
Mit dem Smartphone den Forst im Griff
Die Bundesanstalt für Immobilienaufgaben (BImA) ist als deutsche Bundesbehörde zuständig für das Immobilienmanagement des Bundes. Einen thematischen Block der vielfältigen Aufgaben, die sich aus der Verwaltung und Betreuung der Liegenschaften ergeben, wird von der Sparte Bundesforst abgedeckt, einer spezialisierten Organisationseinheit mit der Aufgabe, die Wälder und naturnahen Flächen des Bundes zu betreuen.
Wir hatten die Gelegenheit, nicht nur mit dem Fachadministrator für Geoinformationssysteme bei Bundesforst Simon Haufe, zu sprechen, sondern auch das direkte Feedback von Försterinnen und Förstern einzuholen, die unterschiedliche Standorte betreuen. Doch bevor wir quasi „in die Fläche“ gehen, wollen wir zunächst einen übergeordneten Blick auf die Aufgaben von Bundesforst richten.
Die Aufgaben von Bundesforst
(Abb. 2: Übersichtskarte der von Bundesforst betreuten Flächen © Bundesforst, Simon Haufe)
„Wir bezeichnen uns gerne auch als das ‚Grüne Facility Management‘“, erläutert Simon Haufe. „Denn wir bei Bundesforst betreuen hauptsächlich Wald, Wasserstraßen und Freiflächen. Und wenn wir von Wald reden, so sind das im wesentlichen Flächen mit militärischer Nutzung, z.B. Truppen- oder Standortübungsplätze.“ Also Gebiete, deren Planung und Betreuung auch eng auf die Nutzer dieser Liegenschaften ausgerichtet sein muss.
Gerade bei militärischer Nutzung besteht die Herausforderung, ein Auge auf die Pufferwirkung gegenüber der Zivilbevölkerung zu haben, also auf Lärm, Erosion und Staub, aber auch auf die Eindämmung der Brandgefahr bei Übungsbetrieb. Dafür ist die Kenntnis über den Wald und den Standort sehr wichtig – mit ein Grund, dass verstärkt in Richtung Klimawandel gedacht wird.
Der Wald im Jahr 2100
„Wir haben ein 2020 von uns initiiertes und zusammen mit der Nordwestdeutschen Forstlichen Versuchsanstalt umgesetztes Forschungsprojekt ‚Klimaplastischer Bundeswald‘ gestartet“, erläutert Simon Haufe. „Mit Blick auf das Ende dieses Jahrhunderts haben wir uns gefragt, welche Baumarten können unter den aktuellen Standortbedingungen und unter Berücksichtigung des Klimawandels bestehen? Wie muss – auf wissenschaftlicher Grundlage basierend – ein Waldumbau aussehen?“ Das Ergebnis dieses inzwischen abgeschlossenen Projekts mündete in einen Geodatensatz, der standortbezogen Empfehlungen zur Baumartenzusammensetzung ausspricht.
Womit die Arbeit nicht abgeschlossen ist. Vor allem im Hinblick auf die militärische Nutzung arbeitet der Bundesforst jetzt daran, die Ergebnisse noch zu präzisieren – wie die Abbildung zeigt: Brandschutzvorsorge, Geschossfang und Immissionsschutz sind Funktionen, die zur Beschreibung bestimmter Mischungsformen ergänzt werden.
(Abb. 3: Die Ergebnisse des Projekts ‚Klimaplastischer Bundeswald‘ münden in Empfehlungen, die im BImA-eigenen Geoinformationssystem BImaps hinterlegt sind und von den BundesförsterInnen zu den Standorten abgerufen werden können – im Beispiel der Waldentwicklungstyp 27, Buche–Douglasie).
