Jahresbericht

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1 Jahresbericht Berichtszeitraum

2 Tabelle 1 - Autorenliste Name Datum Unterschrift Verfasser EFTAS: Oliver Buck DIMM: Rolf Lessing, Ingrid Christ RE: Peter Löwe ITD: Elisabeth Schmeer RSS: Jonas Franke, Vanessa Keuck GAF: Ulla Weingart IPI: Sönke Müller GeoMLU: Markus Möller Prüfvermerk EFTAS: Andreas Müterthies Freigabe EFTAS: Andreas Müterthies Tabelle 2 - Dokumenthistorie Version Status: Datum Durchgeführte Änderungen: [F]inal/ Art, betroffene Seiten: durch [E]ntwurf V1.3.1 F Aufbereitung online Version EFTAS Vorgängerversionen V1.3 F Partnerbeiträge eingefügt: EFTAS GAF: Lieferung vom IPI: Lieferung vom RSS: Lieferung vom DIMM: Lieferung vom ITD: Rückmeldung vom V1.2 E RSS: Lieferung vom Kap1.4 EFTAS V1.1 E Partnerbeiträge eingefügt: EFTAS RE: Lieferung vom IPI: Lieferung vom GAF/GeoMLU: gemeinsame Lieferung vom ITD: Lieferung vom RSS: Lieferung vom V1.0 E Zusammenstellung Partnerbeiträge EFTAS DeCOVER Konsortium Seite 2 von 39

3 INHALT 1 Arbeitsergebnisse Koordination und Strategie Stand der Arbeiten Ausblick Interoperabilität und Datenvorbereitung AP 2100 Zu aktualisierender Datensatz / Überführung sowie Integration in bestehende Systeme AP 2200 SFE (Koregistrierung, Orthorektifizierung und Bildaufbereitung) AP 2300 Weiterentwicklung IO Ausgangsdienst Weiterentwicklung & Umsetzung AP3000 AD Weiterentwicklung und Umsetzung AP3100 Weiterentwicklung zur Detektion von Veränderungen: AP3200 Weiterentwicklung zur Erweiterung bestehender Landbedeckungsinformationen AP3300 Weiterentwicklung AD OAK AP3400 Weiterentwicklung zur Integration und Prozesssteuerung AP3500 Technische Umsetzung Ergänzungsdienst Entwicklung Einführung Stand der Arbeiten AP4100/ AP4100/4200 Ausblick AP4300 Stand der Arbeiten AP4300 Ausblick AP4400 Stand der Arbeiten AP4400 Ausblick Entwicklung einheitlicher Qualitätsstandards Zusammenfassung / Ausblick Summary...37 DeCOVER Konsortium Seite 3 von 39

4 Tabellenverzeichnis Tabelle 1 - Autorenliste... 2 Tabelle 2 - Dokumenthistorie... 2 Tabelle 3: Abkürzungsverzeichnis... 4 Tabelle 4 Übersicht der Ergänzungsdienst Komponenten...22 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1 Nutzer-Kickoff Veranstaltung Abbildung 2 Erster Prototyp DeCOVER Geoportal (V1.8.2)...10 Abbildung 3. Übersicht der Ergänzungsdienst Testgebiete...25 Abbildung 4. Ausweisung nicht gültiger LPIS Geometrien (rot, links), Fehlsegmentierungen (rot, rechts) im TG Herne...28 Tabelle 3: Abkürzungsverzeichnis Abkürzung AAA Bedeutung ATKIS, ALKIS und AFIS AD Ausgangsdienst DeCOVER AdV Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder der Bundesrepublik Deutschland AP ATKIS BA BDLM BKG BNTK BY CC CLC DDGI DGPF Arbeitspaket Amtliches Topographisch-Kartographisches Informationssystem Brandenburg Basis DLM (Digitales Landschaftsmodell) Bundesamt für Kartographie und Geodäsie Biotop- und Nutzungstypenkartierung Bayern Cross Compliance CORINE (Coordination of Information on the Environment) Land Cover Deutscher Dachverband für Geoinformation Deutsche Gesellschaft für Photogrammetrie und Fernerkundung DeCOVER Konsortium Seite 4 von 39

5 Abkürzung DIN DLR EARSeL ED ESA EuroSDR FFH FKZ F-MAP ftp FTSP GDI-DE GIS HH IO ISO LG-GDI LPIS LRT MSL NRW OAK OGC PAS Q RESA SAR Bedeutung Deutsche Industrienorm Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt European Association of Remote Sensing Laboratories Ergänzungsdienst European Space Agency European Spatial Data Research Network Fauna Flora Habitat Förderkennzeichen Forest Map GMES File transfer protocol Fast Track Service Precursor Geodateninfrastruktur Deutschland Geografische Informationssysteme HH Polarisationsmodus Interoperabilität International Organization for Standardization Lenkungsgremium GDI Land Parcel Identification System Lebensraumtyp Meilensteinlieferung Nordrhein-Westfalen Objektartenkatalog Open Geographic Consortium Publicly Available Specification Quartal Rapideye Science Archive Synthetic Aperture Radar DeCOVER Konsortium Seite 5 von 39

6 Abkürzung SDI SDIC SFE SH SN SRTM ST TSX TU TZP UBA VHR VV WFS WMS XML Bedeutung Spatial Data Infrastructure Spatial Data Interest Community Satellitenfernerkundung Schleswig-Holstein Sachsen Shuttle Radar Topography Mission Sachsen-Anhalt TerraSAR-X Radarsatellit Testumsetzung Thematisches Zwischenprodukt Umweltbundesamt Very High Resolution VV Polarisationsmodus Web Feature Service Web Mapping Service Extensible Markup Language DeCOVER Konsortium Seite 6 von 39

7 1 Arbeitsergebnisse Koordination und Strategie Hauptaufgaben des Arbeitspaktes 1000 Koordination sind die Koordination und Administration des DeCOVER Gesamtvorhabens (AP1100), die Öffentlichkeitsarbeit (AP1200), die Untersuchung der Wirtschaftlichkeit der DeCOVER Entwicklungen (AP1300) der Aufbau und Informationsaustausch eines Projekt-übergreifenden Nutzernetzwerks (AP1400) der Aufbau eines Geodatenportals (AP1500) sowie der weiteren Entwicklung und Validierung einer Marke DeCOVER (AP1600) Stand der Arbeiten Zur Administration des Projektes (AP1100) wurden verschiedenen Maßnahmen implementiert und überwacht. Projektmanagementplan als zentrales Dokument (regelmäßige Aktualisierung), einschließlich Templates und Vorgaben für Berichtswesen und Öffentlichkeitsarbeit Monatliche Telefonkonferenzen zum Projektstand und aktuellen Themen Quartalsberichte und halbjährliche Zwischenberichte Organisation und Durchführung regelmäßiger Konsortialmeetings in Zusammenarbeit mit den Partnern (Kickoff T01, Halbjahresmeeting T02) Zur Bereitstellung von Informationsmaterialen und Projektergebnissen wurden folgenden Maßnahmen der Öffentlichkeitsarbeit (AP1200) durchgeführt: Relaunch DeCOVER 2 Homepage ( und regelmäßige Update einschließlich öffentliches Infomaterial auf spezieller Nutzerseite Erstellung Infomaterial zu Zielen, Fortschritt und speziellen Aspekten des Vorhabens einschließlich Pressemitteilungen, Artikelbeiträge, Newsletter, allgemeine Informationsbroschüre (print und online) DeCOVER Konsortium Seite 7 von 39

