Überwachung von Feuchtgebieten in Österreich auf Basis von Sentinel-1 Zeitreihen

Posted by EODC on Wed 03 January 2024

Ziele des Services

Feuchtgebite erfüllen viele wichtige Funktionen im Ökosystem. Sind sind eine wichtige Kohlenstoffsenke, ein wichtiger Lebensraum für Flora und Fauna und erfüllen wichtige hydrologische Funktionen wie Hochwasserrückhalt. Daher gibt es nationale und internationale Strategien (z. B. die Ramsar-Konvention), die darauf abzielen, die verbleibenden Feuchtgebiete zu schützen. In Österreich ist der Neusiedlersee mit seinem breiten Schilfgürtel und umliegenden Lacken das größte Feuchtgebiet. Der Wasserpegel des Sees und die Fläche der Lacken unterliegen dabei sehr starken Schwankungen in Abhängigkeit von Niederschlagsmengen und der Temperatur, sodass Teile des Schilfgürtels und der Lacken immer wieder trocken fallen. Um eine großflächige Überwachung des Zustandes von Feuchtgebeiten in Österreich zu ermöglichen, liefert dieser Service in regelmäßgen Intervallen Informationen zur Ausdehnung der beiden Landbedeckungen „offenes Wasser“ und „überschwemmte Vegetation“ (hier vor allem Schilf).

Eingangsdaten

Der Service basiert auf Sentinel-1 Synthetic Aperture Radar (SAR) Daten die die Stärke der Rückstreuung des Radarsignal in einem Pixelabstand von 10 m x 10 m abbilden. Auf Basis dieser Sentinel-1 Daten wurden mittels (harmonischer) Regression der kleinsten Quadrate (engl. Harmonic least squares regression) Parameter berechnet, die die Veränderung der Rückstreuuung innerhalb eines Jahres abbilden. Zusätzlich wurden aus den Sentinel-1 Daten monatliche Mittelwerte der Rückstreuung auf Pixelebene berechnet.

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Methodik

Die Abhängigkeit der Radar Rückstreuung von den Eigenschaften der Landoberfläche erlaubt es Rückschlüsse auf Vegetationseigenschaften, Wasserbedeckung, Feuchtigkeitsgehalt etc. zu ziehen. Dieser Service verwendet ein Neuronales Netz (U-Net) um anhand dieser Unterschiede in der Rückstreuung in den Eingangsdaten die charakteristischen Merkmale von Wasserflächen und überschwemmter Vegetation zu lernen. Dadurch ist das Model in der Lage, diese Landbdeckungsklassen in zukünftigen Daten zu erkennen.

Verfügbarkeit und Zugriff

Aufgrund der Verfügbarkeit von In-Situ Daten wird das Modell derzeit nur für die Region Neusiedlersee trainiert und validiert. Im Laufe des Projektes soll der Service jedoch auf das gesamte Bundesgebiet ausgedehnt werden. Für jeden Aufnahmezeitpunkt einer Sentinel-1 Szene ist eine Bilddatei mit den beiden Klassen „offenes Wasseer“ und „überschwemmte Vegetation“ verfürbar. Der Zugriff auf die Daten erfolgt sowohl über WMS und - geplant - auch über STAC.