Unsere Kompetenzen

FERN.Lab bietet fundierte Kompetenzen entlang der gesamten Prozesskette

FERN.Lab steht in engem Kontakt zu den Wissenschaftlern des Department Geodäsie des GFZ. Dadurch können wir auf eine Vielzahl von unterschiedlichsten Kompetenzen zurückgreifen und so gezielt Soft- und Hardwarelösungen für Ihre spezielle Fragestellung entwickeln.

Auswahl geeigneter Sensorik und Finden von Daten
Datenerfassung mit Hilfe von unterschiedlichen Sensoren (z.B. Optisch, Thermal und Radar) via Satellit, Flugzeug, Drohnen oder stationär
Herausforderung: Sensorauswahl, Quellenauswahl, Datenhandling

Sensorsimulationen

Entwicklung zukünftiger Erdbeobachtungssensoren

Die Entwicklung zukünftiger Erdbeobachtungssensoren setzt detaillierte Kenntnisse über die Sensorperformance und der damit verbundenen Anwendungspotenziale für bestimmte Fragestellungen voraus.
Unsere Experten:innen unterstützen Sie mit der am GFZ entwickelten Sensor-End-to-End-Simulationen, welche Ihnen die Möglichkeit bietet Ihre zukünftigen Daten in Abhängigkeit der Sensorparameter bereits im Vorfeld sehr realitätsnah für den operationellen Einsatz zu testen.

GNSS Hardware / tinyBlack

Hochgenaue Positions- und Wasserdampfbestimmung

Der tinyBlack ermöglicht kostengünstig hochgenaue Positions- und Wasserdampfbestimmung unter Nutzung der zivilen Signale von GPS, GLONASS, Galileo und BeiDou mit Raten bis zu 20 Hz.
Unsere Experten:innen entwickeln einen schuhkartongroßen, kostengünstigen GNSS Empfänger, angepasst für Langzeitmessungen auch bei extremen Witterungsbedingungen. Ein integrierter ARM-basierter Industrierechner sowie interner Datenspeicher und Schnittstellen für externe Sensoren (z.B. Wetterstation) erlauben ein weites Anwendungsspektrum. Fernzugriff und Transfer der Beobachtungen in Echtzeit ist ebenso möglich wie dateibasiertes Speichern über einen längeren Zeitraum. Der Betrieb des tinyBlack ist mit 9 – 30V und bei -40 bis 85°C möglich.

Nutzung OpenData

Verwendung verschiedener Datenquellen

Copernicusopen data bieten die Möglichkeit viele Anwendungsfragen erstmals durch die Nutzung von Fernerkundungsdaten zu beantworten. Das Besondere hierbei ist die zeitliche Hochauflösung der Daten und die dichten Zeitreihen.
Unsere  Experten:innen haben Erfahrung in Prozessierungen von Daten der Copernicus Mission besonders, Sentinel 1 – Radar, Sentinel-2 multispektral und auch bei der Nutzung anderer Datenquellen z.B. Landsat. Wir stellen für spezielle Anwendungsfragen geeignete Datenstacks zusammen, auch über sehr lange Zeitreihen (Jahre bis Jahrzehnte, Grundlage: Daten ältere Missionen: Landsat Reihe, Radar: Envisat)

Nutzung kommerzieller Daten

Technologieentwicklung

Trotz vieler kostenfreier OpenData Möglichkeiten haben kommerzielle Angebote eine hohe Relevanz, denn viele Fragestellungen erfordern räumlich hochaufgelöste Daten, die nur durch kommerzielle Provider geliefert werden können.
Unsere Experten haben Erfahrung in der Prozessierung von kommerziellen multispektralen Daten wie Planet; Pleiàdes; RS; Worldview und Radardaten wie TerraSAR-X, TanDEM-X.

Beratung

Vielfältiger Support bei der Auswahl von Quelldaten

Unsere ständige Herausforderung: welche Daten werden benötigt um eine Fragestellung beantworten zu können?
Wir verstehen uns als Experten:innen und unterstützen Sie gerne dabei, die für Ihre Fragestellung richtigen Daten zu finden. Dabei berücksichtigen wir alle wichtigen Faktoren wie z.B. Verfügbarkeiten, zeitliche Wiederholraten und die Abhängigkeit von Bewölkung ebenso wie spektrale Eigenschaften, die räumliche Auflösung und natürlich auch die Kosten.
Verknüpfung von Daten
Methodenbereitstellung zur Vorprozessierung von Analyse Ready Data verschiedener Sensoren
Herausforderung: Skaleneffekte, Zeitreihenerstellung, Homogenisierung

Datenhomogenisierung

Anpassung von multisensoralen Daten

Die Erfassung und das Monitoring von Prozessen kann bestmöglich durch eine Kombination von Daten unterschiedlicher Fernerkundungssatelliten erfolgen. Für eine synergetische Analyse ist eine räumliche, spektrale und radiometrische Homogenisierung zur Vergleichbarmachung der Daten erforderlich.
Unsere Experten:innen entwickeln Prozesse zur Erstellung von einheitlichen Datenstacks optischer Satellitendaten (z.B. Sentinel-2, Landsat, Aster, PlanetScope, EnMap), die eine Angleichung der Spektralbänder und eine Koregistrierung im Subpixelbereich umsetzen. Profitieren Sie von unseren umfassenden Kenntnissen bei der Datenhomogenisierung und partizipieren Sie von unseren Softwareentwicklungen.

