Einsatzmöglichkeiten von Fernerkundungssensoren für forstliche Fragestellungen

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1 Einsatzmöglichkeiten von Fernerkundungssensoren für forstliche Fragestellungen Universität für Bodenkultur Wien Department für Raum, Landschaft und Infrastruktur Institut für Vermessung, Fernerkundung und Landinformation ÖBf-Forschungstag Purkersdorf Clement Atzberger Universität für Bodenkultur Wien Department für Raum, Landschaft und Infrastruktur Institut für Vermessung, Fernerkundung und Landinformation 1

2 Fernerkundung: Schön anzusehn! 2

3 Luftbild/Orthophoto: Detailschärfe 3

4 Luftbild/Orthophoto: Stereointerpretation 4

5 Luftbild/Orthophoto BOKU-ÖBf Projekt: Segmentierung & Klassifikation in NH / LH 5

6 Luftbild/Orthophoto: Forschungsbedarf Oberflächenmodell: Baumkronensegmentierung Starke Richtungsabhängigkeit der Reflexion 6

7 Luftbild/Orthophoto: Bewertung Stärken Detailschärfe Informationsgehalt (spektral + 3D) Historische Aufnahmen vorhanden Gut beherrschte Auswertemethoden Etablierte Beschaffung Schwächen Flächenabdeckung Konsistenz der Daten (innerhalb und zwischen Flugstreifen) Aktualität (langwierige Vorverarbeitung) Kosten Wiederholfrequenz (3-jährig) Spektrale Auflösung beschränkt auf VIS-nIR ( nm) 7

8 Luftbild hat großes Potential. aber Fortschritte in Sensortechnologie, Plattformen & Auswerteverfahren Passive Sensoren & Aktive Sensoren Funktionsweise & Beispiele (Radar, Lidar,, Kamera, Zeilenscanner) Plattformen und Orbits Auflösung Abdeckung Wiederholrate Konsistenz der aufgezeichneten Daten Aktualität & Verfügbarkeit (lag-time) Anbieter Kosten Spektrale Abdeckung & Einflußgrößen (=Informationsgehalt) 8

9 Aktive Sensoren Funktionsweise RADAR passiv aktiv 9

10 Aktive Sensoren: RADAR Anwendungen: Windwurf Oliver Bauer Oliver Bauer Orthophoto VOR TerraSAR-X Intensitätsbild VOR TerraSAR-X Intensitätsbild NACH TerraSAR-X Differenz VOR - NACH 10

11 Aktiver Sensor: Airborne Laser Scanning (ALS) 11

12 Aktive Sensoren: ALS Geländehöhe Baumhöhe 12

13 Aktive Sensoren: ALS Nadel/Laubholz Vorrat 13

14 Passive Sensoren HySpex Passive Sensoren Luftbild / Orthophoto Experimentelle (flugzeuggestützte) Sensoren (HySpex) Hoch - mittel aufgelöste Satellitensensoren (Sentinel-2, Landsat) Sehr hoch ausgelöste (kommerzielle) Satellitensensoren (WorldView.2) Niedrig aufgelöste Satellitensensoren (MODIS, Proba-V) Landsat-8 Sentinel-2 WorldView-2 14

15 Experimentelle Aufnahmen: Imaging spectroscopy Clab Protein 15

16 Experimentelle Aufnahmen: Imaging spectroscopy Chlorophyllgehalt (C AB ) 16

17 Landsat Großflächige Kartierungen 17

18 reflectance factor out_landsat5.php Landsat Schwammspinner Juni 1991 Juni ,40 0,35 0,30 0,25 Nr. 4158, Oak stand (157 years old) damaged 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 0,40 0,80 1,20 1,60 2,00 Wavelength (micrometer) Juli 1994 Juni 1995 Landsat-TM RGB =

19 Der newcomer : Sentinel-2 Standard: Landsat Jetzt: Sentinel-2 30m alle 16 Tage 10m alle 5 Tage 19

20 Sentinel-2: Aufnahmen alle 5 Tage 10 Tage 13 August 23 August Differenz (nir) 20

21 Sentinel-2: Zeitserien Animation Marchfeld NDVI Time d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7../.. d d14 d15 d16 d17 d18 Time Spectral profiles characterizing each pixel 21

22 Sentinel-2: Spektrale Auflösung B02: 30/08/2015 Vienna Fernerkundungssenoren für FW BOKU IVFL Clement Atzberger I ÖBf-Forschungstag 2016

23 Sentinel-2: Spektrale Auflösung B10: 30/08/2015 Vienna Fernerkundungssenoren für FW BOKU IVFL Clement Atzberger I ÖBf-Forschungstag 2016

24 Sentinel-2: Baumarten 24

25 Sentinel-2: Baumarten 25

26 Modellierung des Holzvorrates Referenz-Daten Fernerkundungs-Daten Bestandsgrenzen 200 m Extraktion der FE-Daten für die Referenzpunkte Aggregierung auf Bestandsebene Modell Kalibration [m³ ha -1 ] = f(eo) Modell Anwendung (nach Straub & Stepper 2015) 26

27 Nutzung von WZP (Winkelzählproben) zur Holzvorratsschätzung mittels kommerzieller Satelliten (WorldView-2) Problem: Variable Bezugsfläche!! 27

28 WorldView-2: Nutzung von WZP zur Holzvorratsschätzung Verwendete Referenzinformation (GEROLZHOFEN) Gelb: Bundeswaldinventur (BWI = ÖWI) [n = 92] Kalibration Blau: Betriebsinventurpunkte der BaySF [n = 3937] Validierung (Immitzer et al. 2016, Forest Ecology and Management) 28

29 WorldView-2: Nutzung von WZP zur Holzvorratsschätzung Trainingsdaten (Immitzer et al. 2016, Forest Ecology and Management) Fernerkundungssenoren für FW BOKU IVFL Clement Atzberger I ÖBf-Forschungstag

30 WorldView-2: Nutzung von WZP zur Holzvorratsschätzung Vergleich Holzvorrat aus Inventur / Regionalisierung Mittlerer Holzvorrat Forstbetrieb (Gerolzhofen) Inventur Fernerkundliche Regionalisierung Datengrundlage BI (n=3937) BWI (n=92) Mittlerer Holzvorrat [Vfm/ha] Standardabweichung (Immitzer et al. 2016, Forest Ecology and Management) Fernerkundungssenoren für FW BOKU IVFL Clement Atzberger I ÖBf-Forschungstag

31 WorldView-2: Nutzung von WZP zur Holzvorratsschätzung Sehr gut geschätzte Holzvorräte + detaillierte Verteilung des Holzvorrates auf der Fläche! (Immitzer et al. 2016, Forest Ecology and Management) 31

32 Zusammenfassung Vielfältige Einsatzmöglichkeiten moderner Sensoren in der Forstwirtschaft Optimale Ergänzung zu terrestrischen Erhebungen z.b. Regionalisierung von punkthaften Erhebungen Kein optimaler Sensor für alle Anwendungen i.d.r. abhängig von gesuchter Information mehr als nur schön anzusehn! 32

33 Universität für Bodenkultur Wien Department für Raum, Landschaft und Infrastruktur Clement Atzberger Universität für Bodenkultur Wien Department für Raum, Landschaft und Infrastruktur Institut für Vermessung, Fernerkundung und Landinformation Peter Jordan Straße 82, A-1190 Wien Tel.: , Fax:

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