Die Digitalisierung des Waldes findet statt

Artikel aus Ausgabe 2/2018

Seit dem Jahr 2000 sind in Österreich Flugzeuge mit Laserscannern unterwegs. Seit 2013 existieren diese Daten flächendeckend für alle Bundesländer. In Kürze wird es Daten für jeden einzelnen Baum geben. Jetzt geht es darum, diese Datenfülle für den Waldbesitzer nutzbar zu machen.

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Ausgabe: 2/2018
Thema: Wald & Wirtschaft
Bundesland: Österreich
Autor:in: DI Günther Bronner

Während die Aufnahme von traditionellen Luftbildern nur bei Sonnenschein möglich ist, kann man mit einem Flugzeug-Laserscanner die Daten auch bei schlechten Sichtverhältnissen und sogar bei Nacht erfassen. Es werden bis zu 1 Mio. Laserpulse pro Sekunde vom Flugzeug zum Boden gesendet und zu jedem einzelnen Puls werden mehrere Echos aufgezeichnet. Das erste Echo kommt vom Kronendach, das letzte vom Boden. Dazwischen gibt es weitere Echos, z.B. von Ästen. Nach der Datenauswertung gibt es für jedes Echo genaue Lagekoordinaten inklusive Höhe. Aus der Höhendifferenz zwischen ersten und letzten Echos lassen sich die Baumhöhen mit hoher Genauigkeit herleiten. Bisher wurden in der Regel vier Punkte pro Quadratmeter vom Flugzeug aufgenommen, in Zukunft werden es 16 Punkte sein. Mit Drohnen-Laserscanning sind es sogar mehrere hundert Punkte/m².

Welche Forstdaten lassen sich daraus herleiten, aus der Luft, ohne Begehung des Waldes? Und was kann ein Harvester im Wald messen, wenn er in Zukunft mit einem Laserscanner ausgestattet sein wird?

Der Vorrat lässt sich mittels Laserscanning schätzen

Die Baumhöhen und den Überschirmungsgrad bekommt man vom Flugzeug stets mit sehr hoher Genauigkeit. Wobei die Daten im Nadelwald generell genauer sind als im Laubwald. Mit vier Punkten/m² kann man den Vorrat schon recht zuverlässig schätzen. Bei älteren Nadelwaldbeständen ist es auch möglich die Bäume zu zählen. In der Tabelle 1 sind die erzielbaren Genauigkeiten dargestellt.

Bei einer Laserscanning Neubefliegung Österreichs in den nächsten Jahren kann man mit 16 Punkten/m² rechnen. Damit lassen sich beim Nadelholz auch in schwachen Stangenhölzern zuverlässige Stammzahlen berechnen, man erkennt nicht nur die Dringlichkeit der Durchforstung, sondern kann auch noch die anfallenden Sortimente schätzen. Die Erkennung der Baumarten stellt für die Fernerkundung noch eine Herausforderung dar. Mit Orthofotos oder Satellitenbildern lassen sich Laub- und Nadelholz sehr gut trennen. Auch Fichte, Lärche und Kiefer lassen sich noch unterscheiden. Die Erkennung unterschiedlicher Laubbaumarten beschäftigt weltweit die Spezialisten, hier gilt es noch zu forschen.

Die Vielzahl an Waldeigenschaften, die sich mit Fernerkundung erfassen lassen, ist damit aber noch nicht erschöpft. Wiederholte Messungen im Abstand mehrerer Jahre ermöglichen die Berechnung des Höhenzuwachses. Und aus der Baumhöhe und dem Höhenzuwachs kann man die Produktivität herleiten, etwa in Form eines „wirtschaftlichen Alters“ und der Bonität.

In Österreich ist der „Gläserne Wald“ längst Realität

Auch wenn das vielleicht bei manchen Waldbesitzern ein flaues Gefühl im Magen erzeugt: der „Gläserne Wald“ ist Realität. Rechtliche Bedenken bezüglich des Datenschutzes sind erst dann angebracht, wenn die Auswertung solcher Daten mit dem Eigentümer verknüpft gespeichert wird.

Behörden und NGOs haben gelernt, aus der verfügbaren Datenfülle ihren Nutzen zu ziehen, dem sollten die Waldbesitzer nicht nachstehen. Leider ist es noch keine Selbstverständlichkeit, dass Grundeigentümer von diversen Behörden die über ihre Flächen vorliegenden Fernerkundungsdaten unaufgefordert und kostenlos zur Verfügung gestellt bekommen. Dies ist eine wichtige Forderung, mit der alle zuständigen Politiker auf Landes- und Bundesebene konfrontiert werden sollten.

Bei Daten, die in naher Zukunft der Harvester im Wald sammeln könnte, ist die Datenhoheit eindeutiger. Hier kann der Auftraggeber den Harvester-Unternehmer zur Herausgabe der Daten verpflichten und sich die Exklusivität dieser Daten sichern. Das ist sicher wichtig, denn diese Daten enthalten für jeden Baum neben den Koordinaten des Standpunktes auch die Stammdurchmesser in unterschiedlichen Höhen.

Die Datenfülle im Tagesgeschäft nutzbar machen

Laserscanning erzeugt zunächst einmal Milliarden von Einzelpunkten, die erst ausgewertet und interpretiert werden müssen. Welcher Punkt liegt auf der Baumkrone? Welcher auf dem Boden? Welcher auf dem Stamm? Welche Punkte gehören zu einem individuellen Baum? Es sind extrem rechenintensive Prozesse, die aus der riesigen Punktwolke einzelne Bäume und deren Eigenschaften sozusagen als Essenz herausdestillieren. Am Ende dieses Prozesses bekommen wir beispielsweise die Baum-Koordinaten, Durchmesser, Baumhöhen und Schaftqualität.

Das ist seit kurzem Stand der Technik. Aber auch mit den Daten einzelner Bäume sind wir (noch) nicht gewohnt umzugehen. Bis vor kurzem gab es keine Software, die forstliche Planungen in Einzelbaum Auflösung in alltagstauglicher Form ermöglicht hätte. Eine erste Anwendung, mit der dies möglich wird, sind die SmartForestTools der Firma Umweltdata. Die Android-App läuft auf Tablets und Smartphones und ist vollkommen unabhängig von einem Internetzugang.

Mittlerweile werden Laserscanner dazu gebaut, um für autonom fahrende Fahrzeuge die Umgebung zu erfassen. Auf dem Weg zum Massenprodukt werden sie immer kleiner und kostengünstiger. Die forstlichen Anwendungen werden von dieser Entwicklung profitieren. Dipl.-Ing. Günther Bronner ist Geschäftsführer der Firma Umweltdata. Er beschäftigt sich seit 2006 mit Laserscanning im Wald. www.umweltdata.at.

Auf der Android-App können interaktiv auch Einzelbaum-Daten ausgewertet werden.

Darstellung des Waldes mittels Drohnen-Laserscanning aus 50 Meter Flughöhe über Grund.

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