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Man kann die thermischen Eigenschaften 3-dimensionaler Objekte unmittelbar erfassen, zum Beispiel Gebäudefassaden. Die thermischen Eigenschaften von Gebäuden, die sich etwa aus ihrer Nutzung oder ihrem Sanierungsstand ergeben, sind von zunehmender Bedeutung, insbesondere in Innenstädten und Siedlungsgebieten. Mittels 3D-Thermographie stellen wir eine neue Dimension an Beobachtungen bzw. Messdaten zur Verfügung. Die Daten – keine Simulationen – können somit zur Erkundung, Begutachtung und zum Monitoring eingesetzt werden.

Beim AOS-T nehmen vier RGB- und vier Thermalkameras in Schrägansicht – also oblique – und in vier verschiedene Richtungen gleichzeitig Daten auf. Die technischen Herausforderungen bestehen zum Beispiel in der korrekten, geometrischen Registrierung der acht verschiedenen gleichzeitig erfassten Bilddaten. Darüber hinaus werden die Thermaldaten von zahlreichen Umgebungsbedingungen, zum Beispiel Luftfeuchtigkeit und Wind, sowie der Aufnahmegeometrie beeinflusst.

Die Prototypentwicklung hat mein Amtsvorgänger Prof. Dr. Lutz  Bannehr gemeinsam mit der Firma ATS Berlin initiiert und realisiert. Jetzt besteht die Aufgabe darin, die verfügbare Hardware – den AOSTx8 Prototyp – mit Auswertesoftware zu ergänzen. Hierfür müssen Sensor-spezifische Modelle entwickelt und softwareseitig implementiert werden, um dem Anwender eine zuverlässige und komfortable Nutzung zu ermöglichen. Dabei müssen zum Beispiel richtungs- und entfernungsabhängige Aspekte, welche die Messung der Thermalstrahlung beeinflussen, korrigiert werden. Für diese maßgeblich physikalisch-basierte Modellierung besteht aktuell noch Forschungsbedarf, welcher im Rahmen von Promotionen und FuE-Projekten am Institut für Geoinformation und Vermessung der Hochschule Anhalt bzw. in der Arbeitsgruppe Photogrammetrie und Fernerkundung gemeistert werden soll. 

Insbesondere für die hitzeresiliente Stadtplanung sind Daten zu den thermischen Eigenschaften im Stadtgebiet und besonders in eng bebauten Bereichen eine wichtige Daten- und Planungsgrundlage. Die dreidimensionalen Gebäudemodelle können beispielsweise bei der Bewertung von Sanierungsstand und Energieeffizienz von Gebäuden eingesetzt werden. Neben der Bestandsaufnahme können die Daten zukünftig auch verwendet werden, um die Wirkung von erfolgten Maßnahmen, etwa einen Umbau, zu beurteilen. In der Landschaft, zum Beispiel auch in der Agrarlandschaft, können die dreidimensionalen Thermaldaten eingesetzt werden, um beispielsweise die Wirkung von Landschaftsstrukturelementen wie Heckenstrukturen und Baumreihen auf das Mikroklima zu untersuchen. Auch die Wirkung von Maßnahmen kann über 3D-Thermaldaten beurteilt werden, etwa spezielle Pflanzungen oder auch von Agriforst.

Die Fernerkundung spielt eine zentrale Rolle, weil sie entscheidende Messdaten bereitstellen kann. Die Fernerkundung durch Satellit und Flugzeug bietet im Grunde die einzige Möglichkeit, großräumig vergleichbare Daten zu erheben. Durch die räumlich explizite Verortung und Visualisierung der Messdaten können Muster an der Landoberfläche sichtbar gemacht werden, welche am Boden mit der üblichen, menschlichen Betrachtung unserer Umwelt nicht erkennbar sind. Die Wechselwirkung von grüner, blauer und grauer Infrastruktur auf die Temperatur der Landoberfläche wird unmittelbar sichtbar. Wir können sehen und messen, welche Kühlungswirkung zum Beispiel ein Baum auf die Nachbarschaft hat.

Da es sich bei Fernerkundungsdaten um physikalisch basierte und standardisierte Beobachtungen handelt, stellen diese eine belastbare Entscheidungsgrundlage dar. Insbesondere die Möglichkeit der visuellen Interpretierbarkeit macht Fernerkundungsdaten zu einem wirkungsvollen Kommunikationsmittel. Temperaturmuster an der Landoberfläche können visualisiert werden und unmittelbar mit vorhandenen Nutzungsformen in Verbindung gebracht werden.

Die aktuell steigende Nachfrage an 2D-Thermaldaten verspricht auch eine zunehmende Nachfrage von 3D-Thermaldaten. Die Methodik der Schrägaufnahme für die 3-D Objektmodellierung wird bereits mit zahlreichen Drohnen ermöglicht. Dafür gibt es einen Markt. Drohnen sind jedoch in ihrem Einsatz sehr eingeschränkt und mittels flugzeuggestützter 3D-Thermographie kann man auch Daten von ganzen Stadtgebieten recht effizient bereitstellen.

Prof. Dr. Marion Pause stellt ihre Forschung vom 31. März bis 4. April auch auf der Hannover Messe vor. Hier präsentiert sich die Hochschule Anhalt gemeinsam mit der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, der Hochschule Magdeburg-Stendal und der Hochschule Harz sowie den Thüringer Hochschulen und Universitäten auf dem Gemeinschaftsstand FORSCHUNG FÜR DIE ZUKUNFT in Halle 2/ Stand C16.

lehrt und forscht am Fachbereich 3 der Hochschule Anhalt: Architektur, Facility Management und Geoinformation. Mehr Informationen stehen auf ihrer persönlichen Seite: https://www.hs-anhalt.de/hochschule-anhalt/service/personenverzeichnis/person/dr-marion-pause.html. Im August 2024 erschien ein erstes Interview mit ihr auf dem Klimablog der Hochschule Anhalt zum Thema "Klimawandel mit den Augen | Teil 1": https://www.hs-anhalt.de/hochschule-anhalt/aktuelles/neuigkeit-1/klimawandel-mit-den-augen-von-oben-teil-1.html

Die Hochschule Anhalt erforscht mit modernster Sensortechnik Umwelt- und Klimaprozesse. Das Institut für Geoinformation und Vermessung am Standort Dessau setzt insbesondere auf flugzeuggestützte Spektrometer. Hintergrund sind oft interdisziplinäre Forschungsprojekte, um nachhaltige Lösungen für Stadtentwicklung, Umweltplanung und Landwirtschaft zu entwickeln.

Technische Möglichkeiten:

• Sensoren: Flugzeuggestützte bildgebende Spektrometer und FTIR-Spektrometer

• Spektralbereich: 400–2500 nm (bildgebende Spektrometer), 7,4–11,8 µm (FTIR-Spektrometer)

• Einsatzgebiete: Agrarlandschaften, urbane Siedlungsräume

• Forschungsprojekte: u. a. DFG INST 458/31-1, DFG INST 458/55-1, AgriRestore