Seitenanzahl: 47; Seitennummer: 1 - DeCOVER Schlussbericht
Seitenanzahl: 47; Seitennummer: 1 - DeCOVER Schlussbericht
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<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 1<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
Hauptphase Arbeitsdokument<br />
Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
<strong>DeCOVER</strong> <strong>Schlussbericht</strong><br />
- gemäß Nr. 8.2 NKBF_98 -<br />
Autoren: FKZ<br />
Oliver Buck<br />
Olaf Büscher<br />
Peter Hofmann<br />
Sönke Müller<br />
50EE0521<br />
50EE0522<br />
Christian Weise 50EE0523<br />
Henning Schrader<br />
Thomas Schrage<br />
Markus Jochum<br />
Florian Moder<br />
Vanessa Heinzel<br />
50EE0524<br />
50EE0525<br />
Regine Richter 50EE0526<br />
Cornelia Storch<br />
Christina Hau<br />
Erika Höber<br />
50EE0527<br />
Sebastian Paasche<br />
Kathrin Weise 50EE0528<br />
Robert Schenkel 50EE0529<br />
Chris Schubert<br />
Rolf Lessing<br />
50EE0530
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 2<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
Hauptphase Arbeitsdokument<br />
Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
Index Status:<br />
Datum Bemerkungen/ Durchgeführte Änderungen:<br />
[F]inal/[E]ntwurf<br />
Art, betroffene Seiten: durch:<br />
0808_V06 F 28.08.08 Redaktionelle Überarbeitung nach Feedback EFTAS<br />
- BMU (Dr. Streuff)<br />
- DLR (Roßner)<br />
- BKG (Prof. Dr. Grünreich)<br />
Änderungen und Ergänzungen:<br />
Überarbeitung Inhaltsverzeichnisstruktur und<br />
Kurzdarstellung, Aktualisierung<br />
Nutzerübersicht-Grafik, Daten-CD<br />
Verfügbarkeit, AG OAK Zusammenarbeit,<br />
Integration Produktvalidierungsergebnisse,<br />
Korrektur verfügbarer Bezugsdokumente,<br />
Austausch Grafik Change Layer Konzept,<br />
Überarbeitung Arbeitspaket (AP) Textbezüge,<br />
Grafikbezüge, Vorprozessierungs-Methoden,<br />
Validierungsergebnisse, Fortführungskonzept,<br />
Fazit und Ausblick<br />
EFTAS<br />
Überarbeitung Geodatenportal-Beschreibung DIMM<br />
Ergänzungen zu Kap.2.10 (Exemplarische<br />
Überführung in Zielsysteme), Überarbeitung<br />
OA-Übersicht (Kap.2.3)<br />
ITD<br />
0807_V05 F 07.07.08 Feedback DLR-Ergänzung S.24 ff DLR<br />
0807_V04 F 04.07.08 GAF: Korrekturen GAF<br />
0806_V03 E 30.06.08 ITD: S. 29-35 (AP 4190-Arbeiten)<br />
RSS: Input Tab.7.; Korrekturen<br />
ITD,RSS<br />
0806_V02 E<br />
26.06.08 IPI: S28,29 (QS amtlicher Systeme)<br />
DEF: S.18,19 (Redaktionelle Korrekturen)<br />
Kommentare durch<br />
RE: S.17,19,20, 22 (Ergänzungen, textliche<br />
Korrekturen)<br />
GDS: S10, Ergänzung LfUG Nutzerüberschrift<br />
DIMM: S.9, S12 (Ergänzung BNTK ST), S.29<br />
(Ergänzung Geodatenportal)<br />
IPI, DEF,RE, GDS, DIMM<br />
0806_V01 E 16.05.08 Erster Entwurf auf Basis Partner-AP-Input EFTAS
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 3<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
Hauptphase Arbeitsdokument<br />
Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
Inhaltsverzeichnis<br />
Inhaltsverzeichnis ................................................................................................................................................. 3<br />
Abbildungsverzeichnis ......................................................................................................................................... 4<br />
Tabellenverzeichnis .............................................................................................................................................. 5<br />
Abkürzungen.......................................................................................................................................................... 6<br />
Bezugsdokumente................................................................................................................................................. 7<br />
1 Kurzdarstellung ............................................................................................................................................ 8<br />
1.1 Projektaufbau, Planung und Ablauf ............................................................................ 8<br />
1.2 Voraussetzungen, ausgehender wissenschaftlicher und technischer Stand............... 10<br />
1.3 Zusammenarbeit mit anderen Stellen........................................................................ 10<br />
2 Ergebnisse .................................................................................................................................................. 11<br />
2.1 Nutzereinbindung und Anforderungsanalyse............................................................ 11<br />
2.2 Interoperabilität durch semantische Objektarten-Modellierung................................ 15<br />
2.3 Entwicklung der <strong>DeCOVER</strong> Ausgangsdienst Spezifikationen................................. 18<br />
2.4 Entwicklung der <strong>DeCOVER</strong> Prozesskette ................................................................ 20<br />
2.5 Testumsetzungen des <strong>DeCOVER</strong> Ausgangsdienstes................................................ 23<br />
2.6 Methodenentwicklungen zur Unterstützung der Testimplementierungen ................ 25<br />
2.7 Aufbau eines Geodatenportals .................................................................................. 30<br />
2.8 Kosten-Nutzen-Analyse ............................................................................................ 32<br />
2.9 Das <strong>DeCOVER</strong> Fortführungskonzepts ..................................................................... 34<br />
2.10 Unterstützung bestehender Landbedeckungs- /-nutzungssysteme............................ 38<br />
3 Fazit und Ausblick ...................................................................................................................................... 46
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 4<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
Hauptphase Arbeitsdokument<br />
Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
Abbildungsverzeichnis<br />
Abbildung 1: <strong>DeCOVER</strong> Workflow-Übersicht, Hauptarbeitspakete (AP) und verantwortliche<br />
Partner........................................................................................................................... 8<br />
Abbildung 2: Übersicht der projektunterstützenden Institutionen und Organisationen...........12<br />
Abbildung 3: Modellausschnitt Basisvokabular [blau] – Vegetation , Applikationsontologie<br />
[gelb].............................................................................................................................16<br />
Abbildung 4: Übersicht der Objektarten des <strong>DeCOVER</strong>-Ausgangsdatensatzes....................19<br />
Abbildung 5: Schematische Prozesskette zur AD Produktion ...............................................21<br />
Abbildung 6 Ablauf der sequentiellen Prozesskette im TG Remmels (von oben links nach<br />
unten rechts).................................................................................................................22<br />
Abbildung 7: Übersicht der <strong>DeCOVER</strong> Testgebiete..............................................................24<br />
Abbildung 8a-d: a) Bewölkte Ausgangsszene (Ikonos Jan.2006), b) wolkenfreies Ersatzbild<br />
(Ikonos Feb.2006) , c) Bild mit erweitert Wolkenmaske; d) wolken- und schattenfreies<br />
Ergebnisbild..................................................................................................................26<br />
Abbildung 9 Beispielkorrelation Wolkengrenzen-Schattengrenzen .......................................27<br />
Abbildung 10: Demonstrationsbeispiel Ko-Registrierung ......................................................27<br />
Abbildung 11: Beispiele korrespondierender Kreuzungsstrukturen für das lokale Matching<br />
Radarsat-SPOT ............................................................................................................28<br />
Abbildung 12: Weboberfläche des <strong>DeCOVER</strong> Datenportals (www.geoway.de/decoverportal/)<br />
.....................................................................................................................................31<br />
Abbildung 13: Beschaffungsweg für a) CORINE Land Cover 2006; b) FTS Soil Sealing .....34<br />
Abbildung 14: Schematische Übersicht des Change Layer Konzepts...................................35<br />
Abbildung 15: Bildbeispiele für Rasterderivate innerhalb der Fokussierung (von links nach<br />
rechts: die Kanaldifferenzen t0/t1, die normierten Kanaldifferenzen t0/t1, die spektrale<br />
Veränderungsintensität sowie die rasterbasierte Z-Statistik bezüglich dem<br />
Vektordatensatz t0).......................................................................................................35<br />
Abbildung 16: Ausschnitt Veränderungs-Layer Herne (schraffiert) überlagert mit der<br />
<strong>DeCOVER</strong>-t0-Kartierung und den Bilddaten. Je Veränderungs-Objekt werden die<br />
plausibelste Klasse (schwarz), der Plausibilitätswert (schwarz) und die Menge der<br />
indizierten Level-1-Klassen angezeigt...........................................................................37<br />
Abbildung 17 Beispielhafte Darstellung des Veränderungslayers im TG Dresden. Links: SPOT-Szene<br />
vom 22.09.2005; Mitte: SPOT-Szene vom 15.07.2007 mit überlagertem manuell erstellten<br />
Veränderungslayers ; Rechts: SPOT-Szene 2007 mit überlagertem automatisch detektierten<br />
Veränderungen ...............................................................................................................38<br />
Abbildung 18: Schematische Darstellung des Szenario 1 zur Unterstützung bestehender<br />
Systeme .......................................................................................................................39<br />
Abbildung 19: Ablauf der Integration in amtliche Systeme am Beispiel der Qualitätssicherung<br />
des ATKIS Basis-DLMs im Szenario 1..........................................................................39<br />
Abbildung 20: Testgebiet Dresden: a) <strong>DeCOVER</strong> AD (grün), ATKIS (rot) b) Verschneidung40<br />
Abbildung 21: Ablauf der Integration in amtliche Systeme am Beispiel der Qualitätssicherung<br />
des ATKIS Basis-DLMs im Szenario 2..........................................................................40<br />
Abbildung 22: Erweiterung von umweltrelevanten DLM-Objektarten (Beispiel Wald und<br />
Grünland) .....................................................................................................................41<br />
Abbildung 23: Verknüpfung der DLM-Geometrien mit den Versiegelungsinformationen zur<br />
Darstellung des Bebauungsattrituts durch den FTSP Sealing Layer am Beispiel der<br />
Stadt Potsdam. Die Darstellung zeigt auch, dass ein hoher Schwellenwert eher dem<br />
Verständnis des Attributtyps der ATKIS Definition entspricht. .......................................42<br />
Abbildung 24: Geometrische Generalisierung des DLM zu einer MKF von 25 ha. Links unten<br />
CORINE Land Cover 2000. ..........................................................................................44<br />
Abbildung 25: Vektorisierung des FTSP Soil Sealing Layers zur Bildung einer objektbasierten<br />
Versiegelungsmaske ....................................................................................................44<br />
Abbildung 26: DLM-Grenzen nach Generalisierung und Erstellung von Kernbereichen als<br />
Grundlage zur weiteren Segmentierung und Klassifizierung .........................................45
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 5<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
Hauptphase Arbeitsdokument<br />
Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
Tabellenverzeichnis<br />
Tabelle 1: Auflistung der wichtigsten Nutzeranforderungen nach Thematischem<br />
Zwischenprodukt (TZP) ................................................................................................13<br />
Tabelle 2: Eigenschaften zur <strong>DeCOVER</strong> AD Objektarten Spezifikation ................................15<br />
Tabelle 3: Auszug der Überführungstabellen von <strong>DeCOVER</strong> Objektarten............................17<br />
Tabelle 4: Technische Spezifikationen AD............................................................................20<br />
Tabelle 5: Einteilung der <strong>DeCOVER</strong> Testgebiete .................................................................24<br />
Tabelle 6: Übersicht der in die TZP Arbeiten integrierten Methoden.....................................29<br />
Tabelle 7: Übersicht über die im Rahmen der Kosten-Nutzen-Analyse befragten Behörden 32<br />
Tabelle 8: Übersicht zur qualitativen Bewertung des Ausgangsdatensatzes.........................33
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 6<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
Hauptphase Arbeitsdokument<br />
Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
Abkürzungen<br />
AAA Amtliches Festpunktinformationssystem, Amtliches<br />
Liegenschaftskatasterinformationssystem, Amtliches Topographisch-Kartographisches<br />
Informationssystem<br />
AD (<strong>DeCOVER</strong>-) Ausgangsdienst<br />
AdV Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder der Bundesrepublik<br />
Deutschland<br />
AP Arbeitspaket<br />
ATKIS Amtliches Topographisch-Kartographisches Informationssystem<br />
BBR Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung<br />
BEB ATKIS Attributtyp Art der Bebauung<br />
BfN Bundesamt für Naturschutz<br />
BKG Bundesamt für Kartographie und Geodäsie<br />
BMBF Bundesministerium für Bildung und Forschung<br />
BMU Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU)<br />
BNatSchG Bundesnaturschutzgesetz<br />
BNTK Biotoptypen- und Nutzungstypenkartierung<br />
CLC CORINE Land Cover<br />
CORINE Coordination of Information on the Environment<br />
DEF Definiens AG<br />
DFD Deutsches Fernerkundungsdatenzentrum<br />
DIMM Delphi IMM (DELPHI INFORMATIONSMUSTERMANAGEMENT GmbH)<br />
DLM Digitales Landschaftsmodell<br />
EFTAS Entwicklungsprojekte, Fernerkundung, Technologietransfer, Angewandte Ökologie,<br />
Systemberatung<br />
ETC-LUSI European Topic Centre Land Use and Spatial Information<br />
EU Europäische Union<br />
EUA Europäische Umweltagentur<br />
FE Fernerkundung<br />
FKZ Förderkennziffer<br />
FP6 Sechstes europäisches Forschungsrahmenprogramm<br />
FTSP Fast Track Service Precursor<br />
GAF Gesellschaft für angewandte Fernerkundung AG, Deutschland<br />
GDI-DE Geodateninfrastruktur Deutschland<br />
GDS Geo Data Solutions GmbH<br />
GIS Geo-Informationssystem<br />
GMES Global Monitoring for Environment and Security<br />
GSE GMES Service Element (Projekte zur Entwicklung von Geoinformationsdiensten im Rahmen<br />
des EarthWatch Programme der Europäischen Raumfahrtagentur ESA)<br />
ILS Institut für Landes- und Stadtentwicklungsforschung und Bauwesen NRW<br />
INSPIRE Infrastructure for Spatial Information in Europe<br />
InVeKoS Integriertes Verwaltungs- und Kontrollsystem<br />
IP Integriertes Projekt<br />
IPI Institut für Photogrammetrie und GeoInformation der Universität Hannover<br />
IRS Indian Remote Sensing Satellite<br />
ISO International Organisation for Standardisation<br />
ITD Info Terra Deutschland GmbH<br />
JOP Jena Optronik GmbH<br />
LB Landbedeckung<br />
LN Landnutzung<br />
LMCS Land Monitoring Core Service<br />
M (xxx) Meilenstein (xxx)<br />
MKF Mindestkartierfläche<br />
MKA Mindestkartierabstand<br />
MKB Mindestkartierbreite<br />
NDVI Normalized Differenced Vegetation Index<br />
NRW Nordrhein-Westfalen<br />
OA Objektart<br />
OAK Objektartenkatalog<br />
OWL Web Ontology Language<br />
QA Quality- Assurance<br />
QS Qualitätssicherung<br />
RE Rapid Eye AG<br />
RSS Remote Sensing Solutions GmbH
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 7<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
Hauptphase Arbeitsdokument<br />
Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
RVBO Regionalverband Bodensee-Oberschwaben<br />
SAR Synthetic Aperture Radar<br />
SATUM Anforderungsanalyse der Nutzung von satellitenbasierten Erdbeobachtungssystemen für die<br />
Umweltpolitik<br />
SFE Satellitenfernerkundung<br />
SH Schleswig-Holstein<br />
SPOT Système Pour l'Observation de la Terre<br />
SQL Structured Query Language<br />
TG Testgebiet<br />
TLWJF Thüringer Landesanstalt für Wald, Jagd und Fischerei<br />
TSX TerraSar-X<br />
TZP Thematisches Zwischenprodukt<br />
UBA Umweltbundesamt<br />
URQ User Requirements, Nutzeranforderungen<br />
WiPKA-QS Wissensbasierter Photogrammetrisch-Kartographischer Arbeitsplatz<br />
WMS Web Map Service<br />
XML eXtensible Markup Language<br />
Bezugsdokumente<br />
M207a Nutzerworkshop I Validierungsbericht<br />
http://www.decover.info/Nutzer/Protokolle/MSL_M207a_GAFEFTAS_F_06<br />
11_v3.0.pdf (Letzter Besuch: 13.08.2008)<br />
M201b Ergebnisse Nutzeranforderungsanalyse<br />
http://www.decover.info/Nutzer/Sonstiges/MSL%20201b.zip (Letzter<br />
Besuch: 13.08.2008)<br />
M207b Nutzerworkshop II Validierungsbericht<br />
http://www.decover.info/Nutzer/Nutzerworkshop_2/MSL_M207b_GAF_F_0<br />
801_v1%200_Nutzer.pdf (Letzter Besuch: 13.08.2008)<br />
<strong>DeCOVER</strong> OAK <strong>DeCOVER</strong> Erweiterter Objektartenkatalog V3.4)<br />
http://www.decover.info/Nutzer/Sonstiges/0<strong>47</strong>0-ITD-<strong>DeCOVER</strong>-OAK-ITD-<br />
F-0710-V3%204.pdf (Letzter Besuch: 13.08.2008)<br />
