Die Kryosphäre mit ihren großen Eisschilden und Gletschergebieten unterliegt seit einigen Jahrzehnten rasanten Veränderungen, deren Bestimmung überhaupt erst durch satellitengestützte Fernerkundungsmethoden ermöglicht wurde. Insbesondere die dynamischen Ausflussgletscher im Randbereich des Grönländischen Eisschildes verlieren an Eisdicke, ziehen sich zurück und zeigen eine beschleunigte Eisbewegung. Diese Arbeit widmet sich der Erstellung eines modular aufgebauten Monitoring-Systems zur überwiegend automatischen Bestimmung der Fließgeschwindigkeit und der Frontlage von Ausflussgletschern mit Hilfe von Landsat-Aufnahmen. Die frei verfügbaren Satellitendaten der Landsat-Mission sind dafür besonders geeignet, da sie nicht nur einen Beobachtungszeitraum von mehr als 40 Jahren umfassen, sondern nahezu im gesamten Bereich des Grönländischen Eisschildes mit einer hohen zeitlichen Auflösung vorliegen. Durch die Kombination unterschiedlicher Bildzuordnungsverfahren wurden flächendeckende Fließgeschwindigkeitsfelder der Ausflussgletscher bestimmt. Neben einem verbesserten Verfahren zur Ausreißerfilterung in den bestimmten Fließgeschwindigkeitsfeldern wurde ein automatisches Verfahren zur Steigerung der Koregistrierungsgenauigkeit entwickelt. Dies beinhaltet u. a. die Verbesserung der Orthorektifizierung mit Hilfe eines aus ASTER-Daten (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) erstellten, hochauflösenden Geländemodells. Die Geschwindigkeitsfelder wurden weiterhin um das den Geschwindigkeitsfeldern überlagerte Streifenmuster korrigiert, das durch die leicht zueinander verschobenen Scanzeilen in den Landsat-7-Aufnahmen ohne Scanzeilenkorrektur verursacht wurde. Neben der Bestimmung von Fließgeschwindigkeitsfeldern wurden zwei Verfahren zur Ableitung von Gletscherfrontlagen entwickelt. Der Fokus lag dabei auf der Bestimmung von Frontlagen in Eisfjorden, in denen Standardverfahren zur Gletscherflächenkartierung nur eingeschränkt nutzbar sind. Das erste Verfahren ermittelt die Gletscherfront anhand der Grauwertverteilung entlang mehrerer paralleler Profile, die im Übergangsbereich zwischen Eisfjord und Gletscherbereich liegen. Aus diesen Frontpositionen kann anschließend das Polygon der Gletscherfront vektorisiert werden. Das zweite Verfahren verfolgt einen Ansatz der überwachten Klassifikation, bei dem mit Hilfe von statistischen Texturmerkmalen die Segmentierung von Gletscherflächen erfolgt. Eine nahezu vollständige Auswertung aller verfügbaren Satellitendaten des Landsat-Archivs wurde für den Randbereich des Grönländischen Eisschildes durchgeführt. Auf einer Fläche von etwa 500000 km² wurden für 302 Gletscher Fließgeschwindigkeitsfelder bestimmt. Die überwiegend im Zeitraum 1999 bis 2012 vorliegenden Geschwindigkeitsfelder besitzen eine räumliche Auflösung von 300m x300m. Für etwa ein Drittel dieser Gletscher wurden über den gesamten Landsat-Missionszeitraum von 1972 bis 2012 zusätzlich auch die zeitlichen Änderungen der Frontlage ermittelt. Aus diesen Ergebnissen lassen sich sowohl der Langzeittrend als auch die saisonalen Variationen der Fließgeschwindigkeit und die Lage der Gletscherfront ableiten. Generell zeigen die Gletscher in Zentralwest-, Nordwest- und Südost-Grönland nicht nur höhere Fließgeschwindigkeiten im Vergleich mit den Gletschern in anderen Regionen Grönlands, sondern weisen oft auch ein deutlich beschleunigtes Fließverhalten auf. Die seit 1999 größten Veränderungen wurden am Jakobshavn Isbræ und am Upernavik Isstrøm im Westen sowie an einem Ausflussgletscher in der Køge Bugt im Südosten Grönlands beobachtet. Diese Gletscher zeigen einen jährlichen Geschwindigkeitsanstieg von mehr als 0,9 m/Tag. Neben den beobachteten Geschwindigkeitsänderungen ist häufig auch eine Variation der Frontlage zu beobachten. Gewöhnlich ist eine Beschleunigung des Gletschers mit einem Frontrückzug verbunden. Darüber hinaus weist ein Großteil der Gletscher eine ausgeprägte saisonale Variabilität ihrer Fließgeschwindigkeit und ihrer Frontlage auf. Die über mehrere Jahrzehnte vorliegende Zeitreihe der bestimmten Fließgeschwindigkeiten ermöglicht im Besonderen die Detektion und die Untersuchung des zeitlichen Verlaufs von Surge-Ereignissen.

