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60 Pages·2017·4.45 MB·German

4. Quartal 2017; ISSN 1435-4098; Einzelpreis: € 5,–
aktuell
4|2017
Ausgabe 115
Neue Horizonte
für die Fernerkundung
Das Magazin der Bayerischen Landesanstalt für Wald und Forstwirtschaft
im Zentrum Wald-Forst-Holz Weihenstephan
Inhalt
Fernerkundung Wald & Mehr
6 Grenzenlose Möglichkeiten? 39 Mit Nadelholz und Buche in die Zukunft
Rudolf Seitz und Christoph Straub Interview mit Xaver Haas
10 Satellitenbilder kostenfrei 42 »Seilakt« im Moorwald
für die forstliche Forschung Ragnar Wende und Sebastian Schlenz
Christoph Straub und Rudolf Seitz 45 Mit Strom und Diesel durch den Wald
14 »FastResponse« – Michael Wolf und Michael Bossenmaier
die schnelle Antwort nach dem Sturm 48 Wissenschaft im postfaktischen Zeitalter
Rudolf Seitz und Christoph Straub Joachim Hamberger
17 Gewittersturm Kolle fordert FKIS heraus 50 Waldpädagogik am Puls der Zeit
Rudolf Seitz und Christoph Straub Robert Vogl
19 Baumartenerkennung mit Luftbildern 52 Der schwarze Storch im Frankenwald
Lars T. Waser Michael Mößnang und Cordula Kelle-Dingel
22 Ferndiagnose mittels Satellit und Flugzeug
Markus Immitzer, Kathrin Einzmann, Nicole Pinnel, Rudolf Seitz
und Clement Atzberger
26 Sachsenforst setzt auf Fernerkundung
Karina Hoffmann, Bodo Coenradie, Leilah Haag und Veit Nitzsche
30 Forstliche Fernerkundung bündelt ihre Kräfte
Jörg Ackermann und Karina Hoffmann
6 22
Grenzenlose Möglichkeiten?: Satelliten, Flugzeuge und Drohnen, ausge­ Ferndiagnose mittels Satellit und Flugzeug: Wenn der kranke Wald nicht zum
rüstet mit unterschiedlichsten Kamerasystemen, kommen immer mehr Arzt kommt, dann lässt der Arzt schon mal den Wald befliegen. Fernerkun­
zum Einsatz und stellen digitales Datenmaterial bereit, das Computer – dungsspezialisten stellen anhand digitalisierter Flugzeug­ und Satellitensze­
bestückt mit modernster Software – auswerten. Foto: ©ESA/ATG medialab nen eine Frühdiagnose zum Vitalitätszustand von Waldbäumen. Foto: M. Immitzer
Titelseite: Ausgestattet mit leistungsstarken Foto­ und
Lasersensoren liefern Satelliten, Flugzeuge und vielleicht
schon bald auch Drohnen je nach Aufgabenstellung ak­
tuelle Bilder über den Wald. Vielfältiges Bildmaterial und
ausgeklügelte Software eröffnen der Fernerkundung neue
weite Horizonte. Foto: H. Czauderna, www.rennsteig.de
2 LWF aktuell 4 |2017
Editorial
Rubriken
Kalender Seite 33
4 Meldungen
Forstliche Veranstaltungen
auf einen Blick
31 Zentrum Wald­Forst­Holz
35 Amt für forstliche Saat­ und Pflanzenzucht
56 Waldklimastationen
59 Medien
60 Impressum
Liebe Leserinnen und Leser,
die Verwendung von Satellitendaten und Luftbildern zur Erfassung
forstlicher Parameter im Wald hat eine bis in die Forstliche Ver-
suchsanstalt zurückreichende Tradition an der LWF. Wurden an-
fangs noch analoge Schwarz-Weiß-Aufnahmen zur Abgrenzung
von Waldflächen oder von Laub- und Nadelwäldern herangezo-
gen, so steht heute ein bunter Strauß von Fernerkundungssenso-
ren zur Verfügung, deren Daten eine Vielzahl forstlicher Anforde-
rungen erfüllen können. Dabei hat die anstrengende Betrachtung
der Bilder bzw. Dias auf Leuchttischen oder im Stereoskop längst
der digitalen Darstellung und Analyse der Daten in 2D und 3D Platz
gemacht.
Auch in den Landesanstalten und Landesforstbetrieben der
übrigen Bundesländer und dem benachbarten Ausland hat
diese Technologie in der forstlichen Praxis und Wissenschaft
seit vielen Jahren Einzug gehalten.
Dieses Schwerpunktheft gibt einen aktuellen Überblick über
fernerkundungsbasierte Ansätze zur Vitalitätserfassung von
Wäldern, der automatisierten Baumartenklassifizierung und der
Detektion weiterer forstlicher Kenngrößen. Darüber hinaus wird
ein Schlaglicht auf die Verwendbarkeit der aktuellen Generation
kostenlos verfügbarer Satellitendaten aus dem ESA Copernicus-
Programm geworfen und es werden Möglichkeiten sowie Grenzen
der zeitnahen Detektion von Sturmschäden im Wald aufgezeigt.
