Ist es möglich, mit Satellitendaten den Baumbestand der ganze Alpenregion in einem homogenen, hochaufgelösten Datensatz und über nur eine Vegetationsperiode zu erfassen? – Dieser Frage ging die TU Wien, Department für Geodäsie und Geoinformation, im Forschungsprojekt PleiAlps auf den Grund. Gefördert wurde das Projekt aus Mitteln des österreichischen Weltraumprogramms ASAP.
Noch gibt es keine einheitliche Bestandsaufnahme der Waldgebiete im 220.000 km² großen, mehrere Staaten umfassenden Alpenbogen. National werden die Waldbestände mit Luftbildaufnahmen und Laserscanning erfasst. In Österreich wird jährlich rund ein Drittel des Bundesgebietes abgeflogen und fotografiert, d. h. der Zustand der heimischen Wälder wird alle drei Jahre systematisch flächig erfasst. In anderen Alpenstaaten verhält es sich ähnlich. Bei Luftaufnahmen mittels Laserscanning ist das Wiederholintervall geringer.
Um Veränderungen im Baumbestand, die z. B. durch den Klimawandel ausgelöst werden, schneller zu erkennen, können Satellitenaufnahmen herangezogen werden. Dazu befindet sich mit Copernicus ein gemeinsames System von Europäischer Union und Europäischer Weltraumagentur im Aufbau. Bereits im Orbit sind die beiden französisch-italienischen Pléiades-Satelliten, die besonders hochauflösende Bilder für Fernerkundungsaufgaben liefern. Im Rahmen des "PleiAlps"-Projekts wurde eine Machbarkeitsstudie durchgeführt, ob es mit diesen Daten möglich ist, den Zustand des alpinen Ökosystems Wald im Lauf einer Vegetationsperiode noch detaillierter als bisher zu verfolgen.
„Wir haben Testgebiete in Österreich, der Schweiz, Italien und Slowenien ausgewählt, mit denen verschiedene Waldtypen und verschieden Topographien abgedeckt werden konnten“, führt Projektleiter Markus Hollaus von der TU Wien aus. Die Bandbreite reichte dabei von Laubwald-dominierten Gebieten in eher tiefen Lagen in Slowenien bis hin zu hochalpinen, Nadelwald-dominierten Gebieten in Österreich, der Schweiz und Liechtenstein.
Von den ausgewählten Gebieten wurden stereometrische Daten der Pléiades-Satelliten ausgewählt, die mit hochauflösenden Kameras bestückt sind und Stereobilder zur Erde schicken. Diese Daten wurden mit verschiedenen, marktüblichen Programmen ausgewertet, zu 3D-Modellen verrechnet und mit zeitnah zur Verfügung gestellten Luftaufnahmen derselben Gebiete abgeglichen. Das Department für Geodäsie und Geoinformation der TU Wien arbeitete dabei mit der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee und Landschaft in der Nähe von Zürich zusammen.
„Auf diese Weise konnten wir feststellen, dass ein Wald-Monitoring des Alpenraumes via räumlich hochaufgelöster Satellitendaten prinzipiell möglich ist“, fasst Markus Hollaus zusammen, „allerdings nicht auf Einzelbaum-Niveau, sondern in Zellen von etwa 50 mal 50 Meter.“ In dieser Dimension sei der Unterschied zwischen Luftbildaufnahmen und Satellitendaten sehr gering.
Die Pléiades-Daten konnten durch ein Abkommen Österreichs mit Frankreich für das Projekt besonders günstig bezogen werden. Als Handicap erwies sich während des Projektes allerdings, dass universitäre Nutzer aus Österreich nicht die höchste Priorität bei der Aufnahme der Satellitenbilder eingeräumt bekommen würden, so die Erfahrung des Projektteams. Daher war es nur teilweise möglich, größtenteils wolkenfreie Bilder von den ausgewählten Untersuchungsgebieten innerhalb einer Vegetationsperiode zu bekommen.
Dennoch: „Derartige Satellitendaten wären sehr gut geeignet, um den Zustand der Wälder anhand der gezeigten Strukturen zu erkennen, und man könnte auf Basis dieser Daten zeitnah Schritte setzen, wenn sich beim Monitoring zeigt, dass ein Waldgebiet z. B. Pflegemaßnahmen benötigt“, resümiert der Senior Scientist. „Des Weiteren eignet sich ein großflächig homogener Datensatz hervorragend für die Beantwortung länderübergreifender naturschutzrelevanter Fragestellungen.“
Die Illustration zeigt: Satellitenbilder und Luftbilder liefern bei einem Oberflächenraster von 50 x 50 m vergleichbare Waldparameter.
Quelle: Markus Hollaus, TU Wien
Die Abwicklung der Projektförderung über das Austrian Space Applications Programme (ASAP) verlief reibungslos, was insofern nicht überrascht, als das Department für Geodäsie und Geoinformation der TU Wien bereits mehrere Projekte mit der FFG abgewickelt hat. „Als Universitätsinstitut hätten wir dieses Projekt ohne externe Fördermittel in diesem Umfang nicht machen können“, sagt Markus Hollaus. „Durch die ASAP-Förderung wurde es möglich, die Studie fundamentaler anzulegen. Ohne sie hätte man die erforderlichen Satellitendaten nicht kaufen und die Thematik nur ansatzweise in Masterarbeiten verteilt auf mehrere Jahre abdecken können.“