SP3: Neuartige Techniken der Erdbeobachtung für Waldstrukturanalysen und die multi-skalige Charakterisierung von Wäldern

• Antragstellerin: Professorin Dr. Claudia Künzer
• Fachliche Zuordnung: Forstwissenschaften ; Ökologie der Landnutzung
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 459717468

Die Erdbeobachtung hilft uns dabei, räumliche Informationen der Erdoberfläche in großen Maßstäben abzuleiten und ihre Veränderungen im Laufe der Zeit zu überwachen. Es gibt mehrere Fernerkundungsverfahren im Zusammenhang mit Waldmonitoring. Diese basieren auf der Empfindlichkeit aktiver Sensorsysteme (wie LIDAR und SAR), die hauptsächlich die Waldstruktur (horizontal und vertikal) erfassen, und passiver - hauptsächlich optischer - Systeme, die hauptsächlich die biochemischen Eigenschaften der Baumkronen erfassen (z. B. Multi- oder Hyperspektralsensoren). Jüngste wissenschaftliche Arbeiten haben jedoch gezeigt, dass passive optische Sensoren mit sehr hoher räumlicher Auflösung an Bord von UAVs in der Lage sind, die Waldmerkmale am Boden (unterhalb der Baumkronen) zu quantifizieren. Trotz dieser neuen Erkenntnisse gibt es keinen Universalsensor. Der Trend geht zwar zu einer zunehmenden Kombination verschiedener Sensorsysteme, die für bestimmte Merkmale empfindlich sind (z. B. kleinräumige LIDAR Messungen als Indikator für die Waldstruktur auf lokaler Ebene und großflächige Satelliten gestützte Multispektralbilder zur Darstellung lokaler Informationen auf größere Maßstäbe), doch gibt es kaum umfassende Studien, die alle Sensortypen und ihre räumlichen, spektralen und zeitlichen Auflösungsmerkmale berücksichtigen.Im Rahmen von SP3 wollen wir diese Lücke schließen und ein breites Spektrum von Sensorsystemen mit heterogenen Sensoreigenschaften untersuchen, darunter UAV (sehr hohe räumliche Auflösung im cm-Bereich, multispektral, thermisch & LIDAR), Flugzeug gestützt (hohe räumliche Auflösung <5 m, hyperspektral) und Satelliten gestützt (mittlere räumliche Auflösung 10 m bis 1 m, multispektral, hyperspektral, SAR). Im Rahmen der von der RU durchgeführten Experimente wollen wir die zeitliche Ausprägung von Waldstörungen (Enhancement of Structural Beta Complexity (ESBC)) kategorisieren, d.h. ob, unter welchen Bedingungen, wie lange und in welchem Ausmaß Störungen von den verschiedenen Sensoren erfasst werden können. Unser Hauptanliegen ist es, aus Fernerkundungsdaten abgeleitete Parameter zu identifizieren, die empfindlich auf Veränderungen, wie z.B. der Waldstruktur, oder der Biodiversität (Taxa-Erfassungen im Feld), reagieren, und diese Parameter zur Kartierung der β- und γ-Diversität auf größeren Skalenebenen zu verwenden. Folglich werden unsere Ergebnisse die verschiedenen Maßstäbe der In-situ-Messungen der Waldstruktur, der Artenvielfalt und der Funktionalität, der Fernerkundung im Nahbereich (UAV und Flugzeug) und der satellitengestützten Fernerkundung miteinander verbinden. Als Ergebnis erwarten wir ein tiefergehendes Verständnis dafür, ob und wie die kombinierte Analyse von Multisensordaten mit unterschiedlichen spektralen, räumlichen und zeitlichen Auflösungen zu In-situ-Bewertungen von Biodiversität und Ökosystemfunktionen beitragen kann.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5375: Erhöhung der strukturellen Diversität zwischen Waldbeständen zur Erhöhung der Multidiversität und Multifunktionalität in Produktionswäldern
• Mitverantwortlich: Dr. Martin Wegmann