziehung gesetzt. Um den komplementären Informationsgehalt von Hyperspektral und Radardaten zu nutzen, werden optische und Radardaten für die Parameterableitung kombiniert eingesetzt.
Das Hauptziel für das Reisanbaugebiet im Nordosten Chinas ist das Verständnis über die kohärente Dualpolarimetrische X-Band Rückstreuung zu verschiedenen phänologischen Wachstumsstadien. Hierfür werden die gleichpolarisierte TerraSAR-X Rückstreuung (HH und VV) sowie abgeleitete polarimetrische Parameter untersucht und mit verschiedenen Ebenen im Bestand in Beziehung gesetzt. Weiterhin wird der Einfluss der Variation von Einfallswinkel und Auflösung auf die Bestandsparameterableitung quantifiziert. Neben der Signatur von HH und VV ermöglichen vor allem die polarimetrischen Parameter Phasendifferenz, Ratio, Koherenz und Entropy-Alpha die Bestimmung bestimmter Wachstumsstadien.
Die Ergebnisse der Arbeit zeigen, dass die komplementären Fernerkundungssysteme Optik und Radar die Ableitung von Pflanzenparametern und die Bestimmung von Heterogenitäten in den Beständen ermöglichen. Die Synergien diesbezüglich müssen auch in Zukunft weiter untersucht werden, da neue und immer variablere Fernerkundungssysteme zur Verfügung stehen werden und das Umweltmanagement weiter verbessern können