52
Mitten in die abschließende Gestaltung dieser Ausgabe hat das
Sturmtief Kolle am 18. August verheerende Schäden in den ost-
bayerischen Wäldern um Passau und Freyung-Grafenau hinter-
lassen. Kolle wird zu einer Art »Nagelprobe« für das noch nicht
in der Forstverwaltung installierte Forstliche Krisen-Informations-
Der schwarze Storch im Frankenwald: Früher war es eine Sen­ system, das in diesem Heft in dem »FastResponse«-Artikel
sation, wenn man über dem Frankenwald einen Schwarzstorch beschrieben wird. In dem zusätzlich aufgenommenen »Kolle«-
sah. Heute ist das anders. In keinem anderen Waldgebiet
Beitrag beschreiben wir die aktuelle Situation und die angelau-
Deutschlands ist die Schwarzstorchdichte so hoch. Foto: F. Lange
fenen Maßnahmen zur Bewältigung dieser Sturmkatastrophe.
Ihr
Olaf Schmidt
4 |2017 LWF aktuell 3
Meldungen
Abetz-Preise für Härtl und Spellmann
Dr. Fabian Härtl von der TUM wurde mit
dem Abetz-Förderpreis für den wissen-
schaftlichen Nachwuchs aus gezeichnet.
»Der mit 2.000 Euro dotierte Abetz-För-
derpreis wird Herrn Dr. Härtl verliehen, weil
er von Beginn seiner wissenschaftlichen
Karriere an methodisch und inhaltlich Wege
beschritten hat, die der Erhaltung und Stei-
gerung der wirtschaftlichen Leistungsfä-
higkeit von Forstbetrieben dienen und zu-
kunftsweisend sind. Dabei erhält er die
Balance zwischen Kritik am einseitig be-
triebswirtschaftlich ausgerichteten Han- Foto: ÖBf-Archiv/citronenrot
deln und der Betonung der Notwendigkeit
Fichte und Bier
von wirtschaftlichem Erfolg im Forstbe-
Die Preisträger Prof. Dr. Hermann Spellmann (2.v.l.) trieb«, begründet die Jury ihre Entschei-
sowie Dr. Fabian Härtl (2.v.r.) im Kreise der Jury­ dung. Prof. Dr. Hermann Spellmann erhielt Auf den ersten Blick wird man sich
Mitglieder (v.l.n.r.: Prof. Bernhard Möhring, Dr. Jens
den mit 6.000 Euro dotierten Hauptpreis. schwer tun, Gemeinsamkeiten
Borchers, Prof. Thomas Knoke, Johannes Röhl).
Spellman ist Leiter der Nordwestdeutschen zwischen der Fichte – unser Baum
Foto: M. Becker
Forstlichen Versuchsanstalt und leitet in des Jahres – und dem Bier zu fin-
Am 10. Mai 2017 wurde während der jährli- dieser Einrichtung auch die Abteilung den. Sind doch unsere Biergarten-
chen Tagung des »Freundeskreises Groß- Waldwachstum. Er machte sich durch jahr- bäume Roßkastanien oder Linden.
privatwald« im Schloss Clemenswerth in zehntelangen erfolgreichen Einsatz für den Eher noch kommt einem der Ge-
Sögel (Emsland) der Abetz-Preis verliehen. Erhalt der wirtschaftlichen Leistungsfähig- danke, dass die Biergartengarni-
Mit diesem Preis werden herausragende keit forstlicher Betriebe durch die Verwen- turen meistens aus Fichtenbret-
Leistungen im Bereich der forstlichen Be- dung geeigneter Baumarten und Waldbau- tern bestehen. Wer aber denkt
triebswirtschaft in Praxis und Wissenschaft methoden verdient. red schon so weit, Fichten ins Bier zu
honoriert. schütten bzw. mit Fichten Bier zu
brauen?
Ein findiger Braumeister aus Ös-
terreich, Axel Kiesbye, und die Ös-
terreichischen Bundesforste ha-
Vorstoß in neue Höhen ben es dennoch gewagt, Wald und
Bier zu vereinen. Auftakt war das
Internationale Jahr der Wälder mit
Im Juli 2017 wurde es fertiggestellt – das höchste »Holz- dem Tannenbier. In den Jahren
haus« der Welt. Der als Studentenwohnheim genutzte Holz- darauf folgten Zirbe, Lärche und
Hybridbau steht im kanadischen Vancouver. Mit seinen 18 Schwarzkiefer. Im Jahr 2015 war es
Stockwerken erhebt sich das Gebäude über 50 m in die Höhe das Fichtenbier: neben Hopfen
und bietet Wohnraum für über 400 Studierende. Die vertika- und Malz ein gehöriger Batzen
len Konstruktionselemente sind zwei aus Beton errichtete goldfarbenes Fichtenharz. Das Er-
Treppentürme sowie zahlreiche Stützen aus Brettschicht- gebnis kann sich schmecken las-
holz von 26 x 26 cm, auf denen 16,6 cm dicke Deckenplatten sen: Die verwendeten Karamell-
aus fünfschichtigem Brettsperrholz aufliegen. Die Fassade malze verleihen dem Bier wald-
besteht aus vorgefertigten Fassadenplatten in Stahlrah- honigartige Aromen, die etwas
menbauweise mit Holzbekleidung. Durch die Verwendung herben Aromen des Fichtenharzes
von Vollholz konnten über 2.600 m³ Beton eingespart wer- entwickeln sich nach kurzer Rast
den, was etwa 500 t CO-Äquivalenten entspricht. Und noch im Glas und bringen dem Waldbier
2
eins konnte deutlich eingespart werden: Zeit. Nachdem die seine Balance. Die vanilleartige
Tragstruktur aus Beton – das unterste Geschoß sowie die Holzcharakteristik am Gaumen
beiden Treppentürme – errichtet waren, wuchs der Bau jede har moniert hervorragend mit dem
Foto: KK Law, naturally:wood Woche um zwei Stockwerke in die Höhe. Bauherr des Brock sanften und trockenen Abgang.