8 Teilnahme und Vorträge auf Konferenzen und Workshops (Auswahl: DGPF Workshop, RESA Science Workshop, EuroSDR Tagung, EARSeL Symposium, ESA Living Planet Symposium) zur Darstellung Projektstand Diese Maßnahmen dienen unter anderem auch dem Aufbau einer projektübergreifenden Nutzerplattform (AP1400). Wesentlich entscheidender ist hierbei jedoch der direkte Dialog mit den Fachbehörden über Vor-Ort-Gespräche. Als Diskussionsplattform fand hierzu am ein Nutzer Kickoff Meeting in den Räumen des DLR e.v. in Bonn statt (Abbildung 1). Auf der sehr gut besuchten Fachveranstaltung wurden die Ziele des DeCOVER Vorhabens, sowie aktuelle Entwicklungen zum Aufbau nationaler und internationaler Geodatendienste und Infrastrukturen vorgestellt und in einem intensiven Austausch diskutiert. Die Ergebnisse und Präsentationen der Veranstaltung sind öffentlich verfügbar über Abbildung 1 Nutzer-Kickoff Veranstaltung Innerhalb des Themenbereichs INSPIRE wurden die aktuellen Entwicklungen zum Aufbau Thematischer Arbeitsgruppen für die Themen der Anhänge II und III mit verfolgt. Eine Registrierung von DeCOVER als Expertengruppe zur Datenspezifikation der Themen Land cover / Land use wurde seitens INSPIRE leider nicht angenommen. Für den Aufruf der INSPIRE Community zum Thema User Requirements Survey wurde ein DeCOVER Beitrag eingereicht. Der Informationsaustausch zu aktuellen Bestrebungen auf europäischer Ebene zur Entwicklung eines harmonisierten Datenmodells über die EAGLE Arbeitsgruppe (Eionet Action Group on Land monitoring in Europe, %20Eionet%20Group%20LC) findet über den Projektträger DLR statt. Als DeCOVER Konsortium Seite 8 von 39

9 Diskussionsbeitrag wurden der Arbeitsgruppe weitere Informationen zum DeCOVER Interoperabilitätsansatz bereit gestellt. Aktuelle Entwicklungen zur Datenharmonisierung, zum Aufbau von GDI und zur Fortführung nationaler und internationaler Landbedeckungsdaten waren auch ein Thema des ersten DeCOVER Advisory Board Meetings, das am in Bonn stattfand. Ziel des Beratungsgremiums ist die Begleitung und Bewertung sowie die Weitergabe aktueller Projektentwicklungen in die entsprechenden Fachgremien und Institutionen. Das Gremium setzt sich zurzeit aus Vertretern des Bundesamts für Kartographie und Geodäsie (BKG), des Bundesministerium für Umwelt Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU), der Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder der Bundesrepublik Deutschland (AdV), des Lenkungsgremiums GDI-DE (LG-GDI), der Bund/Länder- Arbeitsgemeinschaft für Naturschutz, Landschaftspflege und Erholung (LANA) sowie des geoland2 Projektes zusammen. Die Anbindung an die Entwicklungen innerhalb der AdV, dem BKG und der GDI-DE erfolgte zudem über Vor-Ort-Gespräche sowie die Teilnahme an folgenden Informationsveranstaltungen: Teilnahme Infoveranstaltung des BKG Entwicklungsprojekte des BKG für den Aufbau der nationalen Geodatenbasis als Komponente der GDI-DE, , Frankfurt. Präsentationsbeitrag DeCOVER contribution to SDI, EuroSDR Tagung, , Frankfurt. Für die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung (AP1300) wurden die ersten methodischen Grundsteine gelegt. Hierzu wurden die einzelnen Komponenten der Herstellungskosten für DeCOVER Ausgangs- und Ergänzungsdienste analysiert und Templates zur Kostenermittlung innerhalb der Testumsetzungen vorbereitet (M1301). Diese Kostenabschätzung dient als Zusatzinformation zur Erstellung gemeinschaftlicher Vorschläge des DeCOVER-Projekt Konsortiums für mögliche Beschaffungsszenarien im behördlichen Umfeld für die verschiedenen Komponenten des im Rahmen des DeCOVER Projektes entwickelten Dienste-Portfolios. Diese Vorschläge können als Diskussionsgrundlage von der Nutzerplattform aufgegriffen und weiter diskutiert werden. Durch den Aufbau eines DeCOVER Geodatenportals (AP1500) soll die Verbreitung und Darstellung der DeCOVER Ergebnisse unterstützt und weiter ausgebaut werden. Über das DeCOVER Portal werden OGC konforme Services und Funktionen angeboten zur DeCOVER Konsortium Seite 9 von 39

10 Visualisierung der Projektergebnisse sowie zur Bereitstellung von Metadateninformationen. Darüber hinaus ist die Validierung der Ergebnisse durch freigeschaltete Nutzer möglich. Der erste Prototyp des Portals wurde aufgebaut und wird weiter kontinuierlich ausgebaut (Abbildung 2). Die Arbeiten zur Entwicklung und Etablierung einer Marke DeCOVER (AP1600) wurden noch nicht begonnen. Hierzu werden die ersten Erfahrungen der Umsetzungen von DeCOVER Ausgangsdienst und Ergänzungsdiensten abgewartet. Abbildung 2 Erster Prototyp DeCOVER Geoportal (V1.8.2) Ausblick Wichtige anstehende Meilensteine aus Sicht der Koordination und Administration sind das Review Jahresmeeting T03 am in Potsdam sowie ein weiterer öffentlicher Nutzerworkshop geplant für das erste Quartal Über diesen Workshop können die ersten Ergebnisse der Umsetzung von Ausgangsdienst und Ergänzungsdienste einem breiten Fachpublikum präsentiert werden. Für die weitere Abstimmung der Entwicklungen innerhalb BKG, AdV und Landesvermessung wurde die Planung eines gemeinsamen Workshops im Quartal initiiert. Der weitere Informationsaustausch soll zudem über eine in DeCOVER Phase1 eingerichtete Arbeitsgruppe auch auf technischer Ebene weiter erfolgen. Über diese Arbeitsgruppe kann auch ein Austausch der Entwicklungen innerhalb der Thematischen INSPIRE Arbeitsgruppe Land Cover erfolgen. DeCOVER Konsortium Seite 10 von 39

11 Weitere aktuelle Informationen und thematische Schwerpunkte werden der breiten Nutzergemeinde über die geplanten DeCOVER Newsletter II (ausstehend), III und IV, die DeCOVER Projekthomepage sowie kommende Fachveranstaltungen (u.a. INTERGEO 2010, AGIT 2011) bereitgestellt. Im Rahmen der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung stehen die Aufarbeitung der Ergebnisse der Kostenschätzungen der Testumsetzungen und die Erarbeitung erster Vorschläge von DeCOVER Beschaffungsszenarien als weitere Diskussionsgrundlage für die Nutzergemeinde als wesentliche Aufgabenschwerpunkte für das kommende Projektjahr an. Das prototypische DeCOVER Geodatenportal wird im zweiten Projektjahr weiter ausgebaut und im Zuge der Validierung der Testumsetzungen eingesetzt. Auf Basis dieser Erfahrungen werden die Funktionalitäten des Portals weiter optimiert. Die Entwicklung einer Marke DeCOVER wird auf Basis der ersten Testumsetzungen und der bisherigen Spezifikationen der DeCOVER Dienste im zweiten Projektjahr erfolgen. 1.2 Interoperabilität und Datenvorbereitung AP 2100 Zu aktualisierender Datensatz / Überführung sowie Integration in bestehende Systeme Die Arbeiten zu diesem Arbeitspaket umfassten den Aufbau von Transformationsroutinen, um die Nutzerdatensätze syntaktisch in die für die Prozesskette erforderlichen Formate zu übersetzen. Dabei wurden mehrere Erfahrungen gemacht: Selbst die Nutzerdatensätze können auch bei gleicher Objektklasse wie z.b. ATKIS sehr unterschiedlich ausfallen, so dass eine Übertragung mittels einer Routine nicht immer zu demselben Ergebnis führt. Die Ausgangsdatensätze weisen zum Teil Lücken auf, die weder inhaltlich noch technisch erklärt werden können. Die Datensätze weisen zum Teil Polygongrößen auf, die für die Auswertung in der Prozesskette nicht unbedingt geeignet sind. Unterschiedliche Klassen (ATKIS, CLC) müssen, um sie für die Prozesskette vorzubereiten, unterschiedlich behandelt werden. Auf Grund dieser Erfahrungen wurden alle vorbereitenden Schritte vorerst per Hand unter ArcInfo 9.3 programmiert und durchgeführt. Die Umsetzungen erfolgten für mehrere Überführungsdatensätze aus den Testgebieten Zinna, Herne sowie dem Blindtestgebiet. Diese Umsetzungen wurden technisch umfangreich dokumentiert. Ausblick: DeCOVER Konsortium Seite 11 von 39

