Zeitreihenanalyse für das Waldschadensmonitoring auf der Basis von Sentinel 2 - Daten
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Zeitreihenanalyse für das Waldschadensmonitoring auf der
Basis von Sentinel 2 - Daten
Mitwirkende:
Mathias Schardt, Janik Deutscher,
Martin Puhm und Andreas Wimmer
Projekt:
ALPMON
Projektpartner:
Gefördert durch:
https://www.cloudflight.io/services/analytics-data-driven-applications/
www.joanneum.at/digital
Services
AlpMon Service 2 (statisch)
AlpMon Service 1 (dynamisch)
• Forstkarten
• „near real-time“ Detektion von
Veränderungen basierend auf S-2 Zeitreihen • Waldgrenze & Baumgrenze
& Alarmsystem • Waldtyp
• Erfassung der Änderungsursachen im • Walddichte
Nachfolgeprojekt (Beat It!)
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Veränderungsanalyse
Vorverarbeitung & Zeitreihenanalyse Veränderung Veränderungsanalyse
detektiert - Flächengröße
- change layer im user- - Datum der 1. Detektion
interface + download - Art der Veränderung (Sturm,
als shapefile Borkenkäfer, Ernte)
- Evtl. Meldung via e- - Optional Holzvolumen durch
mail Verknüpfung mit LiDAR – Daten
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Sentinel-2 Prozessierung
• Automatische Sentinel-2 Prozessierungslinie
• Tägliches Herausfiltern wolkenfreier Daten -> Wenn verfügbar: Start der Prozessierung
• Atmosphärenkorrektur (ToA to BoA) mit Sen2Cor
• Maskierung von Wolken / Wolkenschatten und Schnee mit Sen2Cor
• Topographische Normalisierung mit IMPACT (global: SRTM; Austria: LiDAR)
• Berechnung von Indices, z.B. Vegetationsindex oder Datentransformationen
• Zeitreihenanalyse mittels Kalman Filter
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Topographische Normalisierung
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State Models und Kalman - Filterung
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Borkenkäfer-Verdachtsgebiete
• Sentinel-2 Szene von Juni 2017 Juli 2018
28.09.2018
• Truppenübungsplatz
Allentsteig
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Borkenkäfer-Verdachtsgebiete
• Sentinel-2 Szene von Juni 2017 Juli 2018
28.09.2018
• Klassifikationsbeispiel:
• Rot = Verdacht auf
Borkenkäfernester mit
Stand September 2018
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Juni 2017 Juli 2018
www.joanneum.at/digital
Juni 2017 Juli 2018
www.joanneum.at/digitalJuni 2017 Juli 2018
www.joanneum.at/digitalJuni 2017 Juli 2018
www.joanneum.at/digitalNächster Schritt: Ursachenanalyse
Juni 2017 Juli 2018
Sturmwurf: Abrupte Veränderung,
liegende Bäume bleiben für längere Zeit
im Bestand
Holzernte: Abrupte Veränderung, Bäume
werden zeitnah entfernt
Borkenkäferschäden: Schäden bahnen
sich längerfristig an und tote Bäume
o AI – basierte Verfahren, die aus der Zeitreihe das spektro werden oftmals nicht schnell geerntet
/ temporale Reflexionsverhalten der unterschiedlichen
Ereignisse lernen, werden untersucht. Trockenschäden haben eine lange
Vorlaufzeit
o Problem: Referenzgebiete
www.joanneum.at/digitalFernerkundungsbasiertes Nationales
Erfassungssystem Waldschäden (FNEWs)
o Ziele:
Entwicklung und Aufbau eines bundesweiten fernerkundungsbasierten Erfassungssystems für Waldschäden
Zeitnahe Erkennung von betroffenen Gebieten nach Schadereignis
Jährliche Berichte zu Schadflächen, Schadmengen, Schadursachen
Validierung und Qualitätssicherung der Daten nach bundeseinheitlichem Verfahren
Monetäre Bewertung der Schäden
o Projektkonsortium: 7 Partner, internationales Projekt
o Projektleitung: Thünen-Institut für Waldökosysteme
o Projektlaufzeit: 01.05.2020 – 31.12.2023
o Förderung: Fachagentur Nachwachsende Rohstoffe e. V. (FNR)Resümee
• Verfahren basiert auf der Zeitreihenanalyse, Anforderungen an die IT –
Infrastruktur sind daher hoch
• Die von der ESA zur Verfügung gestellten Methoden zur Wolken- /
Wolkenschattenmaskierung müssen noch optimiert werden
• Die zeitliche Auflösung von wolkenfreien Sentinel 2 – Daten ist vor allem in alpinen
Gebieten begrenzt, 4 Satelliten anstatt 2 wären wünschenswert
• Forschungsbedarf besteht hinsichtlich
• der Differenzierung der Veränderungen nach Schadensursachen (AI-basiert)
• der differenzierten Modellierung nach Baumarten bzw. Waldtypen
www.joanneum.at/digitalKontakt
For more information on
• our AlpMon Services
• our custom-tailored EO
forest solutions
visit our project website:
https://www.cloudflight.io/services/analytics-data-driven-
applications/
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