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Titel:

Entwicklung von automatisierbaren Fernerkundungsverfahren zur effektiven Unterstützung von Planungsprozessen in der Uferzone von Seen – EFPLUS
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Autor(en):

Annette Woithon, Thomas Heege, Klaus Schmieder

Universität Hohenheim, Institut für Landschafts- und Pflanzenökologie
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, Oberpfaffenhofen

Stand:

Dezember 2005

Seitenzahl/
Größe pdf-file:

83 Seiten
4 MB

Förderkennzeichen:

BWC 21010 und BWC 21011

Förderbereich:

Ressourcenschutz und Strategien zur Verminderung von Umweltbelastungen

Schlagwörter:

Automatisierbares Fernerkundungsverfahren, EFPLUS-Verbundprojekt, Fernerkundungsverfahren, Gewässerfernerkundung, See, Uferzone;

Zusammenfassung

Die Uferzonen von Seen zählen als Schnittstellen zwischen Wasser und Land zu den Lebensräumen höchster Biodiversität, deren Störung bzw. Zerstörung auch gravierende Auswirkungen auf die benachbarten Ökosysteme hat. Diesem Umstand wurde durch die Novelle des Bundesnaturschutzgesetzes 2001 Rechnung getragen, in dem Verlandungsbereiche stehender Gewässer sowie naturnahe Bereiche der Flachwasserzonen als besonders geschützte Biotope verankert sind. Auch auf Grund der europäischen Gesetzgebung, die mit der Flora-Fauna-Habitat Richtlinie (EU-Kommission) und der europäischen Wasserrahmenrichtlinie (EU-WRRL) Oberflächengewässer besonderen Schutzzielen unterwirft, gewinnt die Überwachung von Uferstreifen an stehenden Gewässern verstärkt an Aktualität.

Die Fülle der Monitoring-, Planungs- und Entwicklungsaufgaben erfordert die Bereitstellung möglichst automatisierter Datenerfassungs- und –verarbeitungsmethoden, welche den Zustand der Lebensräume anschaulich darstellen und als Entscheidungsgrundlage für Maßnahmen zur Entwicklung dieser Lebensräume geeignet sind. Gerade bei der Beurteilung des Ist-Zustandes können fernerkundliche Methoden wesentlich zur Verringerung des Arbeits- und Zeitaufwandes sowie zur Visualisierung für die Maßnahmenplanung und Berichterstattung beitragen. Voraussetzung hierfür ist die Ableitung bioindikatorisch interpretierbarer bzw. planungsrelevanter Informationen, welche über den Zustand des Lebensraumes Aufschluss geben.

Vor diesem Hintergrund wurde Mitte 2002 das Forschungsprojekt EFPLUS als Verbundprojekt gestartet. Die Aufgabe der Arbeitsgruppe Gewässerfernerkundung des DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Oberpfaffenhofen) bestand in der Entwicklung physikalisch basierter Prozessierungsketten und in der Optimierung und Automatisierung der Fernerkundungsprodukte für die Erfassung emerser und submerser Vegetation (Projektteil B). Das Institut für Landschafts- und Pflanzenökologie der Universität Hohenheim kontrollierte die Aussageschärfe dieser Fernerkundungsprodukte und entwickelte Bewertungsinstrumente basierend auf den über Multi- und Hyperspektralscanner gewonnen Daten entsprechend den Anforderungen der Wasserwirtschaft (Projektteil A).

Im Rahmen des Projekts EFPLUS wurden Methoden für eine flächendeckende Erfassung und Bewertung von Seeuferzonen auf Basis von Vegetationsparametern erarbeitet. Unter Verwendung von multi- oder hyperspektraler Daten wurden operationell einsetzbare Verfahren entwickelt und hoch aufgelöste Daten bereitgestellt. Mit Hilfe dieser Daten und der entwickelten Indikatorbasierten Bewertungsmodule ist eine einfache und schnelle Beurteilung des ökologischen Zustandes der Uferzone hinsichtlich einzelner Kriterien möglich. An Hand unterschiedlicher Anwendungsbeispiele wurde nachgewiesen, dass aus Fernerkundungsdaten bioindikatorisch interpretierbare bzw. planungsrelevante multitemporale Informationen abgeleitet werden können, welche über den Zustand des Lebensraumes Aufschluss geben. Die Ergebnisse der durchgeführten Validation zeigen, dass die entwickelten Verfahren hohe Qualität und Aussagekraft besitzen. Die im Rahmen des Projekts entwickelten Verfahren weisen zudem eine hohe Effizienz hinsichtlich zeitlichen und finanziellen Anforderungen auf. Die entwickelten Verfahren leisten bei der Beurteilung des Vegetationszustandes von Uferzonen einen wesentlichen Beitrag zur Visualisierung hinsichtlich Maßnahmenplanung und Berichterstattung. Insbesondere die durch die GIS-basierten Analysen vorliegenden kartographischen Darstellungen sind ein hilfreiche Instrumente für eine im Vorfeld der Planung durchzuführende effiziente Beteiligung der Öffentlichkeit.

Summary

Lake shores represent hot spots in biodiversity. Disturbances and deterioration of this diverse habitat exerts serious impact on adjoining ecosystems. The amendment of the nature conservation act of Federal Republic of Germany refers to this situation by listing near-natural lake shore as specially protected habitats. Additionally, the EU Flora Fauna Habitat Directive and the EU-Water Framework Directive formulate protection goals for lakes and their biocoenosis.

The plentitude of monitoring, planning and development tasks requires automated data acquisition and processing methods to assess the current state of the lake shore habitats as decision base for measures of their sustainable development. In particular remote sensing techniques provide useful processing and visualisation tools to reduce time and financial efforts. This requires the deduction of interpretable information from remote sensing data on base of bioindicators, which allow to asses the ecosystem state.

In the frame of this background the project EFPLUS was started in 2002 as a cooperation project between the Institute of Landscape and Plant Ecology of University of Hohenheim and the German Aerospace Center (DLR) Oberpfaffenhofen. The University of Hohenheim focused on validation of remote sensing products and the development of assessment indices valuable for water management authorities (Project Part A). The task of DLR consisted in development of automated procedures to classify submerged and emerged vegetation structures of lake shore (Project Part B).

The results of the project consist in a plenty of operationally applicable assessment methods developed on base of high resolution remote sensing data. They allow an easy and rapid assessment of the ecological state of lake shore habitats. The validation analyses revealed the high significance and quality of the developed procedures, which additionally showed a high efficiency concerning time and costs. The developed methods contribute useful tools concerning visualisation, assessment, planning of measures, report obligations and public participation.

 


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