Zweijahresbericht 2004/2005 - Bibliothek - GFZ

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Abb. 1.77: Vergleich der Klassenzuweisung und der Anbaudaten für die Ackerflächen der Agrargenossenschaft Hohennauen
im Jahr 1995.
Comparison of classification result and cultivation information of agrarian company Hohennauen in 1995.
Verteilung günstig liegen. Deshalb entsprechen fast alle
Flächen in ihrer Zuordnung der Realität. Die Anzahl der
Szenen pro Jahr für den auszuwertenden Zeitraum von
1994 bis 2000 schwankt allerdings zwischen zwei (1998)
und fünf (1996). Es sind also oft zu wenige und in Bezug
auf die Aufnahmezeitpunkte oftmals Szenen mit redundanter
Information. Demzufolge müssen die Ergebniserwartungen
für die einzelnen Jahre unterschiedlich ausfallen.
Die Trennung in Dauer-, Winter- und Sommerkulturen
führt meist zu guten Ergebnissen, lediglich Zwischenfrüchte
erzeugen Fehlzuweisungen. Fehler treten auch bei
der Trennung von einigen Winter- und Sommerkulturen
untereinander auf. Die Ähnlichkeit der je nach Bildkombination
im Jahr nutzbaren Spektralinformation lässt sich
als Problem an der Trennbarkeit von Zuckerrüben, Mais
und Kartoffeln erkennen. Um diese Trennung zu erreichen,
wäre ein Bild von Ende September notwendig, wenn
der Erntebeginn die bis dahin gleiche Entwicklung der drei
Kulturen beendet. Diese notwendige Bedingung wird in
den meisten betrachteten Jahren nicht erfüllt. Für Winterfrüchte
treten ähnliche Probleme in anderen Jahren auf,
insbesondere in Jahren, in denen Trockenheit im Mai und
Juni zu einer vorschnellen Abreifung des Wintergetreides
auf sandigen Böden führt.
Das Verfahren stellt einen wesentlichen Fortschritt zum
bisherigen Vorgehen auf Trainingsflächenbasis dar. Es ist
zumindest im Havelgebiet immer wieder ohne weitere
Kenntnis von Anbauinformationen anwendbar, lediglich
die exakte phänologische Datierung der dann verwendeten
Aufnahmen ist erforderlich. Gegenüber der normalerweise
in die Modellierungen eingehenden Zufallsverteilung
von Kulturen oder Gleichbesetzung aller Flächen
mit einer Kultur erlaubt die im Ergebnis dieser Klassifizierung
entstehende realitätsnahe Raum- und Zeitverteilung
der Kulturen eine erheblich exaktere Bilanzierung
von Stoffströmen. Für andere Gebiete mit abweichenden
Niederschlags- und Bodenbedingungen ist die Anpassung
der phänologischen Datierung der Kurven erforderlich,
wobei die Kurvenform weiter verwendbar sein sollte.
Die Einbeziehung von Fuzzyinformationen wie den
Zusammenhang von Bodengüte und Frucht (Anbaueignung
eines Bodens für eine Frucht), die Wasserverfügbarkeit
am Standort (in Abhängigkeit von Speicherver-
mögen des Bodens, Grundwasseranschluss und Niederschlag)
und die Summe der Niederschläge bis zum Aufnahmezeitpunkt
(Trockenheitsindikator) in die Klassifizierung
erscheint sinnvoll. Als optimal zur Trennung
aller Kulturen hat sich im Ergebnis der Untersuchungen
die Bildkombination „Anfang/Mitte April – Mitte
Mai – Anfang Juli – Mitte August – Mitte September“
erwiesen.
Urbane Räume
Die Berücksichtigung ökologischer Belange bei stadtplanerischen
Bauvorhaben und Planungen gewinnt zunehmend
an Bedeutung. Das Erfassen der dazu notwendigen
aktuellen Datengrundlagen ist mit einem hohen Zeit- und
Kostenaufwand verbunden. Daher nimmt die Entwicklung
neuer automatischer Erfassungsmethoden einen
hohen Stellenwert ein. Am GFZ Potsdam werden derzeit
Konzepte zur Nutzung hyperspektraler Flugzeugscannerdaten
für die Modellierung städtischer Biotope entwickelt,
mit dem Ziel, flächendeckend und automatisch die Art und
Verteilung sowie den Zustand städtischer Biotope in verschiedenen
Testgebieten (Dresden, Potsdam und Berlin)
zu erfassen und quantitativ zu beschreiben. Da Biotope
eine definierte Mischung aus unterschiedlichen Einzelelementen,
wie Häuser, Parks und Straßen darstellen, ist
die materialspezifische Identifikation von städtischen
Oberflächenmaterialien eine wesentliche Voraussetzung.
Die Materialdiagnostik ist auf Basis der Hyperspektraltechnik
möglich. Die Ergebnisse wurden bereits in einem
vorangegangenen Zweijahresbericht vorgestellt und diskutiert.
Die Materialdiagnostik stellt den arbeits- und zeitintensivsten
Teil der Prozessierungskette dar. Dazu müssen alle
spektralen Varianten der im Bild vorkommenden Materialien
(Endmember) definiert werden. Problematisch
erweist sich hierbei, dass in urbanen Gebieten aufgrund
von Alterungsprozessen, unterschiedlichen Dachformen
und Beleuchtungsverhältnissen eine sehr hohe Anzahl an
spektralen Variationen existiert. Abb. 1.78 zeigt einige
Variationen für das Material Dachziegel. Dennoch wurde
der Versuch unternommen, diesen Prozessierungsschritt
weitgehend zu automatisieren.
Zweijahresbericht 2004/2005 GeoForschungsZentrum Potsdam