Das Verfahren des Projektes F³
Die Einteilung eines Waldbestandes in offene/geschlossene Bestände sowie Bestandeslücken basiert auf Informationen über die Überschirmung eines Bestandes mit Baumkronen. Die Kartierung des Waldtyps, der Lücken und der Überschirmung erfolgt daher in einem gemeinsamen Verfahren, das basierend auf dem normalisierten Oberflächenmodell (nDOM, Abbildung 1 a) durchgeführt wird. Alle Pixel des nDOM mit einer Höhe ab 3 m über dem Boden gelten dabei als Baumkronen, d. h. sie werden als überschirmte Fläche berücksichtigt. Im ersten Schritt des Verfahrens wird eine Überschirmungskarte erstellt, aufgrund derer die Ableitung des Waldtyps ("offene Bestände", "geschlossene Bestände") erfolgt, innerhalb der so ausgewiesenen geschlossenen Bestände erfolgt dann die Erfassung der Bestandeslücken.
Überschirmung
Die Überschirmung eines jeden nDOM Pixels wird ermittelt, indem innerhalb einer Nachbarschaft mit einem Radius von 25 m (Moving Window) der Anteil Baumkronenpixel berechnet wird. Diese Überschirmungskarte ist Grundlage für die Klassifizierung des Waldtyps (offener/geschlossener Bestand). Um die Interpretierbarkeit der Überschirmungskarte zu vereinfachen, wird sie auf eine geometrische Auflösung von 25 m aggregiert wobei jeweils der Median der ursprünglichen Pixelwerte zum neuen Pixelwert wird. Ein Beispiel ist in Abbildung 1 b dargestellt.
Waldtyp
Die Einteilung der Wälder in offene und geschlossene Bestände basiert auf der in 1 m Auflösung vorliegenden Überschirmungskarte. Pixel mit einer Überschirmung < 60% werden der Klasse "offener Bestand" zugeordnet, Pixel mit einer Überschirmung ≥ 60% werden der Klasse "geschlossener Bestand" zugeordnet. Die Mindestgröße für Waldbestände beträgt 0,5 ha. Kleinere Flächen werden aufgelöst und mit der angrenzenden Fläche verschmolzen.
Bestandeslücken
Die im F³-Projekt genutzte Lückendefinition ist eng an Zielewska-Büttner et al. (2016) angelehnt. Eine Erfassung von Lücken findet nur innerhalb geschlossener Bestände statt. Lücken sind definiert als Flächen mit einer maximalen Vegetationshöhe von 3 m und einer Mindestgröße von 10 m². Innerhalb offener Bestände werden keine Lücken ausgewiesen, da bereits die Definition der maximalen Überschirmung von < 60% impliziert, dass lückenhafte Strukturen charakteristische Elemente dieser Klasse sind.
Das Ergebnis der Lückenerfassung wird mit dem Ergebnis aus der Waldtypkartierung kombiniert woraus eine Karte mit den drei Klassen (1) "offener Bestand", (2) "geschlossener Bestand" und (3) "Lücke" entsteht der eine fixe Farbpalette zugewiesen wird. Abbildung 1 c zeigt beispielhaft eine solche Karte.
Abb. 1: Herleitung von Überschirmung- und Waldtypinformationen. (a) Ausgangsdatensatz Vegetationshöhe (nDOM); (b) Überschirmung; (c) Waldtyp mit Bestandeslücken.
Zusatz
Für manche Anwendungen könnte es wünschenswert sein, die an offene Bestände grenzenden Lücken den offenen Beständen zuzuordnen. Einen Ansatz hierzu bietet der zusätzlich zur Verfügung gestellte Softwarecode. Dieser wird nicht auf die Daten in diesem Projekt angewandt um die Ergebnisse der Lückenerkennung weiterhin universell nutzen zu können. Er soll jedoch als Hilfestellung dienen, falls eine Verschmelzung dieser Lücken mit den benachbarten offenen Beständen gewünscht ist. Es werden Lückenflächen identifiziert, deren gemeinsame Grenze mit offenen Beständen mindestens 25% ihres Gesamtumfangs ausmacht. Diese Flächen werden der Klasse "offene Bestände" zugeschlagen.
Die Dokumentation und Softwarecode des Verfahrens können Sie als ZIP-Datei herunterladen.
Web Map Service
Folgende "Web Map Services" (WMS) bieten Zugang zu Daten, die nach dem hier beschriebenen Verfahren generiert wurden:
- Für niedersächsische Projektgebiete: Link zu NW-FVA-WMS
- Für baden-württembergische Projektgebiete: Link zu FVA-WMS
Referenz
- Zielewska-Büttner, K., Adler, P., Ehmann, M., Braunisch, V. (2016). Automated Detection of Forest Gaps in Spruce Dominated Stands Using Canopy Height Models Derived from Stereo Aerial Imagery. Remote Sensing, 2016, 8, 175.