In der Zentrale in Bonn werden also die Grundlagen geschaffen, die dann in den 17 Bundesforstbetrieben zum Einsatz kommen. Ob es um Betriebe wie Mittelelbe oder Niedersachsen, um direkte Truppenübungsplätze wie Grafenwöhr oder Hohenfels oder auch militärische Flugplätze wie Rammstein oder Jagel geht, von Bonn aus werden bundesweit die Bundesforstbetriebe mit deren rund 260 Forstrevieren unterstützt. „Damit sind wir dann bei den kleinsten Einheiten, in denen der Wald bewirtschaftet und geplant wird“, ergänzt Simon Haufe. „Und gerade auch hier unterstützen wir die Betriebe mit digitalen Produkten. Zum einen durch die Bereitstellung unseres GIS-Systems namens BImaps als System zur zentralen Geodatenhaltung. Zum anderen durch Avenza Maps Pro, einer App für Smartphone und Tablet, das die Orientierung und Datenerfassung im Gelände ermöglicht.“
Wissen, wo – auch ohne Internetverbindung
Gerade der letzte Punkt hat sich im Lauf der Zeit immer mehr als konkrete Anforderung der Förster vor Ort gezeigt. Wie kann man sich im Gelände zurechtfinden, nicht nur mit Anzeige des eigenen Standorts, sondern auch eigener Daten wie Planungskarten oder Flurstücksgrenzen? Wie stellt man sicher, dass man den richtigen Baum fällt und nicht den auf dem Nachbargrundstück? 2023 haben sich die Verantwortlichen bei Bundesforst mit diesen Fragestellungen auseinandergesetzt und sind dann schnell auf die Software Avenza Maps Pro gekommen – nicht zuletzt deswegen, da die App auf den mobilen Geräten der Revierleiter schon vielfach im Einsatz war.
Die Entscheidung für Avenza Maps ist dann auch sehr schnell gefallen, da die App als sehr nutzerfreundlich erkannt wurde und die Software für sich spricht. „Sicher werden wir an anderen Stellen auch andere mobile Lösungen einsetzen, die stärker an Datenbanken angebunden sind“, weiß Simon Haufe. „Aber die Avenza-Lösung hat den großen Vorteil, dass sie lokal gesteuert ist, der administrative Aufwand sehr gering ist und die Nutzer sich hauptsächlich selbst verwalten können.“
Einschub: Administration von Avenza Maps Pro
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Das sagt Simon Haufe zum administrativen Aufwand von Avenza Maps Pro:
- Bei mehr als 400 Lizenzen ist die Verwaltung mit einer sehr einfach zu handhabenden Oberfläche gut gelöst.
- Neben der Hauptlizenz haben wir 17 Unterlizenzen angelegt, die wir mit einem QR-Code zur Registrierung an die Revierleiter verteilen.
- Mit Hilfe des QR-Codes ist die Registrierung für die Nutzer schnell erledigt.
- Einzelne Nutzer können direkt von uns einfach deaktiviert und die Lizenz anderen Nutzern zugewiesen werden (z.B. bei längerer Krankheit, Elternzeit oder einem Sabbatical).
- Listen können zur Weiterverarbeitung exportiert werden.
Weitere Vorteile in der Handhabung der App:
- Beliebige eigene Geodaten können in der App geladen werden.
- Geladene Kartendaten lassen sich sehr gut organisieren.
- Selbst ein GeoPDF mit mehr als 2 Gigabyte lässt sich performant öffnen und handhaben und ermöglicht, einen ganzen Truppenübungsplatz im Maßstab 1:10.000 oder 1:5.000 den Revierleitern zur Verfügung zu stellen.
- Datensätze mit Attributen dahinter können ausgespielt und von den Nutzern selbst erweitert und ergänzt werden.
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Mit dem Smartphone unterwegs
(Abb. 4: Einsatz von Avenza Maps Pro beim Bundesforst – © Foto: Michael Mayer
Und damit sind wir schon vor Ort, im Gelände, und gehen der Frage auf den Grund, wie sich Avenza Maps in der Praxis bewährt. Dazu hatten wir Gelegenheit, mit einigen Försterinnen und Förstern im Gespräch mehr über den täglichen Einsatz der Software zu erfahren.
