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  • How do the dynamics of surface change on a rock glacier look like over an entire summer season?
  • And how is rockfall activity and storage and talus supply from the headwall of a rock glacier related to patterns of its movement?

These and other questions are currently investigated within the AHK-4D and Geomorph4D projects of the 3DGeo Group. Since June this year, regular visits to the rock glacier Äußeres Hochebenkar (Austria) have been undertaken for repeated LiDAR measurements. With the generated 3D time-series dataset we will develop automated change analysis techniques to approach open questions in rock glacier research.

Find more details on the project websites of AHK-4D and Geomorph4D and follow our updates on Twitter #AHK4D.

Wer steckt eigentlich hinter Missing Maps? Und wie können auch Sie in dem humanitären Mappingprojekt aktiv werden?

Besuchen Sie uns heute beim Tag der offenen Tür im Auswärtigem Amt an unserem gemeinsamen Stand mit dem Deutschen Roten Kreuz. Weitere Informationen finden Sie hier. Wir freuen uns auf Sie.


Inner city green areas such as lawns, flowerbeds, trees or parks can directly improve the well-being of city dwellers. These are the findings of a recent study conducted by scientists from GIScience Research Group at Heidelberg University and the Heidelberg Institute for Geoinformation Technology (HeiGIT) together with the Central Institute for Mental Health (ZI) in Mannheim and researchers from the Mental HMealth Lab at the Karlsruhe Institute of Technology (KIT). It was also examined who benefits from this effect. The research results were published in “Nature Neuroscience
https://www.nature.com/articles/s41593-019-0451-y ).

In order to examine the effect of green spaces in cities on well-being in everyday urban life, 33 healthy city dwellers were asked to rate their mood several times a day for one week using specially equipped smartphones. The participants went about their everyday life as usual during this time. Using geo-informatics methods, it was possible to trace the paths covered and identify green areas in that area. It has been shown that the subjects showed a higher level of well-being in situations where they were surrounded by a higher proportion of green space. In a second step, 52 other young adults were asked to rate their mood in everyday life in the same way. The evaluation confirmed the results from the first part. In addition, these participants were subjected to functional magnetic resonance imaging after the seven-day assessment phase. This method allows to represent certain brain functions. The researchers observed a diminished activity in the dorsolateral prefrontal cortex in people who responded positively to the green areas in their everyday lives. It is a brain region that has a central control role in processing negative emotions and stressful environmental experiences. In the words of Prof. Dr. med. Andreas Meyer-Lindenberg, CEO of the ZI and Medical Director of the Department of Psychiatry and Psychotherapy, suggest these results that green spaces are particularly important for people whose capacity to regulate negative emotions themselves is diminished. According to Markus Reichert of the Mental MHealth Lab of KIT, who together with the ZI researchers Dr. Ing. Urs Braun and Prof. Dr. Dr. Heike Tost and the Heidelberg GIScience researchers is one of the first authors of the study, green areas distributed well over a city could develop a considerable potential for prevention with regard to mental illnesses

As Prof. Dr. Alexander Zipf, head of the GIScience Research Group at the Institute of Geography of Heidelberg University explains, it is the innovative combination of methods in the fields of epidemiology, psychology, geoinformatics and neuroimaging that has made these socially relevant study results possible. Practical application of the results can for example be found in urban planning. “Geoinformatics is playing an increasingly important role in research on environmental issues,” says Dr. Sven Lautenbach from the Heidelberg Institute for Geoinformation Technology (HeiGIT), which is also headed by Prof. Zipf. The study also supports current research on healthy and green routing. Here, route planning systems are developed that suggest user-dependent pedestrian routes that have particularly high shares of green areas or particularly low noise levels.

Original publication:

H. Tost, M. Reichert, U. Braun, I. Reinhard, R. Peters, S. Lautenbach, A. Hoell, E. Schwarz, U. Ebner-Priemer, A. Zipf, and A. Meyer-Lindenberg (2019): Neural correlates of individual differences in affective benefits of real-life urban green space exposure. Nature Neuroscience (published online 29 July 2019). https://doi.org/10.1038/s41593-019-0451-y


Seit einiger Zeit findet sich das gemeinsame Exponat des HeiGIT und des Alfred-Wegener-Instituts Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung für die Ausstellung “Künstliche Intelligenz” auf der “MS Wissenschaft” auch auf dem Webportal zum Wissenschaftsjahr 2019.

