ReCharBo – Regionale Charakterisierung von Bodeneigenschaften mittels Methoden der Fernerkundung, Geophysik und Bodenkunde

Einleitung

Da die Bodenqualität weltweit durch Bodendegradation bedroht ist, ist für den Erhalt der Böden und ihrer Funktionen grundsätzlich eine umfassende Datenbasis dringend notwendig. In zahlreichen Ländern fehlen jedoch Bodeninformationen oder sind nicht mehr aktuell. Im Rahmen des Projekts ReCharBo werden daher an der BGR etablierte Methoden der hubschraubergestützten oder satellitengebundenen Fernerkundung, der Hubschrauber‐ und Bodengeophysik sowie der Labore und Feldapparaturen der Bodenkunde und Mineralogie für eine schnelle, regionale Charakterisierung von Bodeneigenschaften kombiniert. So werden im Rahmen von abteilungs‐ und fachbereichsübergreifenden gemeinsamen Untersuchungen neue Methoden entwickelt mit dem Ziel, klassische Bodenuntersuchungen, die oft zeitaufwändig und kostspielig sind, für die Erfassung verschiedener Bodeneigenschaften und Maßstabsebenen zu ergänzen und z.B. für die Landnutzungsplanung bereitzustellen.

Konen, L.: Ableitung von Bodenparametern mittels multiskaliger Gammaspektromietrie

Gammaspektrometrische Messung und Bestimmung der Bodenart im Feld Quelle: BGR

Die Gammaspektrometrie ist eine zeit‐ und kosteneffiziente Methode. um über die natürliche Gammastrahlung den Kalium‐, Thorium‐ und Urangehalt des Oberbodens zu bestimmen. In insgesamt 14 Untersuchungsgebieten in Niedersachsen und Baden‐Württemberg wurden neben gamma‐radiometrischen Messungen im Gelände auch Bodenproben entnommen. Im Labor wurde an diesen Proben unter anderem der Kaliumgehalt als auch der Tongehalt bestimmt. Aus diesen Daten konnte eine Pedotransferfunktion zur Ableitung von Tongehalten aus radiometrischen Messungen erstellt werden.

Darüber hinaus wurden die Untersuchungsgebiete mit dem BGR‐Helikopter radiometrisch vermessen. Exemplarisch an einem Untersuchungsgebiet wird der Tongehalt aus den radiometrischen Messungen über die Pedotransferfunktion in der Fläche abgeschätzt. Die Kaliumgehalte an sich als auch die Tongehalte des Bodens gelten als wichtige Größen zur Abschätzung der Bodenfruchtbarkeit in der Pflanzenernährung.

Schodlok, M.: Ableitung von Bodenparametern mittel VNIR-SWIR Laborspektren und flugzeuggestützten hyperspektralen Fernerkundungsdaten

Hyperspektrale Flugzeugdaten und abgeleiteter Tongehalt Quelle: BGR

Hyperspektrale Fernerkundung ermöglicht eine zeit‐ und kosteneffiziente Quantifizierung von Bodenparametern. Für die Datenerhebung auf landwirtschaftlich genutzten Flächen kommen unterschiedliche Sensoriken zum Einsatz. Sowohl punktuelle Labor‐ und Geländespektrometermessungen als auch Aufnahmen von drohnen‐ und flugzeuggestützten bildgebenden Spektrometern. Zusätzlich sind Bodenproben während der Geländearbeiten entnommen und bodenkundlich analysiert worden. Hyperspektrale punktuelle Labormessungen im VNIR‐SWIR Wellenlängenbereich (350‐2500 nm) werden in Verbindung mit den, im Bodenlabor gemessenen, Parametern genutzt um Auswertemethoden zur Quantifizierung einzelner Bodenparameter (hier organischer Kohlenstoff, Korngrößenfraktionen) zu entwickeln. Die so entstandenen Auswertemethoden werden anschließend auf bildgebende Verfahren angewendet um oberflächennahe Bodenparameter regional zu charakterisieren. Ein weiteres Ziel der Arbeit ist die Untersuchung von Skalierungseffekten, mit der Fragestellung welche Informationsdetails auf der regionalen Skala erhalten bleiben. Dazu werden die Skalen der Labor‐ und Feldmessungen mit lokalen drohnengestützten Daten, regionalen luftgestützten (Flugzeug) Hyperspektralbefliegung und überregionalen satellitengestützten Hyperspektraldaten (Prisma, EnMAP) verglichen.

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