Commons Tallwood House ist die renommierte Universität Das naturbelassene und unfiltrier-
von British Columbia. Michael Mößnang te Bockbier, das durch eine sehr
lange kalte Lagerung geklärt wur-
http://vancouver.housing.ubc.ca/residences/brock­commons/
de, kann über viele Jahre im Keller
www.naturallywood.com/sites/default/files/documents/ reifen. Michael Mößnang
resources/brock_commons_storyboards_0.pdf
4 LWF aktuell 4 |2017
Meldungen
Mutter aller Fahrräder …
… – und der Vater? Ein badischer Förster. Vor 200 Jahren, im Juni
1817, unternahm Karl Freiherr von Drais in Mannheim die erste öffent-
liche Ausfahrt auf seinem berühmten Laufrad. Mit seiner fast 50 Pfund
schweren »Fahrmaschine ohne Pferd« legte er die Strecke von Mann-
heim bis an das Schwetzinger Rebenhaus und wieder zurück in einer
Stunde zurück, wofür man zu Fuß etwa vier Stunden benötigte. Drais
wurde am 1785 in Karlsruhe als Sohn eines Oberhofrichters geboren. Be-
vor er sich den Zweirädern und anderen Erfindungen widmete, studierte er Foto:
Deutsches Museum
Landwirtschaft, Baukunst und Physik. Im Anschluss wurde er badischer
Forstmeister. Doch bereits ein Jahr später wurde er vom badischen Großherzog freigestellt, um
als Professor für Mechanik weiter an seinen Erfindungen zu tüfteln. Darunter waren ein noten-
schreibendes Klavier, ein Holzsparofen, ein Periskop, eine Kochmaschine und eine Schreibma-
schine. An Erfindungsreichtum mangelte es dem Forstmeister Drais nicht, Glück brachten ihm
seine Erfindungen jedoch nicht. Seine »Fahrmaschine ohne Pferd« geriet sehr bald wieder in
Vergessenheit. Drais starb in sehr bescheidenen Verhältnissen 1851 in Karlsruhe. red
Waldbau-Referent Brosinger verabschiedet
25 Jahre
AK Forstgeschichte Stabwechsel im Forstministerium: chen kehrte Brosinger 1996 als Refe-
Staatsminister Helmut Brunner hat ratsleiter ans Staatsministerium
den Leiter des Referats »Waldbau, zurück. Seit 2000 leitete er das Wald-
Mit Eichstätt war der Tagungsort für die 50. Waldschutz, Bergwald«, Ministerial- bau-Referat.
Sitzung mit Bedacht gewählt. Einerseits rat Franz Brosinger (re.), nach über 40
wirkt hier Forstdirektor Roland Beck, der als Dienstjahren in den Ruhestand ver-
Gründungsmitglied des Arbeitskreises 1992 abschiedet. Bei einer Feierstunde im
das Protokoll führte. Andererseits wurde Ministerium in München würdigte
mit der Eichstätter Forstordnung von 1592 Brunner die besonderen Verdienste
vor 425 Jahren der Grundstock für eine des 65-Jährigen um die Forstwirt-
Forstverwaltung gelegt, die sich um das schaft in Bayern. »Mit großem per-
Wohl und den Erhalt der Wälder kümmert. sönlichen Engagement, hoher Fach-
»Nur wer die Vergangenheit kennt, kann kompetenz und besonderer Sensibi-
die Gegenwart verstehen und entspre- lität für Herausforderungen wie den
chend auch die Zukunft gestalten«, formu- Klimawandel, haben Sie den Waldbau
lierte treffend der Leiter der Bayerischen im Freistaat, vor allem auch im Berg-
Forstverwaltung, Georg Windisch, in sei- wald, entscheidend mitgeprägt«,
nem Grußwort. Als der Arbeitskreis Forst- sagte der Minister in seiner Laudatio. Foto: STMELF
geschichte sich 1992 gründete, setzte er Erfolgsprojekte wie die Bergwaldof- Sein Nachfolger Stefan Pratsch stu-
sich folgende Ziele: fensive oder die Schutzwaldsanie- dierte ebenfalls an der LMU in Mün-
ƒƒGedankenaustausch rung tragen laut Brunner wesentlich chen. Seine berufliche Laufbahn be-
ƒƒKoordination forstgeschichtlicher Brosingers Handschrift. Sein Nach- gann er 1994 am Forstamt Ebersberg.
Forschung folger wird ab 1. August Forstdirektor Nach Stationen an den Oberforst-
ƒƒAufzeigen von Forschungslücken Stefan Pratsch (li.). direktionen Augsburg und München,
ƒƒHilfestellung bei der Erschließung Franz Brosinger begann nach dem mehreren Forstämtern und der Forst-
forstgeschichtlicher Quellen Studium der Forstwissenschaften an direktion Oberbayern wechselte er
ƒƒBildung eines Forums zur Diskussion der Ludwig-Maximilians-Universität 1999 ans Ministerium. Ab 2005 leitete
von Forschungsergebnissen (LMU) München und anschließender Pratsch fast zehn Jahre den Forst-
Vor allem die Vorstellung und Diskussion Referendarzeit seine berufliche Lauf- betrieb Schliersee der Bayerischen
von Forschungsergebnissen wurde durch bahn 1979 an der Oberforstdirektion Staatsforsten. 2015 kehrte er als
50 Sitzungen in den 25 Jahren des Beste- Regensburg. 1980 wurde er nach stellvertretender Leiter des Referats
hens des Arbeitskreises in besonderer Wei- München ans Ministerium versetzt. »Forstpolitik und Umwelt« ans Mi-
se erfüllt. Auf der Tagung wurde unter an- Nach Führungspositionen am Forst- nisterium zurück. red
derem auch die Festschrift zum 25-jäh- amt Rosenheim sowie den Ober-
rigen Bestehen des Arbeitskreises Forstge- forstdirektionen Augsburg und Mün-
schichte präsentiert. red
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Fernerkundung
Grenzenlose
Möglichkeiten?
