GEDI-Sens

Ausgangssituation / Motivation

Die Rückkehr der (J)GEDI: seit Ende 2019 sind die ersten GEDI [sprich: 'd???d?] Daten verfügbar. GEDI bedeutet "Globale Ökosystem-Dynamik Untersuchung" und ist ein geodätisches Laserscanner System. Es befindet sich auf der Internationalen Raumstation (ISS) und liefert punktweise hochauflösende "full-waveform" Informationen (Rückstreukurve) der 3D Strukturen auf der Erde.

Aus dieser Rückstreukurve können Informationen über Vegetationshöhen, vertikale Struktur und Verteilung innerhalb der Vegetation sowie Biomasse generiert werden. Dies sind unter anderem wichtige Informationen für die Generierung von Indikatoren fürs Monitoring der Nachhaltigen Entwicklungsziele (SDGs) der Vereinten Nationen.

Inhalte und Zielsetzungen

In diesem Projekt wird die Kombination von GEDI mit Sentinel-1 (S-1) und -2 (S-2) Daten untersucht, aus denen, im Gegensatz zu GEDI Daten, flächenhafte Informationen abgeleitet werden können. Ziel des vorliegenden Projekts ist es, den synergetischen Nutzen der drei Sensortypen LiDAR, optisch und SAR zu untersuchen und die praktische Anwendung in europäischen und tropischen Wäldern auszuloten.

Methodische Vorgehensweise

Für den erwartbaren Fall, dass aus der integrativen Nutzung beider Datentypen signifikante Verbesserungen der anvisierten Waldprodukte entstehen, werden in weiterer Folge Projekte im Rahmen der industriellen Forschung, sowie in Copernicus und Horizon Europe beantragt, die zum derzeitigen Kenntnisstand noch zu riskant und daher nicht möglich sind.

GEDI Daten liefern sehr viele thematische Details, allerdings nur auf einem Punkt von etwa 25 m Durchmesser. Im Gegensatz dazu liefern S-1 und S-2 Daten flächendeckende Information, jedoch mit weniger thematischen Details bzw. anderen Eigenschaften. Die wissenschaftliche Herausforderung liegt daher in der Verknüpfung dieser beiden sehr unterschiedlichen Datentypen.

Erste vielversprechende Ergebnisse gibt es für die Kombination mit Landsat bzw. mit TerraSAR-X/TanDEM-X (TDX) Daten. Eine Kombination mit Sentinel Daten ist uns bis dato nicht bekannt. Nach der Analyse der Qualität der GEDI Daten (Schritt 1) über einen Vergleich mit bestehenden, flugzeuggetragenen Laserscanner Daten, wird im zweiten Schritt der synergetische Informationsgehalt aus der Verknüpfung von 3D- und 2D-Daten analysiert.

Basierend auf den Erkenntnissen der ersten beiden Analyseschritte werden folgende Möglichkeiten einer synergetischen Verwendung von GEDI und den Sentinel - Daten untersucht:

• Nutzbarkeit von GEDI Daten für die automatisierte Generierung eines Trainingsdatensatzes für auf Sentinel - Daten basierende Forstparameter in Europäischen und tropischen Wäldern.
• Untersuchung, ob die Sentinel - Daten zur Verbesserung der aus den GEDI – Daten abgeleiteten Rasterprodukte (L3 und L4B gridded products) herangezogen werden können.
• Evaluierung, ob aus der synergetischen Nutzung der verschiedenen Datenquellen neue Produkte oder Erkenntnisse abgeleitet werden können (z.B. flächendeckende Vertikalstruktur, Biomasse, etc.).

Die Untersuchungen werden anhand von zwei Testgebieten durchgeführt.

Das erste Testgebiet ist im Tropenwald, hier ist noch zu entscheiden, ob in Surinam, wo flugzeuggetragene Laserscannerdaten aus dem Jahr 2016 verfügbar sind oder Uganda, wo derzeit ein Projekt bearbeitet wird, im Rahmen dessen im Jahr 2021 eine aktuelle Laserscannerbefliegung geplant ist.

Das zweite Testgebiet liegt in Österreich, für welches im Rahmen eines anderen FFG Projekts 2020 Laserscannerdaten erhoben wurden.

Erwartete Ergebnisse

Auch wenn die GEDI Mission zeitlich begrenzt ist, so sind die generierten Modelle und Referenzdaten aus der Kombination von GEDI und Sentinel Daten auch nach Ablauf der GEDI Mission für die Klassifizierung kalibrierter Sentinel Daten verwendbar. Alle Ergebnisse werden in internationalen, wissenschaftlichen Journalen frei zugänglich publiziert.

Projektleitung

JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbH

Projektpartner:innen

Universität Graz

JOANNEUM RESEARCH Forschungsgesellschaft mbH
Carina Sobe, MSc
Steyrergasse 17
A-8010 Graz