12 Feedback aus dem Prozessschritt Change Detection muss ausgewertet werden, um zu analysieren, ob die Aufbereitung in der durchgeführten Form hilfreich war, bzw. welche Änderungen vorgenommen werden müssten. Analyse weiterer potentieller Eingangsdatensätze hinsichtlich der Aufbereitung für die Prozesskette (z.b. AAA-Modell). Erstellung eines Konzepts für eine automatische Überführung der Ausgangsdatensätze in das erforderliche Prozesskettenformat. Erstellung eines Konzepts zur Überführung der Ergebnisse aus der Prozesskette in das nutzerspezifische Format AP 2200 SFE (Koregistrierung, Orthorektifizierung und Bildaufbereitung) Für das projektinterne Geodatenmanagement wurde am IPI ein ftp-server mit Upload- Funktion und Zugriff aller Konsortialpartner eingerichtet. In einer erstellten projektinternen Bilddatenspezifikation wurden zu Beginn des Vorhabens die Bilddatenparameter für die Bestellungen der Bilddaten festgelegt. So werden z.b. Rapideye-Daten atmosphärenkorrigiert vorprozessiert und TerraSAR-X-Daten in single- und dual-polarisation im stripmap-modus verwendet. Für die Jahre 2009 und 2010 konnten zusammen ca. 150 Rapideye-Aufnahmen bestellt und auf den internen ftp-server übernommen werden. Zudem wurden ca. 35 TerraSAR-X- Archivaufnahmen der Jahre 2008 und 2009 bestellt und dem Konsortium bereitgestellt, sowie 14 TerraSAR-X-Aufnahmen des laufenden Jahres Durch die starke Auslastung des TerraSAR-X Satelliten im Jahr 2010, sowie die ab Juli 2010 anlaufende TanDEM-X Kalibrierung, konnte speziell in den Testgebieten Murnau und Zinna die vom Konsortium angefragte Datenlage nicht erreicht werden. Neben Daten der Satelliten Rapideye und TerraSAR-X wurden zusätzliche Fernerkundungsdaten für die Entwicklungen in DeCOVER 2 angefragt und geordert. Hierbei handelt es sich um Luftbilddaten des Testgebiets Zinna, GeoEye-1-Daten des Testgebiets Herne und Formosat-2-Daten des Testgebiets Zinna. Für die Ko-Registrierung der optischen RapidEye-Daten und der TerraSAR-X Radardaten sollen Methoden und Prozesse aus dem laufenden ENVILAND Vorhaben in DeCOVER 2 integriert und getestet werden. Hierzu steht eine Kooperationsvereinbarung mit der Jena- Optronik GmbH kurz vor Abschluss AP 2300 Weiterentwicklung IO AP 2310 Anforderungen an IO DeCOVER Konsortium Seite 12 von 39

13 Ziel dieses Arbeitspaketes ist es, das aus DeCOVER Phase 1 zur Verfügung stehende Konzept der Interoperabilität zu überprüfen und zu überarbeiten. Dazu wurden folgende Fragen gestellt: Können alle bisher in das Basisvokabular der Ontologien aufgenommenen Eigenschaften genutzt werden, fehlen welche oder sind welche überflüssig? Ist der gewählte technische Ansatz der Ontologien für die Anwendung hilfreich, ist das ein langfristig tragbares Konzept aus Sicht der technologischen Entwicklung und den Anforderungen der schnellen Integration weiterer Objektartenkataloge? Die Auswertung der ersten Frage erfolgte bisher an Hand der Überführung der Datensätze Zinna und Herne. Dabei wurden die Transformationen mit den aus Phase 1 vorhandenen Routinen durchgeführt und manuell ausgewertet. Die Auswertung erfolgte in zwei Stufen. Zum einen wurde DELPHI IMM intern eine Bewertung der Transformationen (Transformationstabellen) vorgenommen und wenn erforderlich manuell geändert oder ergänzt. Zum anderen wurden die Ergebnisse den Partnern zur Verfügung gestellt. Auf Grund der Rückläufe insbesondere von RapidEye, Infoterra und GAF wurde die Transformationstabelle nochmals überarbeitet. An Hand der nachvollziehbaren Änderungen der Transformationstabellen konnten folgende erste Schlussfolgerungen getroffen werden: Es hatte den Anschein, dass Transformationen fehlen. Da jedoch nur die anhand der Ähnlichkeitsmaße bewerteten ersten fünf Objekte betrachtet wurden, bedeutet das im Wesentlichen, dass entweder Eigenschaften fehlen oder die Bewertung der Eigenschaften anders erfolgen muss. An Hand des Feedbacks durch die Partner konnte festgehalten werden, dass die Bewertungen anders vorgenommen werden als durch die Eigenschaften möglich. Weiterhin wurde festgestellt, dass sich manche Eigenschaften wie z.b. der Versiegelungsgrad mittels Ontologien für eine folgende Auswertung nicht hinreichend abbilden lassen, da sich nur Bereiche (10% bis 20% Versiegelung) abbilden lassen. Bei einem Vergleich zweier Objektarten, die sich auf Grund der Definition in ihren Bereichen überschneiden, kommen keine ausreichenden Ergebnisse zustande, bzw. eine Zielobjektart wird mehr gewichtet, weil sie einen größeren Teilbereich abdeckt. Ausblick: Im Kontext mit den Ergebnissen zum Ähnlichkeitsmaß und zur geometrischen Interoperabilität wurde deswegen beschlossen, das Basisvokabular nochmal generell zu überarbeiten. Ziel dieser Überarbeitung wird eine Verschlankung des Basisvokabulars und eine Fokussierung auf die wichtigsten Eigenschaften eines Objekts sein. Mit ersten tragbaren Ergebnissen für weitere Umsetzung im Konsortium wird Anfang 2011 gerechnet. DeCOVER Konsortium Seite 13 von 39