The content of atmospheric dust in ice cores from Greenland varies with changes in climate, but the exact relationship is yet unknown. To determine this correlation, the source of the Greenland dust must be known. There are several hypotheses on the location of the source, but no current methods have been sufficient in determining the exact origin. This study explores the possibility of using elemental geochemical composition as an indicator for the dust origin. Major and trace element concentrations in loess and red clay samples from loess areas in Northern America, Europe, the Middle East, Central Asia and China were determined using handheld XRF. UCC-normalised values of major elements show similar trends for all areas, with depletion of Si, Al, Mg, K, Ti, Fe and Mn and enrichment of Ca and P in most samples. The elemental ratios Fe/Ti, Al2O3/SiO2, Al2O3/Ti, Fe/Al2O3, K2O/Al2O3, CaO/Al2O3, Rb/Sr and Zr/Rb display variations between areas, indicative of differences in weathering rates and grain sizes. The combined ratios Fe/Ti vs. K2O/Al2O3, Fe/Al2O3 or Al2O3/Ti can be used to differentiate loess from Canada, the US, central and eastern Europe, Israel and China. Central Asian loess however shows similar composition to Chinese loess. The results indicate that loess from different parts of the world have significant differences in elemental composition, which could potentially be used to differentiate between suggested sources of the Greenland dust. / Mängden stoft i isborrkärnor från Grönland varierar med förändringar i klimat, men det exakta sambandet är ännu okänt. För att kunna rekonstruera detta samband krävs att källan till stoftet är känd. Flera hypoteser finns idag kring denna källa, men inga hittills prövade metoder har kunnat urskilja ett definitivt ursprung. I detta arbete undersöks möjligheten att använda grundämnessammansättning som en indikator för stoftets ursprung. Koncentrationer av huvudelement och spårämnen i löss och röd lera från lössområden i Nordamerika, Europa, Mellanöstern, Centralasien och Kina bestämdes med handhållen XRF. UCC-normaliserade värden för huvudelement visar att områdena följer huvudsakligen liknande trender med reduktion av Si, Al, Mg, K, Ti, Fe och Mn och anrikning av Ca och P i de flesta prover. Grundämneskvoterna Fe/Ti, Al2O3/SiO2, Al2O3/Ti, Fe/Al2O3, K2O/Al2O3, CaO/Al2O3, Rb/Sr och Zr/Rb uppvisar tydlig variation mellan områden, indikativt för skillnader i vittring och kornstorlek. De kombinerade kvoterna Fe/Ti mot K2O/Al2O3, Fe/Al2O3 eller Al2O3/Ti kan användas för att särskilja löss från Kanada, USA, Central- och Östeuropa, Israel och Kina. Centralasiatisk löss uppvisar dock liknande sammansättning som kinesisk. Resultatet visar att löss från olika delar av världen har betydande skillnader i grundämnessammansättning, vilket skulle kunna användas som indikator för ursprunget till Grönlands stoft.

