Waldmasken

Ein Überblick

Jens Wiesehahn

Hintergrund

Wozu brauchen wir eine Waldmaske?

• Verschneidung mit Geodaten

• Maskierung von Fernerkundungs-Produkten

• Kartographische Visualisierung

• Flächenableitung

Standortanalyse für Windkraftanlagen im Wald

Veränderung der Vitalität im Wald

Google Maps, Digitale Topographische Karte, …

Waldfläche in Verwaltungseinheit (evtl. eher stichprobenbasiert)

Waldmasken werden für viele Anwendungen benötigt

Beispiel Baumartenkartierung

image by Jens Wiesehahn

Luftbild im Solling

Unsicherheit des Klassifikations-Algorithmus (niedrig - hoch)

Beispiel Waldschadensmonitoring

image by Jens Wiesehahn

Waldschäden im Nationalpark Harz (2018-2020)

Herausforderungen

Anforderungen an eine Waldmaske

• möglichst genau
• aktuell
• für mehrere Zeitpunkte

Wald oder Nicht-Wald?

Definitionssache

FAO¹

Wald ist jede Landfläche größer als 0,5 Hektar (breiter als 20 m) mit Bäumen höher als 5 m und einer Baumkronenüberschirmung über 10 %, oder Bäume die diese Mindesthöhe erreichen können. Junge Bestände, welche noch unter 5 m Höhe haben und/oder noch keine Baumkronenüberschirmung von mehr als 10 % besitzen, gehören somit auch zum Wald. Ebenso gehören vorübergehend unbestockte Flächen zum Wald.

BWaldG²

Wald im Sinne dieses Gesetzes ist jede mit Forstpflanzen bestockte Grundfläche. Als Wald gelten auch kahl geschlagene oder verlichtete Grundflächen, Waldwege, (…) weitere mit dem Wald verbundene und ihm dienende Flächen (…).

In der Flur oder im bebauten Gebiet gelegene kleinere Flächen mit einzelnen Baumgruppen sind nicht Wald im Sinne des Gesetzes.

1. Food and Agriculture Organization of the United Nations

2. § 2 Bundeswaldgesetz

Definitionssache

FAO¹

Wald ist jede Landfläche größer als 0,5 Hektar (breiter als 20 m) mit Bäumen höher als 5 m und einer Baumkronenüberschirmung über 10 %, oder Bäume die diese Mindesthöhe erreichen können. Junge Bestände, welche noch unter 5 m Höhe haben und/oder noch keine Baumkronenüberschirmung von mehr als 10 % besitzen, gehören somit auch zum Wald. Ebenso gehören vorübergehend unbestockte Flächen zum Wald.

BWI²

Wald im Sinne der BWI ist (…) jede mit Forstpflanzen bestockte Grundfläche. Als Wald gelten auch kahl geschlagene oder verlichtete Grundflächen, Waldwege, (…) weitere mit dem Wald verbundene und ihm dienende Flächen (…).

In der Flur oder im bebauten Gebiet gelegene bestockte Flächen unter 1.000 m², Gehölzstreifen unter 10 m Breite und (…) Parkanlagen sind nicht Wald im Sinne der BWI.

1. Food and Agriculture Organization of the United Nations

2. Bundeswaldinventur

Nationale Waldinventuren

Kriterien zur Walddefinition bei europäischen NFIs (1996)

	Min. Breite	Min. Fläche	Min. Überschirmung
Germany	10m	0.1 ha	-
Finland	-	0.25 ha	-
France	15m	0.05 ha	10%
Austria	10m	0.05 ha	30%
Netherlands	30m	0.5 ha	30%
Spain	20m	0.25 ha	5%

Tabelle: AWF-Wiki

• regionale Unterschiede

In der Schweiz “können die Kantone bestim­men, ab welcher Breite, welcher Fläche und welchem Alter eine einwachsende Fläche sowie ab welcher Breite und welcher Fläche eine andere Bestockung als Wald gilt.”

§ 2 BWaldG (2): “Die Länder können andere Grundflächen dem Wald zurechnen und Weihnachtsbaum- und Schmuckreisigkulturen sowie zum Wohnbereich gehörende Parkanlagen vom Waldbegriff ausnehmen.”

Nationale Waldinventuren

Kriterien zur Walddefinition bei europäischen NFIs (2013)

	Min. Breite	Min. Fläche	Min. Überschirmung
Germany	10m	0.1 ha	-
Finland	-	0.25 ha	-
France	20m	0.5 ha	10%
Austria	10m	0.05 ha	30%
Netherlands	30m	0.5 ha	30%
Spain	20m	0.25 ha	10%

Tabelle: AWF-Wiki (EFI Technichl Report)

• regionale Unterschiede
• zeitliche Unterschiede

Zwischenfazit

Es gibt keine allgemeingültige Definition für Wald!

Es gibt gibt nicht die eine perfekte Waldmaske!

Landnutzung vs. Landbedeckung

Waldmaske vs. Gehölzmaske

Unterschiede zwischen ökologischer, waldbaulicher und rechtlicher Sicht

keine allgemeingültige Walddefinition -> keine perfekte Waldmaske

Landnutzung ändert sich kaum (BWaldG) - “Wald darf nur mit Genehmigung in eine andere Nutzungsart umgewandelt werden” - “Erstaufforstung von Flächen bedarf der Genehmigung”

Zur Verschneidung mit Fernerkundungsdaten häufig Landbedeckung relevanter

• Ist Weißdorn ein Baum?
• Kann ein Bambushain als Kohlenstoffsenke angerechnet werden?

