© Markus Löw
Schadflächen: Ermittlung von Nutzungen und Kalamitäten mit Hilfe von Fernerkundungsdaten
Projektleitung
Klemens Schadauer
Forschungseinrichtung
Bundesforschungs- und Ausbildungszentrum für Wald, Naturgefahren und Landschaft (BFW)
Projektnummer
101569Projektlaufzeit
-
Finanzierungspartner
Bundesministerium für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus
Navigation
Allgemeine Projektinformationen
Schlagwörter (deutsch)
Borkenkäfer Sturmschäden, Holzernte, Satellitenbilder
Projektziele
Die wichtigste Datengrundlage bilden Sentinel2 Satellitenbilder ab September 2017 mit einer räumlichen Auflösung von 10 Metern. Die Verwendung von Satellitendaten aus mittlerweile mehreren Jahren ermöglicht eine Verbesserung der pixelbasierten zeitlichen Modellierung. Unterschiedliche Walddynamiken können nun immer besser analysiert und beurteilt werden und bilden somit immer mehr die Basis für eine detaillierte Ursachen- und Risikoanalyse besonders gefährdeter Gebiete.
Die phänologische Modellierung wurde verbessert. Der rekonstruierte Verlauf kann einerseits auf drei Modelljahre aufbauen (2017-19) und erreicht damit eine höhere Genauigkeit. Andererseits wird abhängig von der saisonalen Dynamik des Pixels un-terschiedlich stark geglättet und somit die zeitliche Sensibilität des Systems erhöht.
Die Veränderungserkennung (Change-Detection-Funktion) ist auch neu konzipiert: Zum einen ist der Zeitraum, in dem man Abweichungen erfassen möchte, frei wählbar. Das bietet für anlassbezogene Anwendungen einen klaren Vorteil wie z.B. nach einem Sturmereignis. Zum anderen können mehrere „Schad-Levels“ gerechnet werden, so ist es möglich die Sensibilität des Tools individuell festzulegen.
Als weitere Entwicklung lässt sich nun auch der zeitliche Ursprung von Schadentwicklungen abschätzen. Für die Abgrenzung von Borkenkäferkalamitäten stellt diese „verräumlichte“ Zeitinformation eine neuartige Datengrundlage mit interessanten Auswertungsmöglichkeiten dar. Damit können chronologische Ausbreitungsmuster abgebildet werden, die z.B. für ein effizientes Borkenkäfermonitoring von großer Bedeutung sind. Die Ergebnisse bieten zahlreiche Anwendungen sowohl für die Tätigkeit der Forstbehörden wie auch für die Forschung.
Die Zuordnung von voll automatisch abgegrenzten Waldflächen, auf denen Abweichungen von der normalen Vegetationsentwicklung festgestellt werden, zu einzelnen Ursachen wie z.B. normale Nutzungen oder Käferkalamitäten wird immer die örtliche vorhandene Expertise mit einbeziehen müssen.
Die ausgewiesenen Nutzungs- und Kalamitätsflächen können mit der flächendeckenden Vorratskarte der Österreichischen Waldinventur verschnitten werden. Damit können dann Statistiken auch über genutzten Holzmengen für beliebige räumliche Aggregationen erstellt werden.
Die phänologische Modellierung wurde verbessert. Der rekonstruierte Verlauf kann einerseits auf drei Modelljahre aufbauen (2017-19) und erreicht damit eine höhere Genauigkeit. Andererseits wird abhängig von der saisonalen Dynamik des Pixels un-terschiedlich stark geglättet und somit die zeitliche Sensibilität des Systems erhöht.
Die Veränderungserkennung (Change-Detection-Funktion) ist auch neu konzipiert: Zum einen ist der Zeitraum, in dem man Abweichungen erfassen möchte, frei wählbar. Das bietet für anlassbezogene Anwendungen einen klaren Vorteil wie z.B. nach einem Sturmereignis. Zum anderen können mehrere „Schad-Levels“ gerechnet werden, so ist es möglich die Sensibilität des Tools individuell festzulegen.
