Mit REACTIFI gegen die Entwaldung

Entwicklung eines webbasierten Services zur Überwachung der Entwaldung und Waldschädigung in Afrika.

Dieses Projekt wird von der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft unterstützt und im Rahmen der Projektnummer 878888 durchgeführt.

Ziel des REACTIFI-Projekts ist die Entwicklung eines auf das REDD+ Modell (Reducing Emissions from Deforestation and Forest Degradation) zugeschnittenen Service-Prototyps, der die Überwachung der Entwaldung und Waldschädigung in Afrika erleichtert. Cloudflight wurde mit der Leitung des Konsortiums für dieses Vorhaben beauftragt und arbeitet zusammen mit anderen Partnern an der Entwicklung und Umsetzung.

Der Service ist für die Waldinventur in Zentral- und Ostafrika konzipiert und basiert auf frei zugänglichen Copernicus-Satellitenbilddaten. Er liefert aktuelle Informationen zum Waldzustand sowie zum Kohlenstoffverlust durch Entwaldung und Waldschädigung in verschiedenen Wald- und Landnutzungskategorien.

Michael Aspetsberger, Industry Focus Leader Aerospace at Cloudflight

Michael Aspetsberger
Industry Focus
Leader Aerospace

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Bis 2021

würde Uganda seine natürliche Waldfläche verlieren, wenn die derzeitige Abholzungsrate von 1,5% bestehen bleibt.

0 Millionen

Hektar der Wälder Ugandas sind allein zwischen 2000 und 2015 verloren gegangen.

0 Millionen

Hektar dieser Wälder sollen bis 2030 mit Hilfe von Agroforstsystemen wie REACTIFI wiederhergestellt werden.

Herausforderung

Was ist Entwaldung und warum ist das Thema jetzt wichtig?

Abholzung ist eine Realität

Abholzung durch illegalen Holzeinschlag, Überernte oder Rodung für landwirtschaftliche Zwecke ist in Zentral- und Ostafrika eine bittere Realität. Der geschätzte Verlust an Wäldern entspricht etwa 170.000 Fußballfeldern pro Jahr. Bei diesem Tempo würden mehrere afrikanische Länder bis 2060 ihre natürliche Waldfläche vollständig verlieren, sollten keine Gegenmaßnahmen ergriffen werden.

Zu viele unbekannte Faktoren

Zum einen gibt es Faktoren, die bei der Quantifizierung der Entwaldungsflächen noch nicht berücksichtigt werden. Dazu gehört die Waldschädigung in agroforstwirtschaftlichen Systemen, die ein wesentlicher Treiber von Kohlenstoffemissionen sind.

Andererseits sind die zu überwachenden Flächen typischerweise groß – zum Beispiel Naturschutzgebiete mit Tausenden von Hektar dichten Tropenwaldes. Woher wissen wir, wann und wo wir suchen müssen, um aktiv Entwaldung zu überwachen? Und wie können wir den Schaden vom Boden aus objektiv quantifizieren, sobald die Gebiete gefunden sind?

Konventionelle Methoden funktionieren nicht

Konventionell wird diese Arbeit von Hand und vom Boden aus durchgeführt. Das ist sehr arbeitsintensiv und bedeutet dorthin zu reisen, wo die Schäden tatsächlich auftreten, um Veränderungen dokumentieren und melden zu können. Eine Waldinventursystem, das auf REDD+ Monitoring, Reporting und Verification (MRV) zugeschnitten ist, kann diese Aufgaben einfacher und ökonomischer durchführen, da es die Waldflächen rund um die Uhr überwacht.

REDD+ ist ein von den Vereinten Nationen entworfenes Konzept zur Eindämmung des Klimawandels. Das Programm schafft Anreize für Entwicklungsländer, ihre Wälder zu erhalten, indem ergebnisbasierte Zahlungen für erfolgreiche Maßnahmen zur Reduzierung von Kohlenstoffemissionen durch Waldrodungen an die jeweiligen Länder getätigt werden. Der Nachweis dafür soll über die exakte Messung der Entwaldungsraten erfolgen.

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Idee

Wie können wir die Quantifizierung der Entwaldung mit den neuesten technischen Mitteln automatisieren und verbessern? Fernerkundungstechniken sind in der Lage, innovativere und automatisierte Ansätze zur Lokalisierung und Quantifizierung von Schäden zu liefern.

Neue Methoden

Es werden innovative Methoden wie SAR (Synthetic Aperture Radar) schattenbasierte Veränderungserkennung und pixelbasierte harmonische Regressionsmodellierung entwickelt. Ziel ist es, die Aktivitätsdaten durch die Einbeziehung von Walddegradation, agroforstwirtschaftlichen Systemen und Landbedeckungsänderungen zu verbessern, um einen REDD+ MRV-Datensatz auf Tier Ebene 2-3 zu erhalten, der anschließend durch nationale Waldinventuren bewertet werden kann, um den nationalen Gegebenheiten gerecht zu werden.