M202 Produktvalidierungsbericht<br />
http://www.decover.info/Nutzer/Sonstiges/MSL_M202_GAF_F_v02.zip<br />
(Letzter Besuch: 13.08.2008)
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 8<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
Hauptphase Arbeitsdokument<br />
Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
1 Kurzdarstellung<br />
1.1 Projektaufbau, Planung und Ablauf<br />
In diesem Gesamtbericht wird eine Übersicht der wesentlichen Projektergebnisse der<br />
<strong>DeCOVER</strong> Hauptphase (2006-2008) gegeben. Hierbei soll auf die Erkenntnisse der<br />
einzelnen Hauptarbeitspakete eingegangen werden, um einen Gesamtkontext herzustellen.<br />
Die folgende Abbildung gibt die prinzipielle Entwicklungslogik wider und stellt den<br />
Zusammenarbeit zwischen den Hauptarbeitspaketen dar (Abbildung 1).<br />
Rückkopplungen<br />
i Nutzeranforderungen – Service Definition<br />
j Service Demonstration - Nutzeranforderung<br />
k Service Definition - Innovationsansätze<br />
Hauptarbeitspaket (AP) Titel/Inhalt Leitung<br />
AP 1000 Koordination, Öffentlichkeitsarbeit EFTAS<br />
AP 2000 Nutzereinbindung GAF<br />
AP 3000 Interoperabilität und Geodatenmanagement DIMM<br />
AP 4000 Innovationsansätze (Methodik) IPI<br />
AP 5000 Spezifizierung und Design ITD<br />
AP 6000 Implementierung RE<br />
Abbildung 1: <strong>DeCOVER</strong> Workflow-Übersicht, Hauptarbeitspakete (AP) und verantwortliche Partner<br />
Über die Projektkoordination wurde der Projektablauf sowie die Öffentlichkeitsarbeit des<br />
Projektes gesteuert (AP1000, Abbildung 1), einschließlich regelmäßiger<br />
Informationsbereitstellung über Newsletter, Konferenzteilnahmen und Präsentationen. Mit<br />
Hilfe einer Kosten-Nutzen-Analyse wurde ein Selektionsmechanismus zur Bewertung und<br />
Spezifikation der <strong>DeCOVER</strong> Konzeption aufgebaut und umgesetzt (Kap. 2.8).<br />
Die Orientierung am Bedarf der Nutzer stellte das zentrale Anliegen des <strong>DeCOVER</strong><br />
Vorhabens dar. Der bestehende und nur teilweise abgedeckte Bedarf nach aktuellen
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 9<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
Hauptphase Arbeitsdokument<br />
Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
Landbedeckungs- und –nutzungsinformationen basiert auf den Anforderungen zumeist<br />
europäischer Direktiven und raumpolitischer Initiativen. Diese Anforderungen und der daraus<br />
ableitbare Bedarf wurde intensiv innerhalb einer Nutzeranforderungsanalyse unter<br />
Beteiligung zahlreicher Nutzerbehörden und- institutionen erhoben und bewertet (AP2000,<br />
Vgl. Kap.2.1).<br />
Diese Anforderungen steuerten die weiteren Projektentwicklungen. Sie dienten als Basis der<br />
<strong>DeCOVER</strong> Spezifikationen (AP5000, Vgl. Kap. 2.3) und stellten ein Bewertungskriterium zur<br />
Validierung der prototypischen Testumsetzungen dar (AP6000, Vgl. Kap. 2.4). Die<br />
Ergebnisse der Nutzervalidierung flossen als Rückkopplung in eine optimierte zweite<br />
Spezifikation und Testumsetzung ein. Innerhalb der Spezifikation wurden die Objektarten<br />
des <strong>DeCOVER</strong> Ausgangsdienstes definiert und in einen einheitlichen Objektartenkatalog<br />
überführt.<br />
Die Arbeiten zur semantischen Interoperabilität stellten ein weiteres Selektionskriterium zur<br />
Konzeption der <strong>DeCOVER</strong> Dienste dar (AP3000, Kap. 2.2). Durch die semantische<br />
Modellierung der <strong>DeCOVER</strong> Objektarten konnte eine semantische Überführung und<br />
Verbindung zu weiteren Landbedeckungskatalogen und Systemen hergestellt werden. Damit<br />
kann eine Objektartenüberführung ermöglicht und somit die Unterstützung weiterer<br />
Landbedeckungssysteme ermöglicht werden (Kap. 2.10.).<br />
Die Spezifikationen des <strong>DeCOVER</strong> Ausgangsdienst wurden innerhalb von drei Testgebieten<br />
und zwei Produktionszyklen exemplarisch umgesetzt. Für die Umsetzung wurden eine neue<br />
Prozesskette mit sowohl zentralen als auch dezentralen Modulen entwickelt. Während die<br />
Steuerung, Datenintegration und Haltung zentral durchgeführt wird, erfolgt die<br />
Datenproduktion dezentral durch verschiedene thematische Experten (Vgl. Kap. 2.4).<br />
Innerhalb der ersten Testumsetzung wurde ein Landnutzungs- /-bedeckungsdatensatz (der<br />
<strong>DeCOVER</strong> Ausgangsdatensatz) in den Testgebieten Herne (NRW) und Dresden (SN) mit<br />
einer Mindestkartierfläche von 1 ha erstellt (Vgl. Kap. 2.5). Die Ergebnisse der<br />
Testumsetzung wurden durch Referenznutzer validiert und auf einem Nutzerworkshop<br />
präsentiert und diskutiert. Die Erfahrungen der Validierung flossen in die zweite<br />
Testumsetzung ein. Hierbei wurde der Ausgangsdatensatz innerhalb einer optimierten<br />
Prozesskette unter Reduktion der Mindestkartierfläche auf 0.5 ha in den Testgebieten Herne<br />
(NRW) und Remmels (SH) erstellt.<br />
Über das AP4000 wurden neue Methoden untersucht zur Unterstützung der <strong>DeCOVER</strong><br />
Konzeptumsetzung. Die Methodenentwicklungen wurden so weit möglich in die<br />
Testumsetzungen integriert (AP4000, Vgl. Kap.2.6). Ein Schwerpunkt der<br />
Methodenentwicklung lag dabei in der Entwicklung des <strong>DeCOVER</strong> Fortführungskonzeptes<br />
(Kap. 2.9). Mit Hilfe dieses Ansatzes soll eine Fortführung und Aktualisierung von <strong>DeCOVER</strong><br />
Daten nicht über eine wiederholte Vollinventur geschehen, sondern über die fokussierte<br />
Erkennung und Analyse tatsächlicher Veränderungen der Landbedeckung.<br />
Durch das Zusammenführen der Entwicklungen zur Interoperabilität (AP3000), den<br />
Ergebnissen der Spezifikation (AP5000) und der Testumsetzungen (AP6000) konnten<br />
weitere exemplarische Untersuchungen zur Unterstützung einer Aktualisierung von ATKIS-<br />
Daten (Basis-DLM) und Ableitung des europäischen CORINE Land Cover durchgeführt<br />
werden (Kap. 2.10).
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 10<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
Hauptphase Arbeitsdokument<br />
Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
Somit wurden folgende zentralen Ergebnisse in der abgeschlossenen <strong>DeCOVER</strong> Phase<br />
erreicht und werden in Kap. 2 näher erläutert:<br />
• Erhebung und Analyse der Nutzeranforderungen zur Ausrichtung und Fokussierung<br />
der <strong>DeCOVER</strong> Spezifikationen (AP2000, Kap.2.1)<br />
• Semantische Beschreibung, Vergleich und ontologie-basierte Modellierung der<br />
integrierten Objektartenkataloge <strong>DeCOVER</strong>, BNTK, CLC, ATKIS, GMES (GSE Land<br />
M2.1 Spezifikationen) (AP3000, Kap. 2.2)<br />
• Entwicklung der <strong>DeCOVER</strong> Ausgangsdienst-Spezifikationen (AP5000, Kap. 2.3)<br />
• Entwicklung einer sequentiellen Prozesskette zur Erzeugung eines <strong>DeCOVER</strong><br />
Ausgangsdienstes inkl. Qualitätssicherungsmaßnahmen (AP6000, Kap. 2.4)<br />
• Testimplementierung des <strong>DeCOVER</strong> Ausgangsdienst in den Testgebieten Herne,<br />
Remmels und Dresden (AP6000, Kap. 2.5)<br />
• Methodenentwicklungen zur Unterstützung des <strong>DeCOVER</strong> Konzepts (AP4000, 5000,<br />
6000, Kap. 2.6)<br />
• Aufbau eines Geodatenportals zur Visualisierung und Validierung der<br />
Projektergebnisse (AP3000, Kap. 2.7)<br />
• Kosten-Nutzen-Analyse zur bestehenden <strong>DeCOVER</strong> Spezifikation und<br />
Demonstration (AP1000, Kap. 2.8)<br />
• Entwicklung und Demonstration eines <strong>DeCOVER</strong> Fortführungskonzepts basierend<br />
auf Veränderungsindikationen (AP4000, Kap. 2.9)<br />
• Möglichkeiten zur Unterstützung bestehender Landbedeckungs- /-nutzungssysteme<br />
(AP4000, Kap. 2.10)<br />
1.2 Voraussetzungen, ausgehender wissenschaftlicher und technischer Stand<br />
Die Arbeiten der <strong>DeCOVER</strong> Hauptphase bauten auf den Ergebnissen der <strong>DeCOVER</strong><br />
Vorphase auf (FKZ: 50EE0513, 50EE0514, 50EE0515). Dadurch konnten die geleisteten<br />
Vorarbeiten im Bereich der semantischen Interoperabilität, Nutzereinbindung und<br />
Nutzeranforderungsanalyse sowie erste Kosten-Nutzen-Analysen erfolgreich weitergeführt<br />
werden.<br />
Im Rahmen verschiedener abgeschlossener und laufender GMES (GSE Forest, GSE Urban<br />
Services, GSE Land) und FP6-Projekte (IP geoland) zum Thema Landbedeckung-/ -nutzung<br />
wurden Dienste zur Abdeckung primär europäischer bis nationaler Anforderungen spezifiziert<br />
und demonstriert. Unter Berücksichtigung der dort gewonnenen Erfahrungen wurde der<br />
<strong>DeCOVER</strong> Ausgangsdienst für nationale Anforderungen weiter konkretisiert.<br />
Die langjährigen Erfahrungen der verschiedenen Projektpartner bildeten zudem den<br />
ausgehenden technischen Stand zu thematisch angepassten Klassifikationen innerhalb der<br />
jeweiligen <strong>DeCOVER</strong> Schwerpunkte. Im Bereich der Datenvorverarbeitung wurde zur Ko-<br />
Registrierung optischer und Radardaten auf bestehende Erfahrungen des Projektes<br />
ENVILAND aufgebaut. Für die semantische Modellierung von Objektarten zur Unterstützung<br />
und Überführung in andere Objektartenkataloge wurde auf Erfahrungen des BMBF-Projektes<br />
Semantische Interoperabilität mittels Geodiensten (meanInGs) aufgebaut.<br />
1.3 Zusammenarbeit mit anderen Stellen<br />
Durch die starke Ausrichtung des <strong>DeCOVER</strong> Konzepts am Bedarf der Nutzer fand eine enge<br />
Zusammenarbeit mit ausgewählten Referenznutzern statt (Vgl. Kap. 2.1). Der
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 11<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
Hauptphase Arbeitsdokument<br />
Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
Informationsaustausch verlief sowohl im Zuge von Vor-Ort-Konsultationen als auch über<br />
Informations- und Diskussionsworkshops sowie über regelmäßige Newsletter.<br />
Durch die als Referenznutzer eingebundenen Behörden und Institutionen fand eine<br />
Validierung der ersten Ausgangsdienst-Testumsetzungen statt (Vgl. Kap.2.1). Die finalen<br />
Ergebnisse der optimierten zweiten Testumsetzungen in Herne (NRW) und Remmels (SH)<br />
wurden zusammen mit weiteren Informationen zum Projektabschluss auf einer Daten-CD<br />
zusammengestellt und den <strong>DeCOVER</strong> Referenznutzern sowie weiteren unterstützenden<br />
Institutionen kostenlos zur Verfügung gestellt. Weitere CDs können bei Interesse durch die<br />
Projektkoordination (EFTAS GmbH) bereitgestellt werden.<br />
Zum Abgleich der <strong>DeCOVER</strong> Entwicklungen im Bereich Objektartenmodellierung mit den<br />
aktuellen ATKIS-Entwicklungen wurde ein Beratungsgremium bestehend aus Vertretern des<br />
AdV, BKG und <strong>DeCOVER</strong> etabliert. Dadurch konnte ein effizienter Austausch auf der<br />
Arbeitsebene erzielt werden, zur Entwicklung interoperabler Objektartendefinitionen und<br />
Überführungsmethoden.<br />
2 Ergebnisse<br />
2.1 Nutzereinbindung und Anforderungsanalyse<br />
Die Orientierung am Bedarf der Nutzer war das zentrale Anliegen des <strong>DeCOVER</strong><br />
Vorhabens. Gemäß der konzipierten Projektlogik (Abbildung 1) stellten die Anforderungen<br />
der Nutzer die Ausgangsbasis für alle weiteren Entwicklungen zum Design der <strong>DeCOVER</strong><br />
Dienste dar. Zur Erhebung der Nutzeranforderungen und Integration sogenannter<br />
Referenznutzer innerhalb <strong>DeCOVER</strong> wurde eine intensive Kontaktierung zu Beginn des<br />
Projektes initiiert. Über bestehende Nutzerkontakte, Vorträge, Veröffentlichungen und<br />
persönliche Vor-Ort-Gespräche konnte ein umfangreiches Referenznutzer-Netzwerk<br />
aufgebaut werden. Mit dem Ziel einer möglichst umfassenden Einbeziehung vorhandener<br />
Nutzeranforderungen konnte unter Berücksichtigung der Faktoren Regionalität,<br />
administrative Ebene (lokal bis national) und Aufgabenbereich, eine fachliche Unterstützung<br />
des Vorhabens durch mehr als 20 Institutionen auf lokaler bis nationaler administrativer<br />
Ebene erreicht werden (Abbildung 2).
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 12<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
Hauptphase Arbeitsdokument<br />
Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
Abbildung 2: Übersicht der projektunterstützenden Institutionen und Organisationen<br />
Zur Analyse der Nutzeranforderungen wurden bestehende Datenerhebungen im nationalen<br />
Kontext (z.B: SATUM-Studie) aber auch die Angaben beteiligter Organisationen innerhalb<br />
des europäischen GMES Rahmens berücksichtigt und um neue Anforderungen aus<br />
Nutzerkonsultationen ergänzt. Alle Informationen wurden zur Analyse strukturiert in<br />
Objektartenanforderungen (z.B. Laubwald), Objektgruppen-Anforderungen (z.B.<br />
Unterstützung BNTK Aktualisierung), Indikatoren (z.B. Veränderungen Versiegelungsanteil)<br />
und Sekundärinformationen (nicht direkt aus FE-Daten ableitbar, z.B. Erosionsgefährdung).<br />
Alle Informationen wurden in einer eigens konzipierten Datenbank abgelegt. Die analysierten<br />
Nutzeranforderungen wiesen eine sehr große Heterogenität auf, die systematisiert werden<br />
musste. Dies ist zum Teil ein direktes Resultat der Einbeziehung verschiedener<br />
Aufgabenbereiche und administrativer Ebenen. Des Weiteren zeigten sich unterschiedliche<br />
Herangehensweisen der Nutzer an die Definition ihrer fachspezifischen Anforderungen. Je
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 13<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
Hauptphase Arbeitsdokument<br />
Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
nach Fachkenntnisstand der Nutzer bezüglich technischer Möglichkeiten der Fernerkundung<br />
wurden unterschiedliche Maximalanforderungen an <strong>DeCOVER</strong> gestellt (rein fachlich<br />
begründete und/oder unter GIS/FE-technologischer Abwägung) (M201b). Als elementare<br />
Anforderungen innerhalb der verschiedenen <strong>DeCOVER</strong> Thematischen Objektartenbereiche<br />
(TZP: Thematische Zwischenprodukte) konnte folgendes festgehalten werden:<br />
Tabelle 1: Auflistung der wichtigsten Nutzeranforderungen nach Thematischem Zwischenprodukt (TZP)<br />
TZP Wesentliche Anforderungen<br />
Urban • Über CLC Ebene 3 hinaus gehende Differenzierung der typischen<br />
Bebauungsstrukturen<br />
• Prozentualer Versiegelungsgrades einer Fläche<br />
• Differenzierung der innerstädtischen Freiflächen (Städtische Grünflächen,<br />
Brachflächen)<br />
Offenland Agrar • Unterteilung der wesentlichen Hauptgruppen annueller Ackerkulturen<br />
(Wintergetreide, Sommergetreide, Hackfrüchte, Ölsaaten, Gemüse, ...)<br />
• Differenzierung spezifischer Kulturarten für einzelne Themenbereiche (Bsp.<br />
Hopfen, Mais)<br />
• Ausweisung und Berücksichtigung landschaftsprägender Elementen (Hecken,<br />
Baumreihen, Feldgehölzen) vor dem Hintergrund der Cross Compliance<br />
Verpflichtungen<br />
Gewässer • Prinzipielle Weiterführung der CLC Klassen Gewässerläufe und Gewässerflächen<br />
auf nationaler Ebene<br />
• Die geometrischen Anforderungen zur Aktualisierung von Gewässergeometrien<br />
auf Landes- und Regionalebene sind nicht durch <strong>DeCOVER</strong> zu leisten<br />
• Von entscheidender Bedeutung für die Belange des Gewässerschutzes ist viel<br />
mehr die Landbedeckungs/Nutzungssituation innerhalb der dem Gewässer<br />
angehörenden Wassereinzugsgebiete.<br />
Wald • Ausweisung Nadelwald, Laubwald, Mischwald auf Bundesebene ausreichend,<br />
• Differenzierung der Hauptbaumarten (Eiche, Buche, Fichte, …) sowie einzelner<br />
Offenland<br />
Naturnah<br />
Waldstrukturparameter auf Landesebene notwendig<br />
• Die Abbildung naturnaher Lebensräume sollte auf nationaler Ebene zumindest<br />
der Klassenaufteilung der CLC Klassen entsprechen<br />
• Zur Unterstützung zukünftiger Aktualisierungen landesweiter Biotopkartierungen<br />
sind thematisch sehr differenzierte großmaßstäbliche Informationen zur<br />
Unterscheidung der wichtigsten Biotoptypen (z.B. nach § 30 BNatSchG) notwendig<br />
Darüber hinaus zeigten sich im Verlauf des Projektes weitere nicht Objektarten-spezifische<br />
Anforderungen an <strong>DeCOVER</strong>. Diese betrafen vor allem die Unterstützung bestehender und<br />
geplanter Geodatensysteme durch <strong>DeCOVER</strong>. Hier zeigte sich, dass zur Unterstützung der<br />
amtlichen ATKIS Geobasisdaten der Länder neben der geplanten semantischen<br />
Interoperabilität auch die geometrische Vergleichbarkeit wichtig ist, z.B. durch eine stärkere<br />
Berücksichtigung der Geobasisgeometrien in <strong>DeCOVER</strong>. Im Bereich der amtlichen<br />
Geodaten des Bundes soll das Landschaftsmodell DLM-DE zur Bedarfsdeckung des Bundes<br />
eingesetzt werden. Hierzu sind Erweiterungen des DLM-DE geplant, um es zukünftig auch<br />
für Aktualisierungen des europäischen CLC einsetzen zu können. Dies beinhaltet vor allem<br />
eine Ergänzung um Objektarten und Attribute im Bereich Wald und naturnaher Vegetation.<br />
Auch hier ist eine Unterstützung durch <strong>DeCOVER</strong> möglich (Vgl. Kap. 2.10).<br />
Auch im Zuge der europäischen Datenharmonisierungsarbeiten ergeben sich durch die<br />
Umsetzung der INSPIRE Richtlinie Anforderungen an die Datenspezifikation zur<br />
Harmonisierung und Überführung von Landbedeckungsdaten. Diese Prozesse können vor<br />
allem durch die genannten Ergebnisse der Anforderungsharmonisierung, den daraus<br />
abgeleiteten <strong>DeCOVER</strong> Spezifikationen (Kap. 2.3), sowie den Arbeiten zur semantischen<br />
Objektartenmodellierung (Kap. 2.2) unterstützt werden.
