Die Untersuchung geht der Fragestellung nach, unter welchen Bedingungen sich auf regionaler Ebene die Innovationspotenziale von kleinen und mittleren Unternehmen (KMU) bestmöglich erschließen lassen. Der Theorieteil identifiziert hierfür zunächst drei wesentliche Bestimmungsgründe der regional unterschiedlichen Innovationstätigkeit und beschäftigt sich anschließend mit den wichtigsten regionalen Förderbereichen zur Steigerung der Innovationstätigkeit von KMU. Die Empirie untersucht die Innovationsförderpraxis anhand von zwei regionalen Fallstudien: die niedersächsische Region Weser-Ems und das ostdeutsche Bundesland Brandenburg. Es werden unterschiedliche Förderkonzeptionen zur Unterstützung der regionalen Innovationstätigkeit in den beiden Regionen analysiert. Eine sekundärstatistische Strukturanalyse überprüft hierzu zunächst die Charakteristika der beiden Untersuchungsregionen. Die zentralen empirischen Erkenntnisse werden durch die Auswertung von Experteninterviews mit regionalen Intermediären gewonnen. Dies ermöglicht ein tiefergehendes Verständnis der regionalen Förderpraxis. Als Ergebnis zeigt die Untersuchung Möglichkeiten zur Optimierung der regionalen Innovationsförderung auf und zielt darauf ab, die vorhandenen Einzelmaßnahmen zu einer integrierten Förderstrategie zusammenzuführen. Hierbei kommt es darauf an, Unterstützungsangebote für den gesamten Innovationsprozess vorzuhalten. Als Kernergebnisse formuliert die Untersuchung sechs Schlussfolgerungen für die Ausgestaltung erfolgreicher regionaler Innovationsförderung. Unter Berücksichtigung dieser Schlussfolgerungen werden regionalwirtschaftliche Implikationen zur Weiterentwicklung der regionalen Innovationsförderung aufgezeigt.

Modellierung, Analyse und Bewertung des chemischen Gewässerzustandes in Flussgebieten Der Schwerpunkt der chemischen Belastungen von Oberflächengewässern durch Abwasseremissionen verlagert sich in jüngerer Zeit, durch die Ertüchtigung der Abwasserreinigungsanlagen, von biologisch leicht abbaubaren organischen Substanzen hin zu Mikroverunreinigungen. Die Expositionsanalyse von Gewässersystemen gegen xenobiotische Substanzen mit dem Ziel einer Steuerung der Belastungen rückt immer mehr in den Vordergrund des Interesses (EG 2000, EG 2001). Am Beispiel des nordrhein-westfälischen Rheineinzugsgebiets wird in der vorliegenden Arbeit eine Analyse und Bewertung des chemischen Gewässerzustandes durch georeferenzierte Modellierung von Flussgebieten durchgeführt. Eingesetzt wird das Modellsystem GREAT-ER (Georeferenced Regional Exposure Assessment Tool for European Rivers). Der methodische Teil der Arbeit beschreibt die Kalibrierung des Modellsystems für das Einzugsgebiet des Rheins in Nordrhein-Westfalen. Weiter werden die für die Modellierung notwendigen Eingangsparameter verschiedener beispielhafter Substanzen aus verschiedenen Quellen hergeleitet. In den Anwendungsstudien werden Simulationsergebnisse für die Stoffe Bor, EDTA, HHCB, und Diclofenac sowie Diuron und Ammoniumstickstoff dargestellt und mit Messwerten der Gewässerkonzentrationen verglichen. Die Emissionsmengen für Bor und EDTA aus dem Gebrauch im Haushalt sind gut quantifizierbar. Beide Substanzen verhalten sich in den Gewässern konservativ und konnten deshalb für die Kalibrierung des Modellsystems genutzt werden. HHCB und Diclofenac sind Substanzen, die typischerweise über Haushaltsabwässer in die Gewässer gelangen, aus diesen jedoch gut eliminiert werden. Das Pestizid Diuron gelangt mit dem Oberflächenabfluss von versiegelten Flächen in das Abwasser und die Gewässer. Die Elimination aus den Gewässern ist gering. In der Arbeit wird eine Quantifizierung der Emissionsmengen auf Basis der versiegelten Flächen durchgeführt und damit eine räumliche Zuordnung der Eintragsmengen erreicht. Mit Ammoniumstickstoff wird schließlich die Gewässerexposition einer Substanz berechnet, die auch über diffuse Quellen in die Gewässer gelangt. Grundannahme ist hier, dass die Frachten aus Punktquellen die diffusen Einträge überlagern. In Abhängigkeit von der jeweiligen Substanz und Lage der Messstellen zeigen die Ergebnisse sowohl gute Übereinstimmung als auch stellenweise große Abweichungen zu den gemessenen Substanzkonzentrationen in den Gewässern. Für die auftretenden Abweichungen ergeben sich Erklärungsansätze, aber auch weiterer Untersuchungsbedarf wird deutlich. Die Ergebnisse der Arbeit belegen, dass das mit GREAT-ER entwickelte Werkzeug zur georeferenzierten Modellierung von Substanzkonzentrationen in Gewässern auf dem Gebiet der zeitlichen und räumlichen Analyse von realen Messwerten und im Rahmen eines Immissions- und Belastungsmanagements einsetzbar ist. Es können aus den Umgebungsparametern begründete Hypothesen zu lokalen Substanzkonzentrationen in Gewässern entwickelt werden, deren Informationsgehalt gegenüber Messung und generischer Modellierung höher ist.