Chancen der Forstlichen Fernerkundung
Zwei Sentinel­2 Satelliten scannen kontinuierlich in
einem 290 km breiten Streifen die Erde und erfassen
so alle fünf Tage ein komplettes Bild der Erdober­
fläche. Sie liefern Daten für den Klimaschutz, zur
Landüberwachung sowie zum Katastrophen­ und
Krisenmanagement. Copyright: ESA/ATG medialab
Rudolf Seitz und Christoph Straub
Die Folgen des Klimawandels, Sturmwurfereig- wand interpretierte man noch vor zehn Jahren ana-
loge Luftbilder an teuren und unbequemen Spezial-
nisse im Wald, Borkenkäferkalamitäten, aber
arbeitsplätzen, klassifizierte langwierig die wenigen
auch der Bedarf an großräumigen Baumarten- und selten problemlos verfügbaren Satellitenszenen
unter Verwendung damals sehr teurer Spezialsoft-
karten oder die Übertragung der Ergebnisse aus
ware und freute sich über die ersten Möglichkeiten,
terrestrischen Stichprobeninventuren in die Flä- Karten großformatig plotten und Berichte auf dem
PC leicht korrigierbar verfassen zu können.
che: Noch nie zuvor boten sich der forstlichen
Fernerkundung angesichts solch herausfordern- Was hat sich in den letzten Jahren verändert?
Die Grundlagen der forstlichen Fernerkundung ha-
der Themenfelder und Anforderungen derartige
ben sich seit dieser Zeit gravierend geändert. Uns
Einsatzmöglichkeiten und Chancen. Niemals zu- stehen mittlerweile Daten aus flugzeug- und auch
UAV1-getragenen Sensorsystemen mit wenigen Zen-
vor konnte hierfür ein vergleichbarer Pool an Da-
timetern räumlicher Auflösung zur Verfügung. Üb-
ten und Methoden genutzt werden. licherweise liefern diese Systeme auch Aufnahmen
des infraroten Spektralbereichs, der für forstliche
Fragestellungen besonders relevant ist. Die Wieder-
Das Fundament der heutigen Fernerkundungsakti- holungsrate der amtlichen Bayernbefliegung beträgt
vitäten an der Bayerischen Landesanstalt für Wald nunmehr zwei Jahre. Die resultierenden Daten wei-
und Forstwirtschaft (LWF) reicht viele Jahre zurück. sen mittlerweile eine so hohe Überlappung auf, dass
Vor allem die Forschungsaktivitäten von Prof. em. die Anfertigung sog. »True-Orthophotos« möglich
Dr. Ulrich Ammer an der LMU in München und zu- wird, auf denen Objekte (z. B. Bäume) lagerichtig ab-
letzt an der TUM in Freising sowie die meist luftbild- gebildet werden, d.h. das Verkippen hoher Objekte
basierten Fernerkundungsanwendungen der ehema- tritt darin nicht mehr auf (LDBV 2017a).
ligen Bayerischen Forschungs- und Versuchsanstalt Einen Sonderfall der Datenerfassung aus der Luft
1 UAV, engl.: Unmanned Aerial legten wertvolle Grundsteine für unsere heutigen Ak- stellen sogenannte Hyperspektral-Kameras dar, die
Vehicles; Unbemannte Luft-
fahrzeuge, »Drohnen« tivitäten. Mühsam und mit großem finanziellen Auf- den relevanten Spektralbereich in einer Vielzahl
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Fernerkundung
schmaler Spektralbänder abbilden können. Der Arti- Woran arbeiten wir momentan?
kel von Immitzer et al. in dieser Ausgabe beleuchtet An der LWF werden großräumige Baumartenkarten
das Potenzial dieser Datenquelle für Vitalitätsfrage- aus Satellitendaten erstellt bzw. fortgeschrieben. Im
stellungen von Wäldern. Moment wird eine bayernweite Laubholzkarte mit
Die Erstellung des digitalen Geländemodells für einer räumlichen Auflösung von 0,1 km × 0,1 km
Bayern findet ebenfalls auf der Grundlage flugzeug- erarbeitet. Satellitendaten, allen voran die oben be-
getragener Sensoren statt: So setzt die Bayerische schriebenen Daten der Sentinel-Flotte, werden her-
Vermessungsverwaltung seit 1996 erfolgreich flug- angezogen, wenn großräumige Auswertungen mit
zeuggetragene Laserscannersysteme für die hochge- hoher Wiederholungsfrequenz benötigt werden.