Waldbewirtschaftung, Pflanzungen, Zaunbau, Naturschutz, Jagd – was zum Berufsbild dazugehört, wird durch Avenza Maps unterstützt. Wie wir in den Interviews gehört haben, hat sich die App dabei als ständiger Begleiter etabliert.
Allen Gesprächspartnern gemeinsam war die Aussage, dass sie sehr viele verschiedene Karten in der App geladen haben, seien es Forstbetriebskarten, Naturschutz- oder Flurkarten, Luftbilder oder auch Jagdkarten. „Avenza Maps ist wirklich ein großer Alltagshelfer, weil wir unseren gesamten Kartensatz für diverse Problem- und Aufgabenstellungen immer dabeihaben und sofort sehen, wo wir uns innerhalb dieser Karten befinden“, erläutert Daniela Hecht zu diesem Thema, Revierleiterin Truppenübungsplatz Hohenfels.
„Da sich die Karten wunderbar in Ordnerstrukturen zusammenfassen lassen, verliert man auch bei besonderen Anforderungen wie der Erfassung von vielen Splitterflächen nicht den Überblick“, ergänzt Celio Bandurski, Revierleiter im Bundesforstbetrieb Mittelelbe. Sein Standort ist neben zwei Standortübungsplätzen von zusammen 1.500 Hektar noch durch 200 Hektar Kleinstflächen gekennzeichnet, die sich aus Ausgleichs- und Ersatzmaßnahmen ergeben haben. „Und da helfen die vielen digitalisierten Karten, die ich immer dabeihabe.“
Alle Karten stellen dann, neben der räumlichen Orientierung, die Basis für die Speicherung eigener Daten dar, immer unabhängig von einer Internetverbindung. „Auf dem Truppenübungsplatz Hohenfels ist es oft sehr schwierig mit dem Internet-Empfang“, ergänzt Michael Mayer, Revierleiter in Hohenfels. „Mit Avenza Maps wissen wir aber stets, wo wir sind, und können neue Informationen standortgenau erfassen, attribuieren, mit Fotos ergänzen und auch exportieren.“
Alltägliche Aufgaben
Und gerade die Erfassung eigener Daten ist eine wichtige und vielfach eingesetzte Funktion der App. „Wir arbeiten eng mit dem Militär zusammen. Wenn z.B. von einer Übung ein Stück S- oder Stacheldraht vergessen wurde oder ein Blindgänger gefunden wird, dann markieren wir das in der App und leiten den Standort an den Spreng- oder Räumungsdienst weiter, bei Bedarf auch mit Fotos dazu“, erläutert Melitta Diener, Revierleiterin in Hohenfels. Und hat damit die erste Option der Datenerfassung beschrieben, das Setzen eines Punktes in der App.
Dieser Punkt, der am Standort oder an beliebiger anderer Stelle gesetzt werden kann, kann um alle notwendigen Attribute ergänzt werden. Mit dem Smartphone geschossene Fotos können optional direkt dem Standort zugewiesen werden. Und der Export z.B. im Format KML/KMZ erlaubt die einfache Weitergabe an andere Stellen. Aber es geht natürlich auch andersherum: „Oder das Militär teilt uns mit, wo ein verendetes Wild gefunden wurde, sendet uns die Koordinate, und wir wissen zielgerichtet, wohin wir gehen müssen“, rundet Melitta Diener das Thema ab.
Typische Anwendungsfälle für diese Art der Erfassung ergeben sich bei der täglichen Revierbegehung. „Die Verkehrssicherungspflicht gehört zu unseren Aufgaben“, weiß Daniela Hecht“. „Kritische Bäume werden bei einer Begehung markiert und weitergeleitet.“ Hochsitze können kontrolliert und protokolliert werden, Käferbäume erfasst oder auch Horstbäume gespeichert werden, mit allen erwünschten Informationen.
