EINSATZ UND FUSION VON MULTISENSORALEN SATELLITENDATEN
ZUR KARTIERUNG DER WALDTYPEN
Ali A. Darvishsefat
University of Tehran, Faculty of Natural Resources, Karaj, IRAN
Phone: +41 261 222045 / Fax: +41 21 9007988
Commission VII, Working Group 3
KEY WORDS: Fusion, Forest-Classification, Landsat, SPOT, Multi-Sensor, Potential
KURZFASSUNG:
Das Ziel besteht darin, in einem topographisch
anspruchsvollen Gebiet in der Zentralschweiz vertiefte
Erkenntnisse über die Móglichkeiten und Grenzen der
Erfassung von Waldtypen mit Hilfe von Satellitendaten
(TM und SPOT) zu gewinnen.
Die fast gleichzeitig aufgenommenen Satellitenbilddaten
wurden zuerst einer Qualitätsanalyse unterzogen.‘ Bei TM-
Daten wurden mehrere Arten von geometrischen Fehlern
festgestellt und zum Teil korrigiert.
Bei der Geocodierung der Satellitenbilddaten wurde die
höhenbedingte Lageversetzung der Bildelemente durch das
Einbeziehen des Höhenmodells mittels der Passpunkt-
Methode korrigiert. Die Standardfehler (RMS) lagen dabei
deutlich unter einem halben Pixel.
Zur Optimierung der Informationsextraktion wurden in die
multispektralen TM- und XS-Daten der hochauflósende
SPOT Pan-Kanal fusioniert und daraus neue Hybridkanile
hergestellt.
Die Unterscheidung der Waldflàche von der Restflüche
erfolgte mit einem schrittweisen binár-hierarchischen
Verfahren unter Einbezug des digitalen Hóhenmodells. Die
Bestandeskartierung nach der zusammengefassten Klasse
"Jungwuchs/Dickung/Blóssen" und drei Mischungsklassen
wurde mit dem binür-hierarchischen Verfahren und
Maximum-Likelihood-Klassifikator durchgeführt.
Zum Potentialvergleich der einzelnen Sensoren, sowie die
Eignung der mit Pan integrierten und synthetische Kanäle
wurden sämtliche Kanäle in den fünf Datenblöcken
(Sensorkombinationen) verwendet.
1. Einleitung
Die zeit- und kostenintensiven Wald- und Waldbestandes-
kartierung mit konventionellen Luftbildern gaben schon
immer Anlass, effizientere Methoden insbesondere für
grosse Gebiete zu suchen. Seit einigen Jahren bieten sich
digitale Satellitenbilddaten mit ihren grossen,
flächendeckenden und auch regelmässig wiederkehrenden
Aufnahmen für die Kartierung und Überwachung der
Waldfläche an.
Es befinden sich mehrere Untersuchungen hinsichtlich der
Eignung von Landsat TM- und SPOT HRV-Daten für die
forstliche Kartierung (Itten, et al., 1992; Bodmer, 1993;
Koch, et al., 1993). Weitaus weniger untersucht ist die
Eignung von ihren multisensorelen Einsatz mit
gleichzeitigen Aufnahmen für die genannten Zwecke.
Solcher multisensoraler Einsatz bittet nicht nur
gemeinsame Verwendung der Landsat TM- und SPOT-
Daten, sondern auch die Fusion der multispektralen TM-
und XS-Kanäle mit hochauflösendem SPOT Pan-Kanal,
welche für sein räumlichen Informationsgehalt bekannt
ist.
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Wegen einer eher spärlichen Anzahl von Untersuchungen
zum Einsatz und zur Fusion von multisensoralen
Satellitendaten für die forstlichen Fragestellungen wurde
deshalb im Rahmen meiner Dissertation das Informations-
potentail der genannten Sensoren und Eignung der
Fusionsverfahren für die Wald- und Waldbestandes-
kartierung in einer stark gemischten Waldfläche
untersucht.
2. Datengrundlagen
2.1. Untersuchungsgebiet
Das Untersuchungsgebiet liegt in der Zentralschweiz im
Kanton Zug. Die Fläche des Untersuchungsgebietes beträgt
3744 Hektaren und setzt sich aus 17% Gewässer, 50%
landwirtschaftliche Fläche und bebaute Gebiete sowie 33%
Wald zusammen. Die Waldfläche reicht vom Seeufer (420
m) bis auf 1039 m.ü.M. und wird als gleichförmiger
Hochwald bezeichnet. Fichte und Buche sind die
vorherrschenden Baumarten. Weiter treten Tanne, Ahorn
und Eiche auf. Der Waldgürtel kann in zwei topographisch
unterschiedliche Gebiete untergliedert werden. Ein Abhang
mit allgemeiner Exposition West und eine Hochebene, die
mit Feuchtgebieten durchsetzt ist. Während auf dem
Westhang die Buche dominiert und reine Laubbestände
bildet, herrscht auf der Hochebene die Fichte vor. Die
Topographie des Testgebietes erfordert reliefspezifische
radiometrische und geometrische Korrekturen der
verwendeten Satellitenbilddaten.
2.2. Satellitendaten
Im Rahmen der Untersuchungen zur Erfassung der
Landnutzung der Schweiz mit Hilfe von Satellitendaten am
Geographischen Institut der Universität Zürich wurden fast
gleichzeitig aufgenommene Landsat TM- und SPOT-Daten
beschafft. Diese Datensätze standen für die vorliegende
Untersuchung zur Verfügung. Die TM- und SPOT-Daten
sind im Juni respektive Juli 1991 im Abstand von nur 11
Tagen aufgenommen worden. Bei den beiden Aufnahme-
zeitpunkten herrschten gute Wetterverhältnisse über dem
Aufnahmegebiet. Die TM-Daten sind systemkorrigiert und
SPOT-Daten in Stufe 1b prozessiert. Bei den SPOT-Daten
handelt es sich um eine simultane Aufnahme in beiden
Modi (XS und Pan) mit einem Blickwinkel von 5^
respektive 4.6".
2.2. Digitales Hóhenmodell
Dieser Untersuchung stand ein DHM mit einer
Maschenweite von 25 m in X- und Y-Achse (DHM25) zur
Verfügung. Dessen Hóhendaten (Z-Achse) liegen in einer
Auflösung von 1 dm vor. Das DHM25 wurde vom
Bundesamt für Landestopographie basierend auf den
International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing. Vol. XXXI, Part B7. Vienna 1996
