Mathias Gimpl

Forstvermessung - HEUTE

Im Rahmen dieser Diplomarbeit waren die zur Zeit in der Forstvermessung genutzten Verfahren und Instrumente zusammenzustellen sowie die Leistungsfähigkeit und damit die Einsatzmöglichkeit von GPS in der Forstwirtschaft aufzuzeigen. Dazu stand das GPS/GIS-Erfassungssystem GS50 der Firma Leica Geosystems zur Verfügung.
In einem ersten Schritt wurden Betrachtungen zum Wald mit seiner räumlichen Ordnung und Bewirtschaftung angestellt. Dabei kam zum Ausdruck, dass die Aufgaben der Forstvermessung in erster Linie in der Datenerfassung zum Aufbau und Fortführung des forstlichen Karten- und Flächenwerkes liegen. Entsprechend der rasanten technischen Entwicklung hat die Arbeit mit Geoinformationssystemen ebenfalls im Bereich der Forstwirtschaft sehr große Bedeutung erlangt. Ihre Möglichkeiten hinsichtlich Datenhaltung, Analyse und Präsentation werden genutzt, um den vielfältigen Anforderungen einer modernen Forstwirtschaft sowie dem ständig gestiegenen Informationsbedarf gerecht zu werden.
Für den Bereich der Forstvermessung war dies verbunden mit der Einführung neuer Verfahren und Instrumente zur digitalen Datenerfassung. Hierzu wurden im Rahmen der Diplomarbeit die für den Forstbereich relevanten originären Datenerfassungsmethoden zusammengestellt. Aufgrund der komplexen Thematik wurde hierbei kein Anspruch auf Vollständigkeit erhoben. Vielmehr erfolgte lediglich eine Beschreibung der in der Praxis genutzten Verfahren.
Für die terrestrischen Methoden wurden die traditionellen Verfahren und Instrumente ebenso behandelt wie moderne Möglichkeiten zur Datenerfassung. Letztere lösen in der forstlichen Praxis solche Instrumente wie Bussole und Teletop im zunehmenden Maße ab.
Der Einsatz von Methoden der Fernerkundung und Photogrammetrie zur Raum- und Sachdatenerfassung beschränkt sich für forstliche Zwecke im Wesentlichen auf die Auswertung von Luft- und Satellitenbildern. Die Technologie wurde am Beispiel der Herstellung einer Luftbildkarte erläutert. Es ließ sich schlussfolgern, dass die Luftbildkarte aufgrund ihrer kombinierten Darstellung von Luftbildinformationen, Informationen der Waldeinteilung sowie der Katastersituation zu einer effektiven Bewirtschaftung des Waldes beiträgt.
Die Datenerfassung mittels satellitengestützter Methoden gewinnt in der Forstvermessung immer größere Bedeutung, was speziell durch die Möglichkeit einer Echtzeitpositionierung unterstützt wird. Es wurde deutlich, dass der Forst ein besonders schwieriges Einsatzgebiet für GPS darstellt. Zur Positionsbestimmung im Wald bietet sich daher ausschließlich die Verwendung von Codeempfängern an. Mit diesen lassen sich durch die Verwendung von DGPS-Diensten (z.B. SAPOS) Genauigkeiten unter 5 m erreichen. Als ein Vertreter der GPS/GIS-Datenerfassungssysteme wurde das GS50 der Firma Leica Geosystems hinsichtlich seiner Leistungsfähigkeit bei der Echtzeit-Positionsbestimmung untersucht.
Zur Betrachtung des normalen und mittleren Geländetyps wurden drei Teststrecken genutzt. Die Zuverlässigkeit des Sensors war unabhängig vom jeweiligen Messgebiet gleich hoch. Es war festzustellen, dass diese sich mit Verkürzung der Beobachtungsdauer, mit zunehmender Kronendichte sowie durch eine starke Abschattung reduziert. Weiterhin wurde durch die Untersuchungen die höhere Zuverlässigkeit einer Positionsbestimmung im Nadelwald bestätigt. Es zeigte sich, dass man bereits während der Messung einen groben Fehler identifizieren und darauf reagieren kann.
Bei Betrachtung der allgemeinen Leistungsfähigkeit wurde deutlich, dass die erreichbaren Genauigkeiten den forstlichen Anforderungen genügen. In der Lagekomponente wurden Standardabweichungen von 1 m bis 3,50 m, in der Höhenkomponente Standardabweichungen von 1,50 m bis 6,50 m erreicht. Sichtbar wurde, dass in der Höhenkomponente etwa um den Faktor 2 bis 3 schlechtere Standardabweichungen als in der Lagekomponente erzielbar sind. Es wurde herausgestellt, dass die allgemeine Leistungsfähigkeit des Sensors in erster Linie durch einen schlechten Satellitenempfang eingeschränkt ist. Ebenfalls als ungünstig wurde der Einfluss von Wind eingeschätzt. Die topographischen Gegebenheiten sowie die Qualität des Korrekturdatenempfangs hatten nur geringe Auswirkungen auf die allgemeine Leistungsfähigkeit des Sensors. Festzustellen war, dass eine längere Beobachtungsdauer nicht automatisch eine höhere Genauigkeit nach sich zieht. Im Sinne der Wirtschaftlichkeit ist daher eine möglichst kurze Beobachtungsdauer zu empfehlen.
Zur Betrachtung der Leistungsfähigkeit in verschiedenen Umgebungsbedingungen wurde die auf den einzelnen Punkten erreichte Standardabweichung einer Einzelmessung betrachtet. Diese bewegte sich zum größten Teil in Bereichen kleiner als 5 m in der Lage- und kleiner als 8 m in der Höhenkomponente. Mit zunehmender Abschattung und Kronendichte wurde die Leistungsfähigkeit des Sensors gemindert. Die Leistungsfähigkeit im Nadelwald war höher einzuschätzen als im Laub- oder Mischwald. Hinsichtlich des Geländetyps konnte man die Leistungsfähigkeit in der Ebene und am Hang als ungefähr gleichwertig beurteilen. Grundsätzlich ließ sich auch hier feststellen, dass für die erreichbare Genauigkeit der Positionsbestimmung vorrangig die Anzahl und Konstellation der sichtbaren Satelliten ausschlaggebend ist. Selbst bei ungünstigen topographischen Bedingungen (extremer Geländetyp) konnte eine Positionsbestimmung erfolgen. Hier wird dem Anwender jedoch eine Vorplanung hinsichtlich günstiger Satellitenfenster empfohlen.
Ergänzend wurde die Leistungsfähigkeit des GS50 im innerstädtischen Bereich untersucht. Hierbei lagen die erreichten Standardabweichungen im Bereich von 1 m. Abschließend wurde anhand ausgewählter Beispiele die allgemeine Anwendungsmöglichkeit von GPS im Forst aufgezeigt.
Hält man sich vor Augen, dass im Forst Genauigkeiten von etwa 5 m gefordert sind, so ist die Aussage zulässig, dass die mit dem GS50 erreichbaren Genauigkeiten diesen Anforderungen vollkommen genügen.