naue Erfassung der Erdoberfläche und ihrer Bede- Das Forstliche Krisen-Informationssystem (FKIS),
ckung ein (LDBV 2017b). Die LWF verwendet seit das in einem Forschungsverbund mit mehreren re-
einigen Jahren terrestrische Laserscanner im Be- nommierten Partnern in Bayern und Österreich ent-
reich der Forschung, um beispielsweise dendromet- wickelt wurde, greift beispielsweise zur Erfassung
rische Kenngrößen an Einzelbäumen möglichst prä- großräumiger Sturmschäden auf Satellitendaten zu-
zise zu erfassen (Klemmt et al. 2017). Hochgenaue rück. Die Anzahl der für Bayern verfügbaren Szenen
Ortungssysteme auf Basis des mittlerweile problem- steigt dabei ständig. Theoretisch können somit, bei
los verfügbaren Global Navigation Satellite Systems entsprechenden wolkenfreien Witterungsbedingun-
(GNSS) ermöglichen, diese Aufnahmen ausreichend gen im Anschluss an ein Sturmereignis, bereits nach
exakt im Wald zu verorten. wenigen Tagen Aussagen über Schäden ab einer
Die auf Satellitensystemen basierende Fernerkun- Mindestflächengröße von momentan rund 0,5 ha an
dung verzeichnete in den letzten Jahren bei der Da- die Praktiker und Entscheider geliefert werden.
tenbereitstellung gewaltige Fortschritte. Die Anzahl
der im All befindlichen Sensoren steigt permanent.
Das Angebot an forstlich relevanten Daten umfasst
je nach Sensortyp eine Abdeckung des Reflexions-
spektrums mit einer unterschiedlichen Anzahl an
Spektralbändern (z. B. 8 Bänder für WorldView-2
oder 13 Bänder für Sentinel-2) mit sehr variablen
räumlichen Auflösungen (z. B. 2 m für WorldView-2
oder 10–60 m für Sentinel-2). Dabei sind neben op-
tischen Systemen, welche auf wolkenfreie Bedingun-
gen angewiesen sind, auch immer häufiger Radar-
daten (beispielweise TerraSAR-X oder Sentinel-1)
verfügbar, die witterungs- und tageszeitunabhängig
Daten liefern können. Hochaufgelöste Radardaten
sind jedoch sehr teuer, was ihre Verwendbarkeit für
großflächige Anwendungen einschränkt.
Mit der Realisierung des Copernicus-Programms
läutete die Europäische Weltraumorganisation ESA
vor wenigen Jahren eine neue Ära ein. Die Satelliten
der Sentinel-Flotte generieren kostenfreie Daten mit
einer mittlereren räumlichen Auflösung und einer
hohen Wiederholungsrate. Beispielsweise können
die Sentinel-2 Satelliten theoretisch alle fünf Tage Das Luftbild, ein wesentliches Arbeitsmittel für die Ob Bilder aus Beflie­
gungen mit Flugzeu­
Aufnahmen von Bayerns Wäldern liefern. Fernerkundungsarbeiten an der LWF, erlebte in den
gen oder großflächige
Die Verarbeitung und Auswertung der Daten erfolgt letzten Jahren eine Renaissance: Seit 2009 werden Abbildungen der Erd­
mittlerweile unter Zuhilfenahme leistungsfähiger die Luftbilder der Bayernbefliegung digital erfasst oberfläche von Satelli­
ten – die Vielzahl digi­
Computersysteme in bis noch vor wenigen Jahren (LDBV 2017c). Mit ihren vier Spektralbändern und
talisierter Aufnahmen
ungeahnten Geschwindigkeiten. Die Verarbeitung mit einer Bodenauflösung von 20 cm sind die digi- mit unterschiedlichster
großer Datenmengen (»big data«) findet dabei immer talen Luftbilder für zahlreiche Einsatzzwecke ge- räumlicher, spektraler,
zeitlicher und radio­
öfter ausgelagert in »clouds« statt. Die Auswahl an eignet. Ein weiterer wesentlicher Fortschritt ist der
metrischer Auflösung
hoch spezialisierter Auswerte- und Statistiksoftware seit 2017 realisierte zweijährige Befliegungsturnus. bieten zahlreiche For­
ermöglicht sowohl die standardisierte Auswertung Mit Spezialsoftware können die Luftbilder der Bay- schungs­ und Entwick­
lungsmöglichkeiten.
großer Datensätze als auch die Entwicklung neuer erischen Vermessungsverwaltung stereoskopisch
Fotos: C. Straub (Luftbild);
Algorithmen. ausgewertet werden. So werden seit 2005 die FFH- camerawithlegs, fotolia.com
Anstatt die Daten über analoge Karten oder digita- Gebiete im bayerischen Hochgebirge am Stereo-Bild- (Flugzeug); C. Hopf (Bild-
montage)
le Speichermedien zu verteilen, nutzt die Fernerkun- schirm analysiert. Dabei werden sowohl potenziel-
dung heute bevorzugt internetbasierte und vielfach le Lebensraumtypen aufgrund ihrer Baumartenzu-
mobile Wege der Daten- und Ergebnis-Distribution. sammensetzung verifiziert als auch anspruchsvolle
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Fernerkundung
Visuelle stereoskopi­ den Flug-Plattform für hoch entwickelte Video- und
sche Luftbildinterpre­ Bild-Sensoren avanciert, erleben diese Flugkörper
tation Foto: R. Seitz
im Moment aufgrund der angespannten Waldschutz-
situation einen großen Aufschwung zur Erfassung
von Borkenkäferschäden. So bieten Unternehmer
den oftmals unter Personalnot leidenden Waldbe-
sitzern ihre Dienste bei der Dokumentation abster-
bender Baumkronen an. Während dies im Bereich
der bereits für das menschliche Auge sichtbaren Kro-
nenverfärbungen nachvollziehbar und plausibel er-
scheint, werden zunehmend die Detektion von Schä-
den an grünen, visuell ungeschädigten Baumkronen
in Aussicht gestellt. In diesem Bereich existiert je-
doch noch großer Forschungsbedarf, um einen gesi-
Stichprobeninventuren im digitalen 3D-Bildblock cherten Nachweis über die Zuverlässigkeit und Aus-
durchgeführt (Koch et al. 2013). Immer wichtiger sagekraft dieser Methodik zu erhalten. An der LWF
werden Stereo-Luftbilder für die Vitalitätserfassung werden in diesem Zusammenhang die wesentlichen
von Einzelbäumen. Hierfür steht ein Handbuch zur marktgängigen Methoden beobachtet und bewertet.