Die Kryosphäre mit ihren großen Eisschilden und Gletschergebieten unterliegt seit einigen Jahrzehnten rasanten Veränderungen, deren Bestimmung überhaupt erst durch satellitengestützte Fernerkundungsmethoden ermöglicht wurde. Insbesondere die dynamischen Ausflussgletscher im Randbereich des Grönländischen Eisschildes verlieren an Eisdicke, ziehen sich zurück und zeigen eine beschleunigte Eisbewegung. Diese Arbeit widmet sich der Erstellung eines modular aufgebauten Monitoring-Systems zur überwiegend automatischen Bestimmung der Fließgeschwindigkeit und der Frontlage von Ausflussgletschern mit Hilfe von Landsat-Aufnahmen. Die frei verfügbaren Satellitendaten der Landsat-Mission sind dafür besonders geeignet, da sie nicht nur einen Beobachtungszeitraum von mehr als 40 Jahren umfassen, sondern nahezu im gesamten Bereich des Grönländischen Eisschildes mit einer hohen zeitlichen Auflösung vorliegen. Durch die Kombination unterschiedlicher Bildzuordnungsverfahren wurden flächendeckende Fließgeschwindigkeitsfelder der Ausflussgletscher bestimmt. Neben einem verbesserten Verfahren zur Ausreißerfilterung in den bestimmten Fließgeschwindigkeitsfeldern wurde ein automatisches Verfahren zur Steigerung der Koregistrierungsgenauigkeit entwickelt. Dies beinhaltet u. a. die Verbesserung der Orthorektifizierung mit Hilfe eines aus ASTER-Daten (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer) erstellten, hochauflösenden Geländemodells. Die Geschwindigkeitsfelder wurden weiterhin um das den Geschwindigkeitsfeldern überlagerte Streifenmuster korrigiert, das durch die leicht zueinander verschobenen Scanzeilen in den Landsat-7-Aufnahmen ohne Scanzeilenkorrektur verursacht wurde. Neben der Bestimmung von Fließgeschwindigkeitsfeldern wurden zwei Verfahren zur Ableitung von Gletscherfrontlagen entwickelt. Der Fokus lag dabei auf der Bestimmung von Frontlagen in Eisfjorden, in denen Standardverfahren zur Gletscherflächenkartierung nur eingeschränkt nutzbar sind. Das erste Verfahren ermittelt die Gletscherfront anhand der Grauwertverteilung entlang mehrerer paralleler Profile, die im Übergangsbereich zwischen Eisfjord und Gletscherbereich liegen. Aus diesen Frontpositionen kann anschließend das Polygon der Gletscherfront vektorisiert werden. Das zweite Verfahren verfolgt einen Ansatz der überwachten Klassifikation, bei dem mit Hilfe von statistischen Texturmerkmalen die Segmentierung von Gletscherflächen erfolgt. Eine nahezu vollständige Auswertung aller verfügbaren Satellitendaten des Landsat-Archivs wurde für den Randbereich des Grönländischen Eisschildes durchgeführt. Auf einer Fläche von etwa 500000 km² wurden für 302 Gletscher Fließgeschwindigkeitsfelder bestimmt. Die überwiegend im Zeitraum 1999 bis 2012 vorliegenden Geschwindigkeitsfelder besitzen eine räumliche Auflösung von 300m x300m. Für etwa ein Drittel dieser Gletscher wurden über den gesamten Landsat-Missionszeitraum von 1972 bis 2012 zusätzlich auch die zeitlichen Änderungen der Frontlage ermittelt. Aus diesen Ergebnissen lassen sich sowohl der Langzeittrend als auch die saisonalen Variationen der Fließgeschwindigkeit und die Lage der Gletscherfront ableiten. Generell zeigen die Gletscher in Zentralwest-, Nordwest- und Südost-Grönland nicht nur höhere Fließgeschwindigkeiten im Vergleich mit den Gletschern in anderen Regionen Grönlands, sondern weisen oft auch ein deutlich beschleunigtes Fließverhalten auf. Die seit 1999 größten Veränderungen wurden am Jakobshavn Isbræ und am Upernavik Isstrøm im Westen sowie an einem Ausflussgletscher in der Køge Bugt im Südosten Grönlands beobachtet. Diese Gletscher zeigen einen jährlichen Geschwindigkeitsanstieg von mehr als 0,9 m/Tag. Neben den beobachteten Geschwindigkeitsänderungen ist häufig auch eine Variation der Frontlage zu beobachten. Gewöhnlich ist eine Beschleunigung des Gletschers mit einem Frontrückzug verbunden. Darüber hinaus weist ein Großteil der Gletscher eine ausgeprägte saisonale Variabilität ihrer Fließgeschwindigkeit und ihrer Frontlage auf. Die über mehrere Jahrzehnte vorliegende Zeitreihe der bestimmten Fließgeschwindigkeiten ermöglicht im Besonderen die Detektion und die Untersuchung des zeitlichen Verlaufs von Surge-Ereignissen.

