Fernerkundung für innovative Verfahren des Waldstrukturmonitorings (Five3D)

Projektbeschreibung

Fernerkundung für innovative Verfahren des Waldstrukturmonitorings (Five3D) ist ein Pilotprojekt zur drohnengestützten Erfassung struktureller forstlicher Parameter. Hierbei soll die Verknüpfung eines Light Detection and Ranging Sensors (LiDAR) und einer Multispektral-Kamera (MS) erprobt werden und mit automatisierten Deep Learning (DL) Algorithmen auf Einzelbaumebene ausgewertet werden.

Zur Erprobung des Systems werden vier Praxispartner aus Naturschutz und Forstwirtschaft einbezogen, deren Flächen insgesamt das breite Spektrum der Waldstruktur Süddeutschlands abdeckt: von bewirtschaftet zu verwildert, von Laubwald über Mischwald zu Nadelwald, von Jungbeständen zu Altbeständen. Für das Training und die Validierung der Segmentierung und Baumartenklassifikation werden zusätzlich stichprobenartig terrestrische Daten aufgenommen.

Das Projekt erfolgt in Kooperation mit der Universität Freiburg und der Hochschule München. Die Aufgaben der FVA liegen in der Projektkoordination, im Kontakt zu den Praxispartnern, in der Erhebung von terrestrischen Referenzdaten und der Auswertung forstlicher Parameter.

Die Ergebnisse des Projektes sollen klassisches Strukturmonitoring erleichtern und flächendeckende, zuverlässige sowie kostengünstige Daten liefern. Durch wiederholte Befliegungen des gleichen Gebietes lässt sich auf den Einzelbaum genaues Monitoring betreiben.

UNTERSUCHUNGSGEBIET

Vier Praxispartner unterstützen das Projekt und stellen Flächen zur Befliegung zur Verfügung:

• Nationalpark Bayerischer Wald: Mittelsteighütte, Spitzberg
• Nationalpark Schwarzwald: Schönmünztal, Alsteigerskopf
• DBU Naturerbe GmbH: ehem. Flächenübungsplatz Landshut
• Stiftung Schönau: Ohlsbach im Kinzigtal

METHODE

Je nach Praxispartner werden verschiedene Schwerpunkte für die Auswertung der Daten gelegt. So sind für Flächen unter Naturschutz besonders die Auswertung der Totholzbäume interessant, während für bewirtschaftete Flächen ein größerer Schwerpunkt auf die Auswertung des Holzvolumens gelegt wird.

Grundlegendes Vorgehen ist eine Erstbegehung der von den Praxispartnern vorgeschlagenen Flächen und anschließende Festlegung der Befliegungsgebiete. In einer darauffolgenden Messkampagne werden die Drohnendaten und Referenzdaten aufgenommen. Die Daten werden zu Orthophotos und Oberflächenmodellen (DGM, DOM) sowie normalisierten Punktwolken aufgearbeitet. Mittels händisch erstellter Referenzpolygone wird eine KI zur Erkennung von Einzelbäumen trainiert und auf die Gesamtfläche der beflogenen Gebiete angewendet. Im nächsten Schritt werden Kronenmetriken der einzelnen Bäume und Holzvolumina berechnet.

PROJEKTTEAM

An der FVA arbeitet in diesem Projekt Eva Kranefeld. Petra Adler koordiniert das Projekt.

KOOPERATIONEN

Das Projekt ist eine Kooperation mit der Hochschule München (Fakultät für Geoinformation) und dem Fraunhofer Institut für Physikalische Messtechnik in Freiburg.

https://www.inatech.uni-freiburg.de/de

https://www.ipm.fraunhofer.de/de/gf/objekterfassung-laserscanning.html

https://www.geo.hm.edu/

https://www.geo.hm.edu/aktuelles/news/newsdetail_178944.de.html

GELDGEBER

Das Projekt wird von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) finanziert.