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 14<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
Hauptphase Arbeitsdokument<br />
Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
Zur Einbindung von Nutzern über den ausgewählten Referenznutzerkreis hinaus, wurde ein<br />
erweitertes Konzept zur Nutzereinbindung entworfen. Basierend auf den Faktoren<br />
Aufgabenbereich, Administrationsebene und Regionalität wurde ein Nutzerkontaktpool mit<br />
über 300 Mitgliedern aufgebaut, die durch eine erstmalige Informationskampagne per Mail-<br />
Anschreiben und Telefon über die Ziele und Möglichkeiten des Projektes unterrichtet<br />
wurden. Im weiteren Projektverlauf erfolgte eine kontinuierliche Informationsweitergabe an<br />
die Nutzer über regelmäßige Newsletter, Präsentationen auf Tagungen und Workshops,<br />
sowie durch die Einladung und Teilnahme an den beiden <strong>DeCOVER</strong> Nutzerworkshops:<br />
- Erster <strong>DeCOVER</strong> Nutzerworkshop -Das <strong>DeCOVER</strong> Konzept Chancen und<br />
Grenzen einheitlicher nationaler Landnutzungs-/ Landbedeckungsdaten-,<br />
Dessau, Umweltbundesamt, 19-20.September 2006<br />
- Zweiter <strong>DeCOVER</strong> Nutzerworkshop -<strong>DeCOVER</strong>. Vom Konzept zur Umsetzung-,<br />
Bonn, Bundesumweltministerium, 29-30.November 2007<br />
Primäre Ziele der genannten Nutzerworkshops stellten die Projektinformation und die<br />
Validierung der geleisteten Arbeiten dar. Gegenstand des ersten Nutzerworkshops war<br />
primär die Diskussion und Validierung des <strong>DeCOVER</strong> Gesamtkonzepts, vor allem des<br />
Objektartenkataloges innerhalb thematischer Arbeitsgruppen. Als Ergebnis zeigte sich ein<br />
weiterer Informationsbedarf bezüglich der <strong>DeCOVER</strong> Objektartendefinitionen und<br />
Methodenentwicklungen. Die Ergebnisse der Validierung wurden den Nutzern zur Verfügung<br />
gestellt und zur Steuerung der weiteren Projektarbeit genutzt (M207a, M207b). Als Reaktion<br />
wurde ein separates Nutzerportal über www.decover.info zum Download von<br />
Informationsmaterial eingerichtet, sowie die Objektartendefinitionen in einem einheitlichen<br />
Objektartenkatalog beschrieben und kontinuierlich angepasst (<strong>DeCOVER</strong> OAK).<br />
Ziel des zweiten Workshops war es, den Nutzern den aktuellen <strong>DeCOVER</strong> Projektstand zu<br />
vermitteln und Hintergrundinformationen zu den verwendeten Methoden sowie Informationen<br />
zum Einsatz zukünftiger Sensoren wie RapidEye und TerraSAR-X zu liefern. Anhand von<br />
Präsentationen wurden mögliche <strong>DeCOVER</strong> Ausgangsdienst Szenarien und<br />
Beschaffungsmodelle vorgestellt sowie das <strong>DeCOVER</strong> Fortführungskonzept präsentiert. Im<br />
Zentrum der Diskussion standen dabei die Ergebnisse der ersten Testumsetzung in den<br />
Testgebieten Herne und Dresden (Kap.2.5), die interessierten Nutzern vorab zur Validierung<br />
zur Verfügung gestellt worden waren.<br />
Wesentliche Ergebnisse und Anforderungen der Nutzer an <strong>DeCOVER</strong> ergaben sich durch<br />
(M207b):<br />
- die stärkere Verwendung bestehender und amtlich genutzter, räumlicher wie<br />
thematischer Information bei der Erstellung eines <strong>DeCOVER</strong> Produkts (ATKIS,<br />
InVeKoS, Straßenlayer, etc.). ATKIS wird als gemeinsame geometrische Datenbasis<br />
empfohlenen.<br />
- eine Reduzierung der Mindestkartierfläche und –breite.<br />
- verlässliche, mit dem Nutzer abgestimmte Angaben zur Genauigkeit des Datensatzes<br />
als Voraussetzung für eine breite Akzeptanz des Produkts.<br />
- eine große Nachfrage nach Versiegelungsinformationen<br />
- die Forderung nach stärkerer Differenzierung der Feldfrüchte.<br />
- den grundlegenden Anspruch der Interoperabilität (thematisch und geometrisch) zu<br />
bestehenden Datensätzen (CLC, ATKIS, etc.).<br />
- einen stärkeren Fokus auf Veränderungshinweise gegenüber tatsächlichen<br />
Veränderungskartierungen.<br />
- eine stärkere Betonung des <strong>DeCOVER</strong> Dienste-Charakters.<br />
- die zeitliche Harmonisierung der <strong>DeCOVER</strong> Datenbasis.
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 15<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
Hauptphase Arbeitsdokument<br />
Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
Generell konnte auf dem zweiten Nutzerworkshop eine deutliche Akzeptanzsteigerung von<br />
<strong>DeCOVER</strong> zur Unterstützung der amtlichen Geobasisdatenlandschaft verzeichnet werden.<br />
So zeigte sich eine größere Bereitschaft zur engen Zusammenarbeit im Projekt – z.B. durch<br />
Bereitstellung von Zusatz- bzw. Kalibrierungsdaten oder durch eine Teilnahme an den<br />
Validierungen. Als wichtigste Voraussetzung für den Erfolg des Projekts wurde die<br />
Interoperabilität (geometrisch und semantisch) des <strong>DeCOVER</strong> Datensatzes mit bestehenden<br />
Daten genannt.<br />
Während bestimmte Anforderungen nicht im Rahmen des <strong>DeCOVER</strong> Ausgangsdienstes<br />
geleistet werden können (Bsp. Feldfruchterkennung auf Basis des bestehenden<br />
Datenmaterials), wurde als wesentliche Spezifikationsänderung eine Reduktion der<br />
Mindestkartierfläche auf 0,5 ha sowie der Mindestkartierbreite und –abstand auf 15 m<br />
beschlossen. Weitere methodische Untersuchungen zur Integration und Unterstützung des<br />
amtlichen ATKIS-Systems sowie CLC wurden ebenfalls durchgeführt (s. Kap. 2.10).<br />
2.2 Interoperabilität durch semantische Objektarten-Modellierung<br />
Die Anforderungen der Nutzer standen als Input für die Spezifikation der <strong>DeCOVER</strong> Dienste<br />
zur Verfügung und wurden um die Ergebnisse der semantischen Modellierung ergänzt.<br />
Innerhalb der semantischen Modellierung wurden die Objektarten der folgenden Kataloge<br />
über Applikationsontologien abgebildet:<br />
• ATKIS: alle flächenhaften Elemente aus ATKIS Basis-DLM und dem AAA-Modell<br />
• BNTK: gemäß der Spezifikation des BfN (BfN Heft 45: Systematik der Biotoptypen-<br />
und Nutzungstypenkartierung)<br />
• BNTK: gemäß der Spezifikation des Landes Sachsen Anhalt<br />
• CLC 2000: gemäß den Spezifikationen der Europäischen Umweltagentur (EUA)<br />
(Technical Report No 40: CORINE Land Cover Technical Guide – Addendum 2000)<br />
• GMES: gemäß den Spezifikationen der GSE Land M2.1 Regional Land Cover<br />
Spezifikationen<br />
Zum Aufbau der Ontologien wurde ein Basisvokabular geschaffen (Abbildung 3). Dies<br />
beinhaltet die wesentlichen Parameter der verschiedenen Objektartendefinitionen, die zur<br />
semantischen Beschreibung eingesetzt wurden (Tabelle 2). Somit können alle Objektarten<br />
über ein gemeinsames Vokabular beschrieben werden sowie die Objektarten anhand von<br />
Merkmalen wie Synonyme (verschiedene Begriffe, ein Konzept), Antonyme (konträre<br />
Konzepte) und Homonyme (ein Begriff, verschiedene Konzepte) untersucht werden.<br />
Tabelle 2: Eigenschaften zur <strong>DeCOVER</strong> AD Objektarten Spezifikation<br />
- Generelle textliche Beschreibung<br />
- Textliche Spezifikation<br />
- Anteil von Haupt- und Nebenbeständen bei der Landbedeckung<br />
- Landnutzung (beschreibt die Hauptnutzung des<br />
Hauptbestandteiles)<br />
- Länge von Elementen der Objektart<br />
- Breite von Elementen der Objektart<br />
- Höhe von Elementen der Objektart<br />
- Lage (z.B. Binnenland)<br />
- Ausschluss von spezifischer Landbedeckung für diese Objektart<br />
- Nachbarschaft (z.B. "am Wasser")<br />
- Entstehung als Trennungsparameter, Unterscheidung zwischen<br />
anthropogen - natürlich (z.B. Kanal vs. Fluss)<br />
- Objektkategorie-spezifische Zusatzinformationen<br />
- Benötigte Zusatzinformationen (Zusatzdaten)
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 16<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
Hauptphase Arbeitsdokument<br />
Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
Abbildung 3: Modellausschnitt Basisvokabular [blau] – Vegetation , Applikationsontologie [gelb]<br />
Die technische Umsetzung der logikbasierten Beschreibung der Domain- und<br />
Applikationsontologie erfolgte mit der für den Bereich des "Semantic Web" konzipierten Web<br />
Ontology Language OWL. Für das Editieren der Ontologien in OWL wurde das Java basierte<br />
Opensource Werkzeug Protégé verwendet, ein Reasoning wurde über den OpenSource<br />
OWL Reasoner Pellet verwirklicht.<br />
Um eine Überführung von einem Objektartenkatalog zu einem andern Objektartenkatalog als<br />
Zielkatalog zu erreichen, ist es notwendig die Ähnlichkeit der Objektarten zueinander zu<br />
bestimmen. Basierend auf den Ontologien können die Objektarten nach der „Aussagetiefe“<br />
der Eigenschaften hierarchisch zusammengestellt werden. Durch ein „Reasoning“ (logisches<br />
Schließen) kann gezeigt werden ob Objektarten gleich, genauer oder allgemeiner<br />
beschrieben worden sind. Objektarten deren Eigenschaften in der Wissensmodellierung<br />
nicht korrespondieren, d.h. nicht identisch sind, können nicht subsumiert werden. Hierfür<br />
wurde ein Ähnlichkeitsmaß entwickelt, mit dem es möglich wird jede Objektart mit jeder<br />
anderen über eine numerische Angabe zu vergleichen.<br />
Für die semantische Überführung der integrierten Objektarten wurden alle Objektarten, die<br />
die gleiche semantische Aussage besitzen analysiert und zusammengestellt. Das Ergebnis<br />
ist eine Überführungstabelle, als horizontale Gegenüberstellung der Objektarten in den<br />
verschiedenen Katalogen (Tabelle 3). Diese semantische Äquivalenzdarstellung der<br />
Objektarten wurde manuell erstellt und mit den Ergebnissen der ontologiebasierten<br />
Beschreibung und Inferenzabbildung ergänzt und bestätigt. Dieser manuelle Ansatz der<br />
Gegenüberstellung bildet die Grundlage für die Validierung der automatischen Überführung<br />
mit Hilfe des Ähnlichkeitsmaßes.