Die Kryosphäre interagiert mit verschiedenen anderen Subsystemen der Erde. Variationen der klimatischen Bedingungen führen zu kryosphärischen Massenänderungen und somit zu Änderungen des globalen Meeresspiegels. Gleichzeitig induzieren Massenvariationen des Eises und des Ozeans Deformationen der festen Erde, welche sich aus einer instantanen elastischen und einer möglichen verzögerten viskosen Reaktion (glazial-isostatischer Ausgleich – GIA) zusammensetzen. Der räumlich variable Effekt der Meeresspiegeländerung relativ zur sich deformierenden Erdkruste wird gravitativ konsistent durch die Meeresspiegelgleichung beschrieben. Er ist die entscheidende Größe zur Abschätzung des Einflusses der Meeresspiegeländerungen auf die Küsten. Die vorliegende Arbeit widmet sich der Bestimmung rezenter Massenänderungen der Eisschilde Antarktikas (AIS) und Grönlands (GIS) mittels geodätischer Daten. Zur Ableitung der Massenbilanzen beider Eisschilde wurde auf Daten der Satellitenmission GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) zurückgegriffen. Für den Zeitraum 2003/10–2009/10 konnten die Beiträge von AIS und GIS zur globalen Meeresspiegeländerung zu 0,26 ± 0,08 bzw. 0,59 ± 0,06mm/a bestimmt werden. Auf Basis wiederholter Höhenmessungen durch das Satellitenaltimeter ICESat (Ice, Cloud, and land Elevation Satellite) stand eine zweite unabhängige Schätzung der Massenbilanzen zur Verfügung. Während für den GIS beide Massenbilanzen im Rahmen der zugehörigen Fehlermaße übereinstimmen, treten für den AIS regional größere Differenzen auf. Diese konnten auf mögliche Restfehler in einer instrumentellen Korrektion der ICESat-Mission, Limitierungen der angewendeten Volumen-Massen-Umrechnung sowie auf Fehler in den genutzten GIA-Modellen zurückgeführt werden. Für die Ableitung von Eismassenänderungen aus GRACE-Daten stellen GIA-Prädiktionen eine wichtige Reduktionsgröße dar. In Antarktika weisen verfügbare Modelle noch große Unsicherheiten auf. Für den Bereich des Amundsen-See-Sektors (Westantarktika), welcher den größten Teil zur negativen Massenbilanz des AIS beiträgt, konnte eine empirische GIA-Schätzung aus der Kombination von Massenänderungen aus GRACE und Volumenänderungen aus ICESat abgeleitet werden. Diese empirische Schätzung unterscheidet sich signifikant von den Prädiktionen verfügbarer GIA-Modelle. Eine Validierung der Ergebnisse mittels aus GPS-Beobachtungen abgeleiteten vertikalen Deformationen der Erdkruste bestätigte die empirische Schätzung. Die GPS-beobachteten Deformationen enthalten sowohl rezente eisinduzierte als auch GIA-bedingte Signalanteile. Zu deren Trennung wurden gravitativ konsistent modellierte elastische Krustendeformationen verwendet, welche auf hoch aufgelösten ICESat-Daten basieren. Insbesondere bei der Analyse von GRACE-Daten hat eine Änderung der GIA-Reduktion einen signifikanten Einfluss auf die bestimmte Massenbilanz. Im Vergleich zur Verwendung einer modellierten GIA-Reduktion ergab sich durch die Anwendung der empirischen Reduktion ein um ~40% größerer Eismassenverlust im Untersuchungsgebiet. Sowohl in den Zeitreihen der Massenänderungen als auch in den Variationen der Eisoberflächenhöhen konnten nichtlineare Signale detektiert werden. Die Analyse von GRACE-Monatslösungen im Zeitraum 2003–2012 belegt einen erhöhten Meeresspiegelbeitrag des AIS und des GIS in den letzten Jahren. Signale dieses erhöhten Massenverlusts sind auch durch andere Sensoren detektierbar. Am Beispiel des Jakobshavn Isbræ (GIS) wurde ein beschleunigtes Fließverhalten mittels optischer Satellitendaten (Landsat) nachgewiesen und mit der beschleunigten Krustenhebung an einer benachbarten GPS-Station korreliert. Darüber hinaus wurden beobachtete Krustendeformationen auch zur Validierung der aus ICESat-Daten modellierten elastischen Deformationen genutzt. Für den Thwaites-Gletscher (AIS) konnte der Nachweis über eine Zunahme der Fließgeschwindigkeit und eine verstärkte Eishöhenabnahme durch die Hinzunahme radarbasierter Satellitendaten (TerraSAR-X, TanDEM-X) erbracht werden. Auf diese Weise war es möglich, die durch Landsat und ICESat bereitgestellten Zeitreihen zu verlängern.

