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Automatisierte Klassifizierung von Biotoptypen

Zur bodengebundenen Kartierung "per pedes" gibt es eine kosten- und zeitsparende Alternative, nämlich die Untersuchung eines Gebietes aus der Luft (Fernerkundung). Früher war eine Serie von Lufbildern auf Film im Infrarot- oder sichtbaren Bereich das Ergebnis einer Befliegung. Heute werden Sensoren verwendet, die das Gelände gleichzeitig in verschiedenen Spektralbereichen abtasten. Die so gewonnenen Daten bieten sich für die automatisierte, computergestützte Auswertung an, erlauben vielfältige Interpretationsmöglichkeiten und sind auch für die Biotoptypenkartierung nutzbar.

Digitale, multispektrale und hochauflösende Luftbildsensoren sind heute in der Praxis etabliert. Die BfG nutzt das Potenzial solcher Daten zur computergestützten Auswertung bereits seit 1999, also ca. vier Jahre bevor der erste kommerzielle Sensor eingeführt wurde. Als Teil der Beweissicherung zum 14,5 m – Ausbau der Unter- und Außenelbe wurde ein Pilotprojekt mit dem Ziel gestartet, die automatisierte Klassifizierung von Biotoptypen auf der Grundlage von hochauflösenden multispektralen Scannerdaten zu erproben. Projektpartner waren das WSA Hamburg, das Institut für Umweltwissenschaften (IUW) der Hochschule Vechta und das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Mit der High Resolution Stereo Camera-Airborne (HRSC-A), einer vom DLR für die Mission Mars96 entwickelten Kamera, wurden drei Testgebiete beflogen, die Daten anschließend prozessiert und klassifiziert. Das IUW entwickelte eine Methode zur weitgehend automatisierten Erfassung und Abgrenzung der Biotoptypen.

Echtfarbluftbild und transluzente DarstellungLinks: Echtfarbenluftbild, Darstellung der Kanäle Rot, Grün und Blau (HRSC-AX-Luftbild, 2002). Rechts: Klassifizierung, Überlagerung mit Schwarzweiß-Luftbild

Die Auswertung ergab eine größtenteils sehr exakte Wiedergabe der Vegetationseinheiten und –grenzen. Die während des Pilotprojekts entwickelte Methode stellt eine neue Qualitätsstufe der flächenhaften Biotoptypenaufnahme dar und ermöglicht vergleichende Bestandserhebungen – z. B. in jährlichen Abständen – auch für sehr große Gebiete. Das können rein terrestrische Kartierungen kaum leisten. Die Technik wurde in den Jahren 2000, 2001, 2002, 2006 und 2010 zur Beweissicherung an der Unterelbe erfolgreich eingesetzt und weiter verbessert. Auch das WSA Bremerhaven hat 2002 und 2008 eine derartige Kampagne durchgeführt.

Mit der Einführung verschiedener kommerzieller Sensoren, neuer Software und entsprechend angepasster Methoden zur Auswertung der Daten (Segmentierungsverfahren, Nachbarschaftsanalysen) haben sich die Klassifikationsergebnisse seitdem weiter verbessert. Voraussetzung für die Erfassung der Vegetationsflächen ist allerdings, dass sich die Vegetationseinheiten anhand ihrer spektralen Eigenschaften eindeutig unterscheiden. Die Auswertung nach spektralen Eigenschaften kann in bestimmten Fällen erschwert sein, z. B. wenn gleichzeitig ein blühender und nicht blühender Aspekt einer Vegetationseinheit vorhanden ist. Eine gesicherte Verifizierung und eine vegetationskundliche Bewertung kann also nur vor Ort im Gelände durch erfahrenes Fachpersonal vorgenommen werden. Die computergestützte Klassifizierung bietet bei dieser Aufgabe eine hervorragende Methode zur Vorauswahl und Flächenabgrenzung, auch in schwer zugänglichem und nicht überschaubarem Gelände.

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