Die Arbeitsgruppe Forstlicher Fernerkundung – AFL

Die ARBEITSGRUPPE FORSTLICHER FERNERKUNDUNG (AFL) ist ein Zusammenschluss von Fachleuten für forstliche Fernerkundung aus dem deutschsprachigen Raum. Schwerpunkt der Arbeit der AFL ist die Übertragung des neuesten technischen und wissenschaftlichen Standes der Fernerkundung auf forstliche Fragestellungen. Ein wesentlicher Aspekt ist dabei die Entwicklung von praxisnahen Arbeitsverfahren einschließlich Standardisierung und Qualitätskontrolle.

Entstanden ist die Arbeitsgruppe im Jahr 1986. Zu dieser Zeit gab es eine intensive Diskussion um die damals neuartigen Waldschäden und die Verfahren zu ihrer objektiven Erfassung. Farbinfrarot-Luftbilder wurden hierfür als geeignet angesehen. Schnell wurde aber deutlich, dass Standardisierungen bei Bildaufnahme und -auswertung unerlässlich sind. So entstanden aus der Arbeit der AFL heraus zunächst Vorgaben für Luftbildaufnahmen mit Color-Infrarot-Filmen (VDI 1990) und in der Folge Interpretationsschlüssel zur Kronenzustandsbeurteilung von vier Hauptbaumarten in Mitteleuropa (VDI 1993).

Heute ist der Interessensbereich der AFL entsprechend der schnellen technischen Entwicklungen der Fernerkundung deutlich erweitert. Neue Träger- und Sensorsysteme, die Automatisierung von Auswertungsverfahren und Möglichkeiten der Nutzung neuer Produkte, wie z. B. digitaler Oberflächenmodelle, stehen im Mittelpunkt der Arbeiten. Neben den digitalen Luftbildern spielen dabei auch Satellitendaten eine zunehmende Rolle. Auch die Anwendung neuer Auswertungsmethoden auf historische, analoge Luftbilder ist ein Thema, um langfristig verlaufende Waldentwicklungen zu erfassen und zu bewerten. Fernerkundung bietet effiziente Methoden, aussagekräftige Modelle und präzisere Messergebnisse in vielen Bereichen, wie z.B. Waldinventur, Forstliche Planung, Biotopmonitoring, Veränderungsnachweise, Landschafts- und Umweltplanung. Die Folgen des Klimawandels stellen Forstwirtschaft, Natur- und Umweltschutz vor zusätzliche Aufgaben, zu deren Bewältigung die Fernerkundungstechnologie wesentlich beitragen kann. Diese kann für die Erfassung von Schäden nach Extremereignissen wie Sturm, Dürre oder Überflutungen eingesetzt werden. Besonders große Bedeutung hat die Fernerkundung bei Einsätzen in schwierigem oder unzugänglichem Gelände. Auch Veränderungen in der Landbedeckung und -nutzung sowie die Baumartenverbreitung und deren Vitalität können mittels Fernerkundungsmethoden abgebildet werden.

Grundsätzlich besteht dabei die Notwendigkeit einer weitgehenden Standardisierung und Qualitätssicherung bei Verfahren, Sensoren und Datenmanagement, um Auswertungen räumlich und zeitlich vergleichbar zu machen. Dies ist insbesondere für kurz- oder langfristige Monitoringaufgaben von Bedeutung und findet beispielsweise bei Fragen des Klimawandels oder der forstlichen Bewirtschaftung Anwendung. Diesen Zielen und Aufgaben sieht sich die Arbeitsgruppe Forstlicher Fernerkundung verpflichtet.

Abb. 2:Sentinel 2 Zeitreihe.

Ein Kernpunkt der AFL ist der Informationsaustausch und Wissenstransfer über praxisrelevante Anwendungen im Bereich forstlicher Fernerkundung.  Ziel der Arbeiten sind die Standardisierung und Operationalisierung von Auswertungsverfahren. Die AFL beteiligt sich dabei auch an Normungsverfahren der VDI

Die Ergebnisse der Arbeiten sind Arbeitsanleitungen, Interpretationsschlüssel und Vorgaben zur Qualitätssicherung

Die AFL arbeitet zu unterschiedlichen Themenbereichen eng  mit anderen Gremien zusammen. Diese sind:

• die Arbeitsgruppe Forstliche Fernerkundung der Länder (AFFEL), ein Zusammenschluss der Fernerkundungsexperten der Forstlichen Landesversuchsanstalten und großer staatlicher Forstbetriebe in Deutschland,
• die Arbeitsgemeinschaft Forsteinrichtung (AGFE);
• die Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen (AdV).

Die aktuellen Arbeitsschwerpunkte sind einerseits durch aktuelle technische Entwicklungen geprägt: Digitale Aufzeichnungs- und Auswertungssystem der Fernerkundung werden auf ihre mögliche praktische Anwendung im Forstbereich analysiert.

Ein wesentlicher Punkt dabei ist die 2D und 3D-Auswertung digitaler Luftbilder. Dies beinhaltet auch die Ableitung von Oberflächenmodellen aus digitalen Luftbildern (Image Matching).

Aktueller inhaltlicher Schwerpunkt ist die Ableitung von Einzelbaum- und Bestandes-Parametern sowie Waldstrukturen aus Vegetationshöhenmodellen, z.B. Bestandeshöhen, Vorräte, Biomassen, Überschirmungsgrade, Lücken, Überhälter.

Der Einsatz von Fernerkundung im Rahmen von Monitoringverfahren und Veränderungsnachweisen ist ein weiterer intensiv diskutierter Themenbereich der AFL.