Doch im Gelände geht es nicht nur um Punktinformationen. „Sie können in Avenza Maps Tracks starten, die ihre Bewegungen im Gelände aufzeichnen. Damit haben wir auch schon mal Rückegassen eingemessen oder Zäune erfasst“, schildert Celio Bandurski. „Oder Sie haben ein ‚Käferloch‘, also einen Bestand, der durch Borkenkäfer stark beschädigt oder abgestorben ist“, ergänzt Maximilian Zinnow, Revierleiter beim Bundesforstbetrieb Mittelelbe. „Dann laufe ich mit aktiviertem Trackmodus einmal um die Fläche, wandle die Linie direkt in eine Fläche um und habe sofort die Lage und den Hektarbetrag für die weiteren Veranlassungen.“
Zusammenarbeit mit Unternehmen
Eine dieser Veranlassungen könnte eine Ausschreibung für Unternehmen sein. Andreas Zellermayr sitzt am Standort Hohenfels im ‚Maschinenraum des Forstbetriebs‘, wie er es selbst beschreibt. Er kümmert sich um alles, was mit der Vergabe und Beschaffung von Maßnahmen und Leistungen zu tun hat. Und bekommt dann z.B. von den Revierleitern digitale Informationen, wenn ein Käferloch erfasst wurde, um entsprechende Maßnahmen zu initiieren: „Die Vorlage der digitalen Daten, am besten noch mit Fotos zur Illustration der örtlichen Gegebenheiten, die einfache Kalkulation von Verjüngungs- oder Holzeinschlagsflächen und Übernahme in Karten, das alles sind ideale Grundlagen für die Planung und Vorbereitung unserer Ausschreibungen.“
Und wenn dann die beauftragten Unternehmen ebenfalls Avenza Maps nutzen, ist es ein Leichtes, die beauftragten Standorte mit Hilfe der geprüften und zur Verfügung gestellten Koordinaten zu finden: Polter-Standorte mit dem abzutransportierenden Holz, Aufforstungs- oder Einschlagsflächen, Pflegemaßnahmen.
Transparente Jagd
Zu den Aufgaben der Revierleiter gehört auch die jagdliche Betreuung. „Wenn wir Jagdgäste haben, dann planen wir vorher die Verteilung der Teilnehmer auf die Hochsitze“, erklärt Maximilian Zinnow. „Je nach Größe werden diese in Gruppen aufgeteilt, und ein Gruppenführer weist sie auf die Hochsitze ein. Es ist durchaus möglich, dass sich kurz vor Beginn noch Änderungen ergeben, z.B. durch eine übende Truppe. Dann erweist es sich als ideal, wenn auch die Gruppenführer Avenza Maps nutzen, denn wir können ihnen kurzfristig neue Daten senden und somit für einen sicheren Verlauf der Jagd sorgen.“ Hier erweist es sich als Vorteil, dass neben der – für den professionellen Einsatz unverzichtbaren Pro-Version der Avenza-App – auch eine für die Freizeitnutzung vorgesehene kostenfreie Variante verfügbar ist.
Vom Revier ins Büro
Auch wenn die Revierleiter sehr viel in Ihrem Gebiet unterwegs sind, so reicht der Vorteil von Avenza Maps auch bis zum Schreibtisch. Dort bietet die Sparte Bundesforst der BImA den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern mit BImaps ein GIS-System an, das sämtliches Basis-Kartenmaterial zur Verfügung stellt, von übergeordneten Daten zur Standortplanung über Forsteinrichtungskarten bis hin zum Verzeichnis aller Hochsitze in den Gebieten. Auf dieser Basis können die Revierleiter die für ihr Gebiet relevanten Karten aufbereiten und in Avenza Maps übernehmen. Umgekehrt können sie aber auch alle selbst erfassten Daten aus der App einspielen und für ihre Planung übernehmen.
