Andreas Hill*, Johannes Stoffels**, Joachim Langshausen*** * Departement Umweltsystemwissenschaften (ETH Zürich) [email protected] ** Umweltfernerkundung und Geoinformatik (Universität Trier) *** Landesforsten Rheinland-Pfalz (Forsteinrichtung / Inventur)
Schätzung der Holzvorräte in RLP auf Forstamt- und Revierebene durch Kombination von BWI3 – und Fernerkundungsdaten
ITES Montagskolloquien für die Praxis 09. Januar 2017 Zürich ETH Professur Forstliches Ingenieurwesen | | www.lue.ethz.ch Einleitung Rheinland-Pfalz (RLP)
Deutschland Rheinland-Pfalz
° Fläche: 357’208 km2 ° Fläche: 19’854 km2 ° Waldfläche: 114’191 km2 (32 %) ° Waldfläche : 8400 km2 (42 %) ° Waldbesitzarten ° Waldbesitzarten • Staatswald: 33 % • Staatswald: 27 % • Kommunalwald: 19% • Kommunalwald: 46 % • Privatwald: 48 % • Privatwald: 27 %
Dritte Bundeswaldinventur https://bwi.info
ETH Professur Forstliches Ingenieurwesen | 11.01.2017| 2 www.lue.ethz.ch Einleitung Schätzung auf Management-Ebenen mit BWI3-Daten
Management Ebenen Terrestrische Inventur in RLP (BWI): ° 46 Forstämter ° 2 x 2 km Netz ° 427 Forstreviere ° 5575 Plots à 1990 Trakte ° 104’184 Waldorte ° Winkelzählprobe auf Plot-Level ° Letzte Erhebung in 2012 (BWI3)
ETH Professur Forstliches Ingenieurwesen | 11.01.2017| 3 www.lue.ethz.ch Terrestrische Inventur (BWI3) Schätzung Holzvorrat nur mit BWI3-Daten
Small Area Level: Forstämter
1.00
0.75
0.50
0.25 Estimation Method onephase(onephase)
0.00
0 5 10 15 20 Dilemma Estimation-error [%] Rhaunen Small Area Level: Forstreviere «Terrestrische Inventur bedeutet einen hohen finanziellen Aufwand, aber die Daten sind aufgrund der Schätzfehler nicht 1.00 unterhalb der Landesebene verwertbar« 600
0.75 Lösungsansätze 400 0.50 ° Finanziellen Aufwand erhöhen (mehr Stichproben im Estimation Method
Timber Volume Timber [m3/ha] 200 onephase(onephase) Feld) 0.25 ° Alternative Inventurmethoden: ‹ Finanziellen Aufwand beibehalten oder reduzieren 0
und trotzdem Schätzfehler verringern ase 0.00 ph one 0 10 20 30 40 50 Estimator Estimation-error [%]
ETH Professur Forstliches Ingenieurwesen | 11.01.2017| 4 www.lue.ethz.ch Methode: Design-basierte Kleingebietsschätzer Konzept der zweiphasigen Waldinventuren
Kreiere grössere Stichprobe an b) Wende Model auf alle a) Hilfsinformationen Hilfsinformationen an und kreiere eine grosse Anzahl an Vorhersagen ° Modelliere Beziehung: der terrestrischen Zielvariable BWI-Daten ~ Hilfsinformationen Zweiphasig ° Erhöhung der Anzahl Stichproben ° Terrestrische Stichprobe wird Unterstichprobe der grossen Stichprobe ° Benutzung der terrestrischen Stichprobe zur Bias-Korrektur («zero mean residual property») Einphasig Einphasig
ETH Professur Forstliches Ingenieurwesen | 11.01.2017| 5 www.lue.ethz.ch Methode: Design-basierte Kleingebietsschätzer Konzept der zweiphasigen Waldinventuren
c.1) Globale Schätzung c.2) Kleingebietschätzung (unverzerrt)
° Bias-Korrektur durch Residuen ° Small areaestimator
c.3) Kleingebietschätzung (potentiell verzerrt) ° Extended small area estimator
° Keine Bias-Korrektur durch Residuen möglich Mandallaz, D. and Hill, A. and Massey, A. (2016). Design-based properties of some small-area estimators in forest ° Syntheticsmallareaestimator inventory with two-phase sampling. ETH Zurich, Department of Environmental Systems Science,Tech. rep. Available from http://e-collection.library.ethz.ch.