Als weitere Entwicklung lässt sich nun auch der zeitliche Ursprung von Schadentwicklungen abschätzen. Für die Abgrenzung von Borkenkäferkalamitäten stellt diese „verräumlichte“ Zeitinformation eine neuartige Datengrundlage mit interessanten Auswertungsmöglichkeiten dar. Damit können chronologische Ausbreitungsmuster abgebildet werden, die z.B. für ein effizientes Borkenkäfermonitoring von großer Bedeutung sind. Die Ergebnisse bieten zahlreiche Anwendungen sowohl für die Tätigkeit der Forstbehörden wie auch für die Forschung.
Die Zuordnung von voll automatisch abgegrenzten Waldflächen, auf denen Abweichungen von der normalen Vegetationsentwicklung festgestellt werden, zu einzelnen Ursachen wie z.B. normale Nutzungen oder Käferkalamitäten wird immer die örtliche vorhandene Expertise mit einbeziehen müssen.
Die ausgewiesenen Nutzungs- und Kalamitätsflächen können mit der flächendeckenden Vorratskarte der Österreichischen Waldinventur verschnitten werden. Damit können dann Statistiken auch über genutzten Holzmengen für beliebige räumliche Aggregationen erstellt werden.
Berichte
Kurzfassung
Im Zuge dieses Projektes konnte das auf Satellitendaten basierende Waldmonitoringsystem des BFW weiter verbessert werden. Mehrere Weiterentwicklungen ermöglichen nunmehr flächendeckende Anwendungen und die automatisierte Ableitung von robusten Ergebnissen - auch in alpinen Gebieten.
Für die Ausrollung auf ganz Österreich mussten bestehende Funktionalitäten der phänologischen Modellierung und der Abweichungserkennung verbessert bzw. erweitert werden. Die neue dynamische Anpassung des Modellierungs- und Abweichungszeitraumes erhöht bei der Betrachtung längerer Zeiträume die notwenige Flexibilität des Systems. Topographisch und atmosphärisch stark beeinflusste Gebiete mit wenigen zur Verfügung stehenden Daten stellten eine besonders Herausforderung dar. Diese wurden bisher oft fälschlicherweise als Abweichung erkannt. Die Einführung des „winter gaps“ erlaubt hierbei die verlässliche Integration von zu analysierenden Datenpunkten bei allgemein niedriger Datenverfügbarkeit.
Durch ein aktualisiertes Pre-processing und ein optimiertes Zuschneiden der Daten konnte das Datenmanagement effizienter gestaltet werden.
Neu entwickelte Parameter zur Intensität der Abweichung geben Auskunft über die verbleibende Vegetation (Überschirmungsgrad) als auch über die Kontinuität der Abweichung. Diese Erweiterungen liefern zusätzliche relevante Informationen für die nachgelagerte Unterscheidung von Walddynamiken.
Das Projekt ermöglichte einen ersten Schritt hin zu einer automatisierten Trennung nach Art und Typ der erkannten Walddynamik. Die dem eigentlichen Waldmonitoringsystem nachgelagerte Analyse ist die erste österreichweite Walddynamikunterscheidung. Die Klassifikationsergebnisse bieten eine neuartige flächendeckende Informationsgrundlage für Praktiker und politische Entscheidungsträger. Wenngleich festzuhalten ist, dass eine eindeutige Zuordnung von Walddynamikflächen zu einzelnen Ursachen immer die örtliche vorhandene Expertise mit einbeziehen muss.
Das Zeitreihenanalyse-Tool und die Walddynamikunterscheidung haben großes und vielseitiges Anwendungspotential. Das BFW wird diesbezüglich in Kontakt mit unterschiedlichen Interessent*innen sein, um Rückmeldung aus der forstwirtschaftlichen Praxis sowie von Seiten des Naturschutzes zu bekommen.
Bis dahin zeichnen sich bereits weitere Entwicklungsmöglichkeiten ab. Besonders Parameter zur Langzeitanalyse sowie das Testen andersartiger Trainingsdaten für die Unterscheidung von Walddynamiktypen sollten in Zukunft Priorität haben.