Und täglich grüßt das Smartphone…
Besonders hat uns im Rahmen der Interviews gefallen, dass wirklich alle Teilnehmer die Software täglich und intensiv nutzen:
- „In meinem Bereich nutze ich es täglich und bin aktuell sehr zufrieden, wie wir damit arbeiten können.“ (Maximilian Zinnow)
- „Das ist wirklich ein großer Alltagshelfer und auch ständig im Einsatz, einfach, weil man unseren ganzen Kartensatz dabeihat, sieht, wo man ist, und Daten aufnehmen kann, die man auch weitergeben kann.“ (Daniela Hecht)
- „Avenza Maps ist mein Hauptwerkzeug, da es für viele Aufgaben zu verwenden ist.“ (Celio Bandurski)
- „Das Wichtigste für uns ist, dass es immer nutzbar ist, da es unabhängig vom Internet ist – für uns ein riesengroßer Vorteil.“ (Michael Mayer)
- „Sobald wir draußen sind, nutzen wir die App auch, täglich.“ (Melitta Diener)
- Und selbst der hauptsächlich im Büro zu findende Gesprächspartner ist überzeugt: „Wenn ich im Gelände bin, habe ich immer Avenza Maps dabei – zur Orientierung, aber auch zur Erfassung von Auffälligkeiten, die ich dann an die Revierleiter weitergeben kann.“ (Andreas Zellermayr)
Aber wir wollen nicht verschweigen, dass es auch einen großen Wunsch bei allen Beteiligten gab: Die Möglichkeit, gezielt Datenebenen direkt mit anderen Nutzern zu teilen. „Stellen Sie sich vor, ein Waldarbeiter erfasst in Avenza Maps einen Standort und der Revierleiter könnte sofort sehen, wo er gesetzt ist und mit welchen Informationen dazu“, trifft Melitta Diener genau den Punkt, den alle Teilnehmer genannt haben. „Diese Form der direkten Kommunikation vermissen wir sehr, bei aller Zufriedenheit mit der Software.“
Wenn auch die Weitergabe der Informationen dann wiederum von einer aktiven Internetverbindung abhängig ist, ist das tatsächlich mehr als nur ein Wunsch, es ist eine mehr als sinnvolle Ergänzung dieser App. Und tatsächlich hat der Hersteller versichert, dass genau diese Funktion ganz oben auf der Weiterentwicklung steht.
Und wir geben zu, dass wir uns schon jetzt darauf freuen, wenn wir allen Teilnehmern unserer Gespräche die Integration dieser Funktionalität in Avenza Maps Pro verkünden können.
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Unser Dank gilt der Unterstützung durch die Bundesanstalt für Immobilienaufgaben, Sparte Bundesforst, und allen Teilnehmern an den Interviews für Ihre Zeit und spannenden Aussagen.
Mehr zu Avenza Maps
Avenza Maps ist eine von Avenza Systems inc. 2010 veröffentlichte App für Android und iOS. Die Software lädt und visualisiert Online-Karten weltweit und erlaubt die Orientierung im Gelände, ohne dass eine Internet-Verbindung erforderlich ist. Mehr als 1 Millionen Karten sind inzwischen in einem Online-Store verfügbar und können kostenfrei oder gegen eine Gebühr geladen werden. Grafiker, Kartographische Verlage und alle Unternehmen mit dem Bedarf an individuellen Karten können eigenes Kartenmaterial im Online-Store platzieren und einer breiten oder eingeschränkten Öffentlichkeit zugänglich machen – kostenfrei oder kostenpflichtig.
Neben der Standard-Version für Freizeitaktivitäten bietet Avenza Maps Pro eine mobile Offline-Kartierung und Datenerfassung für Fachleute in allen Bereichen – mit individuellen Karten und Daten.
screen & paper ist seit 1996 offizieller Reseller für die Produkte von Avenza Systems Inc. im deutschsprachigen Raum.
