MoBiTools – Monitoring von Biodiversität mit Tools aus der Fernerkundung
Das Projekt MoBiTools erfasst biodiversitätsrelevante Waldstrukturen über Luftbild- und Satellitendaten und stellt die Ergebnisse für verschiedene Forschungsprojekte rund um Biodiversität zur Verfügung. Sogenannte Waldstrukturkarten können in der Praxis für das Naturschutzmanagement und die Artenförderung eingesetzt werden, um Flächen mit günstigen Strukturen oder Defiziten zu identifizieren, Fördermaßnahmen gezielt zu planen oder zu evaluieren. Die Waldstrukturkarten werden flächendeckend für Baden-Württemberg erstellt und regelmäßig aktualisiert. Dies ermöglicht den Aufbau von Zeitreihen und dadurch die Beobachtung von Veränderungen der Waldstrukturen. Das Projekt MoBiTools ist somit ein maßgeblicher Baustein für ein langfristiges Biodiversitätsmonitoring.
Inhalt
Warum Waldstrukturen?
Viele geschützte Arten sind an besondere Waldstrukturen gebunden, z.B. lichtliebende Arten wie Auerhuhn und Tagfalter an Lücken und lichte Bestände, Totholzkäfer und höhlenbrütende Waldvögel an Totholz und Fledermäuse an Waldränder bzw. leitlinienartige Strukturen. Waldstrukturen sind also wichtige Elemente der Wälder, an die viele Waldarten gebunden sind. Sie charakterisieren und indizieren Habitate und sind Schlüssel zur Erhaltung geschützter Arten. Das Monitoring der Waldstrukturen ist somit ein maßgeblicher Baustein, um Studien rund um Biodiversität zu unterstützen und Biodiversität zu fördern.
Datengrundlage zum Biodiversitätsmonitoring mit Fernerkundungsdaten
Im Rahmen des Projektes werden Stereo-Luftbilder sowie Satellitendaten verwendet. Die Verwendung von Luftbildern hat in der Forstwirtschaft eine lange Tradition. Aus ihnen können auch Höheninformationen (sogenannte Vegetationshöhenmodelle) abgeleitet werden. Luftbildbefliegungen werden flächendeckend durch das Landesamt für Geoinformation und Landentwicklung Baden-Württemberg (LGL) in einem Zyklus von drei Jahren wiederholt. Satellitenbilder lohnen sich bei der Betrachtung eines größeren Maßstabes und für die Analyse von Zeitreihen.
Aufgaben und Ziele
1. Neu- und Weiterentwicklung von Waldstrukturkarten
Im Projekt MoBiTools sollen biodiversitätsrelevante, fernerkundungsbasierte Waldstrukturkarten neu- bzw. weiterentwickelt werden.
Folgende Waldstrukturkarten sind bereits verfügbar:
Waldhöhenstrukturkarte (WHSK)
Wie hoch sind die Bäume? Wie verteilen sich die Bäume im Bestand?
Die Waldhöhenstrukturkarte beschreibt die Landesoberfläche in 1 m-Höhenklassen in einer räumlichen Auflösung von 5x5m.
Die WHSK wird beispielsweise zur Standortauswahl von Monitoringflächen, bei der Rotwildkonzeption bzw. dem Rotwildmanagement zur Erfassung der Nahrungsverfügbarkeit auf dem Boden sowie zur Identifizierung schälgefährdeter Waldbestände und für viele weitere Fragestellungen verwendet.
Karte zu stehendem Totholz
Die Karte zeigt das Vorkommen von stehendem Totholz (Erfassung von stehendem Totholz). Diese Informationen können auf potenziell geeignete Habitate für die an Totholz gebundenen Arten hinweisen und somit die Forschung, das Monitoring und den Schutz dieser Arten unterstützen.
Die Karten zum stehenden Totholz sind für die Konzeption und Evaluation des Alt- und Totholzkonzepts (Projekt 1480 und 1420) sowie für viele biodiversitätsrelevanten Fragestellungen von Interesse.
Lücken und Bestandeshöhentyp
Die Karte zeigt Lücken in niedrigen und hohen Beständen sowie lichte Bestände (zur Waldlückenkartierung). Diese Waldstrukturen sind von Bedeutung für eine Vielzahl an Waldarten, u.a. für viele Insekten-,Vogel- sowie Fledermausarten.