The cumulative dissertation at hand addresses the question of how promising the successful implementation of the WFD is. Since research on implementation deficits has so far mainly considered national and sub-national levels, regional and local scales are taken centre stage within the dissertation. The Hase river catchment, which is located in one of Germany s most intensive livestock areas, serves as an example. The thesis shows that the procedural character of the WFD and regulative uncertainties give way to interpretation and action leeway, which will be pivotal to judgement on implementation success at lower levels. Moreover, the consistent operationalisation of nitrate limits in particular has led to major difficulties during implementation in Germany from which restraints can be expected for the preparation of river basin management plans and the program of measures. As to the regional level, implementation restraints also upraise due to socio-economic dependencies from agriculture and a high identification of the regional population with this economic sector have placed agriculture in a powerful position. In conclusion, one can state that various implementation restraints occur and the cause of these can be found at all scales European, sub-national and regional. The results of this dissertation concerning the multi-level system reveal that the relationship and interaction of the various scales will be given increased attention during the implementation process of European environmental policy. Besides the national and sub-national scale, the regional and local levels will be of equal importance. The question of suitable scales for implementation decisions and measures also offers pivotal approaches to undertake future research. Further research needs occur with new regional studies at national and international scales, with regard to the future of water protection in the course of the reform of German federalism and the current debate on climate change.

Spatial Aspects of Chemical Exposure Assessment: A Tool for River Networks. Chemical exposure assessment has gained increasing attention in recent years. Its methodologies have enabled scientists and policy-makers to understand exposure paths and to identify environmental compartments of concern. Mathematical models are used for the prediction of a chemical's concentration in a certain compartment and in some cases also for predicting the duration or time of highest load. With the Geo-referenced Regional Exposure Assessment Tool for European Rivers (GREAT-ER) spatial aspects of regional exposure assessment are addressed for the "down-the-drain" path of consumer chemicals such as detergents. On the basis of a carefully developed simulation model (Boeije, 1999), this thesis describes the concept and realization of the developed software tool GREAT-ER. With data composition and processing on the one hand and application and analysis on the other hand, two crucial aspects in spatial exposure assessment are identified and discussed. Geo-referenced real-world data are not readily available in a usable form. An intermediate format is defined to separate the tasks of an initial preparation of raw data from the final aggregation leading to a directly usable data set. It is shown that the latter step can be fully automated and thus efficiently supports an iterative procedure of data quality improvement. The application of GREAT-ER to the substances LAS (readily degradable) and boron (inert) in four Yorkshire catchments demonstrates the ability to predict mean final effluent and in-stream concentrations with an average error of less than a factor of 2. Furthermore, regional summaries and risk characterization add useful information to judging a regional response to the (potential) release of a substance. In conclusion, the development and application of GREAT-ER has proven that geo-referenced exposure assessment is possible with regard to both quality and practicability. Future activities should focus on gaining further experiences in performing simulations, improving the tool itself and extending its abilities. Finally the integration of further models should be evaluated.