Zeitreihenanalyse

Veränderungs- und Anomaliedetektion in Zeitserien

Die zeitlich hochaufgelösten Datenreihen der Copernicus Mission und kommerzieller Satellitenmissionen erlauben detaillierte Veränderungsanalysen unserer Umwelt.
Unsere Experten:innen helfen Ihnen bei der Extraktion der gewünschten Informationen aus den riesigen Datenmengen, beispielsweise zur Maßnahmenkontrolle im Landwirtschaftsbereich oder zur frühzeitigen Gefahrendetektion (Hangrutschungen, Bodenbewegungen, etc.).

Big Data Analyse

Technologieentwicklung

Speziell im Bereich der Geodatennutzung stehen wir vor der Herausforderung, Zeitreihen großer und vielfältiger Daten synergetisch miteinander nutzen zu wollen.
Unsere Experten:innen unterstützen Sie bei der Entwicklung neuer, effektiver Technologien für eine fernerkundliche Analyse von großen, multi-sensoralen Datenmengen und demonstrieren deren Eignung an ausgewählten Anwendungsszenarien. FERN.Lab entwickelt integrierte Verarbeitungsketten, mit der sich Datenmengen im Petabyte-Bereich verarbeiten lassen.

Entwicklung & Validierung von Algorithmen zur Datenanalyse
Methodenentwicklung zur Analyse von Geodaten zur Beantwortung von Anwendungsfragen
Herausforderung: Interpretation von Geodaten, Interdisziplinäre Zusammenarbeit, Validierung

Geologische Lagerstätten

Abschätzung des Mineralvorkommens

Eine genaue Vorstellung über Art, Menge und Lokation von Mineralvorkommen in geologischen Lagerstätten erlaubt einen gezielten Abbau und damit eine signifikante Kostenersparnis.
FERN.Lab steht in direktem Kontakt zu Experten, welche mittels fernerkundlicher Exploration von geologischen Lagerstätten eine kostenarme, zeitnahe Abschätzung des Mineralvorkommens an der Oberfläche zur Verfügung stellen können. Dies kann sowohl hochauflösend durch geeignete Kameraaufnahmen vor Ort erfolgen, als auch großflächiger mittels Luftbildaufnahmen realisiert werden.

Forstmanagement

Geregelte nachhaltige Forstwirtschaft sichern

Biotische und abiotische Umweltfaktoren wie Schädlingsbefall oder illegale Rodungen können tiefgreifende Konsequenzen für eine geregelte nachhaltige Forstwirtschaft haben. Um die entstehenden Nachteile möglichst gering zu halten, erfordert es bei eintretender Störung zeitnahe und schonende Verfahren der Datenerfassung bereitzustellen.
Unsere ressourcensparende, satellitenbasierte Methodik erlaubt wetterunabhängige und multitemporale Vergleichsanalysen, die als Basis für ein regeneratives Maßnahmenkonzept zur Wiederherstellung des Gleichgewichts im Wald dienen.

Agrarmanagement

Analyse von Boden- und Vegetationsparametern

Die Landwirtschaft ist aufgrund des Klimawandels sowie gesellschaftlichen Zwängen aktuell starken Veränderungen ausgesetzt. Fernerkundungsdaten können hilfreiche flächenhafte Informationen bieten um, im Sinne einer nachhaltigen Bewirtschaftung, Transformationsprozesse zu unterstützen.
Unsere Experten:innen unterstützen Sie bei der Entwicklung neuer geodatenbasierter Informationsprodukte für die Landwirtschaft. Unsere Expertise umfasst die Analyse von Boden- und Vegetationsparametern. Das digitalen Experimentierfeld AgriSens DEMMIN 4.0 bietet beste Voraussetzungen neue praxisorientierte Fragestellungen direkt mit Landwirten zu testen und zu validieren.

Bodenparameter

Erfassung des Zustands der Böden

Der Boden ist die Grundlage unserer menschlichen Existens – die Basis unserer Nahrungskette und der Biodiversität. Klimaänderung und unsachgemäße Nutzung führen zur vermehrten Degradation.
Unsere Experten unterstützen Sie durch neueste Methoden zur Erfassung des Zustands der Böden bis hin zu bestimmten Bodenparametern wie z.B. der flächenhaften Verteilung der organischen Oberbodensubstanz. Unser Team arbeitet dabei von der Labor- bis zur Landschaftskala.