Auerhuhn-Strukturen
Die Karte zeigt das Vorkommen von Waldlücken, welche potenziell geeignete Auerhuhn-Habitate darstellen können. Somit dienen die abgeleiteten Auerhuhn-Strukturen der Identifizierung, Bilanzierung und dem Management von Auerhuhn- Habitaten.
- Zum Aktionsplan Auerhuhn
- Projekt 1568: Umsetzung des Aktionsplans Auerhuhn im Privat- und Körperschaftswald
- Projekt 1499: Evaluation des Aktionsplans Auerhuhn
Baum-, Bestockungs- und Waldbedeckungslayer
Baumlayer
Der Baumlayer bildet Bäume innerhalb und außerhalb des Waldes ab. Außerhalb des Waldes zeigt der Layer Leitlinien und Strukturen für die Bewegung und Migrationen von Arten (Projekt 1509 bzw. 355). Die Höhengrenze des Baumlayers beträgt 3 m. Der Layer wurde klassifiziert in die Höhenklassen 3-5 m, 5-8 m und >8 m.
Bestockungslayer
Der Bestockungslayer unterscheidet zwischen bestockten und nicht bestockten Flächen und wurde basierend auf dem Baumlayer und folgenden Parametern erstellt:
- Kronenschlussgrad > 50%
- Mindestbreite: 10 m
- Mindestgröße: 0,1 ha
Die Höhengrenze des Bestockungslayers beträgt 5 m.
Waldbedeckungslayer
Der Waldbedeckungslayer wurde aus dem Bestockungslayer abgeleitet, wobei alle Lücken, welche sich innerhalb der als Waldbesitz gekennzeichneten Flächen der Landesforstverwaltung befanden, geschlossen wurden. Das Ergebnis ist eine generalisierte, ökologische Waldmaske, welche möglichst alle Waldflächen – inklusive Sturmflächen und Lücken – beinhaltet. Durch Zeitreihen kann die Walddynamik sowie die Verschiebung von Landnutzungsklassen beobachtet werden.
Der Waldbedeckungslayer dient (teilweise in Kombination mit den als Waldbesitz gekennzeichneten Flächen der Landesforstverwaltung) mehreren Projekten als Waldmaske.
Laub-/Nadelkarte
Die Laub-/Nadelkarte klassifiziert den Wald in Nadel-, Misch- und Laubwald. Die Kenntnis der Baumarten bzw. Waldtypen ist beispielsweise für die Auswahl neuer Waldschutzgebiete wichtig. Besonders in Zeiten des Klimawandels findet auch hier eine große Dynamik statt.
Heterogenitätskarte
Diese Karte bildet die Variabilität der Vegetationshöhen ab. Eine hohe Strukturvielfalt ist ein Merkmal für eine potenzielle hohe Biodiversität und kann mithilfe der Karte abgebildet werden. Die Habitateignung für bestimmte Vogel-und Fledermausarten kann damit teilweise beschrieben werden.
2. Datenbereitstellung
Die Waldstrukturkarten werden aus Luftbildern bzw. Satellitendaten abgeleitet. Luftbildbefliegungen werden jährlich durchgeführt und decken ein Drittel des Landes ab. Die einzelnen Befliegungen eines Jahres werden zu jahresweiten Übersichten zusammengefasst und in die Datenstruktur der FVA eingepflegt. Die Waldstrukturkarten werden für die Mitarbeitenden der FVA über einen zentralen Server zur Verfügung gestellt. Ebenso werden Analyse- und Auswertungstools entwickelt und bereitgestellt. Für einen Zugriff auf die Waldstrukturkarten außerhalb der FVA sind Webdienste verfügbar. Des Weiteren sollen die Waldstrukturkarten im Waldnaturschutz-Informationssystem eingepflegt werden.
3. Zeitreihen erstellen, analysieren und auswerten
Wie haben sich die Waldstrukturen in den letzten Jahren verändert? Über fernerkundungsbasierte Zeitreihenanalysen kann die Dynamik der Waldstrukturen beobachtet und Veränderungen können lokalisiert und quantifiziert werden (Projekt 1350 oder 1590).
Monitoring der Veränderung von Auerhuhn-Strukturen
Monitoring der Veränderung der Bestockung
Veröffentlichungen
- Ganz, S.; Adler, P.; Kändler, G. Forest Cover Mapping Based on a Combination of Aerial Images and Sentinel-2 Satellite Data Compared to National Forest Inventory Data. Forests 2020, 11, 1322. https://doi.org/10.3390/f11121322
- Video: Fernerkundungsbasierte Waldstrukturkarten für geschützte Arten