14 Daran anschließend werden weitere europäische sowie national geprägte Datensätze integriert. Die zweite Frage die technische Nachhaltigkeit wurde an Hand folgender Tatsache beurteilt: Die Korrektheit einer Transformation beruht im Wesentlichen auf drei Säulen: Die Umsetzung der Ontologien Die Definition und die Programmierung der Ableitung des Ähnlichkeitsmaßes Die Anwendung der Routinen an Hand konkreter Objekte, deren Eigenschaften per Definitionem aus dem Objektartenkatalog entstammen, jedoch als Attribute weitere Eigenschaften enthalten können. An Hand der Auswertungen, die im ersten Jahr vorgenommen wurden, ist zu erkennen, dass Änderungen, die in den Ontologien vorgenommen werden (weitere Eigenschaften im Basisvokabular, Belegung von Eigenschaften in den Applikationsontologien) umfangreiche Auswirkungen auf die Programmierungen für die weiteren zwei Arbeitsschritte besitzen. Aus diesem Grund wurde im Internet recherchiert, ob das Konzept der Ontologien weiterentwickelt wurde, um die Anforderungen, die seitens DELPHI IMM erkannt wurden, umsetzen zu können. Leider muss diese Frage mit nein beantwortet werden. Ausblick: Im Kontext mit den anderen Ergebnissen aus dem AP 2300 wurde beschlossen, die Ontologien hinsichtlich des Basisvokabulars zu verschlanken. Dadurch sollen die Schnittstellen und mögliche Anpassungen für die Bausteine Berechnung Ähnlichkeitsmaß und Durchführung Transformation für die Zukunft minimal gehalten werden. Eine Abkehr vom Konzept der Ontologien wurde jedoch vorerst nicht beschlossen, um eventuell noch nicht erkannte Auswertungsmöglichkeiten mittels Ontologien offen zu halten. Auf Grund der Verschlankung wird vermutet, dass der Aufwand zur Aufnahme eines neuen Objektartenkataloges deutlich geringer ausfallen wird. AP 2320 Weiterentwicklung der semantischen Interoperabilität / Validierung Ähnlichkeitsmaß Im Zuge der ersten Umsetzungen (Transformationen), die für den Ausgangsdienst der Testgebiete vorgenommen wurde, wurden die Transformationen validiert (siehe auch oben). Dabei wurden folgende Aspekte erkannt: Für die Umsetzung der Transformation als vorbereitenden Schritt für die Prozesskette benötigen die Partner eine eindeutige Transformation. Diese ist a priori durch das Konzept der Ontologien nicht gegeben. Dieser Sachverhalt wird seitens DELPHI IMM dahingehend interpretiert, dass den Experten Eigenschaften der einzelnen Objekte DeCOVER Konsortium Seite 14 von 39

15 bewusst sind, die zu einer eindeutigen Überführung beisteuern, auch wenn sie in den Definitionen der Objektartenkataloge nicht enthalten sind. Die Differenzierung zwischen den Objektarten auf Basis des Ähnlichkeitswertes ist nicht hinreichend. Zum einen werden auf Basis des Ansatzes der Berechnung der Ähnlichkeiten inkorrekte Reihenfolgen berechnet, zum anderen sind die Differenzierungen zwischen den Objektarten nicht genügend. Auf Basis dieser Ergebnisse und im Kontext mit den anderen Ergebnissen aus dem AP 2300 wird der Ansatz der Berechnung des Ähnlichkeitsmaßes neu definiert. Hierbei soll berücksichtigt werden, dass Eigenschaften, die neu in das Basisvokabular implementiert werden (weil ein neuer Objektartenkatalog aufgenommen werden soll), das Regelwerk nicht generell in Frage stellt, wie es derzeit der Fall ist. Ausblick: Da das Ähnlichkeitsmaß derzeit u.a. auf der Zahl der belegten Eigenschaften und der Verbindungen innerhalb der Ontologien beruht, wird auf Basis der Änderung des Basisvokabulars automatisch eine Änderung des Ansatzes zur Berechnung des Ähnlichkeitsmaßes erforderlich sein. Der bestehende Ansatz wird deswegen nach Festlegung des überarbeiteten Basisvokabulars überarbeitet. AP 2330 Weiterentwicklung der geometrischen Interoperabilität Für die Umsetzung der geometrischen Interoperabilität wurden erste theoretische Überlegungen durchgeführt. Die bisherigen Ergebnisse lassen sich durch folgende Aussagen umfassen: Während sich die semantische Interoperabilität weitestgehend auf der Ebene der Definition (Definition der Objektart) widerfindet, ist es für die Definition der geometrischen Interoperabilität notwendig, das Gedankenmodell auf der konkreten Instanz anzusetzen. Dieser Sachverhalt leitet sich im Wesentlichen daraus ab, dass innerhalb eines Objektartenkataloges der Maßstabsbereich sowie die geometrische Abgrenzung eines Objekts identisch sind, zwischen zwei Objektartenkatalogen unterschiedlichen Zielmaßstabs jedoch nicht. Bei einer Überführung eines konkreten Objekts von einem Katalog in einen anderen muss sowohl die semantische Interoperabilität als auch die geometrische betrachtet werden. So kann z.b. wenn man nur die semantische Interoperabilität betrachtet ein Mischwald (Quelle) in Laubwald und Nadelwald (Ziel) oder Mischwald (Ziel) überführt werden mit identischer Wahrscheinlichkeit. Nimmt man geometrische Aspekte, wie z.b. die Größe des Objekts mit hinzu, dann tritt der zweite Fall Mischwald (Ziel) dann mit einer höheren Wahrscheinlichkeit auf, wenn die Fläche des Objekts kleiner als die Mindestkartierfläche ist. DeCOVER Konsortium Seite 15 von 39

16 Ausblick: Für die Umsetzung der geometrischen Interoperabilität wird derzeit geprüft, ob die Einführung von Basisobjekten zusätzlich zum Basisvokabular hilfreich ist. Dieses stellt nach derzeitigen Erkenntnissen die Grundlage dar, um auch das Ähnlichkeitsmaß auf die geometrische Interoperabilität ausweiten zu können. 1.3 Ausgangsdienst Weiterentwicklung & Umsetzung In der ersten Projektphase von Decover2 wurde ein technisches Konzept zur fokussierten Fortführung existierender Landnutzungs- und Landbedeckungsdatensätze mithilfe satellitenfernerkundungsgestützter Veränderungserkennung und Ableitung der Veränderungsrichtung erarbeitet. Das Thema Veränderungserkennung wird entsprechend der Ausgangsdatenlage in 2 Szenarien unterteilt (1. Map to Image, 2. Image to Image change detection), die sequentiell entwickelt werden. Dieses Dokument geht schwerpunktmäßig auf die Entwicklung im Rahmen des 1. Szenarios ein. Das technische Konzept für das zweite Szenario wird hier nur skizziert und im Rahmen folgender Meilensteine weiter detailliert. Basierend auf dem technischen Konzept für die Map to Image change detection erfolgte die Weiterentwicklung und Umsetzung des Ausgangsdienstes (AD). Hierfür war die Anpassung und Weiterentwicklung des bisherigen AD-Gesamtkonzeptes sowie der bestehenden DeCOVER Prozesskette notwendig. Die Umsetzung des Ausgangsdienstes umfasst nicht nur die Aktualisierung bestehender Landnutzungs- und Landbedeckungsdatensätze sondern schließt auch deren thematische Erweiterung ein, die in 4 Testgebieten umgesetzt wird. Zur Validierung der Ergebnisse wurde ein Blindtest vorbereitet AP3000 AD Weiterentwicklung und Umsetzung Stand der Arbeiten Im Rahmen dieses Koordinationsarbeitspaketes wurde das Change Detection Verfahren, Schnittstellen zur TZP Produktion und Erweiterungsinformation zwischen den beteiligten Partnern konzeptionell abgestimmt, die durchzuführenden Testszenarien und Verantwortlichkeiten definiert. Die technische Umsetzbarkeit der geplanten Prozesskette im Rahmen der Testumsetzungen u. Alternativvorschläge zur Entkoppelung von Partneraufgaben wurden diskutiert. Die Arbeitspaketleitung (RapidEye und Infoterra) koordinierte die Durchführung von Arbeitstreffen in Brandenburg an der Havel (Arbeitstreffen Veränderungsdetektion) und München (Arbeitspakettreffen) DeCOVER Konsortium Seite 16 von 39

