Waldzustandsinformationen für den Gesamtwald Sachsens aus Fernerkundungsdaten

Für die Verdachtsflächenkartierung von Waldflächenabgängen und Waldflächenzugängen fand ein zweistufiges Verfahren Anwendung. Aus dem VHM wurden die potenziellen Verdachtsflächen automatisiert abgeleitet und in Regelwerken mit anderen Geodaten (z.B. Forstgrunddaten, Daten der Biotoptypenlandnutzungskartierung) verknüpft. Vor der Übergabe der Verdachtsflächen (vgl. Abb. 2) an die unteren Forstbehörden zur endgültigen Feststellung der Waldeigenschaft wurden diese visuell am Bildschirm kontrolliert und gegebenenfalls korrigiert.

Zur Kartierung der Wuchsklassen und Baumhöhenklassen wurden die VHM analysiert. An die Kategorisierung von lokalen Höhenmaxima des VHM schloss sich ein iterativer Flächenwachstumsprozess an. Ziel war die flächenscharfe Kartierung von homogenen Höhensegmenten, die über ein Regelwerk schrittweise zu forstwirtschaftlich relevanten Einheiten aggregiert wurden. Die nachgeschaltete Baumhöhenklassenkartierung (vgl. Abb. 4) diente der weiteren Feingliederung innerhalb der vorab abgegrenzten Wuchsklassen (vgl. Abb. 3). Für jedes Baumhöhenklassen-Segment wurde der arithmetische Mittelwert für die Werteverteilung der Höhen über dem Perzentil 80 berechnet.

Zur besseren Beschreibung der Struktur der Bestände und insbesondere zur Unterstützung der Forsteinrichtung wurden auf der Grundlage der Vegetationshöhenmodelle Baumhöhenklassen in 3m-Stufen als Rasterdaten (Pixelgröße 5 x 5 m²) abgeleitet (vgl. Abb. 5).

Die Vegetationshöhendaten bildeten auch die Grundlage, um für Waldflächen der Wuchsklasse Baumholz die Baumhöhenklasse in Bestandeslücken bzw. Kronendachlücken zu beschreiben. Insbesondere in lückigen und stark aufgelichteten Beständen der Wuchsklasse Baumholz ist diese Differenzierung möglich. Die Daten geben gleichzeitig einen Hinweis auf die Struktur und Schichtigkeit des Bestandes (vgl. Abb. 6).

Auf Basis der Laserdaten und DOP wurden beschirmte und unbeschirmte Bereiche von Beständen differenziert (vgl. Abb. 7). Die Projektion des Kronendaches des Oberstandes auf die Geländeoberfläche entspricht dabei der Beschirmung bzw. der Deckung. Bestandesteile mit maximalen Höhen von über 20 m werden dem Oberstand zugeordnet. Ein Altholzschirm muss einen Kronenschlussgrad von über 0,2 aufweisen. Unbeschirmte Bestandesteile sind demnach in Oberflächenmodellen nicht zwingend Bodenpunkte. Es wurde nicht zwischen Blößen und Anwuchsflächen sowie unbeschirmten Bestandesteilen differenziert. 

Die Baumartenklassifizierung erfolgte mit Orthobilddaten (RGBI, 16 bit, räumliche Auflösung 20 cm). Mit einem objektbasierten Klassifizierungsansatz wurden zunächst Laub- und Nadelbäume automatisiert kartiert. Die nachträgliche manuelle Eliminierung von Erfassungsfehlern führte zu einer qualitativ hochwertigen Laub-Nadel-Waldmaske. Nachfolgend wurden insbesondere die Baumartengruppen Buche, Eiche und Birke sowie Fichte, Kiefer und Lärche über spektrale Merkmale klassifiziert. Ein erheblicher Informationsgewinn konnte durch die Verknüpfung der kartierten Baumhöhenklassen und Hauptbaumarten mit vorhandenen Daten des Waldinformationssystems (WIS) erzielt werden. Diese Daten weisen auch in Abhängigkeit von der Waldeigentumsart sehr unterschiedliche Aktualitätsgrade auf. In einem Regelwerk wurden ausgewählte Waldzustandsparameter einem Plausibilitätstest unterzogen und für alle Bestände die aktuellen, fernerkundungsbasiert ermittelten Baumhöhenklassen und Laubholzanteile mit den WIS-Einträgen verglichen. Bei plausiblen Ergebnissen erfolgte die Übernahme der „alten“ WIS-Daten. Es wurden zudem Waldflächen selektiert und lokalisiert, die vermutlich eine mehr oder weniger starke strukturelle Veränderung erfahren haben (z.B. Durchforstung, Schäden). In der Abb. 8 werden die Ergebnisse der Baumartengruppenkartierung dargestellt.

Für die Erfassung von Einzelbäumen und Baumgruppen (z.B. Überhälter, Altschirme und Restbestockungen) wurden wiederum VHM herangezogen. Das übergreifende Merkmal der zu kartierenden Objekte ist die Höhendifferenz zur Umgebung. Es wurden mehrere Merkmale in einem Regelwerk kombiniert und die Stratifizierung der Holzbodenflächen mit Hilfe der Baumhöhenklassen-Kartierung vorgenommen. 

Zur Nutzung in der forstlichen Praxis wurden die im Raster- und Vektordatenformat vorliegenden Kartierungsergebnisse bedarfsgerecht aufbereitet und datenmodellkonform auf dem Geodatenserver in der Geschäftsleitung von Sachsenforst sowie auf den Forstbezirksservern gespeichert. 

Zudem wurden die für den gesamten Freistaat Sachsen abgeleiteten Waldzustandsparameter in Kombination mit den Daten des Waldinformationssystems, Forsteinrichtungsdaten und Standortsdaten genutzt, um thematische Rasterdaten abzuleiten. Diese Waldstrukturinformationen bilden die Grundlage für das sachsenweite Rasterdatenset Gesamtwald_raster (47 Layer) mit einer Rasterzellengröße von 10 m x 10 m. 

Die Kartierungsergebnisse werden auch als Web Map Services (WMS) bereitgestellt. Diese können von den Mitarbeitenden von Sachsenforst und auf den unteren Forstbehörden in Geodateninfrastrukturen, z.B. mit der Webapplikation FGIS_online, genutzt werden (vgl. Abb. 10).