Copernicus in der Praxis am Beispiel des Landbedeckungsmodells Deutschland (LBM-DE)

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1 Copernicus in der Praxis am Beispiel des Landbedeckungsmodells Deutschland (LBM-DE) Management natürlicher Ressourcen mit Hilfe von Copernicus Diensten und Daten München, 12. November 2015

2 Landbedeckungsmodell (LBM-DE) Flächenhafte Informationen zur Landbedeckung und Landnutzung Basierend auf dem Basis- DLM (Bereiche Siedlung, Verkehr, Vegetation und Gewässer) Aktualisiert mittels Satellitenbildern aus den Stichjahren M. Hovenbitzer Copernicus in der Praxis am Beispiel des LBM-DE München Seite 2

3 Motivation Anforderung des Bundes Ziele des Landbedeckungsmodells (LBM-DE) Erfassung von Informationen zur Landbedeckung und Landnutzung (LB/LN) mit hoher Auflösung auf der Grundlage topographischer Referenzdaten zur Erfüllung der Anforderungen des Bundes, z.b. in den Bereichen Umwelt, Verkehr, Land-/Forstwirtschaft, Gewässerschutz, Raumplanung Ableitung von Landbedeckungs-/Landnutzungs-Daten aus dem LBM-DE im Sinne EU-Nomenklatur Corine Land Cover (CLC) M. Hovenbitzer Copernicus in der Praxis am Beispiel des LBM-DE München Seite 3

4 CORINE Land Cover CORINE = Coordination of Information on the Environment (CLC) Ausgangssituation (1980er): Geodaten zu Landbedeckung in EU-MS kaum vorhanden bzw. nicht miteinander vergleichbar Ziel: Datensatz zur Umweltinformation, für ganz Europa nach staatenübergreifend einheitlichen Regeln bezüglich - gemeinsame Aktualität / Erfassungszeitfenster - einheitliche Nomenklaturen / gleiche Mindestgrößen für Flächenerfassung Ersterfassung von CLC durch fernerkundliche Auswertung von Satellitenbildern zum Referenzjahr 1990 Weitere Erfassungen als Aktualisierungen zu den Referenzjahren 2000, 2006 und 2012 (2018 geplant!) M. Hovenbitzer Landbedeckung/-nutzung Möglichkeiten durch Copernicus InterGeo2015 Stuttgart Seite 4

5 CORINE Land Cover 2006 Übersichtskarte M. Hovenbitzer Landbedeckung/-nutzung Möglichkeiten durch Copernicus InterGeo2015 Stuttgart Seite 5

6 Beteiligte Institutionen LBM-DE / CLC Beschluss des zum Projekt LBM-DE (vormals DLM-DE) hat u.a. Einfluss auf folgende Akteure: EC + EEA Umweltberichtspflicht (inkl. CLC) BMU Abstimmung Projektstrukturplan: Ableitung CLC aus LBM-DE Ausgangsdaten für LBM-DE: ATKIS Basis-DLM M. Hovenbitzer Copernicus in der Praxis am Beispiel des LBM-DE München Seite 6

7 LBM-DE Konzept Ausgangsdatensatz für das LBM-DE2012 war das ATKIS Basis-DLM, eingefroren zum Stichjahr 2012 Aktualisierung erfolgte nur für flächenhafte Objektarten aus den Bereichen Siedlung, Verkehr, Vegetation, Gewässer Das Basis-DLM wurde in vereinfachter Form überlagerungsfrei zur Bearbeitung aufbereitet Vorläufige LB/LN-Klassenzuweisung mittels semantischer Transformation Hauptinformationsquelle war multi-temporales Satellitenbildmaterial der Sensoren RapidEye (5m) und DMC (22m) aus Stichjahr 2012 (+2011) Mindestkartierfläche (MKF) = 1 ha M. Hovenbitzer Landbedeckung/-nutzung Möglichkeiten durch Copernicus InterGeo2015 Stuttgart Seite 7

8 Überblick Bilddaten RapidEye Frühjahr 2011 (IMAGE2012) RapidEye Sommer 2012 DMC 2 Sommer IMAGE2012:SPOT, IRS - DOP, LBM-DE 2012 M. Hovenbitzer Landbedeckung/-nutzung Möglichkeiten durch Copernicus InterGeo2015 Stuttgart Seite 8

9 LBM-DE Konzept Neu: Trennung in Landbedeckung (LB) und Landnutzung (LN) CLC: Keine konsequente Trennung zw. Bedeckung und Nutzung CLC 142: Sport & Freizeit LBM-DE: Trennung in LB/LN zur vollständigen Beschreibung der Umwelt M. Hovenbitzer Landbedeckung/-nutzung Möglichkeiten durch Copernicus InterGeo2015 Stuttgart Seite 9