17 Ausblick RapidEye und Infoterra koordinieren die Zusammenarbeit zwischen Integration und Produktion des Veränderungslayers für die erste DeCOVER Testumsetzung AP3100 Weiterentwicklung zur Detektion von Veränderungen: Stand der Arbeiten Die vorhandene Dokumentation zum Thema Veränderungsdetektion aus der ersten Projektphase (DeCOVER Phase 1) wurde analysiert und in einem Arbeitsmeeting der beteiligten Partner IPI, Infoterra und RapidEye diskutiert. Folglich wurde für die zweite Projektphase eine Arbeitsstrategie entwickelt, die es erlaubt die Methoden zur Veränderungsdetektion sensorspezifisch zu entwickeln und dennoch einem ähnlichen Grundkonzept folgt. Der Change-Layer wurde dementsprechend so konzipiert, dass die Performanz von SAR und Optik ersichtlich bleibt, aber auch ein integriertes Optik/SAR Ergebnis generiert wird, das die Synergien aufzeigt. Eine multi-sensorale Prozeßkette, wenn dies kostentechnisch tragbar wäre, müsste in einer späteren Phase noch rationalisiert werden. Nach Festlegung der Ausgangsszenarien wurden Methoden zur Veränderungsdetektion basierend auf TerraSAR-X und RapidEye- Daten erarbeitet und getestet. Um den vorgesehenen Zeitplan für die erste Testumsetzung einzuhalten und den TZP Partnern einen ersten Change Layer für ihre Weiterentwicklung zur Verfügung zu stellen, wurde ein manueller Change Layer für 2 Testgebiete erstellt. Die von DIMM gelieferten transformierten Nutzerdatensätze wurden in Hinblick auf ihre Nutzbarkeit für die Veränderungsdetektion bewertet und überarbeitet. Jeweils ein transformierter Nutzerdatensatz für Herne und Zinna bildet die Basis der Veränderungserkennung. Die Methode zur automatischen Veränderungsdetektion ist derzeit noch in Entwicklung. Erreichte technisch-wissenschaftliche Ergebnisse Das technische Konzept wurde in der Meilensteindokumentation 3101 /3102 (MSL_3101_3102_ITD_V3.0.doc) beschrieben und umfasst die Analyse der Ergebnisse der Decover Hauptphase sowie die Entwicklungsstrategie zur Veränderungserkennung und Erstellung thematischer Zwischenprodukte für Decover2. Für RapidEye Daten wurde die automatisierte Vorverarbeitung vorbereitet und eine Subsegmentierung unter Nutzung von Corine Landcover und ATKIS umgesetzt. Es wurden Trainingsdatensätze zur Bestimmung der relevanten Merkmale der thematischen Ausgangsklassen generiert und Tests zur DeCOVER Konsortium Seite 17 von 39

18 Bestimmung relevanter Merkmalsausprägungen aus den Satellitendaten durchgeführt. Infoterra hat eine Methode zur Ableitung wesentlicher SAR Merkmale aus den Single Look Slant Range Produkten wie auch aus den terrainkorrigierten Multi- Look Produkten entwickelt. Es wurden Tools zur automatischen Merkmalsextraktion und ein Interface zu einer Data Mining Software implementiert. Die Ergebnisse des Data Mining Prozesses sind jedoch nur bedingt nutzbar, da das Verfahren der Merkmalsselektion auf das Verfahren der Methode für den Signaturvergleich angepasst sein sollte. Für die Signaturdatenbank wurde eine repräsentative Anzahl an Beispielpolygonen für jede Hauptnutzungsklasse ausgewählt und daraus das idealtypische Histogramm gebildet. Für jede Klasse und jedes Merkmal wurde diese empirische Verteilung untersucht, die Parameter geschätzt und getestet welche theoretische Verteilung die beste Anpassung zeigt. Das Vergleichsverfahren wird zurzeit implementiert. Ausblick Das Konzept und die Umsetzung eines automatischen Prozesses zur Erstellung des Veränderungslayer werden vorbereitet. Ebenfalls wird der erreichte Stand nach Durchführung der ersten Testumsetzung dokumentiert werden AP3200 Weiterentwicklung zur Erweiterung bestehender Landbedeckungsinformationen Stand der Arbeiten Die vorhandenen Datensätze wurden auf ihre Brauchbarkeit hinsichtlich einer Erweiterung der Zieldatensätze (AAA/BDLM, BNTK, CLC) untersucht. Die TZP Partner lieferten eine Nutzeranalyse für ihre Bereiche (MSL 3201). Für die Erweiterungen wurde ein erstes technisches Konzept erstellt (MSL3202), in dem die geplante Vorgehensweise beschrieben wurde. Für die Erweiterung mit dem FTSP Sealing Layer wurden Tests im Gebiet Herne mit dem ATKIS Datensatz durchgeführt. Die Ergebnisse werden im Meilenstein 3203 zusammen mit den Ergebnissen der Tests der TZP Partner beschrieben (MSL 3203). Erreichte technisch-wissenschaftliche Ergebnisse Katalog möglicher Erweiterungsinformationen: Von den Datensätzen FTSP Sealing Layer, F-Map und Urban Atlas hat sich nur der FTPS Sealing Layer als geeignet erwiesen, die Zieldatensätze zu erweitern. Prüfung und Tests wurden von Infoterra vorgenommen. DeCOVER Konsortium Seite 18 von 39

19 Bei den TZPs kristallisierten sich die von den Nutzern gewünschten Erweiterungen des DeCOVER Datensatzes heraus. Im TZP Urban (GAF) wurde Interesse an einer Versiegelungsmonitoring geäußert, beim TZP Offenland/Agrar (EFTAS) wurde die Unterscheidung der Hauptfruchtarten und die Unterscheidung von Acker und Grünland genannt, beim TZP Offenland Naturnah (RSS) war die Differenzierung zwischen bewirtschaftetet und natürlichen Grünland von Interesse. Beim TZP Wasser konnte kein Nutzerbedarf festgestellt werden. Entwurf eines technischen Konzepts zur Erstellung von Erweiterungsinformation bestehender Systeme: Die Integration des FTSP Sealing Layers erfolgt auf den originalen Zieldatensätzen, die noch nicht transformiert wurden. Die Mittelwerte der Pixelwerte wird als Prozentzahl bei den Polygonen der Original- geometrien hinterlegt und diese Prozente in Klassen eingeteilt. Dabei wird darauf geachtet, dass Flächen, die im FTSP Datensatz No-Data Werte aufweisen, extra gekennzeichnet werden. Aus den Prozentwerten kann ein Attribut der Bebauung abgeleitet werden. Hier wird dann zwischen offener und geschlossener Bebauung unterschieden. Dieses so gewonnene Attribut stimmt aber nicht mit dem im ursprünglichen Atkis-Datensatz vorhandenen Bebauungsattribut überein. Die Erweiterung des TZP Urban wurde folgendermaßen beschrieben: Der Prozess setzt auf den bereits aktualisierten Nutzerdatensatz auf und die Geometrien des Zielsystems werden als verbindliche Grenzen gewahrt, eventuell können diese Flächen noch unterteilt werde. Die Information soll direkt aus optischen Fernerkundungsdaten gewonnen werden. Die bebauten Bereiche werden in die Versiegelungsdichtekategorien des DeCOVER- Datensatzes eingeteilt. Beim TZP Offenland/Agrar wurde die Erweiterung wie folgt geplant: Die Erweiterung der Datensätze erfolgt aufgrund von optischen Datensätzen, die Verwendung von TerraSAR-X Daten wird untersucht. Die Klassifizierung erfolgt auf einem objektbasierten Ansatz aus der Phase1, der multitemporal erweitert wird. Es werden geometrische Erweiterungen erstellt. Der TZP Offenland naturnah ist als geometrische Erweiterung geplant. Ausblick Das finale Konzept zur Gewinnung von Erweiterungsinformation wird gerade auf Basis der Testergebnisse erstellt (MSL 3203). DeCOVER Konsortium Seite 19 von 39

