Use-Cases Waldmonitoring

Aus Waldmonitoring Wiki

Um den Bedarf der Praxis von Anfang an zu bedienen, wurde eine Expertengruppe mit je drei Vertreter*innen von Forstbetrieben und Forstdiensten gebildet. Die folgenden drei Anwendungsfälle wurden in enger Zusammenarbeit mit den Praxispersonen ausgebarbeitet:

Auf dieser Seite finden Sie Hinweise zur korrekten Verwendung der Kartenviewer und Geodienste sowie Videoanleitungen und Hintergrundinformationen. Dabei wird zunächst auf die verwendeten Daten eingegangen. Insbesondere werden die drei Use-Cases im Detail vorgestellt, wobei jeweils Hinweise zur Benutzung sowie Hintergrundinformationen zur Methode bereitgestellt werden, veranschaulicht durch Grafiken und Video-Tutorials.

Wichtig: Die bereitgestellten Daten und Services sind bis dato ausschliesslich für Testzwecke gedacht.


Daten

m Fokus dieses Projektes lag die Nutzung von schweizweit frei verfügbaren Daten. Dafür eignen sich insbesondere die Sentinel-2-Satellitenbilder, deren Mehrwert für die Waldwirtschaft bereits aufgezeigt werden konnte (SZF Artikel, FOWALA Kurs). Zusätzlich wurde die nationale Waldmaske (swissTLM3D) verwendet und es können verschiedene Hintergrundkarten (z.B. Luftbilder) dargestellt werden. Sentinel-2 Seit Ende 2015 sind Sentinel-2-Satellitenbilder frei erhältlich und grossflächig verfügbar. Die häufige Wiederholung der Aufnahmen (alle 2-5 Tage) in für Vegetationsanalysen wichtigen Spektralbändern bietet dabei ein grosses Potenzial für die Nutzung im Waldbereich. In einem bereits abgeschlossenen Projekt ( Weber & Rosset, 2019) konnte aufgezeigt werden, dass sich starke Waldveränderungen wie Holzschläge oder Sommersturmschäden zeitnah erfassen lassen. Auch für die Klassifizierung von Hauptbaumarten und die Beurteilung der Vitalität wurde ein grosses Potenzial festgestellt. Vegetationsindizes Vegetationsindizes werden aus der Kombination mehrerer Spektralbänder berechnet und eignen sich zur Beurteilung des Vegetationszustandes. Zum Beispiel kann mit solchen Indizes das Verhältnis der Reflexionen im roten und nahen infraroten Spektralbereich abgebildet werden, welches sich in Abhängigkeit vom Chlorophyllgehalt der Pflanzen und der Zellstruktur der Blätter ändert (siehe Abb. 1). Basierend auf Reflexionsverhältnissen im roten (ca. 630–690 nm), nahen infraroten (ca. 780– 900 nm) und kurzwellig infraroten (ca. 1400-3000 nm) Spektralbereich dienen sie als Indikatoren für die Dichte, Produktivität und Vitalität der Vegetation und eignen sich somit für das Monitoring von Waldveränderungen.

NDVI

Der NDVI (Normalized Difference Vegetation Index) ist der am häufigsten verwendete Vegetationsindex. Er berechnet sich aus den Reflexionswerten im nahen Infrarotbereich (NIR) und im roten sichtbaren Bereich (Rot) des Lichtspektrums:

   NDVI=(NIR-Rot)/(NIR+Rot)

Durch die Normierung ergibt sich ein Wertebereich zwischen −1 und +1. Negative Werte bezeichnen Wasserflächen. Ein Wert zwischen 0 und 0.2 entspricht nahezu vegetationsfreien Flächen, während ein Wert nahe 1 auf eine hohe Vegetationsbedeckung mit vitalen grünen Pflanzen schließen lässt.


NBR

Der NBR (Normalized Burn Ratio), auch NDII genannt (Normalized Difference Infrared Index), wird häufig für die Erkennung von Waldbrandflächen aber auch für die Detektion anderer Waldveränderungen wie Sturmschadflächen verwendet. Er berechnet sich aus den Reflexionswerten im nahen (NIR) und kurzwelligen (SWIR) Infrarotbereich:

   NBR=(NIR-SWIR)/(NIR+SWIR)


Waldmaske Die Waldmaske wurde aus dem topografischen Landschaftsmodell der Schweiz (swissTLM3D) abgeleitet (https://shop.swisstopo.admin.ch/de/products/landscape/tlm3D).

Hintergrundkarten Als Hintergrundkarten werden die Luftbilder und Landeskarten von swisstopo, sowie das Vegetationshöhenmodell des LFI als swisstopo Geodienste eingebunden.


Use Case 1 - Jährliche Waldveränderungen

-> Hauptseite Use Case 1 - Jährliche Waldveränderungen

Use Case 2 - Test Sommersturmschäden 2017

-> Hauptseite Use Case 2 - Test Sommersturmschäden 2017

Use Case 3 - Hinweiskarten zur Vitalität

-> Hauptseite Use Case 3 - Hinweiskarten zur Vitalität


Kartenviewer und Geodienste

Für jeden Use-Case wird ein eigener Kartenviewer angeboten. Alle Kartenviewer sind über die Startseite https://waldmonitoring.ch erreichbar und weisen, je nach Use-Case, unterschiedliche Funktionalitäten auf. Sie wurden auch für die Verwendung ausserhalb des Büros konzipiert und können daher auf mobilen Geräten benutzt werden. Die dargestellten Karten können auch als Geodienste (WMS, WMTS, WFS) in eine GIS-Umgebung eingebunden werden. Durch Klick auf die Kachel „Geodienste“ erfahren Sie mehr darüber. Einfache Video-Tutorials zeigen anhand von Beispielen, wie Sie die Services in QGIS einbinden können.

Die gesamte Webapplikation ist Open Source und unter: https://github.com/HAFL-FWI/Digital-Forest-Monitoring/tree/master/webapp verfügbar. Bei Fragen oder Feedback wenden Sie sich bitte an folgenden Kontakt: Hanskaspar Frei von KARTEN-WERK GmbH, hkfrei@karten-werk.ch

Einsatzbeispiele

-> Hauptseite Einsatzbeispiele