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Weiterentwicklung der Erfassungsmethoden im marinen Biodiversitätsmonitoring – digitale Surveymethoden und Machine-Learning-Techniken für eine automatisierte Detektion von Tierindividuen

Die effektive Überwachung mariner Schutzgüter erfordert eine kontinuierliche Optimierung der Erfassungsmethoden. Insbesondere die zunehmende Offshore-Windenergienutzung stellt die traditionelle Erfassung mariner Wirbeltiere, v. a. mit Hilfe von Beobachterinnen und Beobach-tern in Flugzeugen und manueller Datenauswertung, vor neue Herausforderungen. Das Bundesamt für Naturschutz (BfN) setzt daher digitale Monitoringmethoden in Form von flugzeuggestützten Luftbildaufnahmen ein und entwickelt im Rahmen eines aktuellen Forschungsprojekts eine automatisierte Detektion mariner Tierarten mittels Machine Learning. Der vorliegende Artikel beschreibt die Entwicklung und Evaluierung innovativer digitaler Verfahren zur Klassifikation von Seevögeln und Meeressäugern in Luftbildern. Durch den Einsatz von heuristischen Ansätzen und Deep-Learning-Technologien kann zukünftig eine effiziente und kostengünstige Erfassung ermöglicht werden, um langfristig belastbare Datensätze zu Größen und zur räumlichen und zeitlichen Verteilung der Populationen mariner Wirbeltiere sowie zur Bewertung menschlicher Einflüsse auf marine Ökosysteme zu gewinnen. Zudem wird die zukünftige Rolle automatisierter Erfassungsmethoden untersucht.

Sukzessionsstudie Lindkogel

Nach einem Flugzeugabsturz am Hohen Lindkogel bei Baden im Jahr 2008 wurde eine Abtragung des Oberbodens notwendig, um eine weitere Kontaminierung des Bodens und des Grundwassers durch Kerosin und Öl zu verhindern. Dieser Abtrag beeinträchtigt sowohl die Filter-, Puffer- und Speicherfunktionen des Bodens, die Keimbettbedingungen für Pflanzen und die Lebensbedingungen für Bodenmikroorganismen und damit den Stoffumsatz. Ziel der Studie ist es die Dauer und den Verlauf der Sukzession auf dieser Fläche zu dokumentieren.

Absorption kurzwelliger Strahlung in der Atmosphaere

Das Absorptionsvermoegen der Atmosphaere fuer kurzwellige Strahlung zwischen 0.3 und 3.5 Mikrometer Wellenlaenge soll am Boden und vom Flugzeug aus gemessen werden. Erfasst werden die Absorption durch Wasserdampf, in Wolkentropfen und in Partikeln. Hauptziel sind Absorptionsmessungen als Funktion der Hoehe unter stark wechselnden Bedingungen, d.h. in Wolken und bei durchbrochener Bewoelkung.

Bestimmung der anthropogenen Produktion von CO, H2, Hg, H2CO, CH4 und N2O

Zielsetzung: Bestimmung des anthropogenen Einflusses auf den Kreislauf verschiedener Spurengase und Abschaetzung der dadurch verursachten Aenderungen der Umwelt (Atmosphaere). Methoden: Fluege ueber Grossstaedten, Messung der Verteilung der betreffenden Gase in verschiedenen Hoehen ueber einer Grossstadt und Berechnung der anthropogenen Produktion; Anwendung interhemisphaerischer Austauschmodelle und globale Bestimmung der Verteilung der einzelnen Spurengase.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1294: Bereich Infrastruktur - Atmospheric and Earth system research with the 'High Altitude and Long Range Research Aircraft' (HALO), HALO 2020 – Wolkeneinfluss auf solare aktinische Strahlung: Bewertung satelliten-unterstützter Strahlungstransportrechnungen mit HALO Messungen