20 1.3.4 AP3300 Weiterentwicklung AD OAK Stand der Arbeiten Der OAK des Ausgangsdienstes wurde in Zusammenarbeit mit den Partnern überarbeitet. Die Applikationsontologien und Ähnlichkeiten wurden überarbeitet und entsprechend dem Feedback durch die Anwender (RapidEye / InfoTerra) angepasst. Erreichte technisch-wissenschaftliche Ergebnisse Das Konzept zur Optimierung der Spezifikation des Decover Ausgangsdatensatzes inklusive der Kartieranleitung wurde im Meilenstein 3101 dokumentiert Die Applikationsontologien wurden angepasst und im Rahmen der ersten Umsetzung validiert. Ausblick Bericht zur Optimierung des DeCOVER Ausgangsdienstes inklusive Erweiterungen (M3303) wird vorbereitet AP3400 Weiterentwicklung zur Integration und Prozesssteuerung Stand der Arbeiten Es wurde ein Gesamtkonzept der benötigten Ausgangsdienst-Prozesskette erstellt. Vor diesem Hintergrund erfolgte das Softwaredesign der Prozesssteuerung und der Integration der thematischen Zwischenprodukte (TZP). Es wurden sowohl Feedback der TZP Partner sowie Best Practices aus der ersten Projektphase berücksichtigt. Im Rahmen der Software-Neuimplementierung von Integration und Prozessteuerung werden Import-/Export- und Validierungsfunktionen entwickelt. Erreichte technisch-wissenschaftliche Ergebnisse Ausgangsdienst Gesamtkonzept / Softwaredesign Prozesskette Softwaredesign Integration Softwaredesign Prozesssteuerung inkl. Schnittstelle zum Geodatenportal Ausblick Die Erstellung der Softwarekomponenten (Integration und Prozesskette) schreitet voran und wird im Q abgeschlossen werden. DeCOVER Konsortium Seite 20 von 39

21 1.3.6 AP3500 Technische Umsetzung Stand der Arbeiten Zur Erstellung der Veränderungslayer für die erste Testumsetzung für die Testgebiete Herne und Zinna erfolgten Anpassung der Testgebietsaußengrenzen. Für beide Testgebiete wurden die semantisch transformierten Nutzerdatensätze und die inhaltlichen Ergebnisse der semantischen Transformationen überprüft und wenn nötig Absprachen zur Verbesserung getroffen. Aufgrund visueller Interpretation wurden Veränderungsindikatoren beider Testgebiete für die erste Testumsetzung erstellt und einer internen Qualitätskontrolle unterzogen. Die Veränderungsindikatoren dienen als Grundlage zur Erstellung der Thematischen Zwischenprodukte (TZP) Erreichte technisch-wissenschaftliche Ergebnisse Veränderungsindikatoren für die erste Testumsetzung der Testgebiete Zinna und Herne Ausblick Nach Bereitstellung der Funktionalitäten aus AP3400 wird die Integration der Veränderungsindikatoren in die Zielsysteme erfolgt. Die automatisierte Erstellung der Veränderungsindikatoren wird vorbereitet 1.4 Ergänzungsdienst Entwicklung Einführung Im Rahmen des Arbeitspaketes 4000 werden Methoden entwickelt zur Ergänzung der über den Ausgangsdienst (AP3000) bereit gestellten Veränderungsinformationen zur Landbedeckung/nutzung. Die Methodenentwicklung fokussiert dabei auf konkreten Nutzeranforderungen in den Themenbereichen Agrar- und Umweltmonitoring: Agrar: Hauptkulturartenfolge, Cross Compliance, Landwirtschaftliches Parzelleninformationssystem (LPIS) Naturnah: FFH Änderungsindikatoren,, insbesondere Verbuschung, Moor- und Feuchtgebietsmonitoring, Grünlandmonitoring Die Arbeiten sind untergliedert in vier Unterarbeitspakete, die im Weiteren näher beschrieben werden: DeCOVER Konsortium Seite 21 von 39

22 AP4100: Methodenentwicklung zur Detektion von Veränderungen AP4200: Methodenentwicklung zur Erweiterung bestehender Landbedeckungsinformationen AP4300: Entwicklung Ergänzungsdienst Objektartenkatalog AP4400: Technische Umsetzung Stand der Arbeiten AP4100/4200 Spezifikation der Ergänzungsdienste Als erster Schritt zur Ableitung nutzerorientierter Produkte und Dienste innerhalb der definierten Themenbereiche wurde eine einheitliche Spezifikation und Beschreibung der Dienste durch die Partner erstellt. Die Produkt- und Produktionsspezifikationen Agrar und Naturnah I (Meilenstein M4101_4102) wurden auf Basis einer Situationsrecherche und Konsultationen mit Referenznutzern erstellt und zur Kommentierung und Ansicht einem erweiterten Nutzerkreis zur Verfügung gestellt. Folgende Komponenten wurden dabei vor dem Hintergrund der rechtlichen Grundlagen und Monitoringvorgaben, sowie dem derzeitigen Stand der Umsetzung in den geplanten DeCOVER Testgebieten beschrieben: Tabelle 4 Übersicht der Ergänzungsdienst Komponenten Ergänzungsdienst Komponente Cross Compliance Erosionsschutz Instandhaltung stillgelegter Flächen Landschaftselemente Dauergrünlanderhalt Beschreibung Klassifikation Erosionsrisiko von Ackerflächen Monitoring Verbuschungsverbot, Begrünungspflicht von Stilllegungsflächen Klassifikation Zustandsveränderungen von Landschaftselementen Klassifikation Grünlandumbruch Kulturartenmonitoring Hauptfruchtartengruppen Klassifikation der Hauptkulturartengruppen auf Basis multitemporaler Satellitenbildmodelle LPIS Unterstützung LPIS Change Information FFH Monitoring Klassifikation von Verdachtsflächen veränderter LPIS Elemente zur Unterstützung und Fokussierung der Aktualisierung von LPIS Kulissen FFH Monitoring NRW, SH Beschreibung FFH Komponente Testgebiet Nordrhein-Westfalen und Schleswig-Holstein: Schwerpunkt Heide, Wald-Lebensraumtypen DeCOVER Konsortium Seite 22 von 39

