ForestHype Teilprojekt Biodiversität

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1 ForestHype Teilprojekt Biodiversität Anne Clasen, Michael Förster, Birgit Kleinschmit Herzlich Willkommen. Welcome.

2 Gliederung I Flächenhafte Auswertungen Studie 1 Vergleich und synergetische Nutzung von multitemporalen RapidEye-Daten und monotemporalen AISA-Daten Studie 2 Phänologisch bedingte Entwicklung des LAI II Spektrale Untersuchungen am Kranstandort Studie 3 Geometrische/strukturelle Komponenten der spektralen Reflektanz

3 Datenerhebung für flächenhafte Auswertungen (Bilddaten) AISA (Eagle & Hawk) Auflösung 3 m 367 Bänder 9 Flugstreifen RapidEye-Zeitreihe 9 Aufnahmen 2011 Auflösung 6,5 m 5 Bänder

4 Studie 1 Multitemporale RapidEye-Daten und monotemporale AISA-Daten Ziel: Zusammenführung der spezifischen Informationen unterschiedlicher Sensortypen für die Baumartenklassifizierung Methode wie in gemeinsamer Studie (Freiburg, Trier, GFZ) Tag 110 Tag 116 Tag 142 Tag 157 Tag 197 Tag 267 Tag

5 Multitemporale RapidEye-Daten und monotemporale AISA-Daten Ergebnis RapidEye-Zeitreihe Ergebnis kombinierter Datensatz Overall accuracies für 7 Baumarten auf unterschiedlichen Datengrundlagen: Monotemporal hyperspektral Multitemporal multispektral Kombination beider Datensätze 91 % (siehe Teilprojekt Freiburg) 88 % (10 principal components) 97 % (15 principal components) 5 17

6 Studie 2: Phänologisch bedingte Entwicklung des LAI Ziel: Validierung der saisonalen Zusammenhänge zwischen LAI-Geländemessungen und vier satellitengestützen Vegetationsindices im Verlauf der phänologischen Entwicklung (9 RapidEye-Aufnahmen 2011). Vier Indices wurden auf ihre Korrelation mit den Licor-LAI-Messungen getestet: NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) NDVI-RE (Red-Edge-NDVI) msr-re (Modified Red Edge Simple Ratio) Curvature des Red-Edge Bereiches 6 17

7 Datenerhebung für flächenhafte Auswertungen (Geländeaufnahmen) LAI Messungen (Licor LAI 2200 TC und Hemifotos) 48 Messstandorte in 16 Erlenbeständen Je 5 Messpunkte pro Standort LAI-Messungen alle drei Wochen Laubfangkörbe Baumarten (flächendeckend)

8 Phänologisch bedingte Entwicklung des LAI 8 17 Tillack et al. (2013): Estimation of the Seasonal Leaf Area Index in an Alluvial Forest Using High- ResolutionSatellite-Based Vegetation EnMAP Abschlussworkshop Indices, Remote Bonn Sensing of Environment, in press.

9 NDVI NDVI RE msr-re Curvature Tillack et al. (2013) Estimation of the Seasonal Leaf Area Index in an Alluvial Forest Using High-Resolution Satellite-Based Dipl. Ing. Vegetation Anne Clasen Indices. RSE (in press) 9 17

10 Phänologisch bedingte Entwicklung des LAI Schlussfolgerung: Das Verhältnis von LAI-Geländemessungen und satellitengestützten Vegetationsindices verändert sich phänologiebedingt. Starke Korrelationen treten in den Phasen des Blattaustriebs bis Kronenschluss und des Blattfalls auf, schwächere Korrelationen in der Phase Blattwachstum während des Kronenschlusses und der Phase des abnehmenden Chlorophyllgehaltes auf. NDVI hat das beste Regressionsverhältnis zum LAI 10 17

11 Studie 3 Geometrische/strukturelle Komponenten der spektralen Reflektanz am Objekt Motivation Wald ist als Objekt schwer zu messen Wald ist räumlich heterogen und zeitlich variabel Wald ist in vielen Skalenebenen komplex aufgebaut 11 17

12 Spektralmessungen am Kran Motivation Wald ist als Objekt schwer zu messen Wald ist räumlich heterogen und zeitlich variabel Wald ist in vielen Skalenebenen komplex aufgebaut Ziel Untersuchungen zur Kompostion der tatsächlichen strukturellen Komponenten der gemessenen Objekte zum besseren Verständnis der spektralen Reflektanz 12 17

13 Spektralmessungen am Kran Messreihe: Nadir Spektralmessungen von natürlichen Waldbeständen (5 Baumarten) Simultane digitale Fotografie des ASD-Messfecks zur Ermittlung der prozentualen Anteile verschiedener Materialien am ASD-Spektrum Änderung der Spektren und der Zusammensetzung des spektralen Signals im phänologischen Jahresgang SPAD 500 Messungen LAI Messungen innerhalb des Kran-Radius 13 5

14 Spektralmessungen am Kran Abb.: ASD Nadir-Messungen entlang eines 35 m langen Transekts über einem sehr homogenen Erlenbestand Abb.: Transektmessungen

15 Geometrische/strukturelle Komponenten der spektralen Reflektanz Digitale Fotografie eines ASD Messflecks. Insgesamt 1800 Fotos Segmentierte und klassifizierte Fotografie Auswertung der prozentualen Anteile innerhalb des ASD- Messflecks ASD-Spektrum desselben Messflecks. Nächstes Ziel: Untersuchung der spektralen Information im Vergleich zur strukturellen

16 Zusammenfassung Kombination aus hyperspektralen und multitemporalen Daten erzeugt Synergien. Biophysikalische Parameter sind zeitlich variabel (besonders im Vergleich von Geländemessungen von unten und Satellitenauswertungen von oben). Im Wald sind Strukturen nur schwer aus der spektralen Information ableitbar. Weitere Arbeiten (auch winkelabhängige Messungen) sind erforderlich.

17 ForestHype Teilprojekt Biodiversität Anne Clasen, Michael Förster, Birgit Kleinschmit Herzlichen Dank. Thank you.

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