Beitrag zum Thema "Geodätische Bestimmung glaziologischer Parameter in Grönland" anläßlich einer Festschrift zum 65. Geburtstag von Prof. Reinhard Dietrich.

Mit der Mission des Ice, Cloud and Land Elevation Satellite (ICESat) gelangte erstmals ein Laseraltimetersystem in einen erdgebundenen Orbit. Die vorliegende Arbeit verdeutlicht anhand von drei verschiedenen Anwendungen das Potenzial dieser Altimeterdaten zur Überwachung des Antarktischen und des Grönländischen Eisschilds. Beide Schilde bilden ein Schlüsselglied im globalen Klimasystem der Erde. In einem ersten Hauptabschnitt werden die ICESat-Altimeterdaten für das Gebiet des Lake Vostok, des größten Vertreters subglazialer Seen in der Antarktis, untersucht. Dieses Gebiet eignet sich durch die Höhenstabilität des über dem See liegenden Eisschilds insbesondere als Validierungsgebiet für Altimeterdaten. Diese werden hinsichtlich der zwischen den Lasern auftretenden Offsets umfassend analysiert. Die ermittelten Offsets variieren in einem Bereich zwischen -7.5 und +13.9 cm und erreichen damit die angestrebte Messgenauigkeit der Mission. Im Hinblick auf eine Bestimmung von zeitlich linearen Höhenänderungen der Eisschilde stellen sie den größten genauigkeits-limitierenden Faktor dar. Aus den um die Offsets korrigierten Altimeterdaten wird ein rasterförmiges Topographiemodell der Eisoberfläche erstellt. Dieses wird umfassend untersucht. Im Anschluss werden glaziologische Anwendungen vorgestellt, für welche das Topographiemodell eine zentrale Grundlage bildet. Unter anderem erfolgt in der Kombination mit Eisdicken- und Geoidinformationen der Nachweis, dass sich das Eis über dem See im hydrostatischen Gleichgewicht befindet. Im Zuge dieser Untersuchung wird aber auch deutlich, dass an einigen Stellen des Sees das Gleichgewicht verletzt wird. Mögliche Ursachen hierfür werden näher untersucht und eingehend diskutiert. Für den Grönländischen Eisschild erfolgt die Analyse der um die Laseroffsets korrigierten Altimeterdaten zur Ableitung zeitlich linearer Höhenänderungen. Die methodische Basis hierfür bildet eine Wiederholspuranalyse der Altimeterdaten. Zur Minimierung des Einflusses der lokalen Topographie und zur besseren Separation der saisonalen Höhenvariation werden die korrespondierenden Altimetermessungen entlang der Referenzspuren an ein drei-komponentiges mathematisches Modell durch Ausgleichung bestmöglich angepasst. Die für den ICESat-Missionszeitraum bestimmte mittlere Höhenrate des Eisschilds beträgt -13.0±0.5 cm/a. Die stärkste Höhenabnahme verzeichnet der Eisschild in den westlichen und südöstlichen küstennahen Randbereichen. Unter Verwendung der Eisdichte für die Volumen-Massen-Umrechnung entspricht dies einer Massenänderung von -209.5±35.6 Gt/a. Dies entspricht einem eustatischen Meeresspiegelanstieg von +0.6±0.1 mm/a. In einer dritten Anwendung werden die ICESat-Altimeterdaten über dem Amery-Schelfeises untersucht. Es wird eine Methodik vorgestellt, welche auf der Kreuzkorrelation von Höhenprofilen verschiedener Epochen beruht und zur Ableitung von Fließgeschwindigkeiten des Schelfeises dient. Der entwickelte Ansatz wird auf die ICESat-Referenzspur 49 angewendet. Sie verläuft entlang der zentralen Achse des Schelfeises. Im Bereich zwischen -71.6° und -70.1° Breite wächst die Fließgeschwindigkeit von +0.83±0.09 m/d auf +1.02±0.06 m/d an. Das Ergebnis steht im Einklang mit einem unabhängigen Geschwindigkeitsmodell, welches zur Validierung herangezogen wurde. / The Ice, Cloud and Land Elevation Satellite (ICESat) was the first Earth-orbiting laser altimeter mission in space. The following work is dedicated to the ICESat-altimetry data in order to demonstrate their full potential for the investigation of glaciological implications in polar regions. The primary science objective of the mission was to focus on the mass balances of the Greenland Ice Sheet and the Antarctic Ice Sheet. Both of them play a key role in the Earth's climate system. Firstly, the ICESat elevation profiles covering the Lake Vostok region are analysed in more detail. The Lake Vostok is the largest known subglacial lake in Antarctica to date. Due to a fast and strong degradation of the laser energy, the ICESat elevation measurements are affected by offsets. The estimated offsets between the laser operational periods vary between -7.5 