23 FFH Monitoring BY Beschreibung FFH Komponente Testgebiet Bayern: Schwerpunkt Feuchtgebiets/ Moormonitoring, Grünlandmonitoring, Verbuschung innerhalb FFH- Gebiete FFH Monitoring BA/ST/SN Beschreibung FFH Komponente Testgebiet Brandenburg, Sachsen-Anhalt, Sachsen. Fokus: Verbreitung bestimmter LRT, Grünlandnutzung, Heidegebiete, Veränderungsindikation Aufbau der Datenbasis zur Methodenentwicklung und Testumsetzung Auf Basis der definierten ED Komponenten wurde die Abstimmung der Testgebiete und Sammlung verfügbarer Referenz- und Zusatzdaten durchgeführt. Die Entwicklung der ED Arbeiten finden dabei in den folgenden Testgebieten statt (Abbildung 3): Agrar Testgebiete NRW, SH, Zinna (nur LPIS) Naturnah Testgebiete: BY (Murnau und Donau-Ries), Zinna (Grenzregion BA,SN, ST), NRW (Fokus FFH Gebiete Westruper Heide und Borkenberge, Waldgebiet Haard), SH (Fokus FFH Gebiet Sorgetal, Region Hohner See) DeCOVER Konsortium Seite 23 von 39

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25 Abbildung 3. Übersicht der Ergänzungsdienst Testgebiete In Ergänzung zu den bestehenden Daten der Referenznutzer (Bsp. LPIS, LRT-Grenzen, Biotopkartierungen) wurden zusätzliche Vor-Ort-Kartierungen durch die Partner durchgeführt. Diese sind zum Teil noch weiter fortlaufend: Agrar Referenzflächenkartierung: Kartierung landwirtschaftlicher Fruchtarten im Testgebiet NRW und SH Indikatorflächenkartierung: Strukturkartierung innerhalb FFH Gebiete NRW (laufend) und SH (noch ausstehend) Kartierung Benediktbeuren: Kartierung Nutzungsintensität von Grünland auf Moorflächen Mehrere Kartierungen der Grünlandnutzungsintensitäten in der Loisach- Kochelsee Region (noch ausstehend) Aufbau Klassifikationsmodelle ED Naturnah Für den Aufbau der Klassifikationsmodelle in den FFH Gebieten der Testgebiete NRW und SH wurde eine Bewertung der relevanten Veränderungsindikatoren auf Basis der FFH Bewertungsschemata für die Lebensraumtypen durchgeführt. Auf Basis dieser Indikatoren wurden erste Testklassifikationen unter Einbindung von Spektral- und Texturinformationen auf Basis von RapidEye durchgeführt. Die ersten Ergebnisse zeigen dabei, dass eine Einbindung von VHR Daten, neben der Nutzung der multitemporalen RapidEye Informationen zur Ableitung der Bewertungsparameter notwendig ist. Der Aufbau der Klassifikationsmodelle im Testgebiet Murnau (BY) wurde durch die nicht ausreichende Bereitstellung multitemporaler TSX Radardaten deutlich behindert. So konnten DeCOVER Konsortium Seite 25 von 39

26 Methodenansätze zum Moor- und Feuchtgebietsmonitoring durch die geringe Anzahl der TSX Szenen noch nicht intensiv verfolgt werden. Auch die Analyse von Verbuschungstendenzen in FFH Gebieten auf Basis von TSX wurde erst kürzlich begonnen, da für das Testgebiet Murnau erst seit kurzem multi-temporale Datensätze zur Verfügung stehen. Es existiert sogar eine TSX Szene aus 2007, so dass hier nicht nur die unterschiedlichen Flächen innerhalb einer Szene (oder 2 Szenen aus einem Jahr), sondern auch ein längerer zeitlicher Vergleich durchgeführt werden kann. Für das Untersuchungsgebiet Zinna stehen momentan drei TSX Aufnahmen zur Verfügung: (HH/VV), (HH) sowie (HH), wobei nur die und einen kleinen räumlichen Überschneidungsbereich besitzen. Hierbei ist ein wenig problematisch, dass sie in unterschiedlichen Polarisationen bzw. die eine im ascending und die andere im descending mode aufgezeichnet wurde. Auch von den Aufnahmezeitpunkten her sind beide nicht optimal für Vegetationsanalysen. Aufgrund der schlechten Datengrundlage wurde mit den Analysen noch nicht begonnen, da noch auf weitere Aufnahmen gewartet wird. Durch die vorliegende sehr gute Zeitreihe von RapidEye konnten jedoch erste Analysen der Nutzungsintensitäten im Zuge eines Grünlandmonitorings durchgeführt werden. Um Hinweise auf typische Unterschiede in der Phänologie von Grünlandflächen unterschiedlicher Nutzung zu erhalten, wurden Indexzeitreihen mittels der 5 Aufnahmezeitpunkte in 2009 erstellt. Die Ergebnisse dieser ersten Klassifikationsmodelle werden derzeit über den Meilenstein M4020 dokumentiert. Aufbau Klassifikationsmodelle ED Agrar Bei der Entwicklung von Klassifikationsmodellen im Bereich Ergänzungsdienst Agrar wurde zunächst der Schwerpunkt auf die Klassifikation der Hauptkulturartengruppen auf Basis multitemporaler optischer Satellitendaten, sowie vorhandener Zusatzdaten gelegt. Um einen umfassenden Stand der Wissenschaft zu erhalten wurde eine Literaturrecherche durchgeführt, wobei eigene Arbeiten auf diesem Gebiet berücksichtigt wurden. Im Konferenzbeitrag von Müller et al wird der Stand der Arbeiten im Bereich multitemporale Klassifikation auf Basis von hochauflösenden Farbluftbildern dargestellt, der als Ausgangspunkt weiterer Entwicklungen dient. Hier wird ein merkmalsbasierter Ansatz verfolgt, wobei als Merkmale spektrale Flächenanteile innerhalb von GIS-Objekten sowie DeCOVER Konsortium Seite 26 von 39

27 Fahrspuren verwendet werden. Zusammen mit temporalen Modellen für den Deckungsgrad, das Entwicklungsstadium (EC-Stadium) und temporaler Modelle der Merkmale aller berücksichtigten Hauptkulturarten gehen die Merkmale zu klassifizierender GIS-Objekte in eine Bewertungsfunktion ein, die die Zugehörigkeit zu einer Kulturart angibt. Bei einem Test des Verfahrens mit 7 Aufnahmen aus 2006 ergaben sich vielversprechende Ergebnisse. Die entwickelte multitemporale Klassifikation soll mit einem zeitlichen statistischen Modell unter Einbezug von Modellwissen erweitert werden, um den Nachteil der starren temporalen Modelle für die einzelnen Kulturarten zu umgehen. Aufgrund der vielen Zeitpunkte und Kanäle ergibt sich jedoch ein hochdimensionaler Merkmalsraum, der eine statistische Beschreibung der temporalen Zusammenhänge erschwert. Hier sollen aktuell diskutierte Methoden wie Conditional Random Fields (CRF) getestet werden, die wie die vielfach in der Bildanalyse verwendeten Markov Random Fields (MRF) Kontextwissen berücksichtigen, zudem jedoch die Merkmale der einzelnen Primitive. Bei der Verwendung von Conditional Random Fields für die multitemporale Auswertung muss der Ansatz mit einem neuartigen temporalen Interaktionspotential erweitert werden. Als Alternative zu statistischen Methoden sind Methoden wie Random Forest (RF) und Support Vector Machines (SVM) anzusehen, die ebenfalls vielversprechend für eine multitemporale Klassifikation erscheinen. Unter Verwendung einer manuell antrainierten Support Vector Machine wurden erste Testklassifikationen durchgeführt. Um je nach Nutzerdaten einzelne Bearbeitungseinheiten (Schläge) klassifizieren zu können ist häufig eine Segmentierung der Bilddaten unter Berücksichtigung der Grenzen der Nutzerdaten notwendig. Hierzu wurden einige Testsegmentierungen unter Verwendung von Halcon und Definiens Developer erzeugt. Dabei stellte sich eine schwierige Parametrisierung der Segmentierungsparameter bei der Verwendung von Halcon heraus. Für den Aufbau der Cross Compliance und LPIS Ergänzungsdiensten wurde erste Testklassifikationen im Testgebiet Herne auf Basis multitemporaler RapidEye Zeitreihen durchgeführt. Für die Prüfung der LPIS Geometrie auf das Kriterium einer ausschließlichen landwirtschaftlichen Nutzung wurden verschiedenen Vegetationsindizes unter Verwendung des Red Edge Kanals getestet. Hierbei wurde sowohl alle sechs als auch eine Auswahl von nur drei RapidEye Aufnahmen aus der Vegetationsperiode 2009 benutzt. Die erzielten Ergebnisse der automatischen Change Detection der LPIS-Geometrie sind mit über 90 % sehr gut, können aber nur als Veränderungshinweis genutzt werden (Abbildung 4). Für die Prüfung weiterer LPIS Qualitätskriterien sollen in einem weiteren Entwicklungsschritt sehr hoch auflösende Bildinformationen eingebunden werden. DeCOVER Konsortium Seite 27 von 39