REACTIFI wird Methoden für das REDD+ Waldmonitoring und die Kohlenstoffbilanzierung auf Basis der Copernicus Sentinel-1 & -2 Daten entwickeln, um eine noch nie dagewesene räumlich-zeitliche Auflösung für die resultierenden Informationen zu erreichen.

Massive Datenverarbeitung

Die Sentinel-Satelliten liefern alle drei bis fünf Tage ein neues Bild für einen beliebigen Punkt auf dem Globus. Mit einem Volumen von mehreren Terabyte pro Tag ist dies eine echte Big-Data-Anwendung. Die REACTIFI-Verarbeitungs-Engine wird neuartige Methoden zur automatisierten Analyse der Daten und zur Extraktion der für die MRV-Berichterstattung relevanten Informationen nutzen.

Zeitnaher Zugriff und Bereitstellung

Der Zugriff auf und die Kombination von Daten ist ein kritischer Faktor wenn man aus großen EO-Datensätzen (Earth Observation) sinnvolle Informationen ziehen will. Aus diesem Grund wird ein vollständig maßgeschneiderter Webservice alle generierten Daten und Ergebnisse hosten und visualisieren und damit den Stakeholdern eine Reihe von Werkzeugen zur Verfügung stellen, die ihnen Zugang zu einer über den Stand der Technik hinausgehenden Methodik und Technologie zur Unterstützung ihrer regionalen und nationalen MRV-Prozesse geben.

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Lösung

REACTIFI wird es Forstmanagern, der Verwaltung und allen an relevanten Prozessen beteiligten Personen ermöglichen, Fernerkundungsdaten und davon abgeleitete Produkte für ihre Interessengebiete zu nutzen. Das Hauptziel ist es, diese Daten für REDD+-Berichtspflichten zu nutzen. Schlussendlich soll den Nutzern ermöglicht werden, schneller und genauer zu Handlungsentscheidungen zu treffen, als sie es mit derzeitigen Systemen bisher konnten.

Der REACTIFI-Output:

  • Ein vollwertiges webbasiertes geografisches Informationssystem, das auf Open-Source-Technologien aufbaut, skalierbar ist und auf REDD+ MRV zugeschnitten ist
  • Stakeholder können auf Informationen über den Waldzustand und den Kohlenstoffverlust durch Entwaldung und Waldschädigung sowie auf zusätzliche Hilfsdatensätze wie Wald- und Landbedeckungsebenen zugreifen und diese mit ihren eigenen Datensätzen ganz einfach kombinieren
  • Der Webservice ist eine vielseitige Lösung, die programmiert und getestet wurde, um als automatisierte Verarbeitungskette auf den Copernicus Cloud Processing Services (z. B. DIASes) zu laufen
  • Sentinel-Satelliten-Zeitreihenanalyse für die Waldüberwachung und CO2-Bewertung, verbesserte Erkennung von Schädigungen, bessere Trennung von Störungstypen und Schätzung von Emissionsfaktoren
  • Schätzung der Waldbiomasse mit hoher Genauigkeit durch Kombination von optischen Fernerkundungsdaten mit In-situ-Informationen wie terrestrischen Erhebungen oder Daten aus luftgestützten Fernerkundungssystemen
Cloudflight

Cloudflight entwickelt kundenspezifische Softwarelösungen mit dem Fokus auf High-Performance-Computing, Skalierbarkeit und Zuverlässigkeit. Die Softwaresysteme für dieses Projekt werden von Cloudflight entwickelt, validiert, eingesetzt und gehostet. Hierzu leisten viele hauseigene Experten ihren Beitrag.

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Joanneum Research analysiert Fernerkundungsdaten zur Überwachung der Umwelt, entwickelt Algorithmen zur Bildanalyse sowie Prozessketten zur Datenvorverarbeitung und generiert 3D-Informationen aus Stereobilddaten.

Vision

  • Arbeiten Sie in der Forstverwaltung, im Naturschutz oder in der Landschaftsökologie?
  • Sind Sie daran interessiert, bestehende Prozesse zu automatisieren oder zu optimieren?
  • Wir beraten und unterstützen Sie gerne!
Werner Mücke, Business Developer at Cloudflight

Werner Mücke

Industry Focus Co-Leader Aerospace
As a business developer and industry focus co-leader, Werner is always looking for opportunities to cooperate and build new products and services. Werner has an educational background in Surveying and Geoinformation with a PhD in engineering sciences. He has worked in the acquisition, processing, analysis, administration and management of different kinds of geospatial data (terrestrial, airborne, and space borne).

Laura Costa

Project Lead and Business Developer Aerospace
As a Geoinformation engineer with product management experience, Laura is leading projects at Cloudflight in the frame of Earth Observation: e.g. regarding precision farming, disease control, crop resilience and reforestation. As a business developer, she looks for new opportunities and manages to identify and prioritize the most effective strategies for each customer.

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