D.1 - Fernerkundung im Naturschutz

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Fernerkundung im Naturschutz

Organisation und Moderation

Dr. Christian Schneider und Dr. Rene Höfer, Bundesamt für Naturschutz (BfN)

Hintergrund

Fernerkundungsprodukte sind eine wichtige Datengrundlage für den Naturschutz und nehmen an Bedeutung stetig zu. Sie liefern Informationen über den Zustand und die Veränderung von Natur, Landschaften sowie der Biodiversität und wichtigen Einflussgrößen.  Mit dem Trend zu immer höher aufgelösten Daten (räumlich, zeitlich, spektral) ergeben sich immer mehr Einsatzfelder. Mittelfristig werden beispielsweise sogenannte digitale Zwillinge von Erdsystemen auf Basis von hochaufgelösten Fernerkundungsdaten entwickelt.

Der Einsatz von Copernicus-Daten im behördlichen Umfeld bedarf neben den eigentlichen Daten vor allem standardisierte, fachlich validierte und nachvollziehbare Auswertungsmethoden und Produkte.

Hierfür sind neben Pilotvorhaben vor allem Netzwerke (über Bundesländer und Bund hinweg) wichtig, um zum einen die Akzeptanz zu erhöhen und zum anderen Parallelentwicklungen zu vermeiden.

In der Session des anstehenden Copernicus-Forums werden aktuelle Arbeiten zur Anwendung von Fernerkundung im Naturschutz präsentiert. Dabei legen wir den Fokus auf neue Sensoren, Auswertungsmethoden und deren Anwendbarkeit im behördlichen Naturschutz.

Impulsvorträge

  • Das Digitale Landbedeckungsmodell LBM-DE als Grundlage zur Charakteristik der Landbedeckung und Landnutzung in Naturschutz- und FFH-Gebieten, Lisa Eichler und Dr.-Ing. Gotthard Meinel, Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung (IÖR)  
    Abstract: Das digitale Landbedeckungsmodell LBM-DE, basierend seit einiger Zeit auf Sentinel-2-Daten, bietet eine deutschlandweit einheitliche Datengrundlage für die Ermittlung der Landbedeckung und Landnutzung in Naturschutzgebieten. Fragen zur Landnutzung, beispielsweise zum Ackerbau in Naturschutzgebieten, können so quantitativ beantwortetet werden, wodurch eine wissenschaftliche Grundlage für aktuelle politische Diskussionen geschaffen werden kann.

  • Copernicus leuchtet grün - aus der Fernerkundungswerkstatt auf die Schreibtische der Landesumweltämter, Dr. Dirk Hinterlang, Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz Nordrhein-Westfalen und Dr. Stefan Erasmi, Johann Heinrich von Thünen-Institut
    Abstract: Das Projekt CopGruen verfolgt das Ziel, bis Ende 2024 der Sachbearbeitungsebene in Landesumweltämtern für ein gutes Dutzend Fachfragestellungen zu Offenland- und Grünland-Lebensraumtypen frei zugängliche Fernerkundungsdienste für das Monitoring beizustellen. Sowohl die gewünschten Ergebnisse (Dienste) als auch deren Nutzung auf einer Web-Oberfläche der Plattform CODE-DE werden mit den Landesumweltämtern gemeinsam entwickelt.

  • Mapping land-use intensity of grasslands in Germany with machine learning and Sentinel-2 time series, Dr. Daniel Doktor, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung UFZ; Prof. Hannes Feilhauer, Universität Leipzig, Prof. Dr. Ingolf Kühn und Dr. Maximilian Lange, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH UFZ
    Abstract: Information on grassland land-use intensity (LUI) is crucial for understanding trends and dynamics in biodiversity, ecosystem functioning, earth system science and environmental monitoring. We developed a methodology quantifying key parameters of grassland LUI such as grazing intensity, mowing frequency and fertiliser application across Germany using Convolutional Neural Networks (CNN) on Sentinel-2 data. Subsequently, these land-use components were used to calculate a continuous LUI index. Predictions of LUI and its components were validated using comprehensive in situ grassland management data. We achieved an overall classification accuracy of up to 66% for grazing intensity, 68% for mowing, 85% for fertilisation and an r2 of 0.82. The presented methodology enables a high resolution, large extent mapping of land-use intensity of grasslands. 

  • Erfassung von aufragender Vegetation in Agrarlandschaft. Ein Beitrag für das bundesweite Monitoring der biologischen Vielfalt in Agrarlandschaften (MonViA), Zvonimir Perić, Tanja Riedel, Ricarda Lodenkemper und Dr. Burkhard Golla, Julius Kühn-Institut (JKI) Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen
    Abstract: Kleinstrukturen wie Hecken und Feldgehölze bieten wertvolle Lebensräume für viele Pflanzen- und Tierarten der Agrarlandschaft. Die Kenntnis über deren Verteilung, Zustand und Entwicklung ist für viele wissenschaftliche und politische Fragestellungen relevant. Bestehende Datenquellen stellen keine ausreichende Grundlage dar, um Entwicklung dieser Strukturen quantitativ und qualitativ zu beschreiben. Mit dem vorgestellten Ansatz wird ein Verfahren vorgestellt, das aufragende Vegetation für das bundesweite Monitoring der biologischen Vielfalt in Agrarlandschaften (MonViA) bereitstellen kann.

  • Misa.C - ein neues Werkzeug für ein fernerkundungsbasiertes Ökosystemmonitoring, Dr. Daniel Spengler, Dr. Carsten Neumann, Dr. Robert Behling, Dr. Julia Neelmeijer, Dr. Romulo Pereira Goncalves, Daniela Rabe, Arash Madadi, André Lingenfelser, Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ
    Abstract:
    MiSa.C ist ist eine webbasierte Anwendung zur fernerkundungsbasierten Kartierung und Monitoring von vorrangig komplexen natürlichen Zielgrößen wie beispielsweise Offenlandschaftshabitaten in alten militärischen Liegenschaften. Es benötigt nur einen Referenzpunkt pro Klasse und unterstützt die aktive Einbindung des Anwenders und seines Wissens im Klassifikationsprozess. Damit verbindet es neuartige machinelle Lernverfahren und klassische Kartierungsansätze zu einem interaktiven Werkzeug für ein fernerkundunsgbasiertes Ökosystemmonitoring.

Diskussion

  • Was sind aktuelle Entwicklungstrends der Fernerkundung im Naturschutz?
  • Was sind (immer noch) Hinderungsgründe für eine Nutzung von Copernicus-Diensten und Produkten im behördlichen Naturschutz?
  • Möglichkeiten der ressortübergreifenden Nutzung von gewonnenen Informationen (oder auch Methoden)? (Bessere Nutzung von Synergien.)