Fortschrittliche Bildverarbeitung für luftgestützte multispektrale Studien

Im Rahmen des CARBOMONT-Projekts ermöglichte ein neu entwickeltes luftgestütztes Fernerkundungssystem die Überwachung von Agrar- und Forstgebieten.

In Übereinstimmung mit dem Kyoto-Protokoll plant die Europäische Union eine beträchtliche Senkung der Emissionen von Treibhausgasen innerhalb der nächsten drei bis sieben Jahre. Eine der Hauptschwierigkeiten bei der Implementierung dieses Kyoto-Protokolls liegt im Mangel an verfügbaren Informationen von Ökosystemen nicht bewaldeter Berge zum Kohlenstoffzyklus. Darüber hinaus basieren die gegenwärtig genutzten Methoden und Tools zur Kohlenstoffbilanz bis heute hauptsächlich auf großräumigen Schätzungen und nicht auf Schätzungen im regionalen Rahmen, z.B. der neuen Mitgliedsstaaten.

Um diese Bedürfnisse zu erfüllen, konzentrierte sich das CARBOMONT-Projekt auf die Untersuchung der Auswirkungen von Veränderungen in der Landnutzung auf die Quellen, Senken und Ströme von Kohlenstoff in den Bergregionen Europas. Dies heißt im Einzelnen, dass eine Reihe von Studienstandorten entlang eines europäischen Probestreifens von 42-68 Grad nördlicher Breite präzisiert wurde. An jeden dieser Standorte wurden die zuvor unterschiedlich verwalteten oder gar vernachlässigten Ökosysteme vergleichsweise untersucht. Die gemessenen Daten ermöglichten die Analyse der Kohlenstoffabscheidung und der Stromverteilung sowie der Interaktionen zwischen dem Kohlenstoff- und den Stickstoffzyklus.

Zum Zweck dieses Projekts wurde ein neuartiges, fortschrittliches spektroskopisches Bildverarbeitungssystem mit dem Namen ASPIS entwickelt. Das System besteht aus vier Digitalkameras mit zweidimensionalem CCD und einer Quantumeffizienz im Spektralbereich von 0.4-1.0nm sowie vier Speziallinsen. Zusätzlich dazu besteht das System aus einer panchromatischen Filmkamera zur Betrachtung und Aufnahme großer Flächen in Echtfarbe. Darüber hinaus beihaltet das System auch GPS zur Bestimmung der geographischen Koordinaten des Bildes sowie einen Computer-Arbeitsplatz.

Unter Nutzung eines Flugzeugs mit dem Namen Sky Arrow 650tc kann ASPIS vier digitale Bilder gleichzeitig machen. Jedes Bild befindet sich innerhalb eines Spektralbands, das während des Flugs mit Hilfe interferenzieller Filter ausgewählt wurde. Die Messungen werden 800-1000m über dem Boden durchgeführt, um eine optimale räumliche Auflösung zu erzielen. An jedem Standort wird die gesamte Phytomasse, unterteilt in abgestorbene und lebende Materialien, sowie ein Pflanzenflächenindex (PAI – Plant Area Index) in Probeflächen von 10x10m stichprobenartig aufgezeichnet. Diese Probeflächen werden anhand der Nutzung verschiedener Baumartenmischungs- und Biomassegrade charakterisiert und liefern so Echtdaten zum Vergleich mit den Fernerkundungsdaten.