Das Thema “Künstliche Intelligenz” des Wissenschaftjahres 2019 wird dabei an zwei Beispielen aufgegriffen. Diese zeigen wie jedermann durch das Erzeugen von Trainingsdaten KI-Algorithmen für das Erkennen von Informationen aus Satellitenbilder mit den notwendigen Trainingsdaten versorgen können.

Die Beispiele sind:

1.) Die Kartierung von Gebäuden (ähnlich zur MapSwipe App für das MissingMaps Projekt) und

2.) das Erkennen von arktischen Frostmusterböden für die Klimaforschung.

Die Bildauswertung erfolgt in kleinen, einfachen Aufgaben (sogenannten „Mikro-Tasks“) - geeignet für Groß und Klein! Probieren Sie es einfach online aus auf dem Webportal zum Wissenschaftsjahr oder besuchen Sie die Wanderausstellung der MS Wissenschaft bei ihrer Tour durch Deutschland.

Current indoor mapping approaches can detect accurate geometric information but are incapable of detecting the room type or dismiss this issue. A recently published paper investigates the feasibility of inferring the room type by using grammars based on geometric maps. Specifically, we take the research buildings at universities as examples and create a constrained attribute grammar to represent the spatial distribution characteristics of different room types as well as the topological relations among them. Based on the grammar, we propose a bottom-up approach to construct a parse forest and to infer the room type. During this process, Bayesian inference method is used to calculate the initial probability of belonging an enclosed room to a certain type given its geometric properties (e.g., area, length, and width) that are extracted from the geometric map. The approach was tested on 15 maps with 408 rooms. In 84% of cases, room types were defined correctly. It, to a certain degree, shows that grammars can benefit semantic enrichment (in particular, room type tagging). Details of the study can be read in the open access full article.

Hu X, Fan H, Noskov A, Zipf A, Wang Z, Shang J.: Feasibility of Using Grammars to Infer Room Semantics. Remote Sensing. 2019; 11(13):1535.

On 8 August 2019, Dr. Nicole Aeschbach (TdLab Geography) attended the launch event for the IPCC special report on climate change, desertification, land degradation, sustainable land management, food security, and greenhouse gas fluxes in terrestrial ecosystems (SRCCL) at the World Meteorological Organization (WMO) in Geneva, Switzerland. After an introduction by Hoesung Lee, Chair of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC), the key findings from the SRCCL were presented by leading scientists of the IPCC working groups.

The SRCCL highlights that human use directly affects more than 70 % of the global, ice-free land surface and that there are strong connections between agriculture, forestry and other land use, and greenhouse gas emissions. The key messages are: „Land is where we live.“, „Land is under growing human pressure.“, „Land is a part of the solution.“, „But it can’t do it all.“ The urgent need to make land use sustainable is clear from the report.

The new IPCC special report is of great importance also for the future work of the TdLab Geography with its focus on „Geographies of Climate Change“. In many of the addressed fields of action, it will be crucial to develop solutions together with stakeholders and to apply innovative transdisciplinary research methods.

Nicole Aeschbach's impressions from the IPCC SRCCL launch event at WMO, Geneva (CH) on 8 August 2019

Nicole Aeschbach at IPCC SRCCL launch event


Innerstädtische Grünflächen wie Rasen, Blumenbeete, Bäume oder Parks können unmittelbar das Wohlbefinden im Alltag von Stadtbewohnern verbessern. Das zeigt eine aktuelle Studie, die Wissenschaftler des Zentralinstituts für Seelische Gesundheit (ZI) in Mannheim gemeinsam mit Geoinformatikern der Universität Heidelberg und Forschern des Mental mHealth Lab am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) durchgeführt haben. Untersucht wurde dabei auch, wer von diesem Effekt besonders profitiert. Die Forschungsergebnisse wurden in der renommierten Zeitschrift „Nature Neuroscience veröffentlicht.

Um die Wirkung von Grünflächen in Städten auf das Wohlbefinden direkt im städtischen Alltag zu untersuchen, wurden zunächst 33 gesunde Stadtbewohner gebeten, mithilfe speziell ausgestatteter Smartphones binnen einer Woche mehrfach täglich ihre Stimmung zu bewerten. Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer gingen in dieser Zeit wie gewohnt ihrem Alltag nach. Mithilfe geoinformatischer Methoden konnten die zurückgelegten Wege nachvollzogen und Grünflächen in der Umgebung ermittelt werden. Dabei hat sich gezeigt, dass die Studienteilnehmer in Situationen, in denen sie von einem höheren Anteil an Grünflächen in der Stadt umgeben waren, ein höheres Wohlbefinden anzeigten. In einem zweiten Schritt wurden 52 weitere junge Erwachsene gebeten, auf dieselbe Weise ihre Stimmung im Alltag zu bewerten. Die Auswertung bestätigte die Ergebnisse aus dem ersten Teil.