In diesem Projekt sollen gemessene spektrale aktinische UV/VIS-Strahlungsflussdichten von sechs HALO-Missionen verwendet werden, um Strahlungstransportmodell-Vorhersagen zu überprüfen, die auf der Grundlage von Wolkeneigenschaften aus Satellitenbeobachtungen durchgeführt werden. Fünf der HALO-Missionen wurden bereits durchgeführt: TECHNO (2010), NARVAL-I (2014), OMO (2015), EMERGE (2017/2018) und CAFE-Africa (2018), mit einer Gesamtzahl von etwa 75 Forschungsflügen. Zudem sollen die Daten von CAFE-Brazil (2020) in die Auswertung einfließen. Der Hauptzweck der Messungen der aktinischen Strahlungsflussdichten ist die anschließende Berechnung von Photolysefrequenzen, die wichtige Größen in der Photochemie darstellen. Die HALO-Messungen bieten eine seltene Gelegenheit satelliten-gestützte Strahlungstransportmodell-Vorhersagen von Photolysefrequenzen zu überprüfen, da sie hochaufgelöste Stichproben aus verschiedenen Höhen und global verteilten Einsatzgebieten liefern. Zudem wurden während TECHNO, NARVAL und OMO durch einen Missionspartner spektrale Strahldichtemessungen in Nadir-Richtung durchgeführt. Diese Messungen umfassen den gesamten solaren Spektralbereich und bieten daher unabhängige lokale Informationen über Wolken unter dem Flugzeug, was die Interpretation und korrekte Anwendung der verfügbaren Wolkeneigenschaften erleichtern wird. Das Hauptziel des Projektes ist es herauszufinden, ob gemessene und durch ein Strahlungstransportmodell vorhergesagte Photolysefrequenzen durch den Einsatz der Satellitendaten in akzeptable Übereinstimmung gebracht werden können. Sollte dies gelingen, dann könnten auf der Grundlage satellitengestützter Wolkeninformationen nutzer-definierte 3D Felder von Photolysefrequenzen berechnet werden. Diese Felder können genutzt werden, um Vorhersagen von Chemie-Transportmodellen zu überprüfen, oder sie können in zukünftigen Anwendungen direkt in diese Modelle einfließen. Eine entsprechende Fallstudie soll im Rahmen dieses Projektes durchgeführt werden. Davon würden auch zukünftige HALO-Missionen und deren wissenschaftliche Interpretationen profitieren.

ATKIS - DGM1 (2016)

DGM1 - Laserscan-Geländemodell Im Frühjahr 2016 fand eine Airborne-Laserscan-Befliegung zur Generierung eines neuen hochgenauen Geländemodells für das gesamte Saarland statt. Dabei wurde die Geländeoberfläche mit einem im Flugzeug installierten Laser abgetastet. Als Resultat liegt seit Anfang des Jahres 2017 das hochgenaue DGM1 mit einer Rasterweite von 1m und einer durchschnittlichen Höhengenauigkeit von 1-2 dm vor. Als gewünschter Nebeneffekt wurden neben Geländedaten auch auf der Erdoberfläche befindliche Objekte wie Gebäude und Vegetation mit eingescannt, die als Oberflächendaten verfügbar sind. Digitale Geländemodelle (DGM) sind digitale, numerische, auf ein regelmäßiges Gitter reduzierte Modelle der Geländehöhen und –formen der Erdoberfläche. DGM können außerdem ergänzende Angaben (z.B. Geländekanten, Geripplinien, markante Geländepunkte) enthalten. Sie beinhalten keine Information über Bauwerke (z.B. Brücken) und Vegetation. Das DGM1 unterscheidet sich von den anderen DGM durch seine Höhengenauigkeit und seine Gitterweite.