Mehr zu screen & paper
screen & paper beschäftigt sich seit 1993 mit den Themenkomplexen GIS, Digitale Kartographie und Websoftware. Seit 1996 tritt screen & paper als Anwender und Vertriebspartner von Softwareprodukten auf, die sich im Spannungsfeld zwischen GIS und Kartographie bewegen. Schwerpunkte sind das Desktop-GIS Global Mapper des Unternehmens Blue Marble Geographics, die Plug-Ins MAPublisher und Geographic Imager des kanadischen Unternehmens Avenza, die die Produkte Adobe Illustrator und Adobe Photoshop um Geo-Funktionalität erweitern, und die mobile Avenza Maps-App zum Verkauf, Kauf, Vertrieb und zur Nutzung von Karten auf iOS- und Android-Geräten. Unter dem Namen "GeoBridge" sind online umfangreiche Informationen zur vertriebenen Software zusammengefasst: www.geobridge.de
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Lidar- und Geodaten in Waldbau und Forstwirtschaft
Waldbegehungen für manuelle Messungen kosten Zeit und Arbeitskraft. Die Vermessung von Wäldern mit Lidar- und anderen Geodaten ermöglichen den Förstern ein besseres Verständnis der vorhandenen Bestandsdynamik zu einem Bruchteil der Arbeitskosten.
In diesem Artikel soll es darum gehen, exemplarisch einige computergestützte Methoden und Verfahren zu erläutern. Schnell zeigt sich, wie einfach mit dem Einsatz eines Geo-Systems selbst komplexe Aufgabenstellungen zu lösen sind. Für diese Auswertungen kam die GIS-Software Global Mapper zum Einsatz.
Mit Lidar-Daten fängt es an
Lidar-Daten (Light Detection and Ranging) werden häufig aus der Luft erfasst, indem ein z.B. Flugzeug über ein Waldgebiet fliegt und mit einem Laser-Scanner die Oberfläche abtastet. Das Ergebnis ist eine sogenannte Lidar-Punktwolke, und der Name ist Programm – eine große Menge an Punkten, von denen nicht nur die räumliche Lage bekannt ist, sondern auch, in welcher Höhe sie liegen. Diese Informationen sind die Grundlage, die in zahlreiche Analysemöglichkeiten münden.
Klassifikation und Extraktion als Basis der Auswertungen
Da echte Lidar-Daten auch dichte Baumkronen durchdringen können, ist es möglich, aus einer Punktwolke sowohl die Bodenoberfläche zu kartieren als auch die Walddichte, Kronenbedeckung und Baumhöhen zu visualisieren. Die Klassifizierung der Punktwolke ist dazu der erste, wichtige Schritt.
Bei der Klassifizierung werden die Punktelemente zur Visualisierung und Analyse in einen Kontext gesetzt. Wir Menschen können den Unterschied zwischen Punkten in Baumkronen und Bodenpunkten klar erkennen. Computer müssen jedoch Objekte in Punktwolken anhand ihrer Eigenschaften und Strukturen identifizieren.
Automatische Lidar-Klassifizierungswerkzeuge ermitteln diese Eigenschaften und können zwischen Boden, Vegetation und anderen Strukturen unterscheiden. Einzelne Bäume können erkannt und auch noch nach ihrer Höhe unterschiedlich klassifiziert werden (niedrige, mittlere oder hohe Vegetation).
Abbildung: Klassifikation einer Punktwolke; die unterschiedlichen Grüntöne spiegeln verschiedene Baumhöhen wider
Wenn dann noch aus den erkannten Bodenpunkten ein Geländemodell abgeleitet wird, steht die Basis für viele Auswertungen zur Verfügung. Die folgenden exemplarischen Beispiele sollen einen plakativen Einblick in die Möglichkeiten geben, die sich mit diesen Daten erschließen.
Der Wald im Profil
Beginnen wir kleinräumig mit einer rein visuellen Betrachtung. Die Option, Punktwolken in einer Profilansicht anzuzeigen, ermöglicht es, beliebige Bereiche eines Waldbestands in einer ganz eigenen Darstellung zu visualisieren. Durch die unterschiedlichen Höhenstufen bei der Klassifikation der Punktwolke bieten diese Ansichten auch sehr gute Interpretationsmöglichkeiten der Unterholz-Vegetation.
