Machbarkeitsstudie zur Nutzung von Satellitenfernerkundungsdaten (Copernicus) für Zwecke der Ableitung ökologischer Belastungsgrenzen und der Verifizierung von Indikatoren der Deutschen Anpassungsstrategie an den Klimawandel : Abschlussbericht / von Gunter Zeug (Terranea, Geltendorf), Markus Immitzer, Clement Atzberger (Institut für Vermessung, Fernerkundung und Landinformation (IVFL), Universität für Bodenkultur Wien (BOKU)) ; im Auftrag des Umweltbundesamtes ; Durchführung der Studie: Terranea UG, Universität für Bodenkultur Wien (BOKU) Institut für Vermessung, Fernerkundung und Landinformation (IVFL) ; Redaktion: Fachgebiet I 1.7 Umweltinformationssysteme/ -dienste, Satellitenfernerkundung, Dateninfrastruktur Dr. Christian Schweitzer

Abstract

Die Bewertung des Zustands von Ökosystemen und das Monitoring von Indikatoren der Deutschen Anpassungsstrategie an den Klimawandel sind wichtige Aufgaben des Umweltbundesamtes. Dafür sind detaillierte Datengrundlagen, u. a. über das Vorkommen verschiedener Baumarten notwendig. Im Rahmen der vorliegenden Machbarkeitsstudie wurden anhand repräsentativer Testgebiete die Möglichkeiten einer satellitenbasierten Erkennung von Baumarten untersucht. Die Studie hatte auch das Ziel, die Möglichkeiten einer bundesweiten Umsetzung zu bewerten. Im Fokus stand dabei die Nutzung entgeltfreier Daten des Europäischen Copernicus Programmes. Die Studie gibt einen Überblick über vorhandene Forstkarten unterschiedlicher Maßstäbe in Deutschland und Europa und erläutert vorhandene Ansätze zur Klassifikation von Baumarten mittels Satellitenfernerkundung. Dies beinhaltet einen Vergleich unterschiedlicher Satellitenbilddaten, Klassifizierungsalgorithmen, sowie Validierungsdaten. Anhand von fünf Fallstudien wurde untersucht, inwieweit sich die elf Hauptbaumarten erfolgreich aus den Satellitenbilddaten ableiten lassen. Die erzielten Ergebnisse zeigen, dass sich eine bundesweite Baumartenklassifikation mit dem vorgestellten Ansatz erzielen lässt. Von großer Bedeutung sind jedoch die Anzahl zur Verfügung stehender wolkenfreier Satellitenszenen und das Vorhandensein von Referenz-daten zum Training der Klassifikationsalgorithmen und zur Validierung der Ergebnisse.

Assessing the state of ecosystems and the monitoring of indicators of the German Strategy for Adaption to Climate Change are important tasks of the German Environment Agency. This requires detailed datasets, among others about the occurrence of different tree species. The goal of the present feasibility study was to examine the possibilities and limitations of a satellite remote sensing based tree classification. Its objective was also to evaluate the feasibility of a national implementation of such an approach. The focus was on the use of freely available open data from the European Copernicus program. The study provides an overview of existing forestry maps at different scales in Germany and Europe and explains existing approaches for the classification of tree species using satellite remote sensing. This includes comparisons of imagery from different satellite systems, classification algorithms, and available validation data. On the basis of five case studies, it was examined to what extent the eleven main tree species of Germany can successfully be derived from the satellite data. The results show that a nationwide tree species classification can be achieved with the presented approach. However, of great importance are the number of available cloud-free satellite scenes and the availability of reference data for the training of the classification algorithms and the validation of the results.