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LFI-Pilotprojekt: Beurteilung von Schutzwäldern mittels Fernerkundung

FotoAusschnitt einer Punktewolke, die mittels Laserscanner (TLS) aufgenommen wurde.

Bei der Beurteilung des Zustandes von Schutzwäldern können zwei Aspekte unterschieden werden, die aktuelle Schutzwirkung und das Entwicklungspotential. Die aktuelle Schutzwirkung hängt hauptsächlich von der Bestandesstruktur und den Holzarten ab, wobei je nach Naturgefahr andere Waldmerkmale entscheidend sind. Das Entwicklungspotential wird bestimmt von der Stabilität gegenüber Störungen und dem Vorhandensein von Verjüngung in ausreichender Quantität und räumlicher Verteilung.

Die Beurteilung des Zustandes des Schweizer Schutzwaldes auf nationaler Ebene basiert auf den Daten des LFI. Damit kann statistisch festgestellt werden, welcher Anteil der Schweizer Schutzwaldfläche die Anforderungen Nachhaltigkeit im Schutzwald (NaiS) erfüllt. Es kann jedoch nichts über die räumlich explizite Verteilung der Waldstruktur/Schutzwirkung über die Waldfläche gesagt werden. Gerade dies auf Ebene von Beständen und des Schutzwaldkomplexes beurteilen zu können ist jedoch bei der Beurteilung von Schutzwäldern von besonderem Interesse, denn die Schutzwirkung muss auf der gesamten Fläche gegeben sein.

Zur flächigen Beurteilung der Waldstrukturen für die aktuelle Schutzwirkung im Schutzwaldkomplex sind luftgestützte Fernerkundungsmethoden geeignet. Aus Fernerkundungsdaten können Holzart, Baumpositionen, Baumhöhen, Deckungsgrad und die Grösse von Bestandeslücken extrahiert werden, woraus wiederum die wichtigsten Kenngrössen der Struktur zur Beurteilung der Schutzwirksamkeit des Waldkomplexes abgeleitet werden können.

Da die Verjüngung, die wichtigste Komponente des Entwicklungspotentials eines Schutzwaldes, meist unter den Baumkronen steht, kann sie mittels optischer Fernerkundungsmethoden aus der Luft nicht direkt erfasst werden. Auch aktive Methoden, aus Flugzeug oder Helikopter, wie Airborne Laserscanning (ALS), stossen bei der Detektion von bodennaher Vegetation an ihre Grenzen. Um die Verteilung der Verjüngung über die Fläche beurteilen zu können, muss ein Zusammenhang zwischen dem Vorhandensein von Verjüngung und anderen, für die ganze Fläche verfügbaren Informationen (Fernerkundungsdaten und andere verfügbare Geodaten) hergestellt werden. Um ein solches Modell zu erstellen, muss die räumliche Verteilung der Verjüngung im Bestand erfasst werden. Klassische Verjüngungsinventuren zielen meist auf die Erfassung der Quantität der Verjüngung ab und verwenden oft konzentrische Probekreise. Dadurch ergibt sich das Problem, dass damit nichts über die räumliche Verteilung der Verjüngung gesagt wird. Auch eine Experten-basierte Schätzung der Anzahl von Verjüngungsansätzen je Flächeneinheit oder des Verjüngungsdeckungsgrades hat nur bedingte Aussagekraft über die räumliche Verteilung der Verjüngung. Aufgrund der Entwicklung von feldtauglichen und leichten terrestrischen Laserscannern (TLS) können sehr schnell räumlich explizite und hoch aufgelöste Informationen in Form von 3D Punktwolken innerhalb des Bestandes auch in schwer zugänglichen Gebieten gewonnen werden.

Projektziele

  1. Review und Adaption von bestehenden Methoden zur Erfassung von schutzwaldrelevanten Parametern der Waldstruktur aus luftgestützten Fernerkundungsdaten (ALS, Luftbilder).
  2. Entwicklung von Methoden zur Erfassung der Verjüngung in Wäldern mittels terrestrischem Laserscanning.
  3. Erstellung eines Modells zur Schätzung der räumlichen Verteilung der Verjüngung mittels luftgestützter Fernerkundungsdaten, TLS Daten und anderer verfügbarer Geodaten.

Die Methoden werden in einem Pilot-Projektgebiet im Kanton Graubünden entwickelt und das Anwendungspotential getestet.

Projektteam

  • Markus Huber, WSL (Projektleitung, Schutzwaldmonitoring)
  • Christian Ginzler, WSL (Stv. Projektleitung, Fernerkundung)
  • Johannes Heinzel, WSL (Feldaufnahmen, TLS, ALS, Modellierung)
  • Andri Baltensweiler, WSL (Geostatistik)
  • Luuk Dorren, HAFL Bern (ALS, Schutzwaldmonitoring)
  • Björn Dreier, WSL (Feldaufnahmen)
  • Rolf Meile, WSL (Datenmanagement)
  • Julia Menk, HAFL Bern (ALS)
  • Natalia Rehush, WSL (Feldaufnahmen)

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letzte Änderungen: 17.10.2017