und +13.9 cm. Therefore, they can't be neglected in the view of precise mass change determinations for ice sheets. In addition, a Digital Elevation Model (DEM) of the ice surface topography is generated on the basis of the adjusted elevation profiles. The DEM is analysed in more detail. Furthermore, the DEM forms the basis for the investigation of glaciological implications. In combination with an ice-thickness model and a regional geoid model the hydrostatic equilibrium condition is evaluated. It turns out, that the ice sheet covering the lake fulfils the hydrostatic equilibrium condition within ±1 m for large parts of the lake. Beside this, positive and negative deviations are found in the northern and southern part of the lake. Secondly, ice surface height changes and their temporal variations are inferred for the Greenland ice sheet. This investigation is based on a refined repeat-track analysis in order to exploit the full potential of ICESat's altimetry data. To reduce the influence of the local topography corresponding measurements along the track are fitted to a mathematical model, consisting of three components. For the entire ice sheet a mean surface height trend of -13.0±0.5 cm/yr is determined. The largest changes are identified at the coastal margins of the ice sheet. Using the ice surface height changes long-term volume- and mass-change rates are inferred. For this purpose the density of pure ice is used for the volume-mass-conversion. The overall long-term mass change rate amounts to -209.5±35.6 Gt/yr. This is equivalent to an eustatic sea level rise of +0.6±0.1 mm/yr. A third approach analyses ICESat elevation profiles over the Amery ice shelf. The method is based on a cross-correlation analysis of different ICESat repeat cycle in order to determine the ice flow velocity along the track. This method is applied to reference track 49. The investigation reveals that between 71.7° S and 70.1° S along the reference track, the ice-flow velocity increases from about +0.83±0.09 m/d to +1.02±0.06 m/d. These results are in general good agreement with velocities derived from an independent velocity field.

The advent of unoccupied aerial systems (UAS) as disruptive technology has a lasting impact on remote sensing, geophysics and most geosciences. Small, lightweight, and low-cost UAS enable researchers and surveyors to acquire earth observation data in higher spatial and spectral resolution as compared to airborne and satellite data. UAS-based applications range from rapid topographic mapping using photogrammetric techniques to hyperspectral and geophysical measurements of surface and subsurface geology. UAS surveys contribute to identifying metal deposits, monitoring of mine sites and can reveal arising environmental issues associated with mining. Further, affordable UAS technology will boost exploration data availability and expertise in the global south. This thesis investigates the application of UAS-based multi-sensor data for mineral exploration, in particular the integration of hyperspectral imagers, magnetometers and digital cameras (covering the visible red, green, blue light spectrum). UAS-based research is maturing, however the aforementioned methods are not unified effectively. RGB-based photogrammetry is used to investigate topography and surface texture. Image spectrometers measure mineral-specific surface signatures. Magnetometers detect geomagnetic field changes caused by magnetic minerals at surface and depth. The integration of such UAS sensor-based methods in this thesis augments exploration potential with non-invasive, high-resolution, safe, rapid and practical survey methods. UAS-based surveying acquired, processed and integrated data from three distinct test sites. The sites are located in Finland (Fe-Ti-V at Otanmäki; apatite at Siilinjärvi) and Greenland (Ni-Cu-PGE at Qullissat, Disko Island) and were chosen as geologically diverse areas in subarctic to arctic environments. Restricted accessibility, unfavourable atmospheric conditions, dark rocks, debris and vegetation cover and low solar illumination were common features. While the topography in Finland was moderately flat, a steep landscape challenged the Greenland field work. These restraints meant that acquisitions varied from site to site and how data was integrated and