Die Landwirtschaft ist heute der wichtigste Treiber der globalen Degradation von Ökosystemen. Es existiert jedoch wenig konkretes Wissen, wie Ökosysteme zu schützen sind und gleichzeitig die Nahrungsproduktion für die wachsende Weltbevölkerung gesichert werden kann. In dieser Dissertation untersuche ich Optimierungsmöglichkeiten im landwirtschaftlichen Wassermanagement. Ich quantifiziere praxisorientierte Verbesserungen der Regenwassernutzung und Optimierungen von Bewässerungssystemen, unter Einhaltung der „environmental flow requirements“ (EFRs). Um diese komplexen Interaktionen zu untersuchen, entwickle ich ein agro-hydrologisches Modell auf Basis detaillierter, mechanistischer Prozessabbildung weiter. Erstens, 39% der derzeitigen Wasserentnahmen für Bewässerung sind nicht nachhaltig und somit auf Kosten der Ökosysteme. Zweitens, solche lokalen Wasserentnahmegrenzen legen nahe, dass die globale Grenze für den menschlichen Wasserverbrauch deutlich niedriger liegt, als bisher angenommen (2800 vs 4000 km3yr-1). Drittens, die Implementierung von EFRs würde die landwirtschaftliche Produktion erheblich beeinträchtigen, mit >20% in stark bewässerten Gebieten. Verbesserte Nutzung des Niederschlagswassers und die Optimierung von Bewässerungssystemen, können die weltweite Nahrungsmittelproduktion allerdings um rund 40% nachhaltig steigern - ausreichend, um die Nahrungsmittellücke der wachsenden Weltbevölkerung bis 2050 zu halbieren. Zusammenfassend stellt diese Arbeit die erste umfassende und systematische Einschätzung globaler Potentiale der nachhaltigen Intensivierung der Landwirtschaft aus der Wasserperspektive dar. Die in dieser Arbeit vorgebrachten innovativen und quantitativen Erkenntnisse legen nahe, dass das Potential der diskutierten Interventionen höhere politische Aufmerksamkeit erfahren sollte. Meine Ergebnisse können eine konkretere Diskussion zur Umsetzung der Sustainable Development Goals untermauern. / Agriculture is today''s most important driver of ecosystem degradation across scales. However, there is little evidence on how to attain the historic twin-challenge of maintaining environmental integrity while producing enough food for a growing world population. In this thesis, I assess opportunities in agricultural water management to reconcile future food needs with environmental limits to water use. I explore solution-oriented ways to improve rainfed and irrigation systems alike, while safeguarding environmental flows (EFRs). To study complex interactions quantitatively, I advanced a state-of-the-art global modeling framework based on detailed, mechanistic process representation. First, a systematic upscaling of EFRs to global coverage indicates that 39% of current freshwater withdrawals for irrigation are unsustainable and occur at the cost of ecosystems. Second, accounting for EFRs indicates that the planetary boundary for freshwater use might be notably lower (2800 vs. 4000 km3yr-1) than expected. Third, maintaining EFRs would significantly affect food production, cutting >20% of total kcal production across intensely irrigated areas. Fourth, improving irrigation systems in combination with optimizing the use of precipitation water, provides effective and accessible measures to compensate for adverse impacts from protecting EFRs and climate change. Such integrated interventions could sustainably intensify global food production (+40% kcal) to the degree sufficient to halve the global food gap by 2050. In conclusion, this thesis provides the first comprehensive and systematic assessment of hitherto largely unquantified water opportunities in sustainable intensification of agriculture. While requiring corroboration by finer-scale research, the innovative quantitative foundation provided in this thesis suggests that farm water management merits a rise in political attention, and it can inform a more comprehensive discussion of related SDG target interactions.

