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Entwicklung eines skalierbaren Verfahrens zur Bestimmung von Waldparametern mittels Satellitenfernerkundung und Deep-Learning-Methoden

Eine umfassende und hochdetaillierte Kartierung des Waldbestandes sowie eine genaue Bestimmung von Einzelbaumparametern, wie z.B. der Baumart oder des Baumkronendurchmessers, ist die Grundlage für eine nachhaltige und standortangepasste Waldbewirtschaftung.

Zudem besteht ein zunehmendes Interesse daran großflächige Waldgebiete zeitlich aktuell zu beobachten, um die Folgen des Klimawandels auf die Wälder möglichst zeitnah festzustellen. Anhand dieser Informationen können die verantwortlichen Stellen rechtzeitig Gegenmaßnahmen einleiten, um die natürliche Kohlenstoffsenkenfunktion des Waldes zu bewahren und auszubauen.

Messungen auf Grundlage von Vor-Ort-Begehungen oder flugzeuggetragenen Sensoren erfassen den Waldbestand allerdings nur in kleinräumigen Gebieten zu einem einzelnen Zeitpunkt und sind zudem mit hohen Kosten und Arbeitsaufwand verbunden.

Aus diesen Gründen versucht das Forschungsvorhaben des Verbundprojekts zwischen der Karuna Technology UG und dem Fachgebiet Fernerkundung und Bildanalyse eine effektive, kostengünstige und KI-basierte Alternative zur gegenwärtigen Waldkartierungsmethoden anzubieten.

Das Ziel des Projektes ist die Erforschung eines Verfahrens, welches ermöglicht aus Satellitenbildaufnahmen simultan sowohl die Detektion und räumliche Abgrenzung von individuellen Baumkronen und Baumkronenflächen zu bestimmen. Darüber hinaus sollen jedem einzelnen Baum im Untersuchungsgebiet weitere Eigenschaften wie die Baumart und den Gesundheitszustand der Baumkrone zugewiesen werden sowie eine Methodik zur Abschätzung der Biomasse auf Einzelbaumebene erforscht werden.

Durch die Verwendung von multisensorischen Satellitendaten und der Entwicklung einer Deep-Learning-Architektur sollen diese Parameter simultan in großflächigen und ökologisch variierenden Waldgebieten präzise und zeitlich aktuell erfasst werden. Damit versucht das Verfahren den Nachteil bestehender Methoden, die ihr Verfahren nur auf die Bestimmung von sehr wenigen Waldparametern beschränken oder nur kleinräumige Waldgebiete erfassen, zu überwinden.

Schlussendlich sollen die wesentlichen Einzelbaumparameter eines individuell ausgewählten und großflächigen Waldgebietes über ein User-Interface dem Benutzer zur Verfügung gestellt werden.

Das Projekt wird von der LOEWE-Förderlinie 3 „KMU-Verbundvorhaben“ unterstützt.