interpreted is dependent on the commodity of interest. Iron-based spectral absorption and magnetic mineral response were detected using hyperspectral and magnetic surveying in Otanmäki. Multi-sensor-based image feature detection and classification combined with magnetic forward modelling enabled seamless geologic mapping in Siilinjärvi. Detailed magnetic inversion and multispectral photogrammetry led to the construction of a comprehensive 3D model of magmatic exploration targets in Greenland. Ground truth at different intensity was employed to verify UAS-based data interpretations during all case studies. Laboratory analysis was applied when deemed necessary to acquire geologic-mineralogic validation (e.g., X-ray diffraction and optical microscopy for mineral identification to establish lithologic domains, magnetic susceptibility measurements for subsurface modelling), for example for trace amounts of magnetite in carbonatite (Siilinjärvi) and native iron occurrence in basalt (Qullissat). Technical achievements were the integration of a multicopter-based prototype fluxgate-magnetometer data from different survey altitudes with ground truth, and a feasibility study with a high-speed multispectral image system for fixed-wing UAS. The employed case studies transfer the experiences made towards general recommendations for UAS application-based multi-sensor integration. This thesis highlights the feasibility of UAS-based surveying at target scale (1–50 km2) and solidifies versatile survey approaches for multi-sensor integration. / Ziel dieser Arbeit war es, das Potenzial einer Drohnen-basierten Mineralexploration mit Multisensor-Datenintegration unter Verwendung optisch-spektroskopischer und magnetischer Methoden zu untersuchen, um u. a. übertragbare Arbeitsabläufe zu erstellen. Die untersuchte Literatur legt nahe, dass Drohnen-basierte Bildspektroskopie und magnetische Sensoren ein ausgereiftes technologisches Niveau erreichen und erhebliches Potenzial für die Anwendungsentwicklung bieten, aber es noch keine ausreichende Synergie von hyperspektralen und magnetischen Methoden gibt. Diese Arbeit umfasste drei Fallstudien, bei denen die Drohnengestützte Vermessung von geologischen Zielen in subarktischen bis arktischen Regionen angewendet wurde. Eine Kombination von Drohnen-Technologie mit RGB, Multi- und Hyperspektralkameras und Magnetometern ist vorteilhaft und schuf die Grundlage für eine integrierte Modellierung in den Fallstudien. Die Untersuchungen wurden in einem Gelände mit flacher und zerklüfteter Topografie, verdeckten Zielen und unter oft schlechten Lichtverhältnissen durchgeführt. Unter diesen Bedingungen war es das Ziel, die Anwendbarkeit von Drohnen-basierten Multisensordaten in verschiedenen Explorationsumgebungen zu bewerten. Hochauflösende Oberflächenbilder und Untergrundinformationen aus der Magnetik wurden fusioniert und gemeinsam interpretiert, dabei war eine selektive Gesteinsprobennahme und Analyse ein wesentlicher Bestandteil dieser Arbeit und für die Validierung notwendig. Für eine Eisenerzlagerstätte wurde eine einfache Ressourcenschätzung durchgeführt, indem Magnetik, bildspektroskopisch-basierte Indizes und 2D-Strukturinterpretation integriert wurden. Fotogrammetrische 3D-Modellierung, magnetisches forward-modelling und hyperspektrale Klassifizierungen wurden für eine Karbonatit-Intrusion angewendet, um einen kompletten Explorationsabschnitt zu erfassen. Eine Vektorinversion von magnetischen Daten von Disko Island, Grönland, wurden genutzt, um großräumige 3D-Modelle von undifferenzierten Erdrutschblöcken zu erstellen, sowie diese zu identifizieren und zu vermessen. Die integrierte spektrale und magnetische Kartierung in komplexen Gebieten verbesserte die Erkennungsrate und räumliche Auflösung von Erkundungszielen und reduzierte Zeit, Aufwand und benötigtes Probenmaterial für eine komplexe Interpretation. Der Prototyp einer Multispektralkamera, gebaut für eine Starrflügler-Drohne für die schnelle Vermessung, wurde entwickelt, erfolgreich getestet und zum Teil ausgewertet. Die vorgelegte Arbeit zeigt die Vorteile und Potenziale von Multisensor-Drohnen als praktisches, leichtes, sicheres, schnelles und komfortabel einsetzbares geowissenschaftliches Werkzeug, um digitale Modelle für präzise Rohstofferkundung und geologische Kartierung zu erstellen.