Multimodalität, die Nutzung mehrerer Verkehrsmittel innerhalb eines bestimmten Zeitraums, ist ein Sammelbegriff für sehr unterschiedlich in der Alltagspraxis umgesetztes Mobilitätsverhalten. Sie wird als Gegenkonzept zur einseitigen Nutzung des privaten Autos verstanden, mit dem sich große Hoffnungen für die zukünftige Entwicklung des Verkehrs verbinden. Bisherige Arbeiten grenzen den betrachteten Personenkreis fast immer auf eine bestimmte Form multimodalen Verhaltens ein, allen voran auf die Nutzung des Autos und öffentlicher Verkehrsmittel. Ansatzpunkt der vorliegenden Arbeit ist es, die verschiedenen Facetten multimodalen Verhaltens in ihrer Gesamtheit darzustellen und zu untersuchen. Hierzu wird eine Klassifikation entwickelt, die sich aus der Modalwahl ableitet. Die Analyse des Mobilitätsverhaltens basiert auf den Daten des Deutschen Mobilitätspanels von 1999 bis 2008 und der Studie Mobilität in Deutschland aus den Jahren 2002 und 2008. In Abhängigkeit davon, welche der Verkehrsmittel MIV, ÖV und Fahrrad im Verlauf einer Woche zum Einsatz kommen, werden die Probanden einer Modalgruppe zugeordnet. Die Analyse lässt den enormen Facettenreichtum multimodalen Verhaltens erkennen. Generell ist multimodales Verhalten eine urbane Verhaltensweise, die v.a. den Alltag junger Personen prägt und dies in zunehmendem Maß. In Summe legen Multimodale weniger Kilometer mit dem Auto zurück als monomodale Autofahrer. Ihr CO2-Fußabdruck fällt je nach Datensatz um 20 bis 34 Prozent geringer aus als der von ausschließlichen Autofahrern. Nichtsdestotrotz nutzen viele Multimodale das Auto für einen erheblichen Anteil ihrer Wege. In Zukunft wird ausschlaggebend sein, wie sich die Verkehrsmittelanteile v.a. in Bezug auf weite Wege verändern und wie sich die gegenwärtig auf der Nachfrage- und Angebotsseite feststellbaren Veränderungen auswirken. / Multimodality, the use of several modes of transportation during a specified time period, is a general term for a wide variety of everyday mobility behaviors. It is perceived as an alternative to one-sided use of private cars, and one which has attracted great hopes for the future development of transportation. Based on the research which has been done in the past, people almost always limit themselves to a particular form of multimodal behavior, most often to use of cars and public transportation. The starting point of the present paper is to present and examine the various facets of multimodal behavior in their entirety. To this end, a method of classification will be developed which is derived from the selection of modes of transportation. The analysis of mobility behavior will be based on the data of the German Mobility Panel from 1999 to 2008 and the Mobility in Germany study from the years 2002 and 2008. Subjects will be assigned to modal groups depending on which of the modes of transportation, motorized individual traffic, public transportation and bicycle, are used in the course of a week. The analysis reveals the enormously diverse nature of multimodal behavior. In general, multimodal behavior is an urban phenomenon which is increasingly characterizing the everyday urban routine, especially for younger persons. In aggregate, multimodal persons drive fewer kilometers by car than monomodal car drivers. Their carbon footprint is 20-34 percent less than that of exclusive car drivers, depending on the data set. Nevertheless, many multimodal persons do use cars for a considerable portion of their travel needs. How the relative share of the various modes of transportation will change in the future, especially with respect to long-distance travel, and the impact of the currently observable changes in supply and demand will be decisive factors in the future.