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 17<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
Hauptphase Arbeitsdokument<br />
Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
Tabelle 3: Auszug der Überführungstabellen von <strong>DeCOVER</strong> Objektarten<br />
ATKIS_Basis DLM AAAModel<br />
<strong>DeCOVER</strong> AD GSE_Land_RLC CLC_2000 ATKIS_Basis DLM Attribute Objektart Werteart<br />
VNf Vegetation auf 4.1 Inland 4.1.1 Suempfe 4106 Sumpf, VEG 1000 Laubholz 43006 Sumpf<br />
Feuchtflaechen<br />
Wetlands<br />
Ried<br />
VNf Vegetation auf 4.2 Inland 4.1.2 Suempfe 4106 Sumpf, VEG 2000 Nadelholz 43005 Moor<br />
Feuchtflaechen<br />
Wetlands<br />
Ried<br />
VNf Vegetation auf 4.3 Inland 4.1.3 Suempfe 4106 Sumpf, VEG 3000 Laub- und<br />
Feuchtflaechen<br />
Wetlands<br />
Ried<br />
Nadelholz<br />
VNf Vegetation auf 4.4 Inland 4.1.4 Suempfe 4106 Sumpf, VEG 4000 Roehricht,<br />
Feuchtflaechen<br />
Wetlands<br />
Ried<br />
Schilf<br />
VNf Vegetation auf 4.10 Inland 4.1.5 Torfmoore 4105 Moor, VEG 4000 Roehricht,<br />
Feuchtflaechen<br />
Wetlands<br />
Moos<br />
Schilf<br />
VNf Vegetation auf 4.11 Inland 4.1.6 Torfmoore 4105 Moor, VEG 5000 Buesche,<br />
Feuchtflaechen<br />
Wetlands<br />
Moos<br />
Straeuche<br />
VNf Vegetation auf 4.12 Inland 4.1.7 Torfmoore 4105 Moor, VEG 6000 Gras<br />
Feuchtflaechen<br />
Wetlands<br />
Moos<br />
VNf Vegetation auf 4.13 Inland 4.1.8 Torfmoore 4102 Gruen- VEG 4000 Roehricht,<br />
Feuchtflaechen<br />
Wetlands<br />
land<br />
Schilf<br />
VNg Vegetation mit 4.2 Costal 4.2.1 Salzwiesen - -<br />
Gezeiteneinluß<br />
Wetlands<br />
VNs Strauchvegetatio 3.2.3<br />
3.2.4 Wald/ 4107 Wald, VEG 1000 Laubholz<br />
1100_bws Hecke<br />
n, Wald-Strauch<br />
uebergangsstadien,Gehoelz-<br />
Transitio<br />
nal<br />
woodland<br />
/shrub<br />
Strauch<br />
uebergangsstadien<br />
Forst VEG<br />
VEG<br />
2000<br />
3000<br />
Nadelholz<br />
Laub- und<br />
Nadelholz<br />
strukturen<br />
4108 Gehoelz VEG 1000 Laubholz 43003 Gehoelz 1210_bws Baumreihe<br />
Laubholz<br />
VEG 2000 Nadelholz 1220_bws Baumreihe<br />
Nadelholz<br />
VEG 3000 Laub- und<br />
1230_bws Baumreihe<br />
Nadelholz<br />
Laub und<br />
4110 Brachla<br />
2400_ltp<br />
Nadelholz<br />
Heideland-<br />
nd<br />
schaft<br />
1050_bws Gebuesch<br />
3.2.2 Heiden und<br />
Moorheiden<br />
4102 Gruenland<br />
VEG 1000 Laubholz<br />
VEG 2000 Nadelholz<br />
VEG 3000 Laub- und<br />
Nadelholz<br />
VEG 5000 Buesche,<br />
Straeuche<br />
4104 Heide 43004 Heide<br />
Zur technischen Umsetzung innerhalb einer GIS Software Umgebung können die jeweiligen<br />
Datenkataloge als Tabellen im dbf-Format attributiv verknüpft werden. Für die weitere<br />
Überführung hinsichtlich ATKIS sind zudem attributive Abfragen notwendig, die per SQL-<br />
Anweisung umgesetzt werden können.<br />
Neben der semantischen Überführung spielen aber auch geometrische Aspekte der<br />
Überführung eine Rolle. Hierzu zählen unter anderem die Mindestkartierbreite, -abstand und<br />
Mindestkartierfläche, die sich in den verschiedenen Datenkatalogen unterscheiden. Der<br />
Umfang und die Komplexität der geometrischen Überführungsregeln hängt hierbei von den<br />
Spezifikationen und dem Datenmodell des jeweiligen Zielkatalogs ab.<br />
Bei der Überführung in BNTK-Objektarten wurden keine individuellen Generalisierungsregeln<br />
erstellt, da sämtliche Objektarten den BNTK-Abbildungsmaßstab überschreiten. Für ATKIS<br />
wurde auf Grund der Maßstabsunterschiede nur „Aggregierung“ aus BNTK-Objektarten<br />
betrachtet. Durch den Mangel an nutzerdefinierten und –validierten Generalisierungsregeln<br />
wurde hier nur eine Berücksichtigung der Mindestkartierfläche (< 0.25 ha auf 1,0 ha) in das<br />
Regelwerk übernommen. Für die Überführung in das CLC System wurde die EUA<br />
Definitionen (gemäß Technical Report No 40: CORINE Land Cover Technical Guide –<br />
Addendum 2000) genutzt. Diese enthalten objektartenabhängige Generalisierungsregeln, die<br />
extrahiert und ausgewertet wurden:
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 18<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
Hauptphase Arbeitsdokument<br />
Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
Beispiele für die Generalisierung von Objektarten bei der Überführung in CLC 2000<br />
- Objekte mit ,Nicht durchgängig städtische Prägung' [112] in Nachbarschaft mit "großen"<br />
Gärten werden als ,Nicht durchgängig städtische Prägung' [112] als Polygon mit einem 100 m<br />
Buffer um die Gebäude behandelt<br />
- mehrere ‚Nicht durchgängig städtische Prägung‘ [112] (je < 25 ha), Abstand d < 300 m<br />
aggregieren zu ,Nicht durchgängig städtische Prägung‘ [112] (> 25 ha), Polygongrenzen richten<br />
sich an den Verbindungsstraßen aus<br />
- Industrie und Gewerbefläche‘ [121] (< 25ha) zwischen ‚Nicht durchgängig städtische Prägung‘<br />
[112] und ‚Hafengebiete‘ [123] aggregieren zu ‚Hafengebiete‘ [123]<br />
- Industrie und Gewerbefläche‘ [121] (
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 19<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
Hauptphase Arbeitsdokument<br />
Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
Abbildung 4: Übersicht der Objektarten des <strong>DeCOVER</strong>-Ausgangsdatensatzes
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 20<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
Hauptphase Arbeitsdokument<br />
Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
Tabelle 4: Technische Spezifikationen AD<br />
Bezeichnung <strong>DeCOVER</strong>-Ausgangsdatensatz<br />
Auflösung geometrisch: 5 m<br />
Mindestkartierfläche 0,5 ha<br />
Mindestkartierabstand, -breite 15 m<br />
Aktualisierungszyklus 36 Monate<br />
Kartiermaßstab 1:25.000<br />
Them. Genauigkeit Min. 80%<br />
SFE-Datenquelle RapidEye / TerraSarX / SPOT 5 / IRS / IKONOS<br />
Kosten (€/km²) 28,4 € inklusive Fernerkundungsdaten<br />
22,9 € exklusive Fernerkundungsdaten<br />
Nomenklatur: 39 Objektarten zur Landnutzung/Landbedeckung aufgeteilt in folgende<br />
Objektkategorien:<br />
• Urbane Räume<br />
• Wald<br />
• Gewässer<br />
• Offenland Agrar<br />
• Offenland Naturnah<br />
Schwerpunkt der<br />
Beobachtungsthematik<br />
Bundesweit flächendeckender Datensatz, übergeordnete<br />
Beobachtungsthematik über alle Bereiche hinweg (siehe Objektkategorien<br />
oben)<br />
Weitergehende Beschreibung Aktualisierung erfolgt über Erkennung von Veränderungsflächen (Change-<br />
Detection) alle 36 Monate, jeweils auf Grundlage von Fernerkundungsdaten<br />
eines Referenzjahres<br />
Ableitung von Objektarten zur Unterstützung einer Aktualisierung von<br />
1. ATKIS Basis-DLM<br />
2. BNTK Systematik des BfN<br />
3. CORINE Land Cover 2000<br />
4. GMES Core Service Land Cover<br />
2.4 Entwicklung der <strong>DeCOVER</strong> Prozesskette<br />
Als Grundlage für die Produktion wurde eine Prozesskette mit sowohl zentralen als auch<br />
dezentral organisierten Modulen entworfen und umgesetzt (Abbildung 5). Dadurch wurde<br />
eine neue innovative Produktionslogik ausgewählt, indem die Datenproduktion entgegen<br />
gängiger Verfahren nicht zentral durch einen Produzenten erfolgt, sondern dezentral<br />
innerhalb thematischer Schwerpunkte (Thematische Zwischenprodukte TZP) durch mehrere<br />
Produzenten.
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 21<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
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Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
Abbildung 5: Schematische Prozesskette zur AD Produktion<br />
Die Implementierung der zentralen Elemente (Prozesssteuerung, Integration,<br />
Vektordatenhaltung) erfolgte durch die RapidEye AG (AP6000). Die Prozesssteuerung<br />
fungierte als zentrales Kommunikationsorgan und übernahm so die Kontrolle über den<br />
Prozesskettenablauf. Für die Umsetzung der Kommunikationsfunktionalität der<br />
Prozesssteuerung wurde eine auf XML basierende Steuernachrichteninfrastruktur entworfen.<br />
Zur Erzeugung der XML-Nachrichten wurde durch RapidEye ein Web Editor<br />
(http://decover.rapideye.de/) bereitgestellt. Der Prozessierungsstand wurde durch<br />
Statusmeldungen von den TZPs wöchentlich abgerufen und in konsolidierter Form<br />
bereitgestellt. In Hinsicht auf den Datenaustausch und -persistenz wurde im Vorfeld der<br />
Testproduktionen von RapidEye<br />
• eine Schnittstellenspezifikation in Zusammenarbeit mit den Partnern entworfen,<br />
• ein Datenbankdesign zur Speicherung von Klassifikationsdaten entwickelt und<br />
• automatisch ablaufende Algorithmen zur Validierung, Speicherung und Export von<br />
Klassifikationsdaten als Software implementiert.<br />
Das Konzept zur Prozesskette erlaubt es, die Produktion der TZPs in flexibler Reihenfolge zu<br />
organisieren. Dabei wird eine Bearbeitungseinheit (z.B. eine Bildkachel) thematisch<br />
sequentiell bearbeitet; die Prozessierung verschiedener Bearbeitungseinheiten im Sinne der<br />
Produktionseffizienz verläuft dagegen parallel (Abbildung 6). Begründet durch die möglichen
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 22<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
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Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
Überschneidungen von Landnutzung und Landbedeckung bei der Kartierung wurde die<br />
Produktion der TZPs durch folgende Partner in der definierten Sequenz organisiert:<br />
1. Urban: H.G.GDS GmbH<br />
2. Gewässer: Definiens AG<br />
3. Wald .GAF AG<br />
4. Agrar: EFTAS GmbH<br />
5. Naturnah: RSS GmbH<br />
Durch den Aufbau der modularen Prozesskette konnten somit bereits vorhandene<br />
spezifische Expertisen der einzelnen Projektpartner zur Erstellung des Gesamtprodukts<br />
optimal genutzt werden. Auf Basis der Objektarten-Definitionen und der vereinbarten<br />
Qualitätsstandards konnten somit unabhängige Methodenpools zur Erstellung einer qualitativ<br />
sehr hochwertigen <strong>DeCOVER</strong> AD Kartierung verwendet werden. Grundlage aller TZP<br />
Entwicklungen stellte die Verwendung von objektbasierten Klassifikationsverfahren innerhalb<br />
der Definiens Developer© (vormals eCognition) Software-Umgebung dar.<br />
In der praktischen AD-Produktion wurden die Bearbeitungseinheiten von den TZPs<br />
segmentiert und klassifiziert, so dass sich die unklassifizierte Fläche jeweils schrittweise<br />
verkleinerte (Abbildung 6). Nach jedem TZP wurden die erfassten Daten in der zentralen<br />
Vektordatenbank auf Konsistenz geprüft und gespeichert. Zur Weitergabe der<br />
Klassifikationsinformationen und Umsetzung der Mehrfachattributierungslogik (durch<br />
erlaubte Kombinationen von Landnutzung und Landbedeckung) wurde ein<br />
Attributierungskonzept zur Dokumentation von Klassifikationssicherheiten und Korrektur von<br />
Fehlklassifikationen eingerichtet.<br />
Satellitenbild (IR-Graudarstellung)<br />
+ Urban Klassifikation<br />
+ Gewässer<br />
+ Wald<br />
+ Agrar + Naturnah Integrierte Daten (Endergebnis)<br />
Abbildung 6 Ablauf der sequentiellen Prozesskette im TG Remmels (von oben links nach unten rechts)
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 23<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
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Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
Nach Durchlauf aller thematischen Zwischenprodukte erfolgte die finale und zentral<br />
durchgeführte Integration der Daten. Zielstellung der finalen Integration war die<br />
Homogenisierung der Klassifikationsdaten anhand eines definierten Regelwerkes.<br />
Essentielle Funktionen wie zum Beispiel die Generalisierung von nichtspezifikationskonformen<br />
Segmenten (z.B. Segmente kleiner der Mindestkartierfläche)<br />
wurden hier mit einem hohen Automatisierungsgrad implementiert. Alle Regelansätze<br />
wurden mit den TZP-Partnern gemeinschaftlich erarbeitet und abgestimmt – so floss<br />
beispielsweise die im Zuge der Interoperabilitätarbeiten entwickelte Zuordnungsmatrix<br />
(Darstellung der semantischen Ähnlichkeiten zwischen den Objektarten) als Regelbasis für<br />
den semantischen Ähnlichkeitsvergleich der Klassen mit in die Implementierung der finalen<br />
Integration ein (Vgl. Kap. 2.2).<br />
Zur Kontrolle und Gewährleistung der definierten <strong>DeCOVER</strong> Spezifikationen, einschließlich<br />
Klassifikationsgenauigkeiten, wurde eine Konzept zur Qualitätssicherung entwickelt und<br />
angewendet. Dieses sieht zwei wesentliche Kontrollmechanismen vor:<br />
- Produktionskontrolle<br />
- Endkontrolle<br />
Durch die Produktionskontrolle unterliegen die einzelnen thematischen Zwischenprodukte<br />
einer Qualitätsprüfung. Hierbei kontrollieren die nachfolgenden TZP Produktionspartner die<br />
TZP-Vorergebnisse. Gegenstand der Prüfung sind sowohl formale Kriterien (Topologie,<br />
Vollständigkeit der Daten und Attribute, ...) als auch thematische Genauigkeiten<br />
(Klassifikationsgenauigkeiten der übergeordneten TZP Objektgruppe basierend auf<br />
stratifizierter Punktstichprobe). Die zu prüfenden Qualitätsmerkmale wurden in Anlehnung an<br />
internationale Standards festgelegt (v.a. ISO 19114 Geographic Information – Quality<br />
evaluation procedures).<br />
Im Zuge des zweiten Kontrollmechanismus, der Endkontrolle, werden die<br />
zusammengeführten und integrierten Daten einer finalen Qualitätssicherung unterworfen.<br />
Hierbei wird erneut über eine Stichprobenauswahl die Klassifikationsgenauigkeit des<br />
Ausgangsdatensatzes geprüft, jedoch im Gegensatz zur Produktionskontrolle auf der Ebene<br />
der einzelnen Objektarten. Die Dokumentation der QS-Ergebnisse erfolgt konform zu ISO<br />
900X in Prüfprotokollen.<br />
2.5 Testumsetzungen des <strong>DeCOVER</strong> Ausgangsdienstes<br />
Im Rahmen der Testumsetzungen wurden die <strong>DeCOVER</strong> Ausgangsdienst-Spezifikationen<br />
implementiert. Hierzu wurde auf Basis von vorhandenem Satellitenbildmaterial in drei<br />
Testgebieten der Ausgangsdatensatz in zwei Produktionszyklen erstellt (Abbildung 7).<br />
Basierend auf der Annahme das lineare Elemente (z.B. Strassen) auch potentielle Grenzen<br />
innerhalb der <strong>DeCOVER</strong> Objektartenauflösung darstellen, wurde für die erste<br />
Testumsetzung eine Methode zur Ableitung von Testgebietsgrenzen aus linearen ATKIS<br />
Verkehrsgeometrien entworfen (Abbildung 7, TG Herne und Dresden). Hierdurch wurde sich<br />
eine Reduktion des Bearbeitungsaufwandes zur Anpassung der Testgebietsränder erhofft.<br />
Innerhalb des zweiten Produktionszyklus wurde dieser Ansatz auf Grundlage der<br />
Erfahrungen der ersten Umsetzung nicht mehr weiterverfolgt, da ein verminderter<br />
Bearbeitungsaufwand nicht festgestellt werden konnte. Die Gebietsaufteilung erfolgte somit<br />
ausschließlich in Orientierung an den koregistrierten Satellitenbildgrenzen in Form von<br />
rechteckförmigen Kacheln.
<strong>DeCOVER</strong><br />
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Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 24<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
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Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
Abbildung 7: Übersicht der <strong>DeCOVER</strong> Testgebiete<br />
Tabelle 5: Einteilung der <strong>DeCOVER</strong> Testgebiete<br />
Testgebiet<br />
Klassifikationsgrundlage<br />
Bearbeitungseinheiten<br />
Erste Umsetzung<br />
Bearbeitungseinheiten<br />
Zweite Umsetzung<br />
Master Szene<br />
resampled)<br />
(5m<br />
Anzahl Größe [km²] Anzahl Größe [km²]<br />
Dresden SPOT5 30.09.2005 4 ca. 225 - -<br />
Herne IKONOS 28.05.2005 5 ca. 225 2 ca. 230<br />
Remmels IKONOS 15.06.2005 - - 2 ca.180
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 25<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
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Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
Die erste Umsetzung fand ausschließlich in den Testgebieten Herne und Dresden statt.<br />
Kartiert wurde hierbei mit einer Mindestkartierfläche von 1ha und einer<br />
Mindestkartierbreite/Mindestabstand von 25m. Die Produktion erfolgte für alle thematischen<br />
Zwischenprodukte innerhalb einer objektorientierten Bildbearbeitungsumgebung (Definiens<br />
Developer©).<br />
Die Ergebnisse der ersten Testumsetzung wurden den Nutzern anschließend zur Validierung<br />
zur Verfügung gestellt. Als ein wesentliches Ergebnis dieser ersten Produktvalidierung wurde<br />
festgehalten, dass die thematische Tiefe des <strong>DeCOVER</strong> Ausgangsdienstes grundsätzlich als<br />
bedarfsdeckend angesehen wurde (M202). Vor allem auf Seiten der Bundesvertreter stellte<br />
das Produkt einen hilfreichen unterstützenden Informationsdienst zur Erfüllung bestehender<br />
Aufgaben und Berichtspflichten dar. Auf regionaler Ebene konnte diese Aussage nur mit<br />
Vorbehalt getroffen werden. Hier kommt dem Ausgangsdienst nur eine ergänzende,<br />
kontrollierende Funktion zu. Weitere geforderte thematische Verbesserungen konnten<br />
innerhalb des Ausgangsdiensts nicht realisiert werden durch die mangelnde Verfügbarkeit<br />
multitemporaler Bilddaten (Beispiel Fruchtartentrennung, weitere Auftrennung naturnaher<br />
Objekte). Hier müssen die weiteren Entwicklungen zur Datenverfügbarkeit über neue<br />
Sensorsysteme (v.a. RapidEYE) abgewartet werden. Als ein weiterer Hauptkritikpunkt für<br />
regionale Anforderungen wurde die nicht ausreichende MKF von 1ha angeführt.<br />
Die Erfahrungen der TZP Produzenten der ersten Testumsetzung konnten für eine<br />
methodisch-technische Optimierung des zweiten Produktionszyklus genutzt werden. Durch<br />
die pixelscharfe Koregistrierung aller Bilddaten (Vgl. Kap.2.6), sowie die Verwendung eines<br />
einheitlichen Generalisierungsansatzes innerhalb der Definiens Developer Umgebung<br />
konnte die geometrische Konsistenz der thematischen Teilprodukte zur finalen<br />
Datenintegration wesentlich verbessert werden. Durch eine Überarbeitung der<br />
Mehrfachattributierungsmatrix konnte zudem der thematische Austausch und<br />
Abstimmungsbedarf zwischen den thematischen Teilprodukten verbessert werden. Als<br />
Reaktion auf die geforderte höhere räumliche Auflösung wurde für die zweite Umsetzung<br />
innerhalb der TG Herne (NRW) und Remmels (SH) die Mindestkartierfläche und<br />
Mindestkartierbreite/abstand reduziert auf 0,5ha bzw. 15m.<br />
2.6 Methodenentwicklungen zur Unterstützung der Testimplementierungen<br />
Weitere Methoden wurden in <strong>DeCOVER</strong> untersucht und entwickelt zur Unterstützung der<br />
folgenden Produktionsbereiche:<br />
- Satellitenbild Vor-Prozessierung und Sensorintegration<br />
- Produktion der Thematischen Zwischenprodukte<br />
- Nachbearbeitung / Generalisierung<br />
Satellitenbild Vor-Prozessierung und Sensorintegration<br />
Zum Aufbau einer automatisierten Satellitenbild-Vorprozessierung wurde eine Methode zur<br />
Erstellung weitgehend wolkenfreie Bildmosaike entwickelt. Der Entwicklungsschwerpunkt lag<br />
hierbei in der Automatisierung von bis dato weitgehend manuell durchgeführter<br />
Bearbeitungsschritte. Zunächst werden auf Basis eines Schwellwertverfahrens die<br />
Wolkenbereiche einer Satellitenszene identifiziert. In Abhängigkeit von Sonnenazimut und<br />
Sonneneinfallswinkel, die aus den Metadaten des Satellitenbildes ausgelesen werden und<br />
unter Nutzung der Geländehöhe aus einem digitalen Höhenmodell werden dann die<br />
Bildschattenbereiche ermittelt. Die Wolken- und Schattenbereiche werden in einem nächsten<br />
Schritt durch geeignetes Bildmaterial ersetzt und radiometrisch angeglichen (Abbildung 8).
