Projekt

Fakultät 08
HySURF
Kategorie:
Projekt
Status:
abgeschlossen
Themengruppe:
Laserscanning
BetreuerIn:
Jahr:
2011

Fusion von Hyperspektral- und Full-Waveform LIDAR-Daten zur automatischen Ableitung von forstlichen Parameter


Zur Erstellung von hoch aufgelösten Oberflächenmodellen im Waldbereich hat sich das konventionelle First/Laser-Pulse Scanning bewährt. Damit ist die Erfassung und Bestimmung von wichtigen Baumparametern, wie die Baumposition, die Baumhöhe, der Brusthöhendurchmesser und der Baumkronenansatzpunkt, für dominante Bäume, deren Kronen im Oberflächenmodell sichtbar sind, möglich. Den bisherigen Methoden liegt eine Einzelbaumsegmentierung zu Grunde, die aus lokalen Maxima im digitalen Oberflächemodell auf vorhandene Bäume schließt. So kann zwar der größte Anteil des Holzvolumens bestimmt werden, aber eine detaillierte Erkennung, z.B. von Jungholz, ist unmöglich. Daher können z.B. einzelne segmentierte Bäume wegen der engen spektralen Auflösung des Laserstrahls nur grob als Nadelbäume oder Laubbäume klassifiziert werden. Eine Feinunterscheidung der Baumarten (z.B. Fichte, Tanne, Kiefer, Buche, Birke, Ahorn, etc.) ist ebenfalls nicht möglich. Darüber hinaus ist die Baumalterbestimmung und die Totholzerkennung in den Waldbeständen ein bislang ungelöstes Problem.


Das Forschungsvorhaben setzt hier an, um über eine integrierte Auswertung von Hyperspektraldaten und Full-Waveform LIDAR-Daten eine Erfassung und Bestimmung von Forstparametern zu erreichen. Airborne Laserscanning, die Standardtechnik zur schnellen und hochauflösenden 3D Abtastung von Geländeoberflächen, besitzt im Vergleich zu den anderen, passiven Fernerkundungstechnologien den entscheidenden Vorteil, dass es als aktives Verfahren die Vegetation teilweise durchdringt und radiometrische Information im Spektralbereich des verwendeten Lasersystems liefert. Die neuartigen Full-Waveform-Scanner zeichnen das gesamte reflektierte Signal auf, welches im Post-processing anwendungsspezifisch ausgewertet werden kann. Dies liefert vor allem im Vegetationsbereich eine deutlich höhere räumliche Punktdichte. Außerdem lassen sich aus der Signalform zusätzliche Informationen über die Reflexon des Laserstrahls ableiten. Erste wissenschaftliche Ergebnisse weisen darauf hin, dass mit Hilfe dieser neuen Scanner Waldstrukturen in allen Baumschichten erfasst werden können, was auch eine Erkennung von Verjüngungen prinzipiell ermöglicht. Hyperspektralsensoren zeichnen sich durch eine hohe spektrale Auflösung im Bereich von 400 - 2400 nm aus, die eine höhere Anzahl von trennbaren Klassen verspricht. Diese hohe spektrale Information soll mit der Information von Full-Waveform Daten kombiniert werden.


Ziel:

Entwicklung von Verfahren zur Bestimmung von Forstparametern (Baumart, Totholz) aus der Datenfusion der beiden Sensortypen mittels Methoden der Spektralanalyse, Bildanalyse und Mustererkennung


Laufzeit: 01.08.2008 – 31.07.2011


Zuwendungsgeber: Bayerisches Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst


Partner

EOMAP

Nationalpark Bayerischer Wald

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