Stehendes Totholz

Als ein wichtiger Baustein in dem Katalog der biodiversitätsrelevanten Waldstrukturen wurde in den Jahren 2019-2020 eine Methode zur automatisierten Erfassung von stehendem Totholz aus digitalen Luftbilddaten entwickelt.

Die Methode zielt darauf ab, das stehende Totholz mit einer Höhe von mehr als 5 m im Wald flächig zu erfassen. Als Eingangsdaten werden digitale Orthophotos (0,5 m Auflösung) und digitale Vegetationshöhenmodelle (1 m Auflösung) eingesetzt.

Untersuchungsgebiet "Feldseewald"

Die Methode wurde mit den Daten vom Bannwald Feldseewald und umliegenden Beständen kalibriert. Die großen Mengen von stehendem Totholz in unterschiedlichen Zersetzungsstadien waren ausschlaggebend für die Auswahl des Waldschutzgebietes als Untersuchungsgebiet. Zusätzlich spielten die variabel strukturierten Waldbestände mit vielen kleinen Lücken sowie das bewegte Gelände mit unterschiedlichen Neigungs- und Expositionssituationen eine große Rolle, da dadurch viele potentielle Schwierigkeiten z.B. durch flächigen Schatten oder Felswänden bei der Methodenentwicklung berücksichtigt werden konnten.

Methode

Das stehende Totholz wird in einem hybriden hierarchischen Verfahren mit pixel- und objektbasierten Ansätzen automatisiert klassifiziert. Zur spektralen und strukturellen Analyse des Bildmaterials und seinen Inhalten werden Random Forest sowie selbst entwickelte Algorithmen eingesetzt. Die methodischen Details sind in dem Artikel von Zielewska-Büttner et. al (2020) beschrieben (Siehe Literaturliste unten).

Die als Totholz klassifizierten Pixel der projizierten Kronenflächen von abgestorbenen Bäumen werden im letzten Schritt zusammengefasst und für die vereinfachte Darstellung in Polygone umgewandelt. Die Größe der Totholzpolygone liefert einen Hinweis auf das Zersetzungsstadium der abgestorbenen Bäume wie exemplarisch in der Abbildung 3 dargestellt ist (je größer die Kronen, desto frischer das Totholz).

Ergebnisse

Ein aktueller Schwerpunkt der Totholzkartierung liegt in den nadelholzreichen Bereichen des Landes Baden-Württemberg. Das stehende Totholz wird für zwei regionalen Einheiten, Schwarzwald und Baar-Wutach, kartiert. Die Ergebnisse werden über das Projekt MoBiTools auch für die Projekte ausserhalb der Abteilung zur Verfügung gestellt.

Anwendungen

Die Information bzgl. des Vorkommens von stehendem Totholz kann für die Evaluierung der Habitatnutzung durch bestimmte, an das Totholz gebundene, Waldarten ausschlaggebend sein. Im Bereich der Waldschutzgebietsforschung werden die Totholzlayer für die Habitatmodellierung in vielen biodiversitätsrelevanten Projekten eingesetzt.

Darüber hinaus kann das erfasste Totholz als Indikator bei vielen anderen Fragestellungen, wie die Walddynamik in Waldschutzgebieten und sonstigen Waldbeständen, Evaluierung des Alt und Totholz-Konzeptes oder Indikation von potentiellen Ausbruchsstellen für die Borkenkäfervermehrung herangezogen werden.

 

Weiterführende Literatur

Zielewska-Büttner, K., Adler, P., Kolbe, S., Beck, R., Ganter, L., Koch, B., Braunisch, V.. Detection of Standing Deadwood from Aerial Imagery Products: Two Methods for Addressing the Bare Ground Misclassification Issue. Forests 2020, 11, 801. Link

FVA-News, Totholz aus der Ferne kartieren. Neue Entwicklungen.  Link

 

Mitwirkende: Katarzyna Zielewska-Büttner, Johannes Brändle, Petra Adler, Veronika Braunisch

Ehemalige Mitwirkende: Sven Kolbe, Ruben Beck, Lisa Maria Ganter

 

Methodische Zusammenarbeit: Arbeitsbereich Fernerkundung (Abteilung Biometrie und Informatik)

Datenbereitstellung: Projekt MoBiTools (Link zum Video "Waldstrukturkarten für geschützte Arten")

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