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 26<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
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a)<br />
c) d)<br />
b)<br />
Abbildung 8a-d: a) Bewölkte Ausgangsszene (Ikonos Jan.2006), b) wolkenfreies Ersatzbild (Ikonos<br />
Feb.2006) , c) Bild mit erweitert Wolkenmaske; d) wolken- und schattenfreies Ergebnisbild<br />
Für diese zunächst entwickelte Methode musste die Wolkenhöhe extern eingegeben werden.<br />
In einer Weiterentwicklung zur vollen Automatisierung des Verfahrens sollte die Wolkenhöhe<br />
mittels Korrelationsverfahren direkt aus dem Bild abgeleitet werden. Hierzu werden die<br />
sonnenabgeneigten Grenzen innerhalb der Wolken- und Schattenmaske über eine<br />
Kantendetektion extrahiert, vektorisiert und anschließend gegeneinander in Richtung des<br />
Sonneneinfallswinkels verschoben. Dabei wird eine Korrelationsanalyse durchgeführt, und<br />
über den Korrelationspeak die Wolkenhöhe berechnet (Abbildung 9). Die<br />
Methodenvalidierung zeigte ein sehr hohes Automatisierungspotential dieser Methode durch<br />
eine Aufwandsreduzierung um 95%. Sie ist aber derzeit nur in flachen bis hügeligen<br />
Gebieten einsetzbar, da Schatten durch Geländeerhebungen bislang nicht ausreichend<br />
berücksichtigt werden.
<strong>DeCOVER</strong><br />
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Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 27<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
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Abbildung 9 Beispielkorrelation Wolkengrenzen-Schattengrenzen<br />
Zur Ko-Registrierung von Fernerkundungsdaten wurde auf den Entwicklungen des<br />
ENVILAND Projektes aufgebaut, die entsprechend den <strong>DeCOVER</strong> Anforderungen<br />
angepasst werden mussten. Hierzu wurden Methodenerweiterungen erarbeitet, um nicht nur<br />
die Überlagerung multitemporaler Zeitserien zu ermöglichen, sondern auch eine Ko-<br />
Registrierung von hochauflösenden optischen und Radardaten zu ermöglichen. Die<br />
entwickelte Methode arbeitet in zwei Phasen (Abbildung 10). Zuerst werden über ein globale<br />
Anpassung (globales Matching) Transformationsparameter für mehrere Bild-Layer ermittelt<br />
und angewendet. Im zweiten Schritt wird eine lokale Anpassung von Verschiebungen<br />
durchgeführt (lokales Matching). Hierzu werden automatisch Kreuzungsstrukturen<br />
(potentielle Passpunkte) in den einzelnen Layern ermittelt, und es erfolgt eine automatische<br />
Zuordnung korrespondierender Kreuzungsstrukturen (Abbildung 11).<br />
Abbildung 10: Demonstrationsbeispiel Ko-Registrierung
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 28<br />
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Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
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Abbildung 11: Beispiele korrespondierender Kreuzungsstrukturen für das lokale Matching Radarsat-<br />
SPOT<br />
Die Validierung der Entwicklungsergebnisse zeigte im Vergleich zum Standardverfahren<br />
(Orthorektifizierung über manuell gesetzte Passpunkte) keine Zeitersparnis. Weiterer<br />
Entwicklungsbedarf zeigte sich dabei in der Verbesserung der lokalen Anpassungsphase. So<br />
konnten vor allem in Gebieten, die geringe anthropogene Strukturen aufweisen nicht<br />
genügend lineare Kreuzungsstrukturen gefunden werden. Auch in Gebieten mit starkem<br />
Relief treten, ohne eine verbesserte Höhenmodell-Integration, Verzerrungen auf, die eine<br />
manuelle Korrekturen notwendig machen.<br />
Produktion der Thematischen Zwischenprodukte<br />
Die thematischen Zwischenprodukte wurden entsprechend der Produktionslogik dezentral<br />
umgesetzt. Auch innerhalb der jeweiligen Partnerarbeiten wurden in Zusammenarbeit mit<br />
den zentral durchgeführten Methodenentwicklungen (AP4000) neue Methoden zur<br />
effizienten Kartierung der Landbedeckung untersucht (Tabelle 6).
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 29<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
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gültig ab: 28.08.2008<br />
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Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
Tabelle 6: Übersicht der in die TZP Arbeiten integrierten Methoden<br />
TZP Urban<br />
- Methode zur Optimierung von urbanen Bildobjekten unter Berücksichtigung von<br />
mehreren Parametern in Definiens Developer auf Basis von Bildmaterial und<br />
Zusatzdaten (ATKIS):<br />
o Indikator für bebaute bzw. „künstliche“ Bereiche basierend auf<br />
Bezugsflächen-Vorwissen und Bildinformation<br />
o Strukturparameter „Frequenz“,<br />
o Strukturparameter „Durchgrünung“.<br />
TZP Gewässer<br />
- Integration einer Strategie zur merkmalsabhängigen Segmentierung. Hierbei wird die<br />
homogene spektrale Signatur der Gewässerobjekte im nahen Infrarot explizit bei der<br />
Objektbildung berücksichtigt über eine Kombination aus Quad Tree -<br />
Segmentierungsverfahren und Image Object Fusion Prozess.<br />
TZP Wald<br />
- Innerhalb des TZP wurde ein Ansatz zur Ausweisung und Klassifikation von<br />
Mischwald Objekten entwickelt. Der Ansatz basiert auf einer initialen Unterscheidung<br />
der reinen Waldklassen, einer anschließenden klassifikationsbasierten Texturanalyse<br />
sowie einer räumlichen Aggregierung von eindeutig im Klassifikationsprozess<br />
identifizierten Einheiten zu Mischklassensegmenten. Hierzu wurden AP4000-<br />
Vorschläge zur Aggregierungstechnik im objektbasierten Ansatz integriert.<br />
TZP Agrar<br />
- Die charakteristischen Bearbeitungsspuren innerhalb von Ackerschlägen sollten als<br />
Struktur- und Texturinformationen genutzt werden zur Klassifikation und<br />
Unterscheidung von Acker-Grünland. Hierbei wurde ein Ansatz zur Kantendetektion<br />
mit Hilfe des Canny Operators und Übertragung der Ergebnisse in einen Hough-<br />
Raum zur Histogramm-Analyse verfolgt. Die Ergebnisse zeigten jedoch, dass die<br />
untersuchten Ansätze nicht zur Unterstützung der AD Klassifikation eingesetzt<br />
werden können, da die relevanten Strukturen auf Basis von 5m Pixeldaten nicht<br />
ausreichend erkannt werden können.<br />
TZP Naturnah<br />
- Aufgrund der schlechten Datengrundlage (insbesondere nicht vorhandener TSX<br />
Daten) wurde eine Fokussierung auf die Trennung von Grünland und Vegetation auf<br />
Feuchtflächen anhand von abgeleiteten Feuchteindikatoren aus Textur und<br />
Spektralmerkmalen vorgenommen. Die Untersuchung fand auf Objektebene statt und<br />
basierte auf vorhandenen monotemporalen, optischen Daten. Verschiedene Indizes<br />
wurden bezüglich ihrer Eignung untersucht. Außerdem wurde eine Texturanalyse für<br />
Radarsat-Daten vorgenommen.<br />
Die Untersuchung zeigte, dass die spektrale, räumliche und zeitliche Auflösung der<br />
<strong>DeCOVER</strong>-Daten eine automatische/semiautomatische Differenzierung zwischen<br />
Grünland und Feuchtgebieten kaum zulässt. Der untersuchte Radarsensor eignet<br />
sich als zusätzliches Indiz für Feuchteindikation bietet jedoch keine signifikante<br />
Unterscheidung im Texturbereich. Lediglich das mittlere Infrarot von SPOT kann als<br />
ein Indiz zur Differenzierung von Vegetation auf Feuchtflächen und Grünland<br />
herangezogen werden.
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 30<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
Hauptphase Arbeitsdokument<br />
Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
Zur Produktion der Thematischen Zwischenprodukte wurden auch Informationen aus dem<br />
ATKIS Basis-DLM benutzt:<br />
- Urban: Aus dem ATKIS-Verkehr Layer wurden durch automatische GIS-Routinen<br />
Vektoren abgeleitet und ein Bezugsflächenlayer für die Klassifikation generiert<br />
(Fraktionierung nach ATKIS-Verkehr).<br />
- Wald: ATKIS wurde verwendet für die Ausweisung der Klasse Unbestockte<br />
Waldflächen durch Verschneidung und Prüfung der „ehemals“ bestockten ATKIS<br />
Waldflächen mit dem Referenzbild.<br />
- Gewässer: Es erfolgte eine thematische Zuordnung der Wasserbereiche in die<br />
Objektarten des TZP Gewässer, d.h. eine Unterscheidung in Gewässerläufe und –<br />
flächen. Die Objektformen basierten auf dem Satellitenbild, die thematische<br />
Zuordnung erfolgte unter Verwendung von ATKIS.<br />
- Agrar: Zur Verortung und Verifikation von Dauerkulturflächen wurden die ATKIS<br />
Basis-DLM Objektarten 4013 und 4109 genutzt.<br />
- Naturnah: ATKIS Daten wurden im Rahmen der Postklassifikation verwendet, um bis<br />
dahin unklassifizierte Objekte einer Klasse zuzuweisen. Hierdurch konnten Objekte<br />
differenziert werden, bei denen rein auf spektraler Basis ansonsten keine<br />
Klassenzuordnung statt finden konnte. Zusätzlich wurden die AKTIS Daten für die<br />
interne Validierung und Kontrolle verwendet.<br />
Nachbearbeitung / Generalisierung<br />
Im Zuge der ersten Testumsetzung zeigte sich weiterer Entwicklungsbedarf der<br />
Generalisierungsprozesse innerhalb der <strong>DeCOVER</strong> Prozesskette. Zur Einhaltung und<br />
gegebenenfalls Korrektur von Mindestkartierfläche, Mindestkartierbreite und<br />
Mindestkartierabstand wurde in Zusammenarbeit mit den TZP Partnern ein Developer<br />
Prototyp-Prozessablauf entwickelt. Der implementierte Ablauf untergliedert sich in drei<br />
Prozessschritte, die über morphologische Bildalgorithmen erfolgen:<br />
1) Umsetzung Mindestkartierabstand (Öffnungsoperation)<br />
2) Umsetzung Mindestkartierabstand (Schließungsoperation)<br />
3) Umsetzung Mindestkartierfläche (Zuordnung Bildobjekte < MKF zu Nachbar mit<br />
längster gemeinsamer Grenze)<br />
Die Erfahrungen der zweiten Testumsetzungen zeigten in der Anwendung des Prototypen<br />
noch weiteren Optimierungsbedarf. So sollte die Umsetzung der Mindestkartierfläche auch<br />
nach Objektartentyp gesteuert werden, um die semantische Ähnlichkeit von Objektarten mit<br />
berücksichtigen zu können. Weiterer Optimierungsbedarf ergibt sich durch den sequentiellen<br />
Prozessablauf. Durch die geometrische Bindung an Vorgängerklassifikationen lassen sich<br />
nicht alle Bildbereiche kleiner MKF, MKB und MKA innerhalb der nachfolgenden TZP<br />
Produktion erfolgreich morphologisch auflösen.<br />
2.7 Aufbau eines Geodatenportals<br />
Mit dem <strong>DeCOVER</strong> Diensteportal ist eine Web-Anwendung entwickelt worden, die ein<br />
dynamisches mapping von Landnutzungs-/Landbedeckungsdaten bei gleichzeitiger<br />
Darstellung von Hintergrundinformationen (andere Datenquellen, Satellitenbilddaten) erlaubt.<br />
Die Entscheidung für diese Form der Lösung wurde projektintern abgestimmt, im<br />
wesentlichen getrieben durch die Tatsache, dass die alternative Lösung, die Nutzung von<br />
Google-Maps, einen Zugriffschutz auf Informationen untersagt.