28 Abbildung 4. Ausweisung nicht gültiger LPIS Geometrien (rot, links), Fehlsegmentierungen (rot, rechts) im TG Herne Eigene Literatur: Müller, S.; Heipke, C.; Pakzad, K.: Classification of farmland using multitemporal aerial images, IntArchPhRS (38), Part 4-8-2/W9, Haifa, 2010, pp Wegner, J.D.; Nezam, S.; Müller, S.; Sörgel, U.: Comparison of land cover classification using high-resolution TerraSAR-X and optical imagery, Proc. 8th European Conference on Synthetic Aperture Radar (EUSAR), Aachen, 2010, pp AP4100/4200 Ausblick Abschluss MSL 4202 Momentan wird in Zusammenarbeit von RSS, EFTAS und IPI der MSL4202 fertig gestellt, welcher Mitte August geliefert wird. Im Rahmen dieses MSL werden momentan auch die vorhandenen TSX Daten von Murnau und Zinna für die Differenzierung unterschiedlicher Verbuschungstendenzen untersucht, so dass erste Analyseergebnisse noch in den Meilenstein integriert werden können. Erste Umsetzung Agrar-Klassifikationsmodell Hauptfruchtarten Integration VHR Daten in Klassifikationsmodelle LPIS und CC Weiterer Ausbau FFH Klassifikationsmodelle SH und NRW: Integration VHR Daten, Fortführung Indikatorkartierung Weiterführende Analysen zur Unterscheidung verschiedener Grünlandstandorte DeCOVER Konsortium Seite 28 von 39

29 Beginn der Arbeiten zur Diskriminierung unterschiedlicher Feuchtigkeitsgrade, bzw. Erfolgskontrolle von Renaturierungsmaßnahmen mittels TSX Daten AP4300 Stand der Arbeiten Auf Grund der Arbeiten zur Interoperabilität für den Ausgangsdienst und den erkannten notwendigen Änderungen an dem Grundkonzept der Ontologien und der Berechnung des Ähnlichkeitsmaßes wurden die Arbeiten zum ED zurückgestellt. Derzeit werden die Definitionen des ED geprüft sowie die Einbindung der Objektarten in das Basismodells AP4300 Ausblick Mit der Überarbeitung des Basisvokabulars und dem Modell zum Ähnlichkeitsmaß werden die Anforderungen seitens des ED direkt berücksichtigt. Mit den ersten Ergebnissen ist bis Ende 2010 zu rechnen AP4400 Stand der Arbeiten Die Umsetzung der ED Entwicklungen innerhalb der ED Testgebiete erfolgte noch nicht. Geplanter Zeitraum der Testumsetzungen ist September 2010-März AP4400 Ausblick Die Methodenentwicklungen zur Erstellung der ED Agrar und Naturnah sollen in zwei Produktionszyklen in den oben genannten Testgebieten umgesetzt werden. Die Ergebnisse der Testumsetzungen werden den Referenznutzern zur Validierung zur Verfügung gestellt. Die Bereitstellung der Ergebnisse der ED Testumsetzungen ist für März 2011 geplant. 1.5 Entwicklung einheitlicher Qualitätsstandards Einführung Im Rahmen des AP5000 werden Methoden zur internen und externen Qualitätssicherung der DeCOVER Produkte entwickelt, die auf den Anforderungen der Nutzer, allgemeinen Qualitätsstandards und abgesicherten statistischen Methoden basieren. Die angewendeten Methoden sollen generelle Gültigkeit besitzen sowie allgemein anerkannt und für den Nutzer nachvollziehbar sein. Bei der Qualitätssicherung werden die DeCOVER Aktualisierungs- und Ergänzungsdienste sowohl hinsichtlich geometrischer als auch thematischer Genauigkeit untersucht. Die interne Kontrolle sichert die Qualität des Produktionsablaufs und der Ausgangsprodukte und ist DeCOVER Konsortium Seite 29 von 39

30 Aufgabe der GAF. Die externe Prüfung erfolgt anhand eines Blindtestgebietes und dient zur unabhängigen Prüfung der entwickelten Abläufe und Methoden durch einen Projektpartner, der nicht an der Entwicklung der Prozesskette beteiligt ist. Sie wird von der GeoMLU Halle durchgeführt. Weiterhin erfolgt eine Validierung der DeCOVER Methoden und Dienste, um einerseits die Funktionalität der Dienste (Interoperabilität, Geodatenportal) sicher zu stellen und andererseits durch eine Einbindung der Nutzer in einen Validierungsprozess die Akzeptanz und Brauchbarkeit der entwickelten Dienste und Methoden zu gewährleisten. Im Einzelnen umfaßt das AP5000 folgende Arbeitspakete: AP5100 (GAF): Interne Qualitätskontrolle AP5200 (GeoMLU): Externe Qualitätskontrolle AP5300 (GAF): Produktvalidierung AP5400 (GeoMLU): Validierung der Funktionalitäten Der bisher im AP 5000 erreichte Projektstand entspricht zeitlich und inhaltlich den Vorgaben der aktuellen Operations- und Meilensteinplanung. AP5100 Stand der Arbeiten, Erreichte technische/wissenschaftliche Ergebnisse: Ziel des Arbeitspaketes AP5100 ist die Entwicklung einheitlicher Qualitätskriterien sowie die Durchführung der internen Qualitätskontrolle für die DeCOVER Produkte und Dienste. Die verwendeten Methoden sollen dabei in enger Abstimmung mit DeCOVER Nutzern spezifiziert werden, um später eine hohe Akzeptanz der DeCOVER Produkte und Dienste zu erreichen. Vor diesem Hintergrund wurde eine Befragung ausgewählter Nutzer durchgeführt und als Basis für die Methodenentwicklung herangezogen. Da DeCOVER 2 im Ausgangsdienst in erster Linie die Datensätze ATKIS BASIS-DLM und CLC untersucht, wurden gezielt Entscheidungsträger aus den für diese Datensätze verantwortlichen Gremien und Behörden angesprochen und um ihre Mitarbeit gebeten. So konnten Vertreter des AdV, des BKG, des UBA und der Landevermessung für eine Befragung gewonnen und anhand eines von der GAF ausgearbeiteten Fragebogens interviewt werden. Dabei wurden insbesondere die in den jeweiligen Gremien/Behörden geltenden Qualitätsanforderungen und Qualitätssicherungsmaßnahmen erfragt und ermittelt, auf welchen Referenzdaten, Normenfamilien und Methoden die jeweiligen Prüfungen basieren. Diese Informationen bildeten die Basis der anschließend entwickelten DeCOVER Konsortium Seite 30 von 39