Erstellung eines Interpretationsschlüssels zur Verfü-
gung, welches im Zuge der Waldschadenserfassung Was wird uns zukünftig beschäftigen?
erarbeitet wurde (CEC 1992). Aus heutiger Sicht werden die Themenfelder »Baum-
Darüber hinaus werden die Stereo-Luftbilder der artenerkennung«, »Vitalitätserfassung« und »Verän-
Bayernbefliegung zur Anfertigung hochaufgelöster derungsanalyse« bzw. »Change Detection« die we-
Oberflächenmodelle in Waldgebieten verwendet. Für sentlichen Forschungsschwerpunkte für die forstli-
deren Berechnung werden leistungsfähige, automa- che Fernerkundung der kommenden Jahre bilden.
tisierte Verfahren eingesetzt. Steht zusätzlich zu Während der Luftbildinterpret mit entsprechenden
einem Oberflächenmodell ein Geländemodell des Interpretationsschlüsseln eine Vielzahl an Baumar-
Bodens unterhalb der Vegetation zur Verfügung, ten stereoskopisch erkennen kann, ist es eine sehr
können aus der Differenz von Oberflächen- und Ge- anspruchsvolle Aufgabe, diese Ansprachen in ähn-
ländemodell die tatsächlichen Vegetationshöhen ab- licher Genauigkeit von Algorithmen automatisiert
geleitet werden (Kasten). Durch die Verknüpfung durchführen zu lassen. Hierfür werden die baumar-
mit terrestrischen Stichprobeninventuren können tenspezifische Reflexion und Struktur in den DOPs
zusätzlich statistische Modelle zur flächigen Vor- herangezogen. Die möglichst präzise Ansprache der
hersage dendrometrischer Kenngrößen entwickelt Baumart stellt die Grundlage jeder Vitalitätsanspra-
werden (Straub et al. 2013, Stepper et al. 2015). So che dar. Während unter Laborbedingungen die Re-
können beispielweise flächige Vorratskarten (Kas- aktion von Waldbäumen auf einen Rückgang der
ten) erstellt werden, die aktuell von den Bayerischen Vitalität weitgehend bekannt ist, stellt die automati-
Staatsforsten im Rahmen der Forsteinrichtung test- sierte Erfassung dieser Phänomene vor Ort nach wie
weise verwendet werden. Auch die Erfassung von vor eine große Herausforderung dar. Einflüsse unter-
Bestandeslücken für die Schutzwaldkartierung ist schiedlicher Beleuchtungssituationen, durch die Kro-
auf Grundlage von Höhenmodellen möglich. Im Bei- nen durchscheinender Boden, Blüte und Fruktifika-
trag von Hoffmann et al. in dieser Ausgabe werden tion, Flechten, Mistelbewuchs etc. verfälschen das
ähnliche Einsatzbereiche der forstlichen Fernerkun- Reflexionssignal für jede Art von Fernerkundungs-
dung für den Gesamtwald Sachsens vorgestellt. sensor. Die in Immitzer et al. im Folgenden skizzier-
In ihrer orthorektifizierten Form liegen die Luftbil- ten Ergebnisse des Projektes »VitTree« dienen hierbei
der als digitale Orthophotos (DOP) vor, üblicherwei- als Grundlage für weitere Forschungen. Langfristig
se ebenfalls mit vier Spektralbändern, so dass Analy- wird eine Unterstützung der Waldzustandserfassung
sen sowohl in einer Echtfarbdarstellung als auch im mit Fernerkundungsmethoden angestrebt.
Color-Infrarot-Bild möglich sind. Zurzeit dienen die Die kostenfreien Sentinel-Daten ermöglichen eine
DOP neben der weit verbreiteten Visualisierung im stärkere Fokussierung der forstlichen Fernerkun-
GIS zur semi-automatischen Erfassung von Baum- dung auf Methoden der Veränderungsanalyse
artengruppen und Baumarten mit hoher Auflösung. (Change Detection) von Waldflächen, unter ande-
Im Beitrag von Waser in dieser Ausgabe werden rem zur Umsetzung großflächiger Monitoringverfah-
Möglichkeiten der Verwendung von Luftbildern in ren, wie zum Beispiel im Bereich Natura 2000.
der Schweiz beschrieben. Die Etablierung und der Ausbau eines fernerkun-
Einen Sonderfall in der Reihe der im forstlichen Be- dungsbasierten Forstlichen Krisen-Informationssys-
reich relevanten Fernerkundungsmedien nehmen tems zur Erfassung von Lage und Ausmaß von Sturm-
Sensoren an sogenannten UAV ein. Vor wenigen schäden im Wald ist bereits möglich. Hierzu ist eine
Jahren erst vom Spielobjekt zur ernst zu nehmen- enge Vernetzung der Methodik mit den forstlichen
8 LWF aktuell 4 |2017
Fernerkundung
Vegetationshöhenmodell Modellierte Holzvorräte
Prinzip der flächigen
Modellierung forstlicher
Kenngrößen durch die
Verknüpfung von Hö­
heninformationen aus
Fernerkundungsdaten
mit terrestrischen Stich­
probenkreisen einer
Waldinventur:
Ein mit automatisierten
Methoden berechnetes
Vegetationshöhenmo­
dell aus amtlichen Fer­
nerkundungsdaten (li.)
und über Modellierung
erstellte Holzvorrats­
karte (re.)