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 31<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
Hauptphase Arbeitsdokument<br />
Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
Das Portal zeichnet sich durch mehrere entscheidende Funktionalitäten aus:<br />
1 Ein Zugriffsschutz steuert über Rollen, welche Daten von welchem Nutzer<br />
eingesehen werden dürfen. Damit konnten beigestellte Informationen der Nutzer und<br />
Partner, die nicht öffentlich zugänglich waren, dem Projekt zugänglich gemacht<br />
werden.<br />
2 Schnittstelle WMS: Als Baustein der Geodateninfrastruktur können externe WMS<br />
eingebunden werden. Gleichzeitig können die Ergebnisse der Testgebiete den<br />
Partnern als WMS anderen Portalen zur Verfügung gestellt werden.<br />
3 Der Anwender hat die Möglichkeit, die Ergebnisse visuell zu validieren, in dem er die<br />
einzelnen Layer transparent stellen kann. Damit kann die Güte der Klassifikation<br />
gegenüber Referenzdatensätzen oder gegenüber Satellitenbilddaten geprüft werden.<br />
4 Zudem kann das Portal für den internen Datenaustausch genutzt werden.<br />
Wesentliche Nutzer des Portals waren während der Projektlaufzeit die Projektpartner sowie<br />
die in das Vorhaben eingebundenen Nutzer.<br />
Alle Basiskomponenten des Diensteportals sind standardkonforme Komponenten. Damit<br />
bietet das Portal die Grundstruktur für eine Einbindung in die Geodateninfrastruktur<br />
Deutschland (GDI-DE) des Bundes, der Länder und Kommunen, indem es für die Führung<br />
der nationalen Geo-Datenbasis (NGDB) der GDI-DE ausgewählte und validierte<br />
Geoinformationen zur Verfügung stellen kann.<br />
Abbildung 12: Weboberfläche des <strong>DeCOVER</strong> Datenportals (www.geoway.de/decoverportal/)
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 32<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
Hauptphase Arbeitsdokument<br />
Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
2.8 Kosten-Nutzen-Analyse<br />
Die Erfahrungen der Testdemonstrationen sowie die Ergebnisse der vielseitigen<br />
Nutzerkonsultationen wurden für eine Kosten-Nutzen-Analyse des <strong>DeCOVER</strong><br />
Ausgangsdienstkonzepts, d.h. im wesentlichen der erstmaligen Erstellung des <strong>DeCOVER</strong><br />
Ausgangsdatensatzes genutzt. Hierzu wurden verschiedene Szenarien im Zuge einer<br />
Nutzenbefragung eingesetzt, sowie die Kostenabschätzungen der Testumsetzungen über<br />
die TZP Partner und Prozesskettensteuerung abgefragt.<br />
Folgende Hauptelemente waren Bestandteil der Analyse:<br />
1) Datenkosten<br />
a) SFE-Daten (Orthobild, monotemporal)<br />
b) SFE-Daten (Orthobild, zusätzlich multitemporal)<br />
c) Zusatzdaten<br />
d) Erstellung der Bearbeitungskacheln<br />
2) Produktion TZP<br />
Urbane Räume, Gewässer, Wald, Offenland Agrar, Offenland Naturnah<br />
3) Integration<br />
a) Integration Teilprozess-Schritte<br />
b) Abschließende Integration<br />
4) Prozess-Steuerung<br />
Als finales Ergebnis der Kostenanalyse für die Erstinventur des <strong>DeCOVER</strong><br />
Ausgangsdienstes konnten folgende Zahlen ermittelt werden:<br />
• Datenkosten (FE-Daten + Zusatzdaten) 5,57 €/km²<br />
• Produktionskosten 22,87 €/km²<br />
• Gesamtkosten 28,44 €/km²<br />
Diese Kosten müssen im Rahmen einer ersten und einmaligen Vollinventur gesehen werden.<br />
Über das Fortführungskonzept kann ein voraussichtlich wesentlich preisgünstigeres Update-<br />
Verfahren durch Veränderungserkennung eingesetzt werden.<br />
Tabelle 7 führt die Nutzerinstitutionen auf, die im Rahmen der Kosten-Nutzen-Analyse zur<br />
Verwertbarkeit der <strong>DeCOVER</strong> auf Basis der Testdaten befragt wurden.<br />
Tabelle 7: Übersicht über die im Rahmen der Kosten-Nutzen-Analyse befragten Behörden<br />
Behörde Admin.<br />
Ebene<br />
Them. Schwerpunkte<br />
Bundesamt für Naturschutz (BfN) Bund Naturschutz und Biologische Vielfalt<br />
Bundesamt für Bauwesen und<br />
Raumordnung (BBR)<br />
Thüringer Landesanstalt für Wald, Jagd<br />
und Fischerei (TLWJF)<br />
Regionalverband<br />
Oberschwaben (RVBO)<br />
Bodensee-<br />
Institut für Landes- und<br />
Stadtentwicklungsforschung und<br />
Bauwesen NRW (ILS)<br />
Bund Nationale Raumordnung und Raumplanung<br />
Land Forstplanung, Naturschutz, Waldzustandsüberwachung,<br />
Forschung<br />
Region Regionalentwicklung und Regionalplanung<br />
Forschung Auftragsforschung für das Ministerium für Wirtschaft, Mittelstand<br />
und Energie (MWME) und für das Ministerium für Bauen und<br />
Verkehr (MBV) des Landes NRW<br />
Die folgende Tabelle (Tabelle 8) zeigt in einer Zusammenschau die Bewertung des<br />
Ausgangsdatensatzes durch die befragten Nutzer. Hierbei wurde die Verbesserung durch die
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 33<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
Hauptphase Arbeitsdokument<br />
Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
<strong>DeCOVER</strong>-Daten gegenüber den derzeitig angewandten Methoden zur<br />
Informationsbeschaffung bewertet.<br />
Tabelle 8: Übersicht zur qualitativen Bewertung des Ausgangsdatensatzes<br />
Interne Auswirkungen<br />
1.) Qualitative Verbesserung bei der Aufgabenerfüllung<br />
1.1) Thematischer Informationsgehalt<br />
1.2) Thematische Genauigkeit<br />
1.3) Geometrische Genauigkeit<br />
1.4) Aktualisierungsfrequenz<br />
1.5) Maßstab<br />
1.6) Nutzen als Basisprodukt<br />
2.) Beschleunigung und Erleichterung der Arbeitsabläufe<br />
3.) Erweiterung der Qualifikation für zukünftige Aufgaben<br />
4.) Pilotcharakter für andere Ressortaufgaben<br />
5.) Konzept zur Qualitätssicherung<br />
5.1) Intern zertifizierte Produkte<br />
5.2) Extern zertifizierte Produkte<br />
5.3) Zertifizierte Anwendbarkeit der Produkte<br />
5.4) Zertifizierte Produktionskette<br />
Externe Auswirkungen<br />
6.) Einheitliches Verwaltungshandeln von Nutzern auf gleicher<br />
Verwaltungsebene<br />
7.) Einheitliches Verwaltungshandeln im europäischen Rahmen<br />
8.) Absicherung von Verwaltungs- u. politischen Entscheidungen<br />
9.) Akzeptanz von umweltpolitischen Entscheidungen in der Öffentlichkeit<br />
Wertigkeit von 1 (keine Verbesserung) bis 5 (erhebliche Verbesserung)<br />
BfN<br />
2<br />
2<br />
3<br />
3<br />
2<br />
3<br />
3<br />
3<br />
3<br />
-<br />
-<br />
-<br />
-<br />
3<br />
1<br />
3<br />
3<br />
BBR<br />
5<br />
4<br />
4<br />
5<br />
4<br />
5<br />
4<br />
4<br />
4<br />
-<br />
-<br />
-<br />
-<br />
2<br />
2<br />
TLWJF<br />
1<br />
1<br />
1<br />
4<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1<br />
RVBO<br />
Die Wertigkeit sollte hierbei von 1 (keine Verbesserung) bis 5 (erhebliche Verbesserung)<br />
angegeben werden. Die zu berücksichtigenden Voraussetzungen bei der Bewertung lauteten<br />
wie folgt:<br />
• Datensatz wird für die vom Nutzer geforderte Abdeckung bereitgestellt<br />
• Aktualisierung und Auslieferung des Produkts in festgelegten Abständen<br />
• sind Veränderungen an den Datensätzen vorgesehen, so beeinträchtigen sie den<br />
ursprünglichen Funktionsgehalt nicht negativ (Zeitreihen, Kompatibilität).<br />
Nutzerübergreifend können die Aussagen hin zu dem generellen Bedarf an einem Datensatz<br />
interpretiert werden, der sich hinsichtlich seiner geometrischen Genauigkeit und der<br />
Differenzierung der Objektarten durchaus in Richtung ATKIS bewegt. Hierzu wurde jedoch<br />
auch umgehend von den Nutzern klargestellt, dass ATKIS in vielen relevanten Bereichen für<br />
deren Belange nicht ausreicht. Gerade Behörden aus dem Umweltbereich bemängeln die<br />
unzureichende bzw. nicht feststellbare Aktualität der Daten sowie eine notwendige<br />
thematische Erweiterung der Objektarten zum einen im Siedlungsbereich (Versiegelung und<br />
Siedlungsdichte) als auch im „grünen Bereich“, d.h. vor allem umweltrelevante Offenland-<br />
Objektarten. Des Weiteren war eine grenzüberschreitende Anwendbarkeit und Kompatibilität<br />
ein wichtiger Ansatzpunkt für eine Verbesserung der Datensituation.<br />
Gleichwohl herrscht die Einsicht, dass nicht alle Anforderungen über einen noch so<br />
differenzierten Ausgangsdatensatz abgedeckt werden können, da dieser stets nur als<br />
3<br />
4<br />
2<br />
3<br />
2<br />
3<br />
2<br />
4<br />
3<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
3<br />
3<br />
4<br />
2<br />
ILS<br />
4<br />
4<br />
3<br />
4<br />
3<br />
4<br />
4<br />
4<br />
-<br />
-<br />
-<br />
-<br />
-<br />
4<br />
1<br />
3<br />
3
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 34<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
Hauptphase Arbeitsdokument<br />
Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
Kompromiss zwischen Nutzerwunsch und technischer Machbarkeit gelten kann. Hier<br />
müssen weiterhin fachspezifische Datensätze mit spezieller Ausrichtung greifen.<br />
Der tatsächliche Nutzen eines Datensatzes über alle Nutzer hinweg, sollte er die momentan<br />
genutzten Informationsgrundlagen der Behörden durch seinen Mehrwert<br />
ergänzen/unterstützen, ergibt sich somit aus einem einzigen integrierten Dienst und nicht<br />
parallelen Datensätzen mit unterschiedlicher fachlicher Ausrichtung. Dieses Produkt stellt die<br />
reale, aus Fernerkundungsdaten erhobene Nutzung in den Vordergrund, vermittelt aktuelle<br />
Informationen flächendeckend zum geforderten Stichjahr und stellt durch seine<br />
Interoperabilität zu bestehenden nationalen und europäischen Katalogen eine<br />
grenzüberschreitende Vergleichbarkeit her.<br />
Für die laufende Diskussion um Beschaffungsszenarien für die behördenübergreifende<br />
Finanzierung der <strong>DeCOVER</strong>-Daten stellen sich anhand von Beispielen folgende Modelle zur<br />
Umsetzung dar:<br />
Beschaffungsszenario CORINE Land Cover 2000<br />
Eine öffentliche Ausschreibung findet durch das Umweltbundesamt (UBA) im Auftrag durch<br />
das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) statt<br />
(Abbildung 13a). Die Finanzierung erfolgt im Ko-Finanzierungsprinzip zwischen der<br />
Europäischen Umweltagentur (EUA) und dem BMU. Das Deutsche<br />
Fernerkundungsdatenzentrum (DFD) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt<br />
(DLR) leitet im Auftrag vom UBA die flächendeckende Kartierung. Das Gebiet der<br />
Bundesrepublik wird in mehrere Lose aufgeteilt, über eine Angebotserstellung wird über die<br />
Beteiligung einzelner Dienstleister oder Konsortien im Wettbewerb entschieden.<br />
a)<br />
Bundesministerium<br />
BMU<br />
Bundesamt<br />
UBA<br />
Technische<br />
Ausführung<br />
(DLR)<br />
Dienstleister<br />
Dienstleister<br />
Dienstleister<br />
Dienstleister<br />
Abbildung 13: Beschaffungsweg für a) CORINE Land Cover 2006; b) FTS Soil Sealing<br />
b)<br />
Beschaffungsszenario EUA Fast Track Service Soil Sealing<br />
Die Generaldirektionen beauftragen die Europäische Umweltagentur mit der Ausschreibung<br />
zum FTS Soil Sealing, die Finanzierung erfolgt über die Generaldirektionen, im Wesentlichen<br />
die Generaldirektion Agrar (Abbildung 13b). Die Definition von Datensatz und technischer<br />
Durchführung erfolgt mit Hilfe des European Topic Centre Land Use and Spatial Information<br />
(ETC-LUSI) als beratende Instanz bei technischen Fragestellungen. Die Ausschreibung<br />
erfolgt übergreifend für die gesamte Fläche (EU27 + Nachbarländer) und wird nicht in<br />
mehrere Lose aufgeteilt, einzelne Dienstleister oder Konsortien bewerben sich entsprechend<br />
für die Bearbeitung der Gesamtfläche.<br />
2.9 Das <strong>DeCOVER</strong> Fortführungskonzepts<br />
General-<br />
Direktionen<br />
Ministerien<br />
(BMU-BMI)<br />
Das in <strong>DeCOVER</strong> konzipierte Fortführungskonzept basiert auf Veränderungsindikatoren und<br />
verfolgt zwei primäre Ziele:<br />
1. Kosteneffiziente und fokussierte Aktualisierung einer <strong>DeCOVER</strong> AD Kartierung<br />
2. Möglichkeit zur Ableitung relevanter Veränderungsinformationen zur Unterstützung<br />
anderer Systeme<br />
EUA<br />
Technische<br />
Beratung<br />
(ETC-LUSI)<br />
Dienstleister<br />
Dienstleister<br />
Dienstleister<br />
Dienstleister
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 35<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
Hauptphase Arbeitsdokument<br />
Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
Um einer Vollinventur entgegenzuwirken ist die Erstellung von Änderungsflächen zum<br />
Zeitpunkt t1 im Vergleich zur Initialkartierung zum Zeitpunkt t0 notwendig. Die<br />
Umsetzungslogik sieht dabei eine subtraktive Veränderungsdetektion auf Basis zweier<br />
rasterbasierter SFE Bilddatenzeitpunkte vor. Hierbei wurden verschiedene Teilschritte<br />
(Module) zur Erzeugung der Veränderungsinformationen konzipiert (Abbildung 14).<br />
Abbildung 14: Schematische Übersicht des Change Layer Konzepts<br />
Fokussierung:<br />
Innerhalb dieses Moduls erfolgt die Markierung der veränderten Objekte auf der Basis von<br />
Rasterderivaten, die sich aus den georektifizierten, koregistrierten und normalisierten<br />
Bilddaten vom Zeitpunkt t0 und t1 und unter Verwendung der t0 <strong>DeCOVER</strong> Klassifikation<br />
ableiten lassen (Abbildung 15). Hierzu wird unter Einbeziehung des t0 Vektordatensatzes<br />
eine Subsegmentierung auf Basis der Rasterderivate durchgeführt.<br />
Abbildung 15: Bildbeispiele für Rasterderivate innerhalb der Fokussierung (von links nach rechts: die<br />
Kanaldifferenzen t0/t1, die normierten Kanaldifferenzen t0/t1, die spektrale Veränderungsintensität sowie<br />
die rasterbasierte Z-Statistik bezüglich dem Vektordatensatz t0)
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 36<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
Hauptphase Arbeitsdokument<br />
Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
Eine anschließende automatische Fokussierung ermittelt über alle Objekte hinweg<br />
diejenigen, welche einen globalen Signifikanzschwellwert für spektrale Änderungen<br />
überschreiten. In einem iterativen Prozess werden statistischer und spektraler Grenzwert auf<br />
Basis der nicht veränderten Objekte adaptiert. Das Ergebnis der automatischen<br />
Fokussierung ist ein Datensatz mit potentiellen Veränderungsobjekten, die in Verbindung mit<br />
der Grundbedeckung aus dem t0 Vektordatensatz in bis zu 48 komplexe Veränderungstypen<br />
strukturiert werden können.<br />
Diese Veränderungstypen müssen dann durch einen Operator bewertet werden, zur<br />
Trennung von relevanten Veränderungen von nicht relevanten Veränderungen (z.B.<br />
hervorgerufen durch phänologische Veränderungen). Wird die Hypothese, dass es sich um<br />
eine nicht relevante Veränderung handelt vom Operator bestätigt, werden alle gleichartigen<br />
Veränderungstypen aus der Fokussierung entfernt, wenn sie:<br />
• homogene Objekte und<br />
• bezüglich der Z-Statistik nicht signifikante Objekte betreffen<br />
Die Z-Statistik bildet dabei den Pixelkennwert eines Rasterlayers bezüglich der Statistik<br />
(Mittelwert, Standardabweichung) einer Menge von Umgebungspixeln des gleichen<br />
Rasterlayers ab. Die Bezugsmenge wird dabei über die Zugehörigkeit zum gleichen t0<br />
Vektor-Objekt definiert.<br />
Im Rahmen dieser Bewertung erfolgt somit keine individuelle, d.h. einzelobjektbezogene<br />
Bewertung, sondern eine Bewertung des Veränderungstyps. Auf Basis der Operator-<br />
Bewertung erfolgt anschließend eine Extrapolation der Veränderungen auf die<br />
Gesamtszene. Der Operator muss folglich maximal 48 Objektgruppen prüfen (Anhand von<br />
Samples). Damit ist der manuelle Aufwand unabhängig von der Größe der zu<br />
klassifizierenden Szene.<br />
Veränderungserkennung und Klassifikation<br />
In diesen Teilmodulen wird basierend auf einer Segmentierung und Klassifikation der<br />
Bilddaten zum Zeitpunkt t1 innerhalb der durch die Fokussierung als verändert markierten<br />
Objekte bestimmt, ob:<br />
• eine rein attributive Veränderung<br />
• eine Veränderung der Geometrie der betroffenen Objekte<br />
• eine attributive Veränderung und eine Veränderung der Geometrie stattgefunden hat.<br />
Ziel des Moduls ist somit eine automatisierte Bewertung der detektierten Veränderungen<br />
(mögliche, wahrscheinliche, plausible Veränderung) als Entscheidungshilfe für die<br />
Aktualisierung des <strong>DeCOVER</strong> AD. Die Klassifikation und Bewertung erfolgt auf Basis von<br />
• a priori Übergangswahrscheinlichkeiten<br />
• Indikationen aus den Bilddaten<br />
Bestimmte Veränderungen der Landbedeckung innerhalb der Landschaft sind<br />
wahrscheinlicher als andere (Bsp. Acker ->Versiegelung vs. Versiegelung ->Acker). Dieses<br />
Expertenwissen bezogen auf die spezifischen <strong>DeCOVER</strong> Objektarten wurde mit Hilfe einer<br />
Übergangswahrscheinlichkeits-Matrix (Pü-Matrix) über Pü-Vektoren formalisiert zur<br />
Abbildung globaler Veränderungswahrscheinlichkeiten. Die Pü-Matrix beinhaltet die<br />
angenommenen Wahrscheinlichkeiten einer Veränderung einer <strong>DeCOVER</strong>-Objektart in eine<br />
andere für den Zeitraum von zwei Jahren, ausgedrückt in einem Intervall von 0,0 (nicht<br />
wahrscheinlich) bis 1,0 (sehr wahrscheinlich).<br />
Zur Beschreibung der durch die Bilddaten indizierten Veränderung können verschiedene<br />
Veränderungsindikatoren (Merkmale basierend auf den Farb-, Form-, Textur- und
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 37<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
Hauptphase Arbeitsdokument<br />
Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
Nachbarschaftseigenschaften der Segmente (fuzzy-) logisch miteinander verknüpft werden,<br />
so dass dadurch entsprechende Fuzzy-Sets als indizierte Arten von Veränderungen gebildet<br />
werden. Die Ergebnisse dieser Bildindikation werden mit der a-priori<br />
Veränderungswahrscheinlichkeit (Pü-Wert) arithmetisch verknüpft zur Abbildung einer<br />
Veränderungsplausibilität (Abbildung 16). Der Plausibilitätswert ist nicht normiert und liegt<br />
prinzipiell zwischen 0 und 1, so dass selbst kleine Werte die für den Zeitpunkt t1<br />
wahrscheinlichste Klasse angeben können.<br />
