Automatisiertes Forstinventurverfahren mittels sensorbasierter Nahbereichsfernerkundung

Abstract

Holz wird als nachwachsender Rohstoff immer bedeutsamer. Detaillierte Kenntnisse über vorhandene Baumarten, Sortenqualitäten und die regional verfügbaren Holzvorräte sind heute die Grundbausteine einer kompletten Prozess- und Logistikkette in der modernen Holzindustrie. Um einen ökologisch nachhaltigen und wirtschaftlich dennoch effizienten Umgang mit der Ressource Holz zu erreichen, geht der Trend immer stärker in Richtung einer „Precision Forestry“ und zum „ arenlager ald“. Die übliche stichprobenartige Bestandserhebung in der Forsteinrichtung ist für zukünftige Bewirtschaftungsmethoden zu aufwendig und kostenintensiv, um flächenhaft durchgeführt zu werden. Aus diesem Grund sind in Zukunft effizientere und teilweise automatisierte Waldinventurverfahren zur flächenhaften Datenerfassung der Bestände und des Holzvorrates notwendig. Daher gibt es seit Jahren großes Interesse und großen Bedarf für neue, digitale, standardisierte und technisch automatisierte sowie auch wirtschaftlich effiziente Waldinventurverfahren mit der zusätzlichen Möglichkeit der Erfassung von Einzelbaumpositionen in Weltkoordinaten auf Basis terrestrischer Fernerkundungsmethoden. Das vorgestellte System basiert auf einem Multisensoransatz und besteht aus einer Stereokamera, einer Inertialsensorik und einem GNS-System. Die Neuheit des Ansatzes besteht in der Kopplung von GNSS und VINS Sensorik zur Verortung im Wald und in Zukunft auch mit weiterer Nahbereichssensorik, z.B. auf der Basis von UAVs. Bei dem VINS handelt es sich um die optisch gestützte Inertial-Navigation. Hier wird der menschliche Orientierungssinn sensorisch nachgebildet. Das Verfahren arbeitet komplett unabhängig von externer Infrastruktur (z.B. GPS, Funk oder künstliche Marken). In Zukunft soll die Verknüpfung weitere Nahbereichssensorik mittels Drohnen (UAV-Systemen) zur kompletten 3D Erfassung der Bestände zu Einsatz kommen. Die anfallenden Daten werden automatisch in einer zentralen Geodatenbank weiterverarbeitet und konsistent geocodiert verwaltet (Back- End). Die gesammelten Informationen können einem Nutzer jederzeit auf einem geeigneten mobilen Gerät (Front-End) zur Verfügung zu gestellt werden. Damit wird ein wesentlicher Baustein für eine effiziente Forstplanung, Entwicklung und Bewirtschaftung maschinell genutzter Wälder verfügbar. Das System ist in der Lage größere Waldgebiete, z. B. erschlossene Bestände zwischen den Rückegassen, terrestrisch, dreidimensional und geocodiert zu kartographieren und aussagekräftige forst- und betriebswirtschaftlich relevanten Kenngrößen der klassischen Waldinventur auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen auch für Einzelbäume abzuleiten (z.B. Baumposition, BHD und weitere Stammdurchmesser, Abholzigkeit und Stammlänge, Kronenansatz, etc.).