Mandallaz, D. (2013). Design-based properties of some small-area estimators in forest inventory with two-phase sampling. Can. J. For. Res. 43: 441-449 Hill, A. (2013). Comparison of Small Area Estimators in Forest Inventory using Airborne Laserscanning Data (Master thesis Georg-August-University Göttingen, 2013). ETH Professur Forstliches Ingenieurwesen Mandallaz, D. (2007). Sampling techniques for forest inventories. Chapter 4. CRC Press. | 11.01.2017| 6 www.lue.ethz.ch Hilfsinformationen Vorhersage des Holzvorrats auf Plotebene Einzelbaum - Ebene Plot Level
LiDAR – Kronenhöhemodell ] 3 ° Räumliche Auflösung: 5 m ° Sehr heterogener Informationsgehalt • Zeitfenster bis zu 10 Jahren zwischen
Volumen [m Volumen LiDAR-Befliegung und BWI3-Aufnahme • Variierende Punktdichte(1 p/m2 – 5 p/m2) Baumhöhe Baumartenklassifikation (Satelliten-Daten) Buche Douglasie Eiche ° Räumliche Auflösung: 10 m ° Klassifiz. Arten: Buche, Douglasie, Eiche, Fichte Kiefer Lärche Fichte, Kiefer
° Heterogener Informationsgehalt Tanne Baumhöhe + Baumart • Räumliche variierende Klassifikationsgenauigkeit
Bioklimatische Wuchsgebiete ° 15 Wuchsgebiete Baumhöhe + ° Z.t. stark ausgeprägte bioklimatische Gradienten Baumart + • Von sub-mediteranen bis zu montanen ETH Durchmesser Regionen Professur Forstliches Ingenieurwesen | 11.01.2017| 7 www.lue.ethz.ch Hilfsinformationen Baumartenklassifikation (Satelliten-Daten)
Validierung der Baumartenklassifikation auf Plot-Ebene: ° “Hard-Classification” der Hauptbaumarten auf Basis 80%-Schwellwert: • Gute Nutzergenauigkeiten für Buche, Fichte, Kiefer und Douglasie (70% -90%) • Akzeptable Nutzer Genauigkeit für Eiche (60%) • Gesamtgenauigkeit 76%
Stoffels, J. et al. (2015). Satellite-Based Derivation of High-Resolution Forest ETH Information Layers for Operational Forest Management. Forests ,6, 1982-2013 Professur Forstliches Ingenieurwesen | 11.01.2017| 8 www.lue.ethz.ch Modellierung OLS Regression Model (Plot Level)
Vorrat = f(MCH, LiDAR-Befliegungsjahre)
adj.R2: 0.30 3 RMSEcv: 153 m /ha
Model
adj.R2: 0.42 MCH, LiDAR-Jahr 3 RMSEcv: 140.3 m /ha
ETH Professur Forstliches Ingenieurwesen | 11.01.2017| 9 www.lue.ethz.ch Modellierung OLS Regression Model (Plot Level)
Vorrat = f(MCH, LiDAR-Befliegungsjahre , Baumarten)
adj.R2: 0.30 3 RMSEcv: 153 m /ha
Model
adj.R 2: 0.42 MCH, LiDAR-Jahr 3 RMSEcv: 140.3 m /ha
2 MCH, LiDAR-Jahr, adj.R : 0.45 3 Baumarten RMSEcv: 137.9 m /ha MCH, LiDAR-Jahr, adj.R 2: 0.45 Baumarten, 3 RMSEcv: 137.6 m /ha Wuchgebiete ETH Professur Forstliches Ingenieurwesen | 11.01.2017| 10 www.lue.ethz.ch Methode: Design-basierte Kleingebietsschätzer Konzept der zweiphasigen Waldinventuren
Kreiere grössere Stichprobe an Wende Model auf alle Hilfsinformationen Hilfsinformationen an und kreiere eine grosse Anzahl an Vorhersagen ° Modelliere Beziehung: der terrestrischen Zielvariable Terrestrische Daten ~ Hilfsinformationen Zweiphasig ° Erhöhung der Anzahl Stichproben ° Terrestrische Stichprobe wird Unterstichprobe der grossen Stichprobe ° Benutzung der terrestrischen Stichprobe zur Bias-Korrektur («zero mean residual property») Einphasig Einphasig
Stichprobenmenge