Vegetationshöhe [m] Stichprobenkreise Vorrat [m3/ha] [km]
0 45 0 600 0 0,5 1
Partnerorganisationen in Deutschland und dem be- Schnittstellen zu beschäftigen. Dem muss die Ausbil-
nachbarten Ausland sinnvoll und zielführend. dung im forstlichen Umfeld Rechnung tragen.
Um diese Themenfelder abdecken zu können, wird Beileibe nicht alle forstlichen Fragestellungen kann
sich die Fernerkundungsforschung auch an den mo- die Fernerkundung beantworten, viele werden wohl
mentanen Entwicklungen im Geodatenmanagement auch zukünftig dem Praktiker vor Ort vorbehalten
orientieren: Die Echtzeit-Prozessierung von Daten bleiben. Jedoch ist es abzusehen, dass die Rolle der
mit anschließender mobiler Datennutzung stellt be- Fernerkundung nicht nur vor dem Hintergrund der
reits jetzt eine große Anforderung der Praxis dar. ablaufenden Klimaveränderung und dem wachsen-
Das Management großer Datenmengen wird zuneh- den Bedürfnis an raschen Erkenntnissen über das
mend zentralisiert erfolgen müssen. Die Daten-Pro- bewaldete Drittel der bayerischen Landesfläche an
vider werden dabei verstärkt auch die Prozessierung Bedeutung für die forstliche Praxis und Wissen-
der Daten nach den Wunsch des Kunden anbieten schaft gewinnen wird. Angesichts steigender Daten-
und die Ergebnisse als Geodaten-Dienste bereitstel- verarbeitungskapazitäten und der allgegenwärtigen
len. Somit könnten potenziell immer anspruchsvolle- digitalen Netze kann die Fernerkundung einen Teil
re und datenintensivere Nutzungen von Fernerkun- dazu beitragen, dem Bedarf an aktuellen und mög-
dungsdaten einem größeren Anwenderkreis zur Ver- lichst überall verfügbaren Daten zu begegnen.
fügung stehen, in aller Regel aber nicht kostenfrei.
Auf Seiten der Sensorik könnten hyperspektrale Auf- Zusammenfassung
nahmesysteme, sowohl flugzeuggetragen als auch an Die forstliche Fernerkundung ist zu einer festen Größe im Rah-
Bord von Satelliten, mehr Aufmerksamkeit erfahren. men der forstlichen Wissenschaft und Praxis geworden. Stei-
genden Anforderungen an die Sensoren und die Bereitstellung
Auch bei der Radar-Fernerkundung wird dank der
von Daten und Ergebnissen vor Ort stehen rasch ansteigende
Verfügbarkeit der kostenfreien Daten des Sentinel-1
Datenmengen, immer leistungsfähigere Möglichkeiten der Da-
Satelliten eine stetige Weiterentwicklung der Ana- tenprozessierung sowie der Ausbau mobiler Datenbereitstel-
lysemethodiken erwartet. Langwellige Radarstrah- lungswege gegenüber. Die Hauptthemenfelder der Zukunft
lung kann auch die oberste Bodenschicht durchdrin- liegen aus Sicht der Autoren in den Bereichen Baumartenerken-
nung, Vitalitätserfassung und Veränderungsanalyse.
gen und reagiert feuchteabhängig. Daher ist eine An-
wendung im Monitoring von Moorflächen denkbar. Literatur Autoren
Die Herausforderungen der beschriebenen Themen- CEC (1992): Anwendungen der Fernerkundung zur Beurteilung des Gesundheitszu- Rudolf Seitz leitet die Ab-
felder sind nur durch den engen Austausch zwischen standes der Wälder. Handbuch. Commission of the European Communities teilung »Informationstech-
Klemmt, H.J.; Ullmann, T.; Rogg, S.; Förster, B.; Wörle, A.; Fricker, C.; Seifert, T. nologie« der Bayerischen
den Fernerkundungsakteuren der forstlichen For- (2017): Ermittlung astfreier Schaftlängen mit TLS. LWF aktuell, 1 (112), S. 49–51 Landesanstalt für Wald und
Koch, K.; Kanold, A.; Dabizzi, D.; Troycke, A.; Binner, S. (2013): Kartierung und Be- Forstwirtschaft (LWF). Dr.
schungsanstalten und den staatlichen Forstbetrieben
wertung von FFH-Wald-Lebensraumtypen im Hochgebirge. LWF aktuell 95, S. 16–20 Christoph Straub ist in die-
der übrigen Bundesländer sowie dem benachbarten LDBV (2017a): In Entwicklung, True Orthophoto, Produktinformation vom Landesamt ser Abteilung für den Fach-
für Digitalisierung, Breitband und Vermessung. Online: https://www.ldbv.bayern.de/ bereich »Fernerkundung«
Ausland zu bewältigen. Gremien wie die »Arbeitsge- produkte/3dprodukte/dom.html (10.07.2017) zuständig.
meinschaft forstlicher Luftbildinterpreten AFL« und LDBV (2017b): 3D-Höhenmodelle. Produktinformation vom Landesamt für Digi- Kontakt: Rudolf.Seitz
talisierung, Breitband und Vermessung, Online: https://www.ldbv.bayern.de/file/ @lwf.bayern.de, Christoph.