Abbildung: Querschnitt durch einen Waldbestand mit klassifizierter Vegetation
Messung der Baumhöhe
Die Baumhöhe ist einer der am häufigsten verwendeten Indikatoren für den Standortindex eines Ökosystems. Sie wird auch zur Quantifizierung von Holzressourcen und zur Messung des Kohlenstoffbestands in Wäldern verwendet und ist für ökologische Studien von grundlegender Bedeutung.
Mit dem zweiten Beispiel bleiben wir noch recht kleinräumig, es ist aber natürlich beliebig skalierbar. Es beginnt damit, dass die über die Klassifikation ermittelten Bäume als Vektorelemente extrahiert werden. Dazu wird für jeden erkannten einzelnen Baum ein Punktelement im Zentrum erzeugt, das den Standort und die Höhenangabe des Baumes beinhaltet. Zusätzlich kann auch ein Flächenelement zur Erfassung der Baumkronen erstellt werden.
Abbildung: Aus den klassifizierten Bäumen wurden Punktstandorte abgeleitet, deren Angaben zur Baumhöhe auch in 3D-Darstellungen eingesetzt werden können.
Diese Daten können für weitere Auswertungen analysiert und exportiert werden: Filtern nach bestimmten Höhen, Statistiken über die Höhenverteilung, vereinzeln ausgewählter Bestände etc.
Veränderungen der Baumhöhe in der Zeit
Lidar-Daten können auch eingesetzt werden, um Bestandsveränderungen zu erfassen. Da nicht immer ältere Lidar-Daten zur Verfügung stehen, können dazu auch Oberflächenmodelle aus vergangenen Jahren eingesetzt werden. Dieses Beispiel nutzt einen klassifizierten Lidar-Bestand, um die verschiedenen Möglichkeiten zu illustrieren.
Mit dem bereits erläuterten Pfadprofil-Werkzeug kann eine sehr klare Sicht auf die zu ermittelnde Veränderung gewonnen werden. Die Abbildung zeigt die Referenz-Geländeoberfläche (grau dargestellt), deren Erhebungen Bäume darstellen. Die grünen Punkte der Punktwolke über diesen Bäumen wurden in jüngerer Zeit aufgenommen, ein deutliches Wachstum ist erkennbar.
Abbildung: Sichtbares Wachstum von Bäumen durch den Vergleich einer jüngeren Punktwolke mit einem älteren Oberflächenmodell.
Da es unrealistisch ist, Profile über die gesamte Punktwolke zu zeichnen, stellt sich die Frage: Wie ist dieser Identifizierungsprozess zu automatisieren? Hier hilft ein Werkzeug, das Punktwolken auch mit Geländeoberflächen vergleichen kann: Zuerst werden alle Baumpunkte identifiziert, die mehr als 2 Meter Unterschied zum Gelände (und damit zu den Bäumen des Vergleichsjahres) aufweisen. Dann können diese einfach in eine neue Ebene kopiert und der Standort als Vektorpunkt ermittelt werden. Das gäbe z.B. die Möglichkeit, diese weiterzugeben und mit mobilen Geräten im Gelände weiter auszuwerten.
Abbildung: Ein Werkzeug zur Element-Extraktion aus Punktwolken setzt für jeden erkannten Baum ein Punkt-Element auf die höchste Erhebung. Hier werden sie durch Baumsymbole dargestellt.
Karte der Walddichte
Wenn der Waldbestand schon vektorisiert wurde, also die einzelnen Punktstandorte der Bäume erfasst sind, ist auf einfachem Wege eine grafische Darstellung der Dichte des Bestands zu ermitteln. Dazu werden sogenannte Heatmaps erstellt, also Dichtekarten, die die Verteilung der Bäume illustrieren, indem je nach Anzahl der Punkte ein abgestuftes Farbschema eingesetzt wird.
Abbildung: Das Werkzeug Dichteraster aus Punkelementen erstellen bildet die Dichte von Punkten oder Attributen wie der Baumhöhe ab und symbolisiert diesen Wert über die Farbgebung von Rot (hohe Dichte) bis Blau (geringe Dichte).