10 LBM-DE Konzept Vorteile der Trennung in Landbedeckung (LB) und Landnutzung (LN) bei der Aktualisierung des LBM-DE2012: Mit Satellitenbildern als Kartiergrundlage lässt sich die Landbedeckung sehr gut aktualisieren Keine Abwägung zwischen Nutzung und Bedeckung während der Erfassung Die Kombination von Landnutzung und Landbedeckung in Form von eindeutigen Wertepaaren ermöglicht Ableitung von CLC-Klassen mittels Kreuztabelle Teilweise ist die Rückführung der Erfassung in das ATKIS Basis- DLM möglich (v.a. Landwirtschaft, Wald, natürliche Flächen) Allgemein große Flexibilität in der Anwendbarkeit (nutzerorientierte Produktableitung) M. Hovenbitzer Landbedeckung/-nutzung Möglichkeiten durch Copernicus InterGeo2015 Stuttgart Seite 10

11 Nutzung des Copernicus Programms für die Erstellung des LBM-DE 2012 Copernicus Contributing Missions Core01 cov.1 Core01 cov. 2 Core03 IMAGE2012 (RapidEye, IRS, Spot-5 von 2011 bis 2013) Zukünftig Nutzung der Sentinel-Flotte anvisiert Insb. S2 als Sekundärdatenquelle 11

12 Produktionsprozess Multisensorale, multitemporale und multispektrale Auswertung Primärdatenquelle: RapidEye 2012 Sekundärdatenquellen: Copernicus und DMC Semiautomatischer Aktualisierungsprozess unter Nutzung von objektbasierter Bildklassifikation Ergebnis Flächendeckender Datensatz zur Landbedeckung und Landnutzung für Deutschland mit einer Mindestkartierfläche von 1ha Weitere Aggregationsstufen möglich Ableitung CLC2012 (MKF 25ha) auf Basis des LBM-DE 2012 inkl. CLC Change Layer von 2006 zu 2012 (MKF 5ha) 12

13 Objektorientierte Bildanalyse beim LBM-DE Anwendung eines entwickelten Rulesets (interaktive Steuerung) Segmentierung nach Polygongrenzen Kategorieweises Einlesen nach optimierter semantischer Vorbewertung Segmentierung nach spektraler Information Klassifikation anhand der Grauwerte Generalisierungsschritte Abgleich mit Vorschlag Integration in manuellen Produktionsblock 13

14 Mehrwert des LBM-DE gegenüber dem ATKIS Basis-DLM Insgesamt bessere Aktualität von Wald, Acker und Grünland gegenüber ATKIS Grunddatenbestand Beispiel I: Acker-Grünland-Trennung RapidEye

15 Acker-Grünland-Trennung Bsp. I DMC SPOT

16 Acker-Grünland-Trennung Bsp. I RapidEye RapidEye Ergebnis: rote Linien = ATKIS -Geometrie, gelbe Linien = zusätzliche LBM-DE 2012 Geometrie 16

17 Acker-Grünland-Trennung Bsp. I 17

18 Mehrwert des LBM-DE gegenüber dem ATKIS Basis-DLM Detaillierte Walddifferenzierung (Laub, Nadel, Misch, Verjüngung) Untergliederung Verjüngung Ergebnis: rote Linien = ATKIS -Geometrie, gelbe Linien = zusätzliche LBM-DE 2012 Geometrie 18

19 Mehrwert des LBM-DE gegenüber dem ATKIS Basis-DLM Detaillierte Walddifferenzierung (Laub, Nadel, Misch, Verjüngung) AX_Wald Verjüngungsfläche zu B324 Ergebnis: rote Linien = ATKIS -Geometrie, gelbe Linien = zusätzliche LBM-DE 2012 Geometrie 19

20 Mehrwert des LBM-DE gegenüber dem ATKIS Basis-DLM Homogener deutschlandweiter Datensatz Einheitliche Bearbeitungsmethodik mit konsistentem Regelwerk Trennung von Landbedeckung und Landnutzung Vielfältige Einsatzmöglichkeiten Statistik Change-Monitoring Inputparameter für Modellberechnungen (z.b. Klima) In Teilbereichen Optimierungspotential für das ATKIS Basis-DLM 20

21 Ausblick Integration von Sentinel-2 Daten u./od. Diensten kostenfreie Sekundärdatenquelle Zeitreihenanalyse innerhalb der Vegetationsperiode Robustere Trennung von Ackerland vs. Grünland Genauere Lokalisierung naturnaher Grünlandbereiche Sentinel-1 Datenreihen Abschätzung und Bewertung des potentiellen Mehrwertes 21

22 Kontakt Bundesamt für Kartographie und Geodäsie Dr. Michael Hovenbitzer Referat GI7 Richard-Strauss-Allee Frankfurt Phone IABG mbh Jörg Ullrich Geodata Factory Hermann-Reichelt-Str Dresden Phone ullrichj@iabg.de 22