Zusätzlich wurden diese Teilnehmerinnen und Teilnehmer nach der siebentägigen Bewertungsphase einer funktionellen Magnetresonanztomographie unterzogen. Diese Methode erlaubt es, bestimmte Hirnfunktionen darzustellen. Dabei beobachteten die Forscherinnen und Forscher eine verminderte Aktivität im dorsolateralen präfrontalen Cortex bei Menschen, die in ihrem Alltag besonders positiv auf die Grünflächen reagierten. Es handelt sich hier um eine Hirnregion, die eine zentrale Kontrollfunktion bei der Verarbeitung negativer Emotionen und stressiger Umwelterfahrungen ausübt. Nach den Worten von Prof. Dr. Andreas Meyer-Lindenberg, Vorstandsvorsitzender des ZI und Ärztlicher Direktor der Klinik für Psychiatrie und Psychotherapie, legen diese Ergebnisse nahe, dass Grünflächen besonders für solche Menschen wichtig sind, deren Kapazität vermindert ist, negative Emotionen selbst zu regulieren. Entsprechend gut über eine Stadt verteilte Grünflächen könnten ein erhebliches Präventionspotenzial mit Blick auf psychische Erkrankungen entfalten, so Markus Reichert vom Mental mHealth Lab des KIT, der zusammen mit den ZI-Forschern Dr. Urs Braun und Prof. Dr. Dr. Heike Tost und den Heidelberger Geoinformatikern einer der Erstautoren der Studie ist.

Wie Prof. Dr. Alexander Zipf, Leiter der Abteilung Geoinformatik am Geographischen Institut der Universität Heidelberg, erläutert, ist es die innovative Kombination von Methoden aus den Bereichen Epidemiologie, Psychologie, Geoinformatik und Neuroimaging, die diese gesellschaftlich relevanten Studienergebnisse ermöglicht hat. Praktische Anwendung für die Ergebnisse finden sich u.a. in der Stadtplanung. „Gerade bei Fragestellungen mit Bezug zur Umwelt spielen Methoden der Geoinformatik eine zunehmend wichtige Rolle“, betont auch Dr. Sven Lautenbach vom Heidelberg Institute for Geoinformation Technology (HeiGIT), das ebenfalls von Prof. Zipf geleitet wird.

Die Studie unterstützt zudem aktuelle Forschungsarbeiten Heidelberger Geoinformatik im Bereich gesundes und grünes Routing. Hier werden Routenplanungssysteme entwickelt, die benutzerabhängig Fussgängerrouten vorschlagen, die besonders hohe Anteile an Grüngebieten oder besonders geringe Lärmbelastungen aufweisen.


H. Tost, M. Reichert, U. Braun, I. Reinhard, R. Peters, S. Lautenbach, A. Hoell, E. Schwarz, U. Ebner-Priemer, A. Zipf, and A. Meyer-Lindenberg: Neural correlates of individual differences in affective benefits of real-life urban green space exposure. Nature Neuroscience (published online 29 July 2019). https://doi.org/10.1038/s41593-019-0451-y


Am 16. und 17. August öffnet das Auswärtige Amt in Berlin die Tore für die Öffentlichkeit. An diesen Tagen kann nicht nur das Auswärtige Amt selbst besichtigt werden, verschiedene Diplomaten, Vertreter verschiedener Ministerien, Einrichtungen und Organisationen werden vor Ort sein, um aktuelle Projekte und Ideen vorzustellen.

In diesem Rahmen wird es auch einen „Humanitären Raum“ geben, in welchem die verschiedenen Facetten der humanitären Hilfe dargestellt werden. Die HeiGIT gGmbH wurde eingeladen aktuelle Arbeiten zur Unterstützung von humanitärer Hilfe durch Forschung und Anwendungsentwicklung im Bereich der Geoinformatik vorzustellen. Durch das langjährige Engagement bei Missing Maps liegt unser Fokus am Tag der offenen Tür des Auswärtigen Amts auf der sogenannten „vorrausschauenden humanitären Hilfe“. Hierbei geht es vor allem darum Resilienz zu stärken, Vulnerabilitäten abzubauen und im Fall einer humanitären Katastrophe informiert und angepasst handeln zu können.

