Die Kartierung der städtische Oberflächenmaterialien ist aufgrund der komplexen räumlichen Muster eine Herausforderung. Daten von bildgebenden Spektrometern können hierbei durch die feine und kontinuierliche Abtastung des elektromagnetischen Spektrums detaillierte spektrale Merkmale von Oberflächenmaterialien erkennen, was mit multispektralen oder RGB-Bildern nicht mit der gleichen Genauigkeit erreicht werden kann. Bislang wurden in zahlreichen Studien zur Kartierung von städtischen Oberflächenmaterialien Daten von flugzeuggestützten abbildenden Spektrometern mit hoher räumlicher Auflösung verwendet, die ihr Potenzial unter Beweis stellen und gute Ergebnisse liefern. Im Vergleich zu diesen Sensoren haben weltraumgestützte abbildende Spektrometer eine regionale oder globale Abdeckung, eine hohe Wiederholbarkeit und vermeiden teure, zeit- und arbeitsaufwändige Flugkampagnen. Allerdings liegt die räumliche Auflösung der aktuellen weltraumgestützten abbildenden Spektroskopiedaten bei etwa 30 m, was zu einem Mischpixelproblem führt, welches mit herkömmlichen Kartierungsansätzen nur schwer zu bewältigen ist. Das Hauptziel dieser Studie ist die Kartierung städtischer Materialien mit bildgebenden Spektroskopiedaten in verschiedenen Maßstäben und die gleichzeitige Nutzung des Informationsgehalts dieser Daten, um die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Oberflächenmaterialien zu erfassen sowie das Mischpixelproblem zu berücksichtigen. Konkret zielt diese Arbeit darauf ab, (1) photovoltaische Solarmodule mit Hilfe von luftgestützten bildgebenden Spektroskopiedaten auf der Grundlage ihrer spektralen Merkmale zu kartieren; (2) die Robustheit der Stichprobe von städtischen Materialgradienten zu untersuchen; (3) die Übertragbarkeit von städtischen Materialgradienten auf andere Gebiete zu analysieren. / Mapping urban surface materials is challenging due to the complex spatial patterns. Data from imaging spectrometers can identify detailed spectral features of surface materials through the fine and continuous sampling of the electromagnetic spectrum, which cannot be achieved with the same accuracy using multispectral or RGB images. To date, numerous studies in urban surface material mapping have been using data from airborne imaging spectrometers with high spatial resolution, demonstrating the potential and providing good results. Compared to these sensors, spaceborne imaging spectrometers have regional or global coverage, high repeatability, and avoid expensive, time-consuming, and labor-intensive flight campaigns. However, the spatial resolution of current spaceborne imaging spectroscopy data (also known as hyperspectral data) is about 30 m, resulting in a mixed pixel problem that is challenging to handle with conventional mapping approaches. The main objective of this study is to perform urban surface material mapping with imaging spectroscopy data at different spatial scales, simultaneously explore the information content of these data to detect the chemical and physical properties of surface materials, and take the mixed-pixel problem into account. Specifically, this thesis aims to (1) map solar photovoltaic modules using airborne imaging spectroscopy data based on their spectral features; (2) investigate the sampling robustness of urban material gradients; (3) analyze the area transferability of urban material gradients.

Diese Doktorarbeit untersucht die Rolle die Bürgerinitiativen an der Schnittstelle zwischen städtischen und digitalen Räumen spielen können. Sie folgt drei Untersuchungslinien. Zunächst wird untersucht, wie die Forschung zu aus Graswurzelbewegungen entstandenen Alternativen für nachhaltige und gerechte Städte von einer besonderen Art des digitalen Gemeinguts profitieren kann: des kollaborativen kartografischen Mappings. Zweitens wird die Verflechtung von digitalen Gemeingütern mit physischen städtischen Gemeingütern untersucht, um zu verstehen, wie die gemeinsame Nutzung zu transformativen Effekten in der Stadt führen kann. Drittens wird versucht, das transformative Potenzial der Gemeingüter als ein Narrativ des Wandels für nachhaltige und gerechte Städte im digitalen Zeitalter zu bewerten. Methodisch stützt die Arbeit sich auf Aktionsforschung, primäre Einzelfallstudien sowie eine vergleichende Fallstudienanalyse. Ein vorläufiges Ergebnis ist die Identifizierung von basisgeleiteten kollaborativen Mappings – hier betrachtet als Initiativen des gemeinsamen Wirkens (Commoning) – als wertvolle Wissensquellen zu alternativer Stadtökonomik. Die Hauptergebnisse zwingen uns dazu, das klassisch-naturalistische Verständnis des Gemeinguts in Frage zu stellen, welches dazu neigt, ein Gemeingut als gegeben zu betrachten. Stattdessen wäre es für die Forschung von Vorteil, einen gemeinsamen Prozess zu untersuchen: die Rückgewinnung, Schaffung und Nutzung gemeinsamer städtischer Ressourcen. Über die künstliche Trennung zwischen materiellen und immateriellen Facetten des Gemeingutes hinaus lässt sich (urbanes) Commoning am besten als eine relationale Praxis in Pflege und Aufbau von Partnerschaften für die Reproduktion von Leben in der Stadt definieren. Dies ist umso wichtiger, dass digitale Werkzeuge zwar neue Potenziale eröffnen können, aber im Gegensatz zu anderen Diskursen (Sharing Economy, Smart Cities) für das Commoning der Stadt nicht von zentraler Bedeutung sind. / This doctoral research investigates the role that citizen-driven initiatives can play at the intersection of the urban and digital spaces. It follows three lines of investigation. First, it explores how research about grassroots alternatives for sustainable and just cities may benefit from