Steckbrief BeechSAT

NameUntersuchung von Absterbeerscheinungen an Buche unter Einbeziehung satellitengestützter Fernerkundung und Standortsfaktoren (BeechSAT)
FunktionHauptziel ist die Erfassung von geschädigten Bäumen, verursacht durch Wetterextreme wie Trockenheit und Hitze
TechnologieMaschinelles Lernen (Random Forest, Support Vector Machine, künstliche neuronale Netze)
Deep Learning: Varianten des Convolutional Neural Network
Bildverarbeitung 
Fernerkundung durch Satelliten- und Luftbilddaten
EinsatzbereicheWaldgebiete mit geschädigten Buchen

Regionen: Unterfranken und Oberfranken in Bayern (Waldgebiete Waldbrunn (125 km²) und Ebrach (50 km²)
DatenquellenLuftbilder mit 0,20 m räumlicher Auflösung

Satellitenbilddaten: WorldView-3, SkySat, PlanetScope, RapidEye, Sentinel-2
Funktionsweise und AlgorithmenVerwendung von überwachtem maschinellem Lernen und Deep Learning zur semi-automatischen Klassifizierung von Baumkronen als gesund oder geschädigt

Hauptalgorithmen: Random Forest, Support Vector Machine, U-Net
Ergebnis / OutputEine automatisierte Erfassung abgestorbener Bäume mit Fernerkundungsdaten ist grundsätzlich möglich 

Mit Deep Learning wird bessere Genauigkeit erzielt

Bei einer automatisierten Auswertung war in BeechSAT noch keine zuverlässige Unterscheidung von abgestorbenen Laub- versus Nadelbäumen möglich 

Die räumliche Auflösung der Bilddaten ist besonders wichtig. Bessere Ergebnisse mit hochaufgelösten Bilddaten
VorteileSchneller im Vergleich zu manuellen Fernerkundungstechniken- und Feldaufnahmen

Ermöglicht eine großflächige Überwachung und frühzeitige Detektion von Schäden, die durch biotische und abiotische Einflüsse verursacht werden
ZielgruppeForstbehörden, Wissenschaftler*innen 

Erfordert Schulungen in Bildinterpretation und maschinellem Lernen
Projekte / ReferenzenProjekt »Untersuchung von Absterbeerscheinungen an Buche unter Einbeziehung satellitengestützter Fernerkundung und Standortsfaktoren (BeechSAT)« wurde vom – 15.8.2019 bis 15.8.2020 an der LWF in Kooperation mit der IABG mbH und unter Beteiligung der Bayerische Staatsforsten AöR sowie der Universität Würzburg durchgeführt

Finanziert durch das Bayerische Staatsministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten

Projektleiter an der LWF: Dr. Christoph Straub
KostenAuf Anfrage
NutzungserfahrungenBeechSAT zeigt, dass die automatisierte Detektion möglich ist, allerdings variiert die Genauigkeit je nach Bildauflösung und Qualität der Bild- und Trainingsdaten
Expertentool, kein Nutzerfeedback
Risiken und SchwächenDatengenauigkeit hängt stark von der räumlichen Auflösung der Bilddaten ab

Notwendigkeit einer manuellen Überprüfung für die Unterscheidung zwischen Laub- und Nadelbäumen

Übertragbarkeit auf neues Gebiet muss im Einzelfall geprüft werden
Zukunftsperspektiven / WeiterentwicklungPläne zur Erweiterung für die Erkennung von Borkenkäferschäden (z.B. Projekt IpsSAT) sowie zur automatischen Trennung von Laub- und Nadelbäumen in zukünftigen Studien
Verfügbarkeit und KontaktBayerische Landesanstalt für Wald und Forstwirtschaft – LWF
poststelle@lwf.bayern.de
URL: www.lwf.bayern.de
Hans-Carl-von-Carlowitz-Platz 1
85354 Freising

Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft – IABG
forst@iabg.de
URL: www.iabg.de
Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft mbH
Abt. Geospatial Solutions
Hermann-Reichelt-Straße 3
01109 Dresden
Geografische Lage der Untersuchungsgebiete Waldbrunn und Ebrach. Im Hintergrund ist eine Laub-/Nadelholzkarte dargestellt. (Grafik: LWF)