Monitoring Large Conservation Areas with Imaging Spectroscopy: Combining Discrete and Non-discrete Approaches

Stipendiatin/Stipendiat: Dr. Carola Dahlke

Monitoring of large conservation areas has to be accomplished to fulfil the reporting commitment of the European FFH Directive. Aim of this project was to develop a new monitoring approach for area-wide mapping on a stand level. This approach was based on the combination of numerical methods in vegetation ecology with imaging spectroscopy. The study took place in the FFH conservation area Murnauer Moos, Upper Bavaria. The imagery had been gathered using the imaging spectrometer HyMap?. In order to develop maps that include spatial information on vegetation types as well as on transitions, crisp field and image classifications were combined with fuzzy methods in field and image data analysis. With Non-metric Multidimensional Scaling (NMS) ordination technique for the pre-processing of vegetation data and Partial Least Squares (PLS) regression for extrapolation, we took account of occurring mixed stands and gradual vegetation transitions. In contrast, crisp supervised image classifications are suited to assign clear categories, which are also needed in management practice. Certain emphasis was given to the different possibilities of ground data classification and endmember selection. Different applications of endmember determination to Spectral Angle Mapper (SAM) classification and Multiple Endmember Spectral Mixture Analysis (MESMA) were compared. Synthesis maps for monitoring were produced that deliver two-fold information on pixel basis: vegetation type membership on the one side, stand position in the context of the continuous field of the vegetation on the other. Hence, ecotones can be monitored within habitats. This study shows that with the use of high spatial and spectral resolution of the imagery, this information is given in the same spatial detail for a large area, and the quality of the given details is measurable.The project was perfomed in close collaboration with Prof. Dr. Sebastian Schmidtlein, University of Bonn.Dissertation published at the Library of the Ludwig-Maximilians-University Munich: http://edoc.ub.uni-muenchen.de/9032/auf Deutsch:Im Zuge der Umsetzung der Fauna-Flora-Habitat-(FFH)-Richtlinie des EuropäischenRates (1992) stellt sich die Frage, ob und wie angesichts knapper finanzieller Ressourcen die FFH-Berichtspflicht erfüllt werden kann. Die zu beobachtenden Flächen sind groß und herkömmliche Vegetationskartierungsmethoden im Feld sehrzeit- und damit kostenintensiv.Daher befasste sich dieses Projekt mit der Entwicklung eines neuen, durch hyperspektrale Fernerkundung gestützen Verfahrens für die Vegetationskartierung. Vegetationsaufnahmen am Grund wurden mit Bilddaten hoher spektraler und hoher räumlicher Auflösung kombiniert. Anhand des hyperspektralen Datenmaterials können Erkenntnisse über die räumliche Verteilung zahlreicher Vegetationsparameter gewonnen werden. Die Integration verschiedener neuer Auswertetechniken erlaubt eine gute Abbildung von sowohl kontinuierlichen als auch abrupten Vegetationsübergängen im Raum, und ermöglicht ein nachhaltiges Biotopmonitoring hochkomplexer Vegetationsstrukturen.Als Untersuchungsgebiet wurde das als FFH-Schutzgebiet ausgewiesene Murnauer Moos in Oberbayern gewählt. Das Projekt wurde in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Sebastian Schmidtlein (Universität Bonn) durchgeführt.Dissertation veröffentlicht an der Uni-Bibliothek der LMU München:http://edoc.ub.uni-muenchen.de/9032/

Förderzeitraum:
01.07.2004 - 31.12.2007

Institut:
Ludwig-Maximilians-Universität München
Department für Geo- und Umweltwissenschaften
Sektion Geographie

Betreuer:
Prof. Dr. Friedrich Wieneke

E-Mail: E-Mail schreiben