die »Arbeitsgruppe Forstliche Fernerkundung der pdf/1614/Faltblatt_3D-Höhenmodelle.pdf (10.07.2017) [email protected]
LDBV (2017c): Luftbildprodukte, Produktinformation vom Landesamt für Digitalisie-
Länder AFFEL« (S. 30 in diesem Heft) werden daher
rung, Breitband und Vermessung, Online: https://www.ldbv.bayern.de/file/pdf/1039/
verstärkt enger zusammenarbeiten müssen. download_faltblatt-luftbilder08.pdf (10.07.2017)
Stepper, C.; Straub, C.; Pretzsch, H. (2015): Using semi-global matching point clouds
Bedingt durch die großen Anforderungen an die to estimate growing stock at the plot and stand levels: application for a broadleaf-
Fernerkundung mit den intensiven Vernetzungen in dominated forest in central Europe. Canadian Journal of Forest Research, 45, S. 111–123
Straub, C.; Stepper, C.; Seitz, R.; Waser, L.T. (2013): Potential of UltraCamX stereo
die Bereiche Geoinformatik und Datenmanagement images for estimating timber volume and basal area at the plot level in mixed Euro-
pean forests. Canadian Journal of Forest Research, 43, S. 731–741
wird es zunehmend wichtig, spezialisiertes Personal
mit forstlichem Hintergrund an den entscheidenden
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Fernerkundung
Satellitenbilder
kostenfrei für die forstliche Forschung
Die LWF untersucht das Anwendungsspektrum von Sentinel-2 Satellitendaten
Christoph Straub und Rudolf Seitz
Durch das europäische Erdbeobachtungsprogramm Copernicus sind kosten­ Auflösungen von 10, 20 oder 60 m (ESA
freie optische Satellitendaten zunehmend besser verfügbar. Anwendungs­ 2017b). Speziell die Spektralbänder aus
gebiete für die Forstwirtschaft ergeben sich unter anderem für die großflä­ dem nahen und kurzwelligen Infrarot-
chige Waldflächenerfassung sowie für die Unterscheidung von Waldtypen bereich können für forstwirtschaftliche
beispielsweise zur Erstellung einer Laub­ und Nadelholzkarte für Bayern. Auswertungen von besonderem Interes-
Zukünftige Forschungsarbeiten werden außerdem Möglichkeiten zur Erfas­ se sein.
sung der Hauptbaumarten sowie zur möglichst schnellen Identifizierung von
Flächenveränderungen in Waldgebieten untersuchen. Alle fünf Tage aktuelle und kostenfreie
Bilder der Erdoberfläche
Das europäische Erdbeobachtungspro- beiden baugleichen Erdbeobachtungs- Über den öffentlichen ›Copernicus Open
gramm Copernicus wird seit 2014 ope- satelliten Sentinel-2A und Sentinel-2B Access Hub‹ (https://scihub.copernicus.
rationell betrieben (EC 2014) und soll in (Abbildung 1). Beide Satelliten wurden eu/) werden die Sentinel-Satellitendaten
den kommenden Jahren aktuelle Infor- an Bord einer Vega-Rakete vom euro- kostenfrei angeboten. Abbildung 2 zeigt
mationen für die Umweltüberwachung päischen Weltraumbahnhof in Kourou, beispielhaft einen Aufnahmestreifen des
und die zivile Sicherheit liefern. Französisch-Guayana, gestartet. Der ers- Sentinel-2A Satelliten als Color-Infrarot-
te Satellit Sentinel-2A hob bereits am 23. Darstellung, welcher einen großen Teil
Die Sentinel­2 Mission des europäischen Juni 2015 ab. Am 7. März 2017 folgte ihm von Bayern abdeckt. Die Aufnahme er-
Erdbeobachtungsprogramms Copernicus dann Sentinel-2B (ESA 2017a). Die Sa- folgte am 26. August 2015 und ist beina-
Speziell für Copernicus wurden von der telliten umkreisen die Erde in 786 Kilo- he wolkenfrei. Die Abbildung verdeut-
Europäischen Weltraumorganisation metern Höhe und nehmen jeweils kon- licht die große Flächenabdeckung der
(ESA) eine Reihe von Erdbeobachtungs- tinuierlich einen 290 Kilometer breiten Sentinel-2 Daten mit weitgehend homo-
missionen, die sogenannten Sentinels Streifen der Erdoberfläche auf. Bei wol- genen Beleuchtungsverhältnissen, wo-
(»Wächter«), entwickelt. Neben den Ra- kenfreien Bedingungen ermöglichen die durch die Satellitenbilder großes Poten-
dardaten der Sentinel-1 Mission stehen Satelliten theoretisch alle fünf Tage eine zial für automatisierte Bildauswertungen
auch optische Satellitendaten der Senti- aktuelle Aufnahme. Beide Sentinel-2 Sa- haben. Zusätzlich zeigt Abbildung 3a ei-
nel-2 Mission zur Verfügung, die insbe- telliten generieren Bilddaten im sichtba- nen kleinen Ausschnitt vom Ebersberger
sondere zur Beobachtung der Landbede- ren Bereich sowie im nahen und kurzwel- Forst, um die maximale räumliche Auflö-
ckung und Landnutzung eingesetzt wer- ligen Infrarotbereich in 13 Spektralbän- sung von 10 m bzw. den Detailliertheits-
den können. Sentinel-2 besteht aus den dern mit unterschiedlichen, räumlichen grad der Sentinel-2 Daten zu veranschau-
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