Unsere Forschung beschäftigt sich mit vielfältigen anwendungsbezogenen und raumzeitlichen Fragestellungen in nationalen und internationalen Forschungsprojekten und Kooperationen.
Fachliche Schwerpunkte sind Landschaftsökologie, physische Geographie, Stadtökologie, integrative Forschung zu Mensch-Umweltsystemen, Forschung zum Globalen Wandel, Landnutzungswandel und Ökosystemleistungen unter Einsatz moderner, digitaler Methoden wie GIS, Fernerkundung, Modellierung und Visualisierung. Beim Schwerpunkt Ökosystemleistungen liegt der Fokus auf urbanen und agrarisch genutzten Systemen und auf regulierenden Ökosystemleistungen wie Bodenerosionskontrolle, Bestäubung und Klimaregulation sowie auf kulturellen Ökosystemleistungen wie Erholung.
Forschungsthemen am Institut
Im Bereich Physische Geographie stehen die folgenden Forschungsthemen im Fokus:
- Landschaftsstrukturen und Landschaftsprozesse
- Ökosystemzustände und -leistungen
- Methodenentwicklung und -anwendung
Im Bereich Digitale Landschaftsökologie stehen die folgenden Forschungsthemen im Fokus:
Methodenschwerpunkte
Digitale Mess- und Fernerkundungsmethoden
Anhand digitaler Mess- und Fernerkundungsmethoden werden Landschaftsstrukturen und -prozesse erfasst und digitale dreidimensionale Gelände- und Oberflächenmodellen (DGM/DOM) erstellt. 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 Navigationssatellitensystem-Geräte (GNSS) hochpräzise verortet und anschließend in Geographischen Informationssystemen (GIS) oder Simulationsmodellen weiterverarbeitet. Unser Institut kann somit den kompletten Arbeitsablauf anbieten – von der hochpräzisen Datenerfassung im Gelände bis zur Erstellung exakter digitaler Landschaftsmodelle im GIS.
Geographische Informationssysteme und räumliche Modellierung
Räumliche Daten sind die Basis physisch-geographischer und landschaftsökologischer Forschung. Geographische Informationssysteme (GIS) ermöglichen es, 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 sind 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 und Prozesse Anwendung am Institut. Forschungsdaten unterschiedlicher Struktur, z. B. Fernerkundungsdaten sowie standortbasierte Messdaten, werden zunehmend verknüpft und in Linked-Data-Ansätzen analysiert.
Geostatistik und räumliche Datenanalyse
Neben dem Einsatz von Geographischen Informationssystemen (GIS) werden (geo)statistische Analysemethoden, also um den Raumbezug erweiterte statistische Verfahren, für die Datenauswertung verwendet. Schwerpunktmäßig wird hier mit Open-Source-Software wie R oder Python Scripting gearbeitet, um Transparenz und Reproduzierbarkeit zu gewährleisten. Von deskriptiver über analytische bis hin zu multivariater Statistik kommen hier verschiedene Verfahren zur Anwendung. Insbesondere zur Auswertung repetitiver oder großer Datensätze („Big Data“) sind skript- und maschinelles-Lernen-basierte Rechenalgorithmen oftmals den kartenbasierten GIS-Nutzeroberflächen vorzuziehen. Hierdurch haben Scripting-basierte (geo)statistische Analysemethoden auch in der physischen Geographie eine wachsende Relevanz.
Da diese Fähigkeiten für Studien- und Abschlussarbeiten sowie als weitere Qualifikation für den Arbeitsmarkt essenziell sind, wird das Lehrangebot hier stetig aktualisiert und ausgebaut.