An einem Stand, der direkt mit dem unserer Kooperationspartner vom Deutschen Roten Kreuz verbunden ist, haben Besucher die Gelegenheit mehr über unsere Arbeit zu erfahren und auch direkt praktisch zu lernen, wie sie selbst aktiv werden können.

Besuchen Sie uns am Stand F08- F09, direkt hinter dem Haupteingang, wir freuen uns auf Ihr Kommen! Weitere Informationen zu dem Tag der offenen Tür finden Sie in diesem Video.

Our new paper on Machine Learning and Humanitarian Mapping

Nowadays, Machine Learning and Deep Learning approaches are steadily gaining popularity within the humanitarian (mapping) community. New tools such as the ML Enabler or the rapId editor might change the way crowdsourced data is produced in the future. Hence, at the Heidelberg Institute for Geoinformation Technology and the GIScience Research Group we investigated the potential of Deep Learning in combination with MapSwipe’s crowdsourcing approach. Check out our new paper published in the Remote Sensing special issue on citizen science and earth observation:

Herfort, B.; Li, H.; Fendrich, S.; Lautenbach, S.; Zipf, A. Mapping Human Settlements with Higher Accuracy and Less Volunteer Efforts by Combining Crowdsourcing and Deep Learning. Remote Sens. 2019, 11, 1799.

What is the paper about?

Reliable techniques to generate accurate data sets of human built-up areas at national, regional, and global scales are a key factor to monitor the implementation progress of the Sustainable Development Goals as defined by the United Nations. However, the scarce availability of accurate and up-to-date human settlement data remains a major challenge, e.g., for humanitarian organizations.

In our recently published paper, we investigated the complementary value of crowdsourcing and deep learning to fill the data gaps of existing earth observation-based (EO) products. To this end, we propose a novel workflow to combine deep learning (DeepVGI) and crowdsourcing (MapSwipe). Our strategy for allocating classification tasks to deep learning or crowdsourcing is based on confidence of the derived binary classification.

Figure 1: Proposed workflow to combine deep learning and crowdsourcing methods

We conducted case studies in three different sites located in Guatemala, Laos, and Malawi to evaluate the proposed workflow. Our study reveals that crowdsourcing and deep learning outperform existing EO-based approaches and products such as the Global Urban Footprint. Compared to a crowdsourcing-only approach, the combination increased the quality (measured by Matthew’s correlation coefficient) of the generated human settlement maps by 3 to 5 percentage points. At the same time, it reduced the volunteer efforts needed by at least 80 percentage points for all study sites.

The study suggests that for the efficient creation of human settlement maps, we should rely on human skills when needed and rely on automated approaches when possible.

Further MapSwipe Development

We are currently working on new project types for MapSwipe. This will also allow us to integrate machine learning results better into our existing crowdsourcing workflows. Sounds Interesting? Check out MapSwipe’s Github repositories or join the MapSwipe working group.

Last month Dr. Michael Auer successfully defended his PhD on Advancing 3D WebGIS –
browser-based Methods for Visualization and Analysis and their Integration in Virtual Research Environments in the Context of Cultural Heritage

We congratulate cordially! We are happy to have Michael with us as in the Big Spatial Data Analytics team of HeiGIT gGmbH at Heidelberg University.

Globally distributed and collaborative virtual research environments can bring together
researchers around the world and support their activities through appropriate tools and access to research infrastructures. With the integration of 3D geographic information systems into web-based Virtual Research Environments, we get closer to the UNESCOs vision of a knowledge society where new knowledge about cultural heritage is created collaboratively by international and interdisciplinary research teams, and where that knowledge is shared and made publicly available worldwide. In the first case, the spatial context as well as the geometric properties of over 1000 year old Buddhist stone inscriptions from the time of the Tang Dynasty in Sichuan (China) was the subject of 3-dimensional visualization and analysis.

In the second case, it was the documentation and analysis of the important World Heritage site of Cópan, located in today’s Honduras, and its surrounding valley. Both the city with its temples and the surrounding area are characterized by their unique Mayan architecture and settlement structures.
The two main areas that guide the research questions of this thesis are derived from the challenges associated with the case studies requirements. These are the extension and adaptation of the functional capabilities of 3D WebGIS and further, the question of integration of such a system into virtual research environments (VRE). The scientific results presented in this work contribute to the efficient and interdisciplinary scholarly cooperation with spatial 3D data in virtual research environments in the context of cultural heritage research, which could be enriched by methods of geography and geoinformatics.

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