Abbildung 16: Ausschnitt Veränderungs-Layer Herne (schraffiert) überlagert mit der <strong>DeCOVER</strong>-t0-<br />
Kartierung und den Bilddaten. Je Veränderungs-Objekt werden die plausibelste Klasse (schwarz), der<br />
Plausibilitätswert (schwarz) und die Menge der indizierten Level-1-Klassen angezeigt.<br />
Erstellung Veränderungslayer:<br />
Durch die Erstellung des Veränderungslayers werden die automatisch detektierten<br />
Veränderungsflächen, bei Bedarf ergänzt um manuell detektierte Veränderungen,<br />
zusammen mit den oben beschriebenen Attributen (Bildindikation, Wahrscheinlichkeiten) als<br />
geometrisch konsistenter Datensatz (MKF,MKA und MKB) innerhalb der <strong>DeCOVER</strong>-<br />
Nomenklatur den TZP-Partnern zur Verfügung gestellt.<br />
Dieser Layer wird in die sequentielle Prozesskette eingespeist und dient den TZP Partnern<br />
somit zur Fokussierung der AD Aktualisierung. Durch die TZP Partner erfolgt gemäß den<br />
vereinbarten Prozesskettenspezifikationen (z.B. Mehrfachattributierung, Markierung<br />
Klassifikationssicherheit) anschließend die finale Klassifikation der Veränderungen auf Basis<br />
der <strong>DeCOVER</strong> Objektarten.<br />
Auf Grundlage des modularen Aufbaus des Fortführungskonzepts können<br />
Veränderungsinformationen mit unterschiedlichem Informationsgehalt abgerufen werden.<br />
Diese Informationen können so z.B. zur Unterstützung der Fortführung bestehender Systeme<br />
genutzt werden:<br />
- Binäre Veränderungsmaske (Veränderung ja/nein) als Ergebnis des<br />
Fokussierungsmoduls<br />
- Neusegmentierung und Klassifikation der Veränderung, inkl. Bewertung der<br />
Veränderungsrichtung
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 38<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
Hauptphase Arbeitsdokument<br />
Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
Eine interne Validierung der Methoden des Fortführungskonzeptes zeigte, dass die<br />
automatisierte Methode nicht die thematische Genauigkeit einer manuell erzeugten<br />
Veränderungsklassifikation (durch visuellen Bildvergleich zweier Aufnahmezeitpunkte)<br />
erreichen kann (Bsp: Overall Accuracy TG Dresden: Manuelle Kartierung = 97,9%,<br />
<strong>DeCOVER</strong> Methode = 67,0 %). Das <strong>DeCOVER</strong> Verfahren weist derzeit zu viele nicht reale<br />
Veränderungen fehlerhaft aus. Größte Fehlerquelle im TG Dresden stellten hier Ackerflächen<br />
dar. Aufgrund ihrer unterschiedlichen phänologischen Ausprägungen in dem für die<br />
Validierung zur Verfügung stehenden Bilddatensätzen (Mai 2005, April 2007) wurden sie<br />
häufig fälschlicherweise als Veränderungen ausgewiesen, wodurch eine User Accuracy von<br />
nur 31,5% erreicht wurde. Mit einer Producer Accuracy von 81,2% wurde hingegen ein<br />
durchaus zufriedenstellendes Ergebnis erreicht, das darüber Auskunft gibt, wie viel Prozent<br />
der tatsächlichen Änderungen auch erfasst wurden (Abbildung 17).<br />
Abbildung 17 Beispielhafte Darstellung des Veränderungslayers im TG Dresden. Links: SPOT-<br />
Szene vom 22.09.2005; Mitte: SPOT-Szene vom 15.07.2007 mit überlagertem manuell erstellten<br />
Veränderungslayers ; Rechts: SPOT-Szene 2007 mit überlagertem automatisch detektierten<br />
Veränderungen<br />
Zusammenfassend läst sich feststellen, dass mit Ausnahme der Segmentierung, immer<br />
wieder manuelle Eingriffe in den Prozess notwendig waren. Insbesondere im<br />
landwirtschaftlichen Bereich kam es aufgrund der hohen spektralen Dynamik und bei<br />
Verwendung von nur zwei Beobachtungszeitpunkten zu häufigeren Fehleinschätzungen der<br />
Veränderung. Hier sind weitere Verbesserungen durch die Einbeziehung multitemporaler<br />
Indikatoren notwendig, um die Verlässlichkeit und Robustheit des Verfahrens zu erhöhen.<br />
2.10 Unterstützung bestehender Landbedeckungs- /-nutzungssysteme<br />
Zur Unterstützung bestehender Landbedeckungs- /-nutzungssysteme wurden zwei<br />
grundlegende Vorgehensweisen auf dem zweiten <strong>DeCOVER</strong> Nutzerworkshop in Bonn<br />
vorgeschlagen und diskutiert:<br />
- Szenario 1: Qualitätssicherung amtlicher Systeme<br />
- Szenario 2: Update amtlicher Systeme<br />
Ziel des Szenarios 1 „Qualitätssicherung amtlicher Systeme“ ist die automatisierte inhaltliche<br />
Überprüfung der Daten des amtlichen Systems unter Verwendung des <strong>DeCOVER</strong>-ADs als<br />
Referenzinformation. Für die Untersuchung wurde als amtliches System das ATKIS-Basis-<br />
DLM verwendet. Das Ergebnis der Qualitätsanalyse ist eine objektweise Bewertung der<br />
Objekte des zu überprüfenden amtlichen Systems. Der <strong>DeCOVER</strong>-Dienst dient dabei als<br />
korrekt anzunehmende Referenzinformation. Es wird ein semi-automatischer Arbeitsablauf
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 39<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
Hauptphase Arbeitsdokument<br />
Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
verwendet, bestehend aus einer automatischen Komponente und einer manuellen<br />
Nachkontrolle verworfener Objekte der amtlichen Daten (Abbildung 18).<br />
Die Eingangsdaten werden einer automatischen Komponente zugeführt, in der mittels<br />
Bildanalyse die Fernerkundungsdaten, die in diesem Fall als Referenzinformation dienen,<br />
interpretiert werden. Das Ergebnis der automatischen Bildanalyse der Fernerkundungsdaten<br />
ist ein Klassifikationsergebnis, das aus für die Qualitätssicherung relevanten Bildklassen<br />
besteht. Da die Bildklassen nicht mit den Objektarten der zu überprüfenden Vektordaten<br />
übereinstimmen, folgt ein Schritt der Bewertung aller Objekte der Vektordaten unter<br />
Verwendung eines Bewertungskatalogs. Das Ergebnis der automatischen Komponente ist<br />
eine Bewertung für jedes berücksichtigte Objekt der Vektordaten als verifiziert bzw.<br />
verworfen, was einer sogenannten Ampelentscheidung entspricht. Alle automatisch<br />
verifizierten Objekte werden im Folgenden nicht weiter untersucht, sondern als korrekt<br />
angenommen. Die verworfenen und mit rot markierten Objekte werden einem Operateur<br />
visualisiert dargestellt und dahingehend bewertet, ob die automatische Rückweisung richtig<br />
war, oder ob das Objekt fälschlicherweise verworfen wurde.<br />
Der für das Szenario 1 umgesetzte Arbeitsablauf ist in Abbildung 19 dargestellt. Die<br />
Eingangsdaten bestehen aus dem zu überprüfendem Vektordatensatz (wiederum das ATKIS<br />
Basis-DLM), dem <strong>DeCOVER</strong>-AD als Referenzinformation und einem Bewertungskatalog.<br />
Abbildung 18: Schematische Darstellung des Szenario 1 zur Unterstützung bestehender Systeme<br />
Abbildung 19: Ablauf der Integration in amtliche Systeme am Beispiel der Qualitätssicherung des ATKIS<br />
Basis-DLMs im Szenario 1.
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 40<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
Hauptphase Arbeitsdokument<br />
Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
Nach der Verschneidung der Eingangsdaten (Abbildung 20) werden alle Objekte des ATKIS<br />
Basis-DLMs aufgrund der im <strong>DeCOVER</strong>-AD enthaltenen Objektart bewertet und<br />
entsprechend dem WiPKA-QS Ansatz verifiziert bzw. verworfen.<br />
Abbildung 20: Testgebiet Dresden: a) <strong>DeCOVER</strong> AD (grün), ATKIS (rot) b) Verschneidung<br />
Das zweite vorgestellte Szenario „Update amtlicher Systeme“ verfolgt den gleichen Ansatz<br />
wie das Szenario1, nur das hier nicht der <strong>DeCOVER</strong> AD eingesetzt wird, sondern eine<br />
Fokussierung über die Ergebnisse des <strong>DeCOVER</strong> Fortführungskonzepts erfolgt. Somit<br />
werden nur die Objekte des Zielkatalogs betrachtet, die von einer erkannten Veränderung im<br />
<strong>DeCOVER</strong> Veränderungslayer überlagert werden (Abbildung 21).<br />
Abbildung 21: Ablauf der Integration in amtliche Systeme am Beispiel der Qualitätssicherung des ATKIS<br />
Basis-DLMs im Szenario 2.<br />
Exemplarische Überführung von <strong>DeCOVER</strong> Daten in Zielkataloge<br />
Über eine technische Analyse wurden Veränderungen und Unterschiede flächenhafter<br />
Landschaftselemente zwischen ATKIS, <strong>DeCOVER</strong> und weiteren kompatiblen<br />
Landbedeckungs- / Landnutzungsdaten wie CORINE Land Cover sowie die gegenseitige<br />
Ergänzung und Erweiterung der genannten Daten auf Basis der<br />
Interoperabilitätsbeschreibung untersucht. Weitere Grundlage und zugleich Ziel im Laufe der<br />
Phase I war die Diskussion der Ergebnisse mit entsprechenden Nutzern<br />
(Landesvermessung, BKG sowie Umweltbehörden).
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 41<br />
Status (Final/Entwurf): F<br />
Index: 0808_V06<br />
gültig ab: 28.08.2008<br />
Hauptphase Arbeitsdokument<br />
Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
Weitere Untersuchungen liefen zur Verknüpfung bestehender ATKIS-Geometrien mit den in<br />
<strong>DeCOVER</strong> erstellten Daten zur Generierung eines hybriden Datensatzes, der die Vorteile<br />
der Vermessungsdaten (Auflösung, Aktualität in Siedlungs- und Verkehrsbereichen) mit<br />
denen von <strong>DeCOVER</strong> (Zeitschnitt, stärkere Differenzierung und größere Aktualität außerhalb<br />
der urbanen Bereiche) verbinden soll.<br />
Grundsätzlich wurden hier zwei Richtungen verfolgt. Zum einen wurde die Möglichkeit<br />
untersucht, das DLM durch die Einbindung der LN/LB-Daten in thematischer und<br />
geometrischer Form als Unterstützung der nationalen Umweltbehörden in Richtung<br />
umweltrelevanter Klassen zu erweitern. Neben der Erweiterung des DLM als zentralem<br />
Datensatz ist die Ableitung eines CORINE- oder LMCS-Layers aus den Daten der<br />
Vermessungsämter ein zweites Thema. Dieser Ansatz erfolgt lediglich in einer Richtung,<br />
verknüpfte Vermessungs- und Fernerkundungsdaten werden nicht in die DLM-Topologien<br />
zurückgeführt, was es erlaubt, die Geometrien skalenunabhängig zusammenzulegen und so<br />
unterschiedliche Zielgrößen zu bedienen (CLC mit 25 ha oder LMCS mit 1-5 ha). Die<br />
Kombination mit den Klassifizierungen aus der Fernerkundung erfolgt im Anschluss auf den<br />
zusammengelegten Flächen.<br />
• Erweiterung des DLM mit Fernerkundungsdaten<br />
Ergebnis soll ein zentral vorgehaltener Datensatz sein, der nachhaltig mit Aktualisierungen<br />
aus Vermessung und Fernerkundung aktuell gehalten werden kann. Hierbei werden<br />
zumindest für sämtliche umweltrelevanten Objektarten Zeitmarken mitgeführt, thematische<br />
und geometrische Ergänzungen finden in „grünen“ Objektklassen statt, die mit<br />
Fernerkundung detektiert werden können. Dies betrifft etwa die Unterteilung von Waldtypen<br />
nach Laub-/ Nadel- und Mischwald, die im DLM erst ab einer Objektgröße von 10 ha<br />
vorgenommen wird und darüber hinaus auf einer von Bestandsparametern wie<br />
Kronenabdeckung unabhängigen Walddefinition vom Bearbeiter abgegrenzt werden. Ein<br />
weiteres Beispiel ist die Unterteilung von Grasland als DLM-Objektart in die bis dato nicht<br />
vorhandene Differenzierung von Wirtschaftsgrünland und natürliches Grasland (Abbildung<br />
22). Auch im Siedlungsbereich ergeben sich Möglichkeiten für die Ergänzung und<br />
Differenzierung, etwa im bislang nicht konsequent erhobenen Bebauungsgrad der<br />
Wohnbauflächen oder in einer Erweiterung um die Objektart Baustelle.<br />
Wichtige Voraussetzung bei diesem Vorgehen ist die eindeutige Kennzeichnung von<br />
Objekten, die derartig ergänzt werden. Neben dem Erhebungsdatum muss die Art der<br />
Ergänzung (thematisch, geometrisch) sowie die Datenquelle im Datenmodell spezifiziert<br />
sein. Dies ermöglicht schlussendlich einen integrierten, zentral vorgehaltenen Datensatz.<br />
VEG Vegetationsmerkmal<br />
CLC Jahr Waldflächen – Übernahme der Belegung<br />
1000<br />
2000<br />
3000<br />
Laubholz<br />
Nadelholz<br />
Laub- und Nadelholz<br />
311<br />
312<br />
313<br />
2006<br />
2006<br />
2006<br />
(Thematik, Geometrie)<br />
Außengeometrie: DLM<br />
Innengeometrie: LN/LB<br />
Thematik: LN/LB<br />
Außengeometrie: DLM<br />
Innengeometrie: DLM<br />
Thematik: LN/LB<br />
Natürliches Grasland (CLC) –<br />
Übernahme der Belegung (Thematik)<br />
Objektart 4102 Grünland<br />
VEG<br />
1000<br />
2000<br />
3000<br />
4000<br />
5000<br />
8000<br />
9997<br />
9999<br />
Vegetationsmerkmal<br />
Laubholz<br />
Nadelholz<br />
Laub- und Nadelholz<br />
Röhricht, Schilf<br />
Büsche, Sträucher<br />
Streuobst<br />
Attribut trifft nicht zu<br />
Abbildung 22: Erweiterung von umweltrelevanten DLM-Objektarten (Beispiel Wald und Grünland)<br />
Objektgeometrien werden bei diesem Vorgehen nur dort verändert, wo sie sinnhafterweise<br />
durch neue Geometrien ersetzt werden können. Dies betrifft etwa die Abgrenzung der<br />
sonstiges<br />
CLC<br />
321<br />
Jahr<br />
2006
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
<strong>Seitenanzahl</strong>: <strong>47</strong>; <strong>Seitennummer</strong>: 42<br />
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Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
Waldtypen wie im oben genannten Beispiel zueinander. In beiden Beispielen ist nun die<br />
Vergabe eines Zeitattributs anhand der genutzten Satellitendaten möglich.<br />
Neben der Erweiterung von Objektarten wurde auch die Beitragsfähigkeit von<br />
Fernerkundungsdaten zur Nachführung einzelner Attribute untersucht. Im genannten Beispiel<br />
gilt dies für Objektarten der baulich geprägten Flächen im Basis-DLM, die mittels der<br />
<strong>DeCOVER</strong>-Klassifizierung nach Überprägungsarten (Bebaute Bereiche starker bis geringer<br />
Überprägung) oder dem europäischen FTSP Soil Sealing Layer als pixelbasiertem Datensatz<br />
(Versiegelungswerte von 1-100 %) unterstützt werden können (Abbildung 23). Das umfasst<br />
insbesondere eine Erweiterung und Ergänzung des ATKIS Attributtyps ‚BEB‘ (Art der<br />
Bebauung) für die Objektarten<br />
• 2111 Wohnbaufläche,<br />
• 2113 Fläche gemischter Nutzung und<br />
• 2114 Fläche besonderer funktionaler Prägung.<br />
Abbildung 23: Verknüpfung der DLM-Geometrien mit den Versiegelungsinformationen zur Darstellung<br />
des Bebauungsattrituts durch den FTSP Sealing Layer am Beispiel der Stadt Potsdam. Die Darstellung<br />
zeigt auch, dass ein hoher Schwellenwert eher dem Verständnis des Attributtyps der ATKIS Definition<br />
entspricht.<br />
Die Wahl der genannten Schwellenwerte und ihre Ausprägung auf die Attributierung soll<br />
durch die Expertise der Landesvermessung hinsichtlich ihres Nutzens für die Ausweisung<br />
des Bebauungs-Attributs bewertet werden. Dies ist besonders unter dem Gesichtspunkt der<br />
landesweiten Verfügbarkeit des Versiegelungslayers als homogenen Datensatz zu<br />
betrachten, dessen Aktualisierung darüber hinaus im Rahmen von GMES
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Demonstrationsvorhaben für das Jahr 2009 anvisiert ist. Eine endgültige Entscheidung dazu<br />
soll noch bis Ende 2008 fallen.<br />
• Ableitung des DLM für umweltrelevante Fragestellungen<br />
Der erste Schritt ist hierbei die Generalisierung der Objekte in die Richtung der 44 CLC-<br />
Klassen. Dies geschieht durch die Zuordnung von Objektarten mittels der<br />
Interoperabilitätsanalyse und einer Auflösung der redundanten Flächen nach Prioritätsstufen.<br />
Für die große Mehrheit der Objekte ist eine eindeutige Zuordnung möglich. Der Anteil wird<br />
noch gesteigert, wenn Attribute mit einbezogen werden, die bislang nur teilweise in den<br />
DLM-Erhebungen mitgeführt worden sind (wie das erwähnte Bebauungs-Attribut).<br />
Sind alle Einzelobjekte einer CLC-Klasse zugeordnet, findet eine Generalisierung der<br />
Objekte mittels eines Regeldatensatzes statt. Wichtiger Input ist hier die Zuordnungstabelle<br />
der CORINE Kartieranleitung für Flächen unterhalb der Mindestkartierfläche. Als<br />
problematisch stellt sich hier bislang die Berücksichtigung von Generalisierungsregeln dar,<br />
die der manuellen Auswertung entliehen sind. Dies betrifft beispielsweise die Bildung von<br />
schlauchartigen Verbindungen zwischen Flächen ab der Unterschreitung eines gewissen<br />
Abstandes. Ebenso davon betroffen ist die Ausweisung von komplexen Klassen (CLC<br />
Klassen 24x), die als Konglomerat verschiedenster Landbedeckungen und Landnutzungen<br />
definiert sind.<br />
Abbildung 24 zeigt die verschiedenen Stufen der Generalisierung ausgehend von den<br />
ursprünglichen Geometrien über 5 ha Mindestfläche bis hin zu 25 ha. Die Auflösung erfolgt<br />
regelbasiert nach dem Nachbarobjekt mit der längsten Grenze und den Wertigkeiten der<br />
Klassen zueinander (entnommen aus den Kartierregeln zu CLC2000). Wie der vergrößerte<br />
Bildausschnitt veranschaulicht, fallen durch die Generalisierung zu 25 ha schlussendlich<br />
Flächen weg (Siedlungsbereich um hellgrüne Fläche), die nach einer vollständigen<br />
Beachtung der Kartierregeln durch eine künstliche Verbindung bestehen bleiben würden. Um<br />
diesem Problem zu begegnen, existieren konzeptionelle Ansätze mit Hilfe wachsender<br />
Pufferflächen, die diese manuell durchgeführten Verbindungen ersetzen.<br />
Nach der thematischen Ableitung und der geometrischen Generalisierung kann im Anschluss<br />
die Ergänzung der fehlenden bzw. unzureichend differenzierten Objektarten durch aktuelle<br />
Daten erfolgen. Dazu können LN/LB-Datensätze wie <strong>DeCOVER</strong> oder der EUA Fast Track<br />
Service Soil Sealing herangezogen werden. Das Vorgehen ist ähnlich wie bei der gezeigten<br />
Erweiterung des DLM. Vorteilhaft für die Integration stellen sich hier die vergrößerten<br />
Mindestflächen der Objekte dar. Im Falle von <strong>DeCOVER</strong> können die Objektarten mittels der<br />
Interoperabilitätsanalyse in direkten Bezug miteinander gebracht werden. Soll der<br />
pixelbasierte FTSP Soil Sealing Layer beispielsweise für die Unterteilung der<br />
Bebauungsdichte nach den CLC-Klassen genutzt werden, muss hier erst eine Umwandlung<br />
in Polygonflächen mit einer Mittelwertsbildung der Versieglungswerte stattfinden (Abbildung<br />
25).