1-phasig 1862 Trakte 2 x 2km (5193 Plots) Kleingebietschätzung (unverzerrt) Kleingebietschätzung (potentiell unverzerrt) ° Bias-Korrektur durch Residuen ° Keine Bias-Korrektur durch Residuen möglich 2-phasig 30‘281 Trakte 500 x 500 m (86‘529 Plots) ° Small areaestimator ° Syntheticsmallareaestimator ° Extended smallareaestimator
ETH Professur Forstliches Ingenieurwesen | 11.01.2017| 11 www.lue.ethz.ch Resultate Kleingebietsschätzungen Forstamt – Ebene (44 Forstämter)
Adenau Ahrweiler Altenkirchen Annweiler Bad Dürkheim 15 10 5 0 Bad Sobernheim Bienwald Birkenfeld Bitburg Boppard 15 10 5 0 Cochem Daun Dhronecken Dierdorf Donnersberg 15 10 5 0 Gerolstein Haardt Hachenburg Hillesheim Hinterweidenthal 15 10 5 0 Hochwald Idarwald Johanniskreuz Kaiserslautern Kastellaun Estimation Method 15 onephase(variance) 10 psmall(g_variance) 5 0 psynth extended(g_variance) Koblenz Kusel Lahnstein Nastätten Neuerburg psynth(g_variance)
Estimation Error [%] Error Estimation 15 10 5 0 Neuhäusel Otterberg Pfälzer Rheinauen Prüm Rennerod 15 10 5 0 Rheinhessen Simmern Soonwald Traben-Trarbach Trier 15 10 5 0 e e Wasgau Westrich Wittlich Zell has 15 op onephas tw 10 5 0 se se e se hase has p epha op ophase onepha twophase on two onephase tw onepha tw Estimator
ETH Professur Forstliches Ingenieurwesen | 11.01.2017| 12 www.lue.ethz.ch Resultate Kleingebietsschätzungen
Adenau Ahrweiler Alf Allenbach Alsenz-Obermoschel Alteburg Altenglan Altenhof-KobenbachAltenkirchen PBR 05 Anhausen Argenthal Arzbach Arzfeld PBR 14 Auderath Axertal Bad Bergzabern Bad Breisig Bad Ems-Dausenau Bad Hönningen Bad Marienberg Bad Münster a.St.-E Bad Sobernheim Baumholder-Westrich Baybachtal 12.5 15 20 12 25 15 12 8 10.0 10.0 20 15 12.5 15 10.0 15 15 20 15 15 9 10 7.5 7.5 10 7.5 15 10 20 10.0 10 7.5 10 10 8 15 10 10 6 15 5.0 10 10 15 7.5 10 5.0 10 10 10 6 5 4 5.0 5.0 10 5 10 5.0 5 5 2.5 5 5 5 4 5 5 5 5 3 2 2.5 2.5 5 2.5 5 5 5 5 2.5 0 0.0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.0 0.0 0 0 0.0 0 0 0 0 0.0 0 onephasetwophaseForstrevieronephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase –onephas Ebene etwophase onephasetwophase onephasetwophase (395twophase onephasetwophase Reviere)onephasetwophase onephasetwophase twophase twophase onephasetwophase onephasetwophas e onephasetwophase onephasetwophase onephas etwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase Bechhofen Bellingen Bendorf Berg Bergen Bergweiler Bernkastel-Noviand Bettenfeld-Meerfeld Beuren Birkenfeld Birresborn Bitburg-Land-Süd Bitburg-Steinborn Böhl Bonsbeuern-Hontheim Boos Boppard I Boppard II Börfink Braubach-Kamp-Bornhofen Brauschied Breitenau Bremerhof Briedel 20 20 15 15 12 15 30 30 12 15 10.0 15 20 9 20 20 20 15 15 7.5 15 15 15 20 15 10 15 10 10 8 10 20 20 8 10 7.5 10 5.0 10 10 10 6 10 10 5.0 10 10 10 10 5 5 5 3 10 10 5 5 4 5 10 10 4 5 5 2.5 5 5 2.5 5 5 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.0 0 0 0.0 0 0 0 0 onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephas etwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophas e onephasetwophase onephasetwophase onephas etwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase
Bruttig-Fankel Bubach Buch Büchelberg Buchfinkenland Büdlicherbrück Bürgerwald Buschied Cochem Daaden Dachsenhausen-Osterspai-BechelnDahn Daleiden PBR 16 Dannenfels Darscheid Daun Daun PBR 11 Demerath Dierdorf Dierdorf - Großmaischeid Drachenfels Dreis-Brück Eckfeld-Manderscheid Edenkoben 15 15 20 20 20 12 20 4 25 30 40 15 6 10.0 25 40 80 20 8 15 15 15 9 15 3 20 30 30 7.5 20 20 40 20 30 60 15 15 10 6 10 15 20 10 4 20 15 10 10 10 10 6 10 2 10 20 5.0 10 10 20 10 20 40 10 4 5 5 5 3 5 5 1 5 10 10 5 2 10 2.5 5 10 20 5 5 5 2 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephas etwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase twophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophas e onephasetwophase onephasetwophase onephas etwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase
Ediger-Eller Einrich Nord Einrich Süd Eisenbach Eistal Elbert-Augst EllerspringEllweiler-Niederhambach PBR 06Elmstein Emmelshausen Emmerichshütte Enkenbach-Alsenborn Enkirch Entenpfuhl Erbeskopf Erzgrube Ettringen-Rieden Farnschlade-Wehbach Fell Finsterbrunnen Flammersfeld-Peterslahr Fluterschen Frankscheid Frechental 15 20 50 20 30 15 12 15 15 7.5 15 20 10.0 15 9 15 20 10 40 15 15 10 20 10 7.5 9 20 10 7.5 10 30 10 20 10 8 10 10 5.0 6 5.0 10 15 5.0 6 10 5 20 10 5 5 10 10 5 2.5 5 3 5 10 10 5 5 10 5 10 4 5 5 2.5 3 2.5 5 5 0 0.0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.0 0 0.0 0 0 0 onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephas etwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophas e onephasetwophase onephasetwophase onephas etwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase
Freusburg Ganerben Gauchsberg Gebhardshain Gerolstein Gevenich Geweberwald Gierscheid Glan-MünchweilerGöllheim-Kerzenheim Gondenbrett PBR 32 Gräfenstein Grafenthalerhof Gut Schirmau Haßloch Hachenburg HackmesserseiteHahnstätten-Kaltenholzhausen Haide Haingeraide Hardenburg Hardt-Südeifel Hattgenstein Hauenstein 12 20 20 40 20 30 25 20 15 10.0 30 15 15 15 10 20 20 15 30 15 20 20 7.5 10 10 9 15 9 9 9 10 15 20 15 15 10 20 6 10 6 6 10 6 10 10 5 10 10 10 20 10 10 10 10 5.0 5 5 5 5 10 5 5 10 5 5 5 2.5 10 3 5 3 3 5 3 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephas etwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase twophase onephasetwophase onephasetwophas e onephasetwophase onephasetwophase onephas etwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase
Heckenbach Heidweiler-Niersbach Heiligkreuz Heltersberg Herdorf-Friedewald Hermersbergerhof Hermeskeil Herschbach HerschbergHerxheim-Queichwaldungen Hillesheim Hillesheim-Kelberg PBR 33Himmighofen Hinterbüsch Hinterweidenthal Hinzerath Hochacht-Kaltenborn Hochpochten Hochscheid Hofswald Hohe List Hohe Loog Höheinöd Hohemarken 12.5 20 10.0 15 20 15 25 6 15 40 20 50 30 15 20 15 10.0 15 10 15 10 10 15 20 7.5 20 40 30 15 40 7.5 15 10 7.5 10 10 10 10 15 4 5.0 10 30 20 5.0 10 10 5.0 5 10 5 5 10 10 20 20 10 20 10 5 2.5 5 5 5 5 5 5 2 2.5 5 10 5 10 10 2.5 5 5 5 0.0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.0 0 0 0 0 0 0 0 0.0 0 0 0 0 onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephas etwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase twophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophas e onephasetwophase onephasetwophase onephas etwophase twophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase
Hohenecken Höhn Holzland Horbruch Hottenbach Hümmel HWG Wald Idar-Oberstein Irmenach Irrel Isenach Jägerhaus-Lauschhütte Jägerlust Jägerpfad-Hillscheid Jägerthal Jerusalemsberg Johanniskreuz Jünkerath Kaisersesch Kalmit Kannenbäckerland Kappel Kastellaun Kelberg 15 25 30 50 15 15 50 12.5 15 15 20 8 100 15 10.0 20 15 10 10 40 15 40 10 10.0 9 9 15 6 75 10 7.5 15 20 10 20 30 10 10 10 30 7.5 10 6 10 6 10 10 15 5 5 20 20 5 5.0 10 4 50 5.0 10 10 5 10 10 5 5 5 10 2.5 5 3 5 3 5 2 25 5 5 2.5 5 5 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.0 0 0 0 onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephas etwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophas e onephasetwophase onephasetwophase onephas etwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase
Kempenich Kesseling Kiefernkopf Kirburg Kirchen Kirchheim-Bolanden Kirn Klausen Kleinich-Longkamp Kleinmaischeid Klingenmünster Klosterwald Königsfeld-Thiergarten Kordel-Zemmer Kroppacher Schweiz Kröv-Reil Kühkopf Laacher See Lahn-Aar Lahn-Esterau Lahnstein Landscheid Landstuhl Langenberg 15 8 20 10.0 15 20 20 10.0 15 30 50 15 15 15 7.5 7.5 10 10 10 10 10 7.5 6 40 30 10 9 10 9 15 5.0 10 15 15 10 20 4 30 20 10 6 6 10 10 10 5.0 5 10 5 5 10 5 5 5.0 20 5 5 5 2.5 2.5 5 5 5 2.5 5 10 2 10 10 3 3 5 5 5 0.0 0.0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephas etwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophas e onephasetwophase onephasetwophase onephas etwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase
Langenfeld Lasterbach Laubach Lauter Lauterecken Leisel Leiwen Lemberg Lenneberg Lichtenberg Liebenscheid Lieg Liesenich Linz-Unkel Loreley Nord Loreley Süd Ludwigshafen Lustadt Lützelsoon Lutzerath Macken Maifeld Malberg Malborn 10.0 20 20 30 8 6 20 25 15 20 10.0 15 30 20 15 15 20 7.5 9 6 15 20 15 20 15 7.5 20 10 15 15 15 15 9 20 15 5.0 6 4 15 10 10 10 20 10 10 10 10 6 10 10 4 10 10 10 10 5.0 10 5 10 5 10 5 2.5 3 2 2 5 5 5 5 5 2.5 5 10 5 5 5 5 5 3 0 0 0 0.0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephas etwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophas e onephasetwophase onephasetwophase onephas etwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase
Estimation Error [%] Mannebach Marienstatt Masburg Masselbach Maxsain Mayen Mehlbach Mehring Meisenheim Mengerschied Miehlen Mittelstrimmig Modenbach Mölschbach Monreal Montabaur-Ahrbach Moosbach Morbach Morlautern Morschbach Mörsdorf Mückenwiese Mühlenberg Münchhof 50 20 10.0 30 80 20 10.0 20 15 4 15 8 20 15 30 40 7.5 9 15 15 10 60 4 10 15 7.5 15 9 15 3 10 6 10 20 30 15 6 10 10 20 10 6 10 10 10 20 10 5.0 5 40 2 10 5.0 10 2 5 4 5 10 10 5 2.5 3 5 5 10 20 5 5 2.5 5 5 3 5 1 5 2 0 0 0 0 0 0.0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.0 0 0 0 0 0 0 0 0 onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephas etwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase twophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophas e onephasetwophase onephasetwophase onephas etwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase
Münchweiler Mündersbach Mürlenbach Nachtsheim Nahe Nassau Nastätten Neubau Neuerburg Neuerburg-Mitte PBR 13 Neunkirchen Neupfalz Neustadt-Waldbreitbach Niederahr Niederstadtfeld Niederwörresbach Nohn-Barsberg Nürburg Ober-Olm Obererbach-Rosenheim Oberheimbach Oberwallmenach Oberwesel Öfflingen 20 20 30 15 30 15 25 20 8 30 40 12 30 25 30 15 15 10 10 60 15 20 30 15 6 20 30 9 15 20 15 20 10 20 10 40 10 20 15 20 20 15 20 10 10 10 5 5 10 20 10 4 20 6 10 10 5 5 5 10 5 10 5 20 5 10 5 10 5 2 10 10 10 3 10 5 5 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephas etwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase twophase twophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophas e onephasetwophase onephasetwophase onephas etwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase
Osburg-Farschweiler Ourtal Pelm Perscheid Peterswald Piesport Pirmasens Puderbach Quint Raubach Rechte Rheinseite Reifferscheid Reinsfeld-Grimburg Reislerhof Remstecken Rennerod Rettersen-Weyerbusch Rhaunen Rheinauen Rheinböllen Rheinbrohl Rhens Rinzenberg Rodalben 30 15 50 20 12.5 12 15 15 30 30 12 25 20 4 20 20 20 15 20 10.0 9 10.0 20 10 20 10 10 15 15 15 40 15 15 15 15 7.5 10 10 20 20 7.5 8 15 3 15 10 30 10 10 10 5.0 6 5.0 5 10 5 10 2 10 10 20 10 10 2.5 3 5 5 10 10 2.5 10 4 5 5 5 1 5 5 5 10 5 5 5 5 5 0.0 0 0 0 0 0 0.0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephas etwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophas e onephasetwophase onephasetwophase onephas etwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase
Rodenbach (FA 14) Rodenbach (FA 24) Rommersheim Roth Rülzheim-Friedrichsbühl Rumbach Ruppertsweiler Salmwald Schanzerkopf Scharfeneck Scheibenhardt Schifferstadt Schlierschied Schöndorf Schönstein PBR 04 Schuld Sellerich (2011..) Selters Senheim Sensweiler Sien Simmern Singhofen Sinzig 20 30 10.0 6 20 12.5 12.5 15 6 15 15 15 20 12 15 40 15 10.0 10.0 7.5 9 15 10.0 10.0 15 10 30 7.5 9 7.5 15 7.5 6 4 7.5 7.5 20 10 4 10 10 10 15 8 10 10 6 10 5.0 5.0 10 5.0 5.0 10 10 5 20 5.0 5.0 2.5 3 2 5 2.5 2.5 5 10 5 2 5 5 5 5 4 5 10 5 2.5 3 2.5 5 2.5 0.0 0 0 0 0.0 0.0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.0 0 0.0 0 0.0 onephasetwophase twophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephas etwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase twophase onephasetwophas e onephasetwophase onephasetwophase onephas etwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase
Sippersfeld Sohren-Büchenbeuren Spangenberg Speicher Speyer Spitzrain Springiersbach-WintrichSt.Germanshof St.Goar Stadt Kandel Stadtkyll Stahlberg Steffeln Steigerhof Stephansberg Sternfeld Strassenhaus Stromberg Stüdenbach Stumpfwald Südkreis Taubensuhl Thalfang Traben-Trarbach
25 20 8 30 15 15 30 20 30 25 60 20 15 20 15 6 6 9 9 10 10 15 7.5 10 20 15 15 9 10 20 15 4 20 10 10 20 5.0 20 15 40 10 6 10 10 10 4 6 6 5 5 10 5 10 10 5 10 5 5 2 2 10 3 3 5 5 10 5 2.5 10 5 20 5 5 3 5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephas etwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophas e onephasetwophase onephasetwophase onephas etwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase
Treis-Karden Trier-Euren Trier-Weisshaus Trifels Trippstadt Üdersdorf-Gillenfeld Ulmen Untere Ahr PBR 03 Untermosel Urbach Üxheim Vallendar Veldenz Vettelschoss PBR 08 Viehstrich Vorholz Waldalgesheim Waldböckelheim Waldeifel Waldgemark Waldleiningen Waldrach Wallberg Wallhausen 12 12 30 12 15 12.5 6 4 25 30 8 15 6 6 20 15 15 10.0 9 9 9 20 20 6 6 10 15 10.0 9 7.5 10 10.0 7.5 6 4 6 3 6 15 4 20 10 10 4 4 15 7.5 6 10 5.0 10 7.5 2 10 10 4 5 10 5.0 5 5.0 5.0 3 2 3 1 3 5 2 10 2 5 5 2 2 5 2.5 3 5 2.5 5 2.5 2.5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.0 0 0 0.0 0 0 0.0 0.0 onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephas etwophase onephasetwophase twophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase twophase onephasetwophase onephasetwophas e onephasetwophase onephasetwophase onephas etwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase
Wallmerod Wattenheim Wechsel Wegelnburg Weißler Höhe Weidenbach (FA 1) Weidenthal Weiherhof Weinbiet-Ordenswald Weinsheim Wellbachtal Welschbillig-RalingenWesterburg-WillmenrodWesterwälder Seenplatte Wilgartswiesen Winden Winterspelt Wirges Wittgemark Wittlich Woldert Wolfsägerhof Wolfseck Wolfsgrube 10.0 10.0 30 15 15 15 20 30 30 12 60 15 40 20 7.5 15 10 15 15 10 10 9 20 7.5 30 10 15 15 10 20 10 10 10 10 10 15 20 20 40 10 10 10 10 5.0 5 5 5 10 6 10 5.0 20 5 2.5 5 10 5 5 5 5 5 5 10 10 3 20 2.5 5 10 5 5 0 0.0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0.0 0 0 0 0 0 onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephas etwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophas e onephasetwophase onephasetwophase onephas etwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase
Wolfstein Worms Wörth Zell Zeltingen Züsch Zweibrücken NA
8 25 50 40 ETH6 6 9 20 40 15 6 4 6 15 30 30 10 4 10 20 20 4 2 2 3 5 10 10 5 2 Professur0 Forstliches0 0 Ingenieurwesen0 0 0 0 0 | 11.01.2017| 13 twophase twophase onephasetwophase onephasetwophase onephasetwophase onephas etwophase onephasetwophase twophase www.lue.ethz.ch Estimator Resultate Kleingebietsschätzungen Vergleich der Methoden (Schätzfehler)
Small Area Level: Forstämter Comparison: Multiphase to Onephase (Baseline)
1.00 1.00
Small Area Level 0.75 Forstämter Forstreviere 0.75 0.50
Estimation Method onephase(onephase) 0.25 twophase(psmall) twophase(psynth extended) 0.50 twophase(psynth) 0.00 Cumulative Prob. Cumulative 0 5 10 15 20 Estimation-error [%] Small Area Level: Forstreviere 0.25
1.00
0.75 0.00
-100 -50 0 50 100 Estimation Method Reduction of std-error compared to onephase [%] 0.50 onephase(onephase) twophase(psmall) twophase(psynth extended) Forstämter (unverzerrte Schätzer): Forstreviere (unverzerrte Schätzer): 0.25 twophase(psynth) ° 1-phasig: 10% der Fehler < 5%, max. 12% ° 1-phasig: in 50 %, Fehler zwischen 17% and 50% ° 2-phasig: 60% der Fehler < 5%, max 12% ° 2-phasig: In 50%, Fehler zwischen 10% and 25% 0.00
0 10 20 30 40 50 Estimation-error [%]
Estimation Error: Std-error / Point Estimate
ETH Professur Forstliches Ingenieurwesen | 11.01.2017| 14 www.lue.ethz.ch Zusammenfassung / Diskussion
Ausgangssituation: ° Hoher finanzieller Aufwand für terrestrische Inventur <> Schätzungen zu ungenau für Verwertung auf Planungsebenen
Bisherige Ergebnisse: ° Deutliche Reduktion der Schätz-Ungenauigkeiten auf Forstamt- und Revierebene möglich ° Vorhandene Daten intensiver genutzt ° Heterogenität in Fernerkundungs-Produkten in Modellen teilweise abgefangen
http://www.esa.int
In naher Zukunft: ° Verbesserung der Datenqualität durch: • Sentinel2 – Daten zur Baumartenklassifikation (aktueller und homogener) • Luftbild-basierte Kronenhöhenmodelle (alle 2 Jahre aktualisiert)
‹ Erhöhung der Modellgenauigkeit / weitere Reduktion der Schätzfehler
Quelle: Fernerkundung Universität Trier (feut) ETH Professur Forstliches Ingenieurwesen | 11.01.2017| 15 www.lue.ethz.ch