Diese Arbeit untersucht, inwiefern Visual Analytics die Analyse von Prozessen in geowissenschaftlichen raum-zeitlichen Daten unterstützen kann. Hierzu wurden drei neuartige Visual Analytics Ansätze entwickelt. Jeder Ansatz addressiert eine wichtige Analyseperspektive. Der erste Ansatz erlaubt es, wichtige räumliche Zustände in den Daten sowie deren auftreten in der Zeit zu untersuchen. Mittels hierarchischem Clustering werden alle in den Daten enthaltenen räumlichen Zustände in einer Clusterhierarchie verortet. Interaktive visuelle Analyse ermöglicht es, verschiedene räumliche Zustände aus den Daten zu extrahieren und die dazugehörigen raum-zeitlichen Muster zu interpretieren und zu bewerten. Der zweite Ansatz unterstützt die systematische Analyse des in den Daten zu beobachtenden zeitlichen Verhaltens sowie dessen Auftreten im geographischen Raum mittels einer Kombination aus Cluster Ensembles und interaktiver visueller Exploration. Der dritte Ansatz gestattet die Detektion und Analyse von zeitlichen Zusammenhängen in den Daten. Hierzu wurde eine etablierte Methode zur Analyse von zeitlichen Zusammenhängen zwischen zwei einzelnen Zeitreihen, gefensterte Kreuzkorrelation, durch Visual Analytics auf den Vergleich von Zeitreihenensembles erweitert. Dadurch ist es nicht nur möglich, Zusammenhänge zwischen Zeitreihen zu untersuchen, sondern auch Unsicherheiten in den Daten zu berücksichtigen. Alle Ansätze wurden anhand einer nutzer- und aufgabenorientierten Methodik entwickelt und erfolgreich in Anwendungsfällen aus der Erdsystem-Modellierung, der Ozeanmodellierung, der Paläoklimatologie und sogar den Kognitionswissenschaften eingesetzt. Diese Dissertation zeigt, dass Visual Analytics einen wertvollen Ansatz zur Analyse von Prozess-bezogenen Mustern in raum-zeitlichen Daten darstellt. Es kann die Grenzen existierender Analysemethoden erweitern und ermöglicht Geowissenschaftlern neue, aufschlussreiche Sichtweisen auf Daten und die darin beschriebenen Prozesse. / This thesis studied how visual analytics can facilitate the analysis of processes in geoscientific spatiotemporal data. Three novel visual analytics solutions were developed, each addressing an important analysis perspective. The first solution addresses the analysis of prominent spatial situations in the data and their occurrence over time. Hierarchical clustering is used to arrange all spatial situations in the data in a hierarchy of clusters. The combination with interactive visual analysis enables geoscientists to explore and alter the resulting hierarchy, to extract different sets of representative spatial situations, and to interpret and assess the corresponding spatiotemporal patterns. The second solution supports geoscientists in the analysis of prominent types of temporal behavior and their location in geographic space. Cluster ensembles are integrated with interactive visual exploration to enable users to systematically detect and interpret various types of temporal behavior in different data sets and to use this information for assessment of simulation model output. The third solution enables geoscientists to detect and analyze interrelations of temporal behavior in the data. Windowed cross-correlation, a technique for comparison of two individual time series, was extended to the comparison of entire ensembles of time series through visual analytics. This not only allows scientists to study interrelations, but also to assess how much these interrelations vary between two ensembles. All visual analytics solutions were developed following a rigorous user- and task-centered methodology and successfully applied to use cases in Earth system modeling, ocean modeling, paleoclimatology, and even cognitive science. The results of this thesis demonstrate that visual analytics successfully addresses important analysis perspectives and that it is a valuable approach to the analysis of process-related patterns in geoscientific spatiotemporal data.

Die Arbeit beschäftigt sich mit dem Konzept der Quartierseffekte und überprüft im Rahmen eines deutsch-französischen Vergleichs sowohl dessen Nützlichkeit für die Stadtforschung, als auch sein Potential für die Ausrichtung integrierter Quartierspolitik. Unter Quartierseffekten werden unabhängige Effekte des Wohngebiets verstanden, die sich auf die Lebensqualität und die Perspektiven seiner Bewohner auswirken. Wenngleich Quartierseffekte auf der Ebene der Individuen oft nur schwer zu messen sind, wird hier davon ausgegangen, dass sie durchaus Aufschluss über soziale Entwicklungen und Dynamiken des Gebiets selbst geben können. Auf der Grundlage von vier qualitativen Fallstudien in Quartieren in Berlin, Erlangen, Ile-de-France und Lille, werden der lokale Kontext der Entstehung von Quartierseffekten erörtert, deren Bedeutung für die Lebensqualität der Bewohner vor Ort diskutiert, sowie zentrale Wirkungszusammenhänge analysiert. Die Ergebnisse der Arbeit unterstreichen, dass das Konzept der Quartierseffekte ein umfassendes Instrumentarium zur Analyse lokaler Wirkungszusammenhänge sozialer Ungleichheit liefert und dazu geeignet ist, politische Interventionen auf Effekte des Quartiers und deren Wirkungszusammenhänge vor Ort abzustimmen / This paper deals with the concept of area effects and screens within the frame of a German-French comparison both its utility as far as urban research is concerned, as well as its potential for the development of area-based policies. Area effects are independent effects of neighborhood which influence the life quality and the perspectives of their inhabitants. Even though area effects on individuals are often quite difficult to measure, the paper assumes that they offer valuable clues about social development and dynamics of the area itself. The local context of the development of area effects is then illustrated on the base of four qualitative case studies in areas in Berlin, Erlangen, Ile-de-France and Lille. Their importance for the life quality of the inhabitants, and their central interdependency is also addressed. The outcome of the survey makes the pertinence of both positive and negative area effects in every researched area clear, as well as it illustrates the central connections for their development and impacts within the areas. The findings of the current paper emphasize that the concept of area effects provides with a comprehensive conceptual instrument meant to analyze the local interdependency of social disparity and that it is appropriate to attune locally political intervention to the area effects and their interdependency.