a particular type of digital commons: collaborative cartographic mappings. Second, it investigates the intertwin of digital commons with physical urban commons to understand how commoning may lead to transformative impacts in the city. Third, it seeks to evaluate the transformative potential of the commons as a narrative of change for sustainable and just cities in the digital age. Methodologically, it relies on action research, primary individual case-studies as well as a comparative case-study analysis. A preliminary result is the identification of grassroots-led collaborative mappings – seen as commoning initiatives – as valuable sources of knowledge about alternative urban economies. Main results compel us to question the classical/naturalist understanding of the commons that tends to consider it as a given. Instead, research would benefit to investigate a commoning process: the reclaiming creation, and use of shared urban resources. And, further, transcending artificial divides between the tangible and intangible facets of the commons, (urban) commoning is best defined as a relational practice of caring for and building partnerships for the reproduction of life in the city. This is all the more important that another significant result of the present work is that, while they may open new potential, digital tools are not central to commoning the city, in contrast other discourses (Sharing Economy, Smart Cities). Epistemologically, the author recommends aligning the effort of researching urban commoning to the Diverse/Community Economies research agenda which calls for performative studies of more-than-human urban commoning-communities.

Klimawandel und Biodiversitätsverlust sowie Verstädterung und demografischer Wandel haben tiefgreifende Auswirkungen auf Städte und ihre Ökosysteme und damit auf die Lebensbedingungen der Mehrheit der Menschheit. Die Geschwindigkeit des Wandels und die Dringlichkeit der Folgen macht Umweltmonitoring zu einem potentiell interessanten Tool für nachhaltige und resiliente Stadtentwicklung. Der erste Artikel gibt einen Überblick über den aktuellen Stand der Fernerkundung in Bezug auf Stadtökologie und zeigt, dass Fernerkundung relevant für nachhaltige Stadtplanung ist. Es bestehen jedoch bestehen Mängel, da viele Studien nicht direkt umsetzbar sind. Der zweite Artikel zeigt, dass eine wachsende Stadt Möglichkeiten für den Ausbau der grünen Infrastruktur bieten kann. Im dritten Artikel wird untersucht, wie sich die städtische Dichte auf die Bereitstellung von Ökosystemdienstleistungen der grünen Infrastruktur auswirkt. Es wird gezeigt, dass eine hohe Siedlungsdichte nicht zwangsläufig zu einem geringeren Biodiversitätspotenzial oder einer geringeren Kühlkapazität führt. Allerdings sind dicht bebaute Gebiete mit geringer Vegetationsbedeckung besonders auf grüne Infrastruktur angewiesen. Der vierte Artikel befasst sich mit der Frage, wie naturbasierte Lösungen durch eine bessere Vernetzung der Beteiligten gestärkt werden können. Auf der Grundlage einer gezielten Literaturrecherche über Informationstechnologie zur Unterstützung sozial-ökologischer Systeme wird ein Instrument zur Entscheidungshilfe entwickelt. Dieses kombiniert ökologische und soziale Indikatoren, um Klimawandeladaption in Übereinstimmung mit den sozio-ökologischen Bedingungen entwickeln zu können. Der fünfte Artikel bietet eine grundsätzliche Perspektive zur Unterstützung der städtischen Nachhaltigkeit, die auf dem ökologischen-Trait Konzept basiert. Zusammen bieten die fünf Artikel Wege für die Fernerkundungswissenschaft und die angewandte Raumplanung für nachhaltige und resiliente Entwicklungen in Städten. / Climate change and biodiversity loss, as well as urbanisation and demographic change, are major global challenges of the 21st century. These trends have profound impacts on cities and their ecosystems and thus on the living conditions of the majority of humanity. This raises the need for timely environmental monitoring supporting sustainable and resilient urban developments. The first article is an overview of the state of the art of remote sensing science in relation to urban ecology. The review found that remote sensing can contribute to sustainable urban policy, still insufficiencies remain as many studies are not directly actionable. The second article shows that a growing city can provide opportunities for an increase in green infrastructure. Here, remote sensing is used for long-term analysis of land-use in relation to urban forms in Berlin. The third article examines how urban density affects ecosystem service provision of urban green infrastructure. It is shown that residential density does not necessarily lead to poor biodiversity potential or cooling capacity. However, dense areas with low vegetation cover are particularly dependent on major green infrastructure. The fourth article explores ways to reinforce nature-based solutions by better connecting and informing stakeholders. Based on a focussed literature review on information technology supporting urban social-ecological systems, a decision support tool is developed. The tool combines indicators based on ecological diversity and performance with population density and vulnerability. This way, climate change adaptation can be developed in accordance with socio-ecological conditions. The concluding fifth article offers an outlook on a larger framework in support of urban sustainability, based on the ecological trait concept. Together the five research papers provide pathways for urban remote sensing science and applied spatial planning that can support sustainable and resilient developments in cities.