Mit Hightech und künstlicher Intelligenz das Verborgene sichtbar machen

Forschung und Entwicklung im Kompetenzfeld Biosystems Engineering

Hyperspektrales Messsystem zur Analyse des Waldzustands

Holz ist eine wertvolle Ressource und ein wichtiger Wirtschaftsfaktor. Dessen Erzeugung, Verarbeitung und Nutzung ist deshalb Teil verschiedener Wertschöpfungsketten. Bedingt durch Umwelteinflüsse haben in den letzten Jahren Stress­situationen für Waldbestände zugenommen. Die Erfassung der daraus resultierenden Schäden erfolgt vor Ort durch die für das Gebiet zuständigen Forstbeamten. Bisher werden die Schäden dabei größtenteils visuell bestimmt und die Erfassung ist sehr zeit- und damit kostenintensiv.

Um den Wald auch unter sich verändernden Klima- und Umweltbedingungen ökonomisch und ökologisch nachhaltig bewirtschaften zu können, setzt auch die Forst- und Holz­wirtschaft zunehmend innovative Technologien ein.

Ausgehend von erfolgreichen Entwicklungen des Fraunhofer IFF für die Landwirtschaft zielt das Vorhaben »Hyperspektrale Waldzustandsermittlung« darauf ab, die Möglichkeiten der Hyperspektraltechnik mit einer nachgelagerten dedizierten Mustererkennung bezüglich ihrer Effekte in ausgewählten forstlichen Anwendungsfeldern zu erforschen.

Auf der Grundlage der im Projekt erhobenen forstlichen Parameter und der durchgeführten Hyperspektralbefliegungen konnten verschiedene Schadbilder und eine große Bandbreite verschiedener Vitalitätsstufen erfolgreich aufgezeichnet werden und standen für die mathematische Modellierung und den Test der entwickelten Modelle zur Verfügung. Speziell für forstliche Anwendungen wurden Algorithmen entwickelt, die im geschlossenen Bestand zunächst die einzelnen Baumkronen erkennen, um anschließend anhand der hyperspektralen Signatur der Bäume Vorhersagen zur Baumart, Vitalität und zu biotischen und abiotischen Streßfaktoren treffen zu können. Die interaktive Karte zeigt exemplarisch die Zuordnung von Schadstufen durch das entwickelte Verfahren für einen Eichenbestand in Sachsen-Anhalt.

Das Projekt »Erkennung stressbedingter Veränderungen des Vitalitäts- und Stoffwechselzustandes von spezifischen Baumarten auf Basis von Hyperspektralaufnahmen« wird aus Mitteln des Ministeriums für Landwirtschaft und Umwelt des Landes Sachsen-Anhalt finanziert. (Förderkennzeichen A 02/2014)