Biotopkartierung

Biodiversität erfassen und erhalten

Monitoring durch Fernerkundung dient als wirkungsvolle Maßnahme, Biodiversität zu erfassen und zu erhalten.
Unsere Experten unterstützen Sie darin, Lebensräume und Kulturlandschaften zu erfassen und deren Veränderungen zu detektieren. Nutzen Sie unsere Informationsprodukte als Entscheidungsgrundlage für Maßnahmen zur Biotoppflege, Biotoperhaltung und Biotopentwicklung.

Bergbauüberwachung

Deformationsereignisse bei Bergbaufolgelandschaften

Bewegungen von Abraumhalden oder Hebungen und Senkungen aufgrund von Grundwasserspiegeländerungen als Folgeerscheinung von Bergbaumaßnahmen können den Lebensraum von Menschen nachhaltig beeinflussen.
Unsere Experten verwenden Sentinel-1 Radarbilder, um großflächig Bergbau- und Bergbaufolgelandschaften auf Deformationsereignisse zu untersuchen.

Infrastrukturüberwachung

Detektion von Bewegungen im cm-Bereich

Bodenbewegungen, wie Hebungen, Senkungen oder auch Hangrutschungen, können zu Schäden an Infrastrukturen führen. Eine frühzeitige Detektion solcher Deformationen ermöglicht rechtzeitige Sanierungsmaßnahmen, um eine potenzielle Einsturzgefährdung zu verhindern.
Unsere Experten sind geschult in der Anwendung der SAR-Interferometrie auf Radarbildern, um gezielt Bewegungen im cm-Bereich von Gebäuden, Brücken, Schienen und Straßen zu detektieren. Die Methodik liefert unabhängig von Wolkenbedeckung regelmäßige Ergebnisse.

Mülldetektion

Mikroplastikdetektion im Kompostiergut

Die Verunreinigung von Kompostiergut mit Mikroplastik stellt ein Problem für Kompostieranlagen dar.
Unsere Experten evaluieren die Möglichkeit der Plastikdetektion mit Hilfe von Nahinfrarot-Spektroskopie. Die Methode kann zunächst im Labor anhand von Probenentnahmen entwickelt und getestet und mit dem abbildenden NIR-Spektrometer HySpex direkt vor Ort verifiziert werden.
Operationalisierung und Bereitstellung von Ergebnissen
Operationalisierung von Methoden mit Hilfe von APIs und GUIs, Präsentation der Analyseergebnisse
Herausforderung: Bereitstellung von Fachinformation, Dokumentation

Anwendungsschulungen

Fachwissen vermitteln

Welche Schritte sind notwendig um aus Originaldaten Analysis-Ready-Daten (ARD) zu generieren und daraus zielgerichtete Informationen abzuleiten?
Unsere Experten erklären Ihnen bei ausführlichen, fachkompetenten Schulungen geeignete Prozessierungsstrategien für Ihre gewünschte Thematik. Wir weisen auf Abhängigkeiten und Randbedingungen hin und klären über die zu erreichende Genauigkeiten auf.

Individuelle GUI Erstellung

Erstellung von grafischen Benutzeroberflächen

Wissenschaftliche Software ist häufig kommandozeilenbasiert und erfordert für die Anwendung vom Nutzer zumindest Grundkenntnisse in der Programmierung.
Unsere Experten:innen erstellenbenutzerfreundliche, grafische Oberflächen, die eine Anwendung der Software auch für eine breitere Nutzergruppe erlaubt. Dabei wird besonderer Wert auf die Erhaltung aller wichtigen Funktionalitäten gelegt und die Ergebnisse der Anwendung auf eine ansprechende Art aufbereitet und präsentiert.

Entwicklung von Programmierschnittstellen

APIs für reibungslose Interaktion zwischen Programmen

Wissenschaftliche Software ist häufig nicht auf die Interaktion mit weiteren Programmen und Modulen ausgelegt, was eine Integration verschiedener Softwarekomponenten erschwert.
Unsere Experten verfügen über Domänenwissen zur Erstellung geeigneter Schnittstellen (APIs), um mehrere BackEnd Module, auch in unterschiedlichen Programmiersprachen, miteinander zu verknüpfen und, falls erforderlich, auch eine Interaktion mit einem Front-End (z. B. Webservice) zu realisieren.

Dokumentation

Erstellung von Handbüchern

Die Anwendung von wissenschaftlicher Software erfordert häufig umfangreiches Hintergrundwissen über den Zweck der Software, ihre Nutzungsmöglichkeiten, sowie die Bedeutung und den Einfluss von einzelnen Software Parametern.
Unsere Experten verfügen über Kenntnisse zur teilautomatisierten Erstellung von Handbüchern, welche die einzelnen Komponenten, Funktionen und Parameter der Software verständlich erläutern und ergänzen deren Inhalt mit Beispielen zur optimalen Anwendung.