Produkte

Ausgewählte Waldmasken

(bundesweit verfügbar)

• Digitales Landschaftsmodell (DLM)
• Landbedeckungsmodell (LBM)
• OpenStreetMap Daten
• Copernicus High Resolution Layers (HRL)
• Incora Landbedeckung
• Hansen Tree Cover Map

Ausgewählte Waldmasken

~ Landnutzung / Waldmaske

• Digitales Landschaftsmodell (DLM)
• Landbedeckungsmodell (LBM)
• OpenStreetMap Daten

~ Landbedeckung / Gehölzmaske

• Copernicus High Resolution Layers (HRL)
• Incora Landbedeckung
• Hansen Tree Cover Map
• OpenStreetMap Daten

Ausgewählte Waldmasken

Digitales Landschaftsmodell (DLM)

• Grundaktualisierung alle paar Jahre (Landestypisch)
• aus DGK5, Aktualisierungen mit Orthofotos
• Mindestkartierfläche Wald 0.1 ha
• Vektordatensatz

Copernicus High Resolution Layers (HRL)

• 2012, 2015, 2018, 2019, 2020, …
• aus Sentinel-1, Sentinel-2 (sowie Landsat-8 und VHR)
• 10/20 m Auflösung (1px MMU)
• Rasterdatensätze

Copernicus HRL - Produkte: FTY, TCD, FADSL, DLT, (Changes) - FTY = Waldmaske (FAO-Definition), andere = Gehölzmaske

Visueller Vergleich - ~ Landnutzung

Grafik: J.Wiesehahn (Daten: Luftbild der NW-FVA)

Grafik: J.Wiesehahn (Daten: Luftbild, Basis-DLM)

Grafik: J.Wiesehahn (Daten: Luftbild, OSM)

Grafik: J.Wiesehahn (Daten: Luftbild, Forsteinrichtung)

Sonnenberg - Harz, im Luftbild (Winter 2018)

Digitales Landschaftsmodell (Wald)

Open Street Map (wood)

Niedersächsiche Forsteinrichtung (Holzboden)

Visueller Vergleich - ~ Landbedeckung

Grafik: J.Wiesehahn (Daten: Luftbild der NW-FVA)

Grafik: J.Wiesehahn (Daten: Luftbild, nds. ALS)

Grafik: J.Wiesehahn (Daten: Luftbild, Copernicus HRL-DLT)

Grafik: J.Wiesehahn (Daten: Luftbild, Mundialis Incora)

Sonnenberg - Harz, im Luftbild (Winter 2018)

Airborne Laserscanning (nDOM > 5m)

Copernicus Dominant Leaf Type 2018 (Wald)

Incora 2019 (Wald)

Ausblick

Die Kombination aus Gehölzmaske (Landbedeckung) und Waldmaske (Landnutzung) kann zur Differenzierung von Holzboden (Wald), Nichtholzboden (Wald) und Bäumen außerhalb Wald genutzt werden

Kombination von Landbedeckung (ALS) und Landnutzung (Basis-DLM)

image by Jens Wiesehahn

mit zusätzlichen Daten auch temporär unbestockte Flächen (Blößen)

hier vermischen sich Waldmasken und Waldstrukturkarten

Zusammenfassung

Zusammenfassung

1. Bedarf nach Waldmasken ist da
2. es gibt viele verschiedene Masken
3. es muss zwischen Gehölzmaske (Landbedeckung) und Waldmaske (Landnutzung) unterschieden werden
4. die perfekte Maske gibt es nicht pauschal, sondern je nach Anwendung
5. es muss klar definiert sein wofür die Maske benötigt wird

wiesehahn.github.io/waldmaske/

wiesehahn.github.io/waldmaske/presentation

die perfekte Landnutzungsmaske bringt wenig für eine Baumartenmaskierung die perfekte Gehölzmaske bringt wenig zur Bestimmung der Landnutzungsänderung

Anhang

Vergleich mit BWI

Genauigkeit von Waldmasken in Niedersachsen basierend auf Traktinformationen der Bundeswaldinventur (CI2017)

Waldmaske	Datenpunkte	OA1	UA2	PA3
Basis-DLM	18334	0.96	0.95	0.88
Incora Landbedeckung	18319	0.87	0.64	0.94
Copernicus HRL 2018	18334	0.94	0.80	0.94

Tabelle: J.Wiesehahn

BWI = Landnutzung Basis-DLM = Landnutzung -> höchste Genauigkeit logisch

Incora u. HRL = Landbedeckung -> geringe UA logisch (Allee klassifiziert aber kein Wald)

Hohe Genauigkeit hier heißt nicht zwangsläufig dass die Waldmaske für Anwendung gut ist

1. Gesamtgenauigkeit (richtig klassifizierter Flächenanteil der Karte)

2. Nutzergenauigkeit (Wahrscheinlichkeit dass ein Waldgebiet in der Waldmaske auch tatsächlich Wald ist)

3. Produzentengenauigkeit (Wahrscheinlichkeit dass tatsächlicher Wald auch als solcher klassifiziert wurde)

Basis-DLM

OpenStreetMap

Basis-DLM - OSM