Forschung

Die Vermessung von Holz ist in der Forst- und Holzwirtschaft von zentraler wirtschaftlicher Bedeutung. Die Vermessung von eingeschlagenem Holz ist in der Praxis aber zeitaufwändig und damit teuer. Forstbetriebe greifen deshalb meist auf die Abmaßlisten der Holzindustrie zurück, um die geernteten Holzmengen exakt zu bestimmen. Im Zuge des vorliegenden Projekts sollen Algorithmen entwickelt werden, um mit Laserscannern erfasste Holzpolter automatisiert zu vermessen. So soll die Transparenz der Holzflüsse entlang der Lieferkette ermöglicht und die Digitalisierung derselbigen vorangetrieben werden. Das soll in drei Teilzielen erreicht werden: 1. Einzelstammweise Vermessung von höherwertigen Rundholzsortimenten Der Überblick über die geernteten und gelieferten Holzmengen ist besonders bei Wert- und Sägerundholz von ökonomischem Interesse. Für diese Art von Rundholzpoltern soll die Möglichkeit eröffnet werden, Ergebnisse auf Einzelstammbasis zu generieren und damit einen Überblick über Durchmesser- und Volumenverteilungen, Sortimentslängen und das gesamte Poltervolumen zu erhalten. 2. Objektive Bestimmung von Umrechnungsfaktoren bei Energie- und Industrieholz Bei der Umrechnung von Raummetern in Festmeter finden verschiedenste Umrechnungsfaktoren Anwendung. Die Wahl des Faktors basiert zumeist aber auf subjektiven Einschätzungen. Durch die Erhebung von Parametern aus Laserscans soll es möglich werden einen individuellen Umrechnungsfaktor für gescannte Holzpolter zu ermitteln und so eine objektive, nachvollziehbare Volumenbestimmung bei Energie- und Industrieholzpoltern zu ermöglichen. 3. Merkmalserkennung von gepoltertem Rundholz Die Baumartenzusammensetzung und der Anteil von geringerwertigen Sortimenten sind wichtige Faktoren bei der Verrechnung von Holz. Eine genaue Erhebung der Volumenanteile dieser Sortimente am gesamten Polter ist außerhalb des Sägewerks jedoch aufwändig, weshalb diese Größen zumeist geschätzt werden. Durch im vorliegenden Projekt entwickelte Algorithmen, soll die Schätzung von Baumarten und wertmindernden Eigenschaften wie Fäule oder Bläue, automatisiert anhand von Laserscans erfolgen. Dies soll sowohl für Energie- und Industrieholz als auch Sägerundholz ermöglicht werden. Zusammen mit der Auswertung von Einzelstammgrößen soll bei Sägerundholzpoltern letztendlich eine Abmaßliste erstellt werden können, wie sie von Sägewerken bekannt ist.

In diesem Forschungsvorhaben wird die Waldinventur in ganz Österreich langfristig und nachhaltig revolutioniert. Damit ist das Projekt von bundesweiter Relevanz . Durch die praxisnahe und zielgruppengerechte Orientierung des Projekts werden die Forschungsergebnisse einem breiten Publikum zur Verfügung stehen und Waldbesitzern, Forstbetrieben, Dienstleistern und Behörden ein Planungswerkzeug für die Schaffung und den Erhalt klimafitter Wälder liefern. Die im Rahmen des Projekts zu entwickelnden Verfahren sollen als Standardlösung für die hochpräzise und räumlich explizite Inventarisierung von Rohholzreserven und die darauf basierende operative Planung von Forstbetrieben umsetzbar sein. Durch die Kombination moderner, lasergestützter Feldaufnahmeverfahren (teils mit handelsüblichen mobilen Endgeräten wie Apple iPhone und iPad) und Fernerkundungsmethoden lassen sich Planungsunsicherheiten einer schonenden und nachhaltigen Waldbewirtschaftung minimieren, die Produktivität verschiedener Holzernteverfahren prognostizieren und somit die Risiken und Kosten der Forstbetriebe reduzieren. Die Verfahren liefern somit einen Beitrag zum Erhalt der Schutzwaldaufgaben und der Naturschutzfunktionen sowie der Etablierung von “klimafitten” Gebirgswäldern in Österreich. Die österreichischen Waldbesitzgemeinschaften und größere Forstbetriebe mit regelmäßiger Stichprobeninventur und Forsteinrichtung profitieren von digitalen Inventurlösungen mit personengetragenen Laserscannern (PLS) sowie der flächenscharfen Vorrats- und Sortiments- und Produktivitätsprognosen, die durch die Kombination der PLS Daten mit Fernerkundungsdaten erreicht werden. Durch den niederschwelligen Zugang zu einem leicht bedienbaren und digitalen Inventarisierungs- und Planungswerkzeug werden in den österreichischen Kleinprivatwäldern Anreize zur regelmäßigen und nachhaltigen Waldbewirtschaftung geschaffen.

Die Waldinventur stellt Informationen und Daten als Entscheidungsgrundlage für forstliche Planungen hinsichtlich der Umsetzung operativer Eingriffe und der Erreichung wirtschaftlicherZielsetzungen zur Verfügung. Neben den traditionellen Aufnahmemethoden haben in letzter Zeit Waldinventuren mit Laserscannern immer mehr an Bedeutung gewonnen. Während terrestrische Laserscanner (TLS) schon länger im Einsatz sind, gibt es seit kurzem aucherste Erfahrungen und Forschungsergebnisse zur Waldinventur mit mobilen personengetragenen Laserscannern (PLS). In den letzten sechs Jahren wurden am BOKU Institut für Waldwachstum automatische Algorithmen zur Auswertung von 3D-Laserdaten entwickelt und somitder Grundstein für eine moderne sensorgestützte Waldinventur gelegt. Der Messvorgang mit PLS nimmt für einen Probekreis mit 20 m Radius rund 10 min in Anspruch. In einer Serie von Publikationen konnte anhand einer Vielzahl an Referenzmessungengezeigt werden, dass Baumentdeckungsraten von über 97% erreicht werden. Die mittlere Abweichung (Bias) der BHD Messung beträgt 0 – 0,7 cm, wobei der durchschnittliche Fehler (RMSE) bei 1,5 bis 3 cm liegt. Baumhöhen können mit einer mittleren Abweichung von0 bis 0,2 m und einem durchschnittlichen Fehler von 1,5 bis 2,1 m automatisch ermittelt werden. Mit dem tragbaren Laserscanner können nun in kurzer Zeit präzise Messwerte im dreidimensionalen Raum ermittelt werden, und das neue lasergestützte Waldinventurverfahrensteht somit kurz vor der allgemeinen Praxistauglichkeit. Zusammen mit den Österreichischen Bundesforsten soll das neue Laser-gestützte digitale Waldinventurverfahren nun im Revier Ebensee, sowohl im Ertragswald als auch im Schutzwalddes Einzugsgebiets Rindbach, auf rund 300 Stichprobeflächen in der Praxis erprobt werden. Weiters sollen die automatischen Auswerteroutinen weiterentwickelt werden. Neben den traditionellen Inventurparametern sollen insbesondere Kennziffern der Verjüngungsdichte,über den Kronenschluss zur Etablierung der Tannenverjüngung, und über die Totholzvorräte automatisch und präzise aus den Laserscans abgeleitet werden.