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Abbildung 24: Geometrische Generalisierung des DLM zu einer MKF von 25 ha. Links unten CORINE Land<br />
Cover 2000.<br />
Abbildung 25: Vektorisierung des FTSP Soil Sealing Layers zur Bildung einer objektbasierten<br />
Versiegelungsmaske<br />
Fehlen thematische Information zur Ergänzung, bildet die Neuklassifizierung der<br />
Fernerkundungsdaten auf der geometrischen Grundlage der DLM-Grenzen eine weitere<br />
Möglichkeit. Wie z.B. auch bei dem Vorgehen zur Erstellung der UK Land Cover Map 2007 in<br />
England angewendet, können generalisierte Basisgeometrien als Vektorobjekte eine<br />
Vorsegmentierung für die Klassifizierung aufgrund spektraler Bildeigenschaften bilden.<br />
Innerhalb dieser Basisgeometrien werden Pufferbereiche gebildet, um die Klassifizierung<br />
heterogener Randbereiche zu vermeiden (Abbildung 26). Überschreiten die<br />
Durchschnittswerte der entstehenden Kernsegmente eine gewisse Homogenitätsgrenze, die
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klassenabhängig definiert werden kann, so werden Subsegmente gebildet. Diese werden<br />
dann aufgrund der spektralen Bildeigenschaften klassifiziert und mit den Objektarten aus<br />
dem generalisierten DLM-Datensatz abgeglichen. Auf einer höheren Objektartenebene<br />
(bspw. CLC Level 2: 3.1 Wald zu 3.2. Strauch- und Krautvegetation) können so Differenzen<br />
automatisiert herausgearbeitet werden.<br />
Abbildung 26: DLM-Grenzen nach Generalisierung und Erstellung von Kernbereichen als Grundlage zur<br />
weiteren Segmentierung und Klassifizierung<br />
Die wesentliche Herausforderung bei dem gezeigten Vorgehen ist bislang vor allem die<br />
geeignete Methodik zur Generalisierung des DLM hin zu CORINE. Hier müssen weitere<br />
Untersuchungen hinsichtlich der Umsetzung der CLC-Kartierregeln erfolgen. Als komplex<br />
erweist sich insbesondere die Umsetzung von Generalisierungsregeln, die ursprünglich für<br />
eine rein manuelle Digitalisierung erstellt worden sind. Als gutes Beispiel kann die<br />
Verbindung von Objekten durch Korridore dienen. Diese schmalen Verbindungen werden<br />
nicht durch die üblicherweise zugrundeliegenden Bildinformationen klassifiziert, sondern<br />
unabhängig von der Landbedeckung ausgewiesen, um für benachbarte Objekte die<br />
geforderte Mindestkartierfläche herzustellen. Um die Fortführung und Vergleichbarkeit mit<br />
älteren CLC-Daten zu gewährleisten, ist die Nachbildung dieses Vorgehens mittels<br />
automatisierter Prozesse notwendig. Dies betrifft sämtliche Generalisierungsprozesse, für<br />
die eine rein nach Fläche und Thematik durchgeführte Zusammenlegung nicht ausreichend<br />
ist, wie sie etwa in Abbildung 24 dargestellt wird. Sollte dies jedoch umsetzbar sein, ist eine<br />
Herstellung des CLC-Datensatzes oder CLC-Change Layers mit einer maximalen<br />
Automatisierung und entsprechend günstigen Produktionskosten möglich.<br />
Die thematische und geometrische Verknüpfung von amtlichen Vermessungsdaten und den<br />
aus Fernerkundung gewonnenen Landnutzung - / Landbedeckungsdatensätzen wie<br />
<strong>DeCOVER</strong> im nationalen Umfeld sowie CORINE Land Cover und FTSP auf europäischer<br />
Ebene wurde im Rahmen des <strong>DeCOVER</strong>-Nutzerworkshops intensiv diskutiert und in den<br />
laufenden Gesprächen um eine mögliche CLC-Aktualisierung mittels des DLM50-Bund<br />
angesprochen.<br />
• Daneben zeigen sich die Vermessungsämter der einzelnen Bundesländer nach<br />
ursprünglich reservierter Haltung zunehmend interessiert daran, fernerkundlich<br />
gewonnene Informationen zur Aktualisierung ihrer Basisdaten, insbesondere dem<br />
Basis-DLM (ATKIS), heranzuziehen. Dies ist neben dem zunehmenden<br />
Rationalisierungsdruck und dem damit verbundenen Einsparmaßnahmen bei der<br />
Basisdatenerhebung auch den intensiven Gesprächen zwischen <strong>DeCOVER</strong> und den<br />
entsprechenden Behörden geschuldet. Hierbei zeigt sich ein je nach Bundesland<br />
differenziertes Bild bei der Beurteilung des Nutzens der Datensätze. Dies ist zum
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einen durch unterschiedliche Verfahren zur Fortführung bedingt, beispielsweise der<br />
Erhebung des angesprochenen Bebauungsattributes nach einer länderspezifischen<br />
Verfahrensanweisung. Zum anderen sind regionale landschaftliche Gegebenheiten<br />
der Grund für eine Fokussierung auf unterschiedliche Themenbereiche, wie etwa der<br />
Verifizierung und Fortführung von Sonderkulturen wie Hopfen und Wein aus dem<br />
<strong>DeCOVER</strong>-Ausgangsdatensatz.<br />
• Im Zuge der Migration in das AAA-Modell bestehen weiterhin Überlegungen seitens<br />
der Vermessungsverwaltungen, die Unterscheidung von Basis-DLM-Objektarten im<br />
Offenland-Bereich in einer einfacheren Form als bisher vorgesehen ausfallen zu<br />
lassen und für die Unterteilungen die jeweiligen Fachbehörden heranzuziehen. Dies<br />
betrifft etwa die im Unterschied zur vorherigen Aktualisierungsstufe des Basis-DLMs<br />
reduzierte Unterscheidung nach verschiedenen Sonderkulturen, wie sie derzeit in<br />
Brandenburg bereits angewendet wird. Diese verminderte Objektarten-<br />
Differenzierung über Attribute ist zwar fakultativ, jedoch ist eine konsequente<br />
Weiterführung nicht in allen Bundesländern zu erwarten. Dies würde für eine<br />
Fragmentierung der potentiellen <strong>DeCOVER</strong>-Nutzer dieser Anwendungen sorgen,<br />
durch die Neuzuweisung der Verantwortlichkeiten zur Abbildung bestimmter Klassen<br />
allerdings auch neue Chancen für Unterstützungsmöglichkeiten schaffen. Ebenso<br />
Bestandteil der momentanen Diskussionen zur AAA-Migration ist die Schaffung und<br />
Fortführung eines Zeitattributes für die Basis-DLM-Objektarten. Auch hier wird ein<br />
deutlicher Nutzen für die Verwendung von <strong>DeCOVER</strong> und anderen Datensätzen für<br />
die Erzeugung erwartet.<br />
• Die Ableitung von CLC-Daten aus den Katalogen der Vermessungsverwaltungen<br />
nimmt im Zuge des CLC2006-Updates an Bedeutung zu. Die herkömmliche Methode<br />
der manuellen Change-Kartierung soll mittelfristig durch eine weitestgehend<br />
automatisierte Ableitung und Generalisierung eines CLC-ähnlichen Datensatzes<br />
ersetzt werden. Dies kann nicht ohne eine notwendige Ergänzung mit fernerkundlich<br />
erzeugten Informationen geschehen, die gerade im Bereich der umweltrelevanten<br />
Objektgruppen die ATKIS-Objektarten ergänzen. Dies gilt zum einen für Objektarten,<br />
die nicht über den Objektartenkatalog des Basis-DLMs abgedeckt werden, wie etwa<br />
die Klasse Natürliches Grünland (CLC 321). Diese wird in der momentanen Fassung<br />
zusammen mit Wirtschaftsgrünland (CLC 231) unter der Objektart 4102 Grünland<br />
geführt. Die Differenzierung der Agrarklassen (Bsp. Sonderkulturen) ist ein weiteres<br />
Beispiel für eine fernerkundliche Ergänzung. Neben der thematischen Erweiterung<br />
betrifft das Thema auch die generelle Aktualisierungsrate der Offenland-Klassen, die<br />
sich bislang, zwar von Bundesland zu Bundesland in unterschiedlichen zeitlichen<br />
Abständen, aber immer mit einer geringeren Priorisierung darstellten. Dies ist nicht<br />
zuletzt durch die nötige flächenhafte Durchsicht der Landesbefliegungen bei<br />
gleichzeitig großem Anteil an der Gesamtfläche eines Landes bedingt. Auch hier ist<br />
eine Unterstützung der Aktualisierung durch die Satellitenfernerkundung zu erwarten.<br />
3 Fazit und Ausblick<br />
Mit <strong>DeCOVER</strong> wurden die laufenden europäischen GMES Entwicklungen erfolgreich um<br />
eine nationale Komponente erweitert. Mit Hilfe innovativer Geoinformationsdienste auf Basis<br />
aktueller Satelliteninformationen konnte eine Unterstützung und Erweiterung der nationalen<br />
Geodatenlandschaft konzeptionell erarbeitet werden. Durch die praxisrelevante Ausrichtung<br />
am Nutzerbedarf und unter Verwendung aktueller Methoden der Interoperabilität wurden<br />
Verfahren entwickelt, die sich den kommenden Anforderungen wachsender Berichtspflichten<br />
und dem Aufbau nationaler und internationaler Geodateninfrastrukturen stellen können.<br />
Über die semantische Modellierung der Objektarten kann eine Unterstützung der integrierten<br />
Zielkataloge ATKIS, BNTK, CLC und GMES (GSE Land M2.1) ermöglicht werden. Hierzu
<strong>DeCOVER</strong><br />
EFTAS Qualitäts-Management<br />
Verfahrensanweisungen<br />
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Dok.: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong> Dok-Bez: <strong>DeCOVER</strong>_<strong>Schlussbericht</strong>_Gesamt_0808_V06_Nutzer<br />
wurden erste prototypische Überführungen durchgeführt zur a) Potentialanalyse einer DLM<br />
Erweiterung durch umweltrelevante <strong>DeCOVER</strong> Informationen sowie b) der Ableitung<br />
umweltrelevanter Datenlayer unter Nutzung von Basis-DLM und <strong>DeCOVER</strong>. Weiterer<br />
Entwicklungsbedarf ist hierbei in der Umsetzung der geometrischen Interoperabilität<br />
notwendig zur Umsetzung von Maßstababhängigkeiten und Generalisierungsvorschriften.<br />
Zur Erstellung des <strong>DeCOVER</strong> Ausgangsdatensatzes wurde eine modulare Prozesskette mit<br />
dezentraler Produktion und zentraler Steuerung entworfen. Die durchgeführten<br />
Nutzervalidierungen der ersten Testimplementierungen zeigten ein generell positives<br />
Feedback auf Bundesebene zur Verwendbarkeit der <strong>DeCOVER</strong> Daten. Auf regionaler und<br />
lokaler Ebene wurde der Ausgangsdatensatz als nur eingeschränkt nutzbar bewertet.<br />
Hauptkritikpunkte waren hier die geometrische Auflösung der Daten sowie die<br />
eingeschränkte thematische Auflösung einzelnen Zielklassen (Bsp. Ackerland). Als Reaktion<br />
konnte die Mindestkartierfläche in der zweiten Testumsetzung auf 0,5 ha reduziert werden.<br />
Die Forderungen nach höherer thematischer Auflösung konnten jedoch nicht in der<br />
gesamten Bandbreite bedient werden. Vor allem für Fragestellungen zu landwirtschaftlichen<br />
Anbaukulissen und naturnahen Lebensräumen ist eine multitemporale Bilddatenbasis (wie<br />
sie z.B. durch das geplante RE System zur Verfügung gestellt werden können) unabdingbar<br />
für weitere Entwicklungen.<br />
Viele geplante zentrale Methodenentwicklungen im Bereich der Radaranwendung und der<br />
gemeinsamen Nutzung von Optischen und Radarinformationen konnten aufgrund<br />
mangelnder Dateneignung und Verfügbarkeit nicht durchgeführt werden. Hier musste eine<br />
Fokussierung der Methodenarbeiten auf Basis des bestehenden optischen Datenmaterials<br />
durchgeführt werden. Somit beruhten zum Einen die Methodenentwicklungen innerhalb der<br />
Thematischen Zwischenprodukte rein auf Basis optischer Daten. Zum Anderen wurde der<br />
Schwerpunkt der zentralen Methodenentwicklung auf das <strong>DeCOVER</strong> Fortführungskonzept<br />
gelegt. Eine prototypische zentrale Umsetzung des Konzepts zur Erstellung des <strong>DeCOVER</strong><br />
Veränderungslayers wurde in einem Teilausschnitt des Testgebietes Herne durchgeführt.<br />
Eine vollständige Testimplementierung innerhalb der sequentiellen Prozesskettenlogik mit<br />
dem Ziel der Aktualisierung des <strong>DeCOVER</strong> Ausgangsdatensatzes wurde nicht innerhalb der<br />
abgeschlossenen Projektphase durchgeführt und Bedarf weiterer Entwicklung und<br />
Anpassung.<br />
Die Nutzergespräche und Diskussionen vor allem auch während des zweiten <strong>DeCOVER</strong><br />
Nutzerworkshops spiegelten das steigende Interesse an den <strong>DeCOVER</strong> Entwicklungen<br />
wider. Als eine wesentliche Forderung stellte sich hierbei die verstärkte Nutzung<br />
bestehender Geobasis- und Geofachdaten in der Erzeugung der <strong>DeCOVER</strong> Produkte dar.<br />
Zukünftige Entwicklungen sollten somit stärker als bisher die Integration von bestehenden<br />
Basisinformationen als Referenz nutzen. Diese Entwicklungen gewinnen auch unter dem<br />
Gesichtspunkt der laufenden Harmonisierungsbestrebungen durch INSPIRE sowie dem<br />
Aufbau nationaler und internationaler Geodateninfrastrukturen an Bedeutung, die eine<br />
Mehrfachnutzung und Durchgängigkeit existierenden Geodatensysteme anstreben.<br />
Zur Harmonisierung und Vergleichbarkeit von Geodaten gehören auch vereinbarte und<br />
akzeptierte Qualitätsstandards. Die geleisteten Arbeiten zur Objektartenspezifikation und<br />
Qualitätssicherung können für eine Weiterentwicklung hin zu <strong>DeCOVER</strong> Standards genutzt<br />
werden. Hierzu können Standardisierungen der Produktspezifikationen, Qualitätssicherung<br />
als auch die Erarbeitung von Methodenstandards angestrebt werden.