Evaluierung von aktuellen fernerkundungsbasierten Sensoren und Methoden zur Qualitätsanalyse von FFH-Grünland-Lebensraumtypen
Mit dem Projekt SeBAS wollen wir Fernerkundungsdaten mit standortbezogenen ökologischen Felddaten verknüpfen, um die Auswirkungen der Landnutzungsintensität auf die Beziehungen zwischen biologischer Vielfalt – Ökosystemfunktionen – und Ökosystemdienstleistungen auf verschiedenen räumlichen Ebenen zu analysieren. Insbesondere wollen wir die Pflanzenvielfalt nicht nur taxonomisch, sondern auch funktional erfassen, indem wir die funktionellen Eigenschaften der Pflanzen messen. In den Feldkampagnen im Frühjahr und Herbst 2020 und 2021 wurden zusätzliche Grünlandattribute erhoben, wie oberirdische Biomasse, Phänologie und zerstörungsfreie Messungen mit einem Feldspektralradiometer, einem Blattflächenindexgerät und einem Steigplattenmesser.
In zwei weiteren Feldkampagnen im Jahr 2023 wird besonderes Augenmerk auf die Erfassung der intraspezifischen Variabilität der funktionellen Merkmale von Pflanzen gelegt.
Da mit Hilfe von Satellitendaten zeitlich und räumlich hoch aufgelöste Informationen gewonnen werden können, soll im Projekt SensGrün zur Unterstützung des Grünlandmonitorings für den Naturschutz untersucht werden, welche Aussagen über pflanzliche Stoffgehalte, biochemische, physiologische und strukturelle Traits und die damit verbundene Artenzusammensetzung sicher getroffen werden können. Der neue hyperspektrale Satellit EnMAP steht dabei im Fokus, da er im Vergleich zu den multispektralen Daten von z.B. Sentinel-2 zusätzliche Informationen liefert. Um Aussagen aus den EnMAP Daten validieren zu können, wollen wir die Daten mit Felddaten vergleichen. Zusätzlich werden Messungen anderer räumlicher Maßstäbe (Handinstrumente, Drohnen) und spektraler Auflösungen (Sentinel-2) zur Validierung herangezogen.
Das gemeinsame Ziel von SensGrün und den DFG Exploratorien ist die Untersuchung der Potentiale und der Synergien von hyperspektralen Daten des EnMAP Satelliten sowie Daten der Sentinel-1 & 2 Satelliten für die Untersuchung von qualitätsgebenden Parametern im Grünland. Dabei soll ermittelt werden, welche Qualitätsmerkmale fernerkundlich sicher erkennbar sind. Die Satellitendaten werden mit Drohnen- und Feldspektrometerdaten verglichen, um Skaleneffekte abschätzen zu können. Dabei wird an die Arbeit des SEBAS Projektes angeknüpft.
Dazu sollen Daten zu folgenden Parametern erfasst werden:
- Multi- und hyperspektrale Signaturen von verschiedenen Grünlandtypen (Handmessgeräten und Drohen)
- Biomasse (Rising Plate)
- LAI
Gegenstand des Kooperationsvertrages ist, Potentiale von hyperspektralen und weiteren aktuellen Satellitendaten zur Qualitätsanalyse von Grünland zu erkunden. Verglichen werden diese mit Handgerät- und Drohnendaten. Dabei werden für die Biodiversitäts-Exploratorien neue fernerkundliche Datensätze (Handgeräte, Drohnen, etc.) sowie Einsichten für flächendeckendes Grünlandmonitoring Monitoring mit Satelliten und Drohnendaten entstehen.
Dafür planen die Partner zunächst folgende Arbeiten durchzuführen:
- Erste nicht destruktive (hyper)spektral, LAI und Biomassemessungen mit Handgeräten (Sep. 2023)
- Nicht destruktive hyperspektral, LAI und Biomassemessungen mit Handgeräten sowie multispektrale und hyperspektrale Messungen mit Drohnen (1-2 Termine je Vegetationsperiode 2024, 2025);
- Untersuchung der im SEBAS Projekt aufgenommenen Grünlandparameter sowie weiterer Daten (z.B. Nutzung, Arten) im Zusammenhang mit hyperspektralen und multispektralen Daten
- Methdodenentwicklung mit traditionellen Regressionsverfahren und Machine Learning
- Evaluieren von räumlichen Skaleneffekten durch verschiedene Auflösungen der Sensoren
- Evaluieren von spektralen Skaleneffekten (Mulitspektral / Hyperspektral)
- Validieren mit Daten aus der Vergangenheit
Wissenschaftliche Mitarbeiter:innen
