WP3 3D-Untersuchngen der Waldstruktur mittels Laser Scanning (PI Dominik Seidel)

Ziel: stressbedingte Strukturänderungen von Buchenwäldern werden häufig auf der Basis visueller Beobachtungen von Kronenverlichtung (Blattverlust), Absterben von Ästen oder Verlust von Borke beschrieben. Solche subjektiven Ansprachen sind von mangelder Reproduzierbarkeit belastet, und sie erfordern Expertenwissen. In jüngster Zeit hat es große Fortschritte gegeben in der hochauflösenden 3D Messung der Baum- und Waldbestandsstrukur. Durch Anwendung solcher quantitativer Ansätze konnte gezeigt werden, dass Vegetationsstrukturen sensitiv gegenüber Umweltveränderungen sind, wie zum Beispiel der Änderung der Konkurrenzsituation (z.B. Seidel et al. 2011). Wir stellen die Hypothese auf, dass moderne Inventurtechniken im Wald, insbesondere das Laserscanning, auch dafür geeignet sind, strukturelle Veränderungen im Wald, die als Folge von Stressereignissen auftreten (Trocken- und Hitzestress, Sturmeinwirkung und Kalamitäten) zu erfassen. Durch eine detaillierte Erfassung in hoher (monatlicher) Wiederholfrequenz werden stress- oder mortalitätsbedingte Verluste in Strukturen sichtbar gemacht und trotz der sich saisonal ändernden Phänologie nachgewiesen. In Zusammenarbeit mit Teilprojekt 4 werden Ansätze des maschinellen Lernens eingesetzt, um die Beobachtungen auf kleiner Raumskala mit terrestrischem , mobilen und drohnengestützem LiDAR mit den zeitlich hoch aufgelösten Daten aus WP1 und WP2 und den großskaligen Beobachtungen vorangegangener Stresswirkungen wie z.B. Änderungen von Vegetationsindices, Trockenheit etc. zu vergleichen.  


Ansatz: Wir werden bodenbasiertes Laserscanning wie auch drohnenbasiertes Scanning einsetzen um die gesamten Untersuchungsgebiete zu erfassen. Die zwei bodenbasierten Geräte, nämlich ein hand-held ZEB Horizon Laserscanner (GEOSLAM Ltd., UK) und ein Stativ-basierter Faro Focus M70 (Faro Technologies, USA) werden eingesetzt, um monatlich die Baum- und Waldstruktur zu vermessen. Diese hochauflösenden Techniken werden detaillierte Daten der individuellen Baumarchitektur liefern (e.g. Seidel 2019a, b, c). Die Bestandesstruktur insgesamt wird auch erfasst, indem Indices eingeführt werden, die in Ehbrecht et al. (2017), Juchheim et al. (2017) and Seidel et al. (2019b) entwickelt wurden. In den Sommermonaten werden wir die "Vogelperspektive" einsetzten, die uns durch eine unbemannte Drohne zur Verfügung gestellt wird, die einen Laserscanner trägt. Die Daten aus diesen Überfliegungen werden verschnitten mit den bodenbasierten Daten, um eine vollständigere Information über den Bestand auch im voll belaubten Zustand zu erhalten. Der Untersuchungsstandort ist ideal für diesen Ansatz, weil der Klimamessturm (WP1), der durch das Blätterdach hindurchragt, ein perfektes Referenzobjekt darstellt, um die Messungen unter- und oberhalb des Kronenraum im gesamten dreidimensionalen Raum zusammenzuführen.