Politische und sozioökonomische Rahmenbedingungen haben entscheidenden Einfluss auf Landnutzungswandel; die relative Bedeutung dieser Faktoren untereinander ist jedoch oftmals unklar. Ziel dieser Arbeit ist es, durch die Untersuchung der Auswirkungen der politischen und sozioökonomischen Transformation auf Landnutzungswandel in Osteuropa zu einem besseren Verständnis solcher übergreifenden Einflussfaktoren beizutragen. Am Beispiel des Dreiländerecks Polen-Slowakei-Ukraine in den Karpaten wurden hierzu grenzüberschreitende Landschaftsvergleiche durchgeführt, da solche Vergleiche die Entkopplung der Faktoren allgemeiner Landnutzungstrends von Faktoren länderspezifischer Veränderungen ermöglichen. Darüber hinaus sind die Auswirkungen postsozialistischen Landschaftswandels auf die Karpaten, einem Gebiet mit einzigartigem ökologischen Wert, bisher weitestgehend unerforscht. Mit Hilfe von Landsat TM/ETM+ Satellitendaten aus dem Jahr 2000 wurden rezente Landschaftsunterschiede zwischen Ländern quantifiziert. Auf der Basis von Bildern von 1986-2000 wurde anschliessend überprüft, ob Länderunterschiede auf sozialistischen oder post-sozialistischen Landschaftswandel zurückführbar sind. Die Ergebnisse dieser Analysen zeigten weit verbreiteten Landnutzungswandel nach 1989 als Folge von sich verschlechternden wirtschaftlichen Bedingungen, geschwächten Institutionen und gesellschaftlichem Wandel. Die Länder unterschieden sich jedoch auch deutlich hinsichtlich Forstveränderungen, Brachfallung und Parzellierung von Ackerland. Diese Unterschiede lassen sich durch verschiedene Besitzverhältnisse, Bewirtschaftungsformen und Landreformen erklären. Während sich Polen und die Slowakei landschaftlich seit 1989 annähern, entfernt sich die Ukraine zunehmend. Diese Arbeit unterstreicht die Bedeutung ökonomischer und institutioneller Veränderungen für Landschaftswandel und zeigt, wie unterschiedliche Besitzstrukturen und Landreformen Landschaftswandel beeinflussen. / Broad-scale political and socio-economic conditions are powerful determinants of land use change. Yet, their relative importance is unclear. The main goal of this thesis was to increase the understanding of such broad-scale drivers of land use change by studying how Eastern Europe’s landscapes were affected by the political and socio-economic transition after the fall of the Iron Curtain in 1989. The border triangle of Poland, Slovakia, and Ukraine in the Carpathians was selected as a study area, because cross-border comparisons of land use change allow for decoupling overall trends in the transition period from country specific changes. Moreover, the Carpathians are of exceptional ecological value, but little is known about land use effects on these ecosystems after 1989. Post-socialist land use change was quantified based on Landsat TM/ETM+ images by (1) comparing contemporary (year 2000) landscapes among countries, and (2) using images from 1986 to 2000 to investigate whether differences originated from socialist or post-socialist land use change. Results indicated that forest change, farmland abandonment, and farmland parcelization were widespread in the transition period, likely due to worsening economic conditions, weakened institutions, and societal change. However, land use trends also differed strongly among the three countries due to dissimilar land ownership patterns, land management practices, and land reforms. Poland and Slovakia converged in the transition period in terms of land cover, while Ukraine clearly diverged. This thesis provided compelling evidence of the importance of economic and institutional change for land use change and underpinned the pivotal role of ownership patterns and land management policies. These factors were important to understand land use change in Eastern Europe, and they are likely equally important elsewhere.