Offene Waldbereiche erfassen
Beim Blick von oben auf klassifizierte Waldbestände erkennen Sie sehr gut die Bereiche, die großflächig als Boden interpretiert wurden und nicht von Wald bedeckt sind. Wenn Sie diese Darstellung als Rasterdatei speichern, können Sie anschließend mit den Vektorisierungsmöglichkeiten der Software diese Bereiche in Flächengeometrien überführen und für statistische und andere Zwecke nutzen.
Abbildung: Vektorisierte Elemente offener Bereiche aus Daten einer Punktwolke.
Kronendach-Höhenmodelle
Ein Kronendach-Höhenmodell (Canopy Height Model, CHM) ist eine Rasterebene, welche die Baumhöhen als kontinuierliche Fläche abbildet. Es spiegelt die Höhe des höchsten Punktes über dem Boden wider. Dazu wird ein DTM (digitales Geländemodell) erzeugt, das nur den Boden darstellt, und ein DSM (digitales Oberflächenmodell), das alle Objekte auf der Erdoberfläche umfasst, also auch die Bäume. Diese beiden Modelle werden dann voneinander abgezogen und in eine neue Ebene übertragen, das CHM, auf der die Struktur der Baumhöhen in einem Untersuchungsgebiet sichtbar wird.
Abbildung: Die Visualisierung der Kronenhöhe eines Waldes als Ganzes hilft, Trends im gesamten Bestand zu erkennen.
Wichtige Einsatzgebiete eines CHM sind u.a.:
- Höhenbestimmung einzelner Bäume oder ganzer Bestände
- Volumenschätzungen, Wachstumsanalysen und Ertragsprognosen
- Erfassung der Kronendichte und -bedeckung, entscheidend für Lichtverhältnisse, Bodenvegetation und Verjüngung
- Zeitreihenanalysen zum Monitoring von Veränderungen wie Zuwachs, Sturmschäden oder Kalamitäten
- Planung forstlicher Maßnahmen wie Auswahl geeigneter Bestände für Durchforstungen, Ernte oder Schutzmaßnahmen
Vor allem durch die Zeitreihenbetrachtung, das Monitoring, bieten CHM eine objektive und flächenhafte Analyse der Waldstruktur, die ein wichtiges Hilfsmittel für eine moderne Forstwirtschaft darstellt.
Aussagen zum Gelände
Auch andere, für den Waldbau nützliche Standortdaten sollen nicht unerwähnt bleiben. Wenn Lidar-Daten in ein Höhenmodell überführt werden oder andere Geländemodelle zum Einsatz kommen, so liefern Angaben zur Neigung und zur Hangausrichtung wichtige Grundlagen für die Planung, Bewirtschaftung und den Schutz von. Auch Abfluss- oder Wassereinzugsgebietsanalysen können vor allem in der Gebirgs- und Schutzwaldwirtschaft unverzichtbare Informationen geben.
Überwachung von Waldveränderungen
Zum Abschluss geht es jetzt endgültig um die großräumige Betrachtung von Veränderungen. Basis dieser Analysen sind Fernerkundungsdaten, Multiband-Satellitendaten, die weltweit über Landsat, Sentinel und andere Programme erfasst werden. In der Geo-Software erlauben spezielle Analysemethoden die Erstellung neuer Datenebenen, die die Bodenbedeckung und den Zustand der Vegetation widerspiegeln. Grundlage sind einzelne „Datenbänder“, die nicht nur sichtbares Licht, sondern auch darüberhinausgehende Spektren erfassen. Deren Kombination gibt verschiedene Interpretationsmöglichkeiten:
- Das sogenannte Echtfarbenbild kombiniert drei Farbbänder – Rot, Grün und Blau. Eine klassische und häufig anzutreffende Darstellung, in der die Vegetation anhand der grünen Farbe zu erkennen ist.
Abbildung: Echtfarbenbild aus Satellitendaten
- Einfacher lassen sich die Vegetationsflächen ermitteln, wenn bei der Kombination der Nahinfrarot-Kanal genutzt wird.
Abbildung: Falschfarbenbild aus Satellitendaten mit Nahinfