Automatisierte Bestandesaufnahme von Einzelbäumen anhand von LIDAR-Daten und Hyperspektralbildern für die Forstwirtschaft
Bäume in Städten sind Verbündete bei der Bewältigung des Klimawandels. Die Bäume haben nicht nur einen hohen ästhetisch Wert, sondern spielen auch eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung einer hohen Lebensqualität: Sie reduzieren die Hitze in der Stadt und begrenzen so die Auswirkungen von Hitzewellen, sie regulieren den Wasserfluss und begrenzen so die Gefahr von Überschwemmungen, sie filtern Schadstoffpartikel aus der Luft, sie speichern CO2, sie dienen vielen Lebewesen als Lebensraum und fördern so die Artenvielfalt.
Der Begriff "isolierter Baum" wird üblicherweise für Bäume in einem städtischen Kontext und nicht bei Wäldern verwendet. Auf verschiedenen Ebenen (kommunal, kantonal, ...) möchten die öffentlichen Verwaltungen ein umfassendes Inventar der isolierten Bäume führen, das für jeden Baum Parameter enthält wie:
- Geolokalisierung des Stammes und der Spitze
- die Höhe
- der Durchmesser des Stammes in 1 m Höhe
- der Durchmesser der Krone
- Fläche und Volumen des Kronendachs
- Vitalität
- Identifizierung der Gattung oder Art
Dieses Sondierungsprojekt, das in Zusammenarbeit mit den Kantonen Genf und Neuenburg entwickelt wurde, soll die zuständigen Bereiche bei der halbautomatischen Bestimmung dieser verschiedenen Parameter unterstützen, und zwar auf der Grundlage verschiedener Datentypen (Luftbilder, Punktwolken usw.) und unter Verwendung von Data Science-Methoden.
In Genf beispielsweise hat der Kanton über einen Zeitraum von 20 Jahren die Hälfte des kantonalen Baumbestandes (ca. 250.000 Bäume) inventarisiert. Da die Fortführung einer terrestrischen Erhebungsmethode über viele Jahre hinweg keine zuverlässigen Daten über den gesamten Baumbestand liefern wird, zielt dieses Projekt darauf ab, eine neue Methodik zu finden, die eine zuverlässige und reproduzierbare Bestandsaufnahme des gesamten Baumbestands ermöglicht.
Das Testgebiet, welches für dieses Projekt ausgewählt wurde, bestand aus drei Bereichen mit unterschiedlichem Baumkontext: eine Allee mit aufgereihten und gut voneinander getrennten Bäumen, ein Park mit großer Baumvielfalt und heterogener Struktur und ein Mischgebiet mit Baumreihen, aber auch dichter Vegetation.
Es wurden zwei Haupttools evaluiert: die proprietäre Software Terrascan und das Open-Source-Programm Digital Forestery Toolbox.
Im Anschluss an unsere Untersuchungen zeigte keines der Tools eine überlegene Leistung. Die Ergebnisse ergaben keine ausreichende Qualität, um automatisiert und in grossem Umfang für die Erstellung eines zuverlässigen Inventars verwendet werden zu können. Das STDL-Team schlug aber Verbesserungsmöglichkeiten für zukünftige Forschungen vor.
Einen ausführlichen Fachartikel finden Sie auf unserer technischen Website und unsere Entwicklungen auf GitHub.