Urbanisierungsprozesse beeinflussen die Funktionen natürlicher Ökosysteme signifikant. Bereitgestellte ökosystemare Leistungen unterliegen Veränderungen, die direkt die Lebensbedingungen des Menschen beeinflussen. Funktionale Freiflächen mit Baum- und Gehölzbeständen sind wichtige Bestandteile urbaner Ökosysteme und lindern lokal Einflüsse der Urbanisierung. Die Umweltbedingungen in der Stadt weichen von den natürlichen ab und mindern die Funktionsfähigkeit der Bäume. Gegenüber etablierten, terrestrischen Untersuchungen des Baumzustands ermöglicht die Fernerkundung räumlich und zeitlich flexible Vitalitätscharakterisierungen. In dieser Dissertation wird ein fernerkundlicher Ansatz zur Baumzustandserhebung erarbeitet. Bei Nutzung hyperspektraler Bilddaten werden biophysikalische und strukturelle Baumparameter mit dem quantitativen Ansatz der Strahlungstransfermodellierung (RTM) abgeleitet. Schwerpunkt dieser Arbeit war die Adaption der RTM auf einzelne Bäume. Hierzu wurden drei Anpassungen vorgenommen: die Korrektur höhenbedingter Bildpunktversätze, die Selektion von Bildelementen und die Nutzung eines geometrisch-optischen Modells, um Einflüsse der Kronentopographie zu korrigieren. Eine Validierung der Modelle und abgeleiteter Parameter basierte auf umfangreichen Geländeerhebungen. Beispielhaft wurde die weißblühende Rosskastanie, eine Hauptbaumart Berlins, untersucht. Ein Modelltest zeigte die Eignung der modifizierten RTM, die optischen Eigenschaften von Kastanien zu modellieren. Mit einer Sensitivitätsanalyse wurde der Einfluss spezifischer Baumeigenschaften auf die Modellergebnisse quantifiziert, was die Optimierung des Verfahrens ermöglichte. Durch Invertierung der Modelle konnten die vitalitätsrelevanten Parameter Chlorophyll- und Wassergehalt realistisch abgeleitet und in ein Baumkataster eingebunden werden. Damit leistet diese Dissertation einen Beitrag, das thematische Spektrum verfügbarer Biogeodaten zur Untersuchung stadtökologische Prozesse zu erweitern. / Urbanisation affects natural ecosystems functions significantly. This leads to changes in ecosystem services which are directly linked to human living conditions. Functional open spaces, especially when covered with wood and trees, are a major component of urban ecosystems and lessen the impact of urbanisation. Environmental conditions of urban areas are fare away from non urban, natural ones. The functionality of trees decreases as a consequence of these unfavourable conditions. In comparison to terrestrial surveys, remote sensing enables spatially and temporally flexible descriptions of tree vitality. In the present work a remote sensing based approach to investigate conditions of urban trees was developed. Radiative transfer models (RTM) were used to derive biophysical and structural parameters from hyperspectral data. In order to adapt the modelling approach to single trees three modifications were made: a) the correction of pixel shifts due to the height of trees and non-nadir view angles of the sensor; b) the selection of spectrally pure pixels; c) the correction of albedo effects induced by crown geometry. A detailed validation of the models and the estimated parameters is performed based on data of an extensive ground survey. Being one of Berlin’s main tree species, the horse chestnut (lat. Aesculus hippocastanum) was exemplary investigated. An Evaluation of the modified RTM showed that they are able to model the optical properties of chestnut canopies. A sensitivity analysis was performed to quantify the impact of tree specific effects on the results of the modelling approach. The findings allowed an optimization of the method. Vitality parameters such as chlorophyll and water content could be realistically estimated by model inversion. Results were finally linked to an existing cadastral system. Results from this work help widen the thematic spectrum of environmental biogeodata applications and investigating multiple processes of urban ecology.