Kalkungsvollzugsflächen in Sachsen

Die Datenserie beinhaltet Datensätze der im Rahmen der Bodenschutzkalkung seit 1986 gekalkten Waldflächen (Kalkungsvollzugsflächen) im Freistaat Sachsen. Je Kalkungsvollzugsfläche wird die Menge des aufgebrachten Naturkalks in Tonnen pro Hektar, das Datum der Durchführung der Kalkung sowie die Waldeigentumsart (Landeswald, Privatwald etc.) zum Zeitpunkt der Kalkung angegeben. Die Bodenschutzkalkung wird seit 1986 jährlich in Sachsen durchgeführt um die tiefgreifende Versauerung der Waldböden auszugleichen und Waldschäden vorzubeugen. Auf der Grundlage von Bodenanalysen und den forstlichen Standortverhältnissen wird die Kalkungsmenge pro Kalkungsvollzugsfläche bestimmt und der Naturkalk per Flugzeug oder Hubschrauber zwischen dem 1. Juli und 31. Oktober aufgetragen. Die Daten bilden die Grundlage für die digitale Kalkungsvollzugskarte für Sachsen. Weitere Informationen sind dem Faltblatt zur Bodenschutzkalkung zu entnehmen, welches vom Staatsbetrieb Sachsenforst herausgegeben wird.

Laserscandaten Brandenburg

Airborne Laserscaning (ALS): Das flugzeuggestützte Messen mithilfe von Laserlicht ist eine Methode, die Entfernung des Geländes zum Flugzeug direkt zu bestimmen. Das Ergebnis ist ein flächenhaftes dreidimensionales Abbild der Erdoberfläche. Die Messgeräte (Laserscanner) sind in der vegetationsarmen Zeit in der Lage, Wald- und Krautschichten weitestgehend zu durchdringen. Zusätzlich zu den Objekthöhen des Bewuchses und den Gebäuden werden auf diesem Wege die Geländehöhen erfasst. Der Scanner misst die Entfernung zur Oberfläche, indem er die Laufzeit eines kurzen Impulses infraroter Laserstrahlung bestimmt. Die ALS Daten liegen in Form einer unregelmäßigen dreidimensionalen Punktwolke vor und bilden die Situation zum Zeitpunkt der Befliegung ab. Durch unterschiedliche Erfassungszeitpunkte können z.B. bei Vegetations- und Wasserflächen Höhensprünge auftreten. Die Erweiterung der Datenbestände erfolgt jährlich in kleineren Bearbeitungslosen. Die Daten werden über automatisierte Verfahren oder durch Selbstentnahme kostenfrei bereitgestellt. Bei Nutzung der Daten sind die Lizenzbedingungen zu beachten.

INSPIRE Download Service (predefined ATOM) für Datensatz ATKIS - DGM1 (2016)

Beschreibung des INSPIRE Download Service (predefined Atom): DGM1 - Laserscan-Geländemodell Im Frühjahr 2016 fand eine Airborne-Laserscan-Befliegung zur Generierung eines neuen hochgenauen Geländemodells für das gesamte Saarland statt. Dabei wurde die Geländeoberfläche mit einem im Flugzeug installierten Laser abgetastet. Als Resultat liegt seit Anfang des Jahres 2017 das hochgenaue DGM1 mit einer Rasterweite von 1m und einer durchschnittlichen Höhengenauigkeit von 1-2 dm vor. Als gewünschter Nebeneffekt wurden neben Geländedaten auch auf der Erdoberfläche befindliche Objekte wie Gebäude und Vegetation mit eingescannt, die als Oberflächendaten verfügbar sind. Digitale Geländemodelle (DGM) sind digitale, numerische, auf ein regelmäßiges Gitter reduzierte Modelle der Geländehöhen und –formen der Erdoberfläche. DGM können außerdem ergänzende Angaben (z.B. Geländekanten, Geripplinien, markante Geländepunkte) enthalten. Sie beinhalten keine Information über Bauwerke (z.B. Brücken) und Vegetation. Das DGM1 unterscheidet sich von den anderen DGM durch seine Höhengenauigkeit und seine Gitterweite. - Der/die Link(s) für das Herunterladen der Datensätze wird/werden dynamisch aus Get Map Aufrufen eines WMS Interfaces generiert

Hessen_2022_Laerm_EU_Grossflughafen_LNight

EU-Umgebungslärmrichtlinie 2002/49/EG - Lärmkartierung 2022: Großflughafen in Hessen (Frankfurt am Main) - Fluglärm nach BUF (Berechnungsmethode für den Umgebungslärm von Flugplätzen) - Nachtpegel (LNight). Ausführliche Informationen: https://www.hlnug.de/?id=9145

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