Da es sich bei den Fernerkundungsdaten in der Regel um sehr große Datenmengen handelt, ist das Geodatenmanagement auch ein sehr wichtiges  Teil der Diskussionen. 

Als aktuelles Ergebnis unserer Zusammenarbeit entstand ein Leitfaden zur Ableitung von Oberflächenmodellen aus Luftbildern für forstliche Anwendungen.

In den vergangenen Jahren haben technische Fortschritte im Bereich der Photogrammetrie, wie qualitativ hochwertige und hochaufgelöste digitale Luftbilder, innovative Auswertungsalgorithmen sowie leistungsstärkere Hardware, neue Anwendungsgebiete eröffnet und die Ableitung von neuen Produkten aus Luftbilddaten ermöglicht (AFL 2012).

Aus den Luftbildern können bei Vorliegen eines Geländemodells hochauflösende digitale Vegetationshöhenmodelle (VHM) abgeleitet werden. Diese liefern sehr detaillierte Informationen für eine Vielzahl von Anwendungen im Forst- und Umweltbereich. Damit ist eine Ableitung räumlich hochaufgelöster Informationen möglich, die flächendeckend und besitzartenunabhängig bereitgestellt werden können.

Der vorliegende Leitfaden ist insbesondere für Praktiker geeignet, die beispielsweise in Forst- oder Naturschutzverwaltungen, in Forstbetrieben oder Ingenieurbüros  mit Fernerkundungsdaten arbeiten. Das Ziel des Leitfadens ist es, die Möglichkeiten, aber auch die Grenzen des Einsatzes von luftbildbasierten Oberflächenmodellen aufzuzeigen.

In der Arbeitsgruppe Forstlicher Fernerkundung sind aktuell folgende Institutionen vertreten:

Deutschland:

• Bayerische Landesanstalt für Wald und Forstwirtschaft, Freising (LWF)
• Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Berlin (DLR)
• Forschungsanstalt für Waldökologie und Forstwirtschaft, Rheinland-Pfalz, Trippstadt (FAWF)
• Forstliche Versuchs- und Forschungsanstalt Baden- Württemberg, Freiburg (FVA)
• Institut für Landschaftsarchitektur und Umweltplanung, Technische Universität Berlin (ILaUP)
• Landesbetrieb Forst Brandenburg, Eberswalde (LFB)
• Landesbetrieb Wald und Holz Nordrhein-Westfalen, Münster
• Landesforst Mecklenburg-Vorpommern, Schwerin
• LUP - Luftbild Umwelt Planung GmbH, Postdam
• Nordwestdeutsche Forstliche Versuchsanstalt, Göttingen (NW-FVA)
• Professur für Fernerkundung und Landschaftsinformationssysteme, Universität Freiburg (FeLis)
• RLP AgroScience - Institut für Agrarökologie, Neustadt a. d. Weinstraße (IfA)
• Sachverständigenbüro für Luftbildauswertung und Umweltfragen, München (SLU)
• Staatsbetrieb Sachsenforst, Graupa
• Thünen-Institut für Waldökosysteme, Eberswalde
• ThüringenForst-AöR, Forstliches Forschungs- und Kompetenzzentrum Gotha (FFK Gotha)

Österreich

• Bundesforschungs- und Ausbildungszentrum für Wald, Naturgefahren und Landschaft, Wien (BFW)

Schweiz

• Eidgenössische Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft, Birmensdorf (WSL)
• Scherrer Ingenieurbüro AG, Nesslau

Ansprechpartner innerhalb der AFL

Dr. Petra Adler
Forstliche Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Württemberg
Wonnhaldestrasse 4, 79100 Freiburg
Tel:: +49-761/4018-207 Email: petra.adler@forst.bwl.de

Ausgewählte Veröffentlichungen, die aus der Arbeit der AFL entstanden

• VDI 3793 Blatt 1 (1990): Messen von Vegetationsschäden am natürlichen Standort; Verfahren der Luftbildaufnahme mit Color-Infrarot-Film. Berlin: Beuth Verlag
• VDI 3793 Blatt 2 (1993): Messen von Vegetationsschäden am natürlichen Standort; Interpretationsschlüssel für die
• Auswertung von CIR-Luftbildern zur Kronenzustandserfassung von Nadel- und Laubgehölzen; Fichte, Buche, Eiche und Kiefer. Berlin: Beuth Verlag
• EUROPEAN COMMISSION (Hrsg.) (2000): Remote Sensing Applications for Forest Health Status Assessment – Second Edition, ISBN 92-828-8144-X
• Arbeitsgruppe Forstlicher Luftbildinterpreten (AFL) (2003): Luftbildinterpretationsschlüssel - Bestimmungsschlüssel für die Beschreibung von strukturreichen Waldbeständen im Color-Infrarot-Luftbild. Landesforstpräsidium Sachsen, Schriftenreihe Nr.26, ISBN 3-932967-29-3
• Arbeitsgruppe Forstlicher Luftbildinterpreten (AFL) (2012): Das digitale Luftbild - Ein Praxisleitfaden für Anwender im Forst- und Umweltbereich; Beiträge aus der Nordwestdeutschen Forstlichen Versuchsanstalt Band 7
• VDI 3793 Blatt 3 (2017): Erfassung und Monitoring von Bäumen und Waldbeständen anhand digitaler Luftbildaufnahmen. Planung und Durchführung digitaler Bildflüge. Berlin: Beuth Verlag
• Arbeitsgruppe Forstlicher Luftbilldinterpreten   (AFL) (2020): Oberflächenmodelle aus Luftbildern für Fortliche Anwendungen - Leitfaden AFL 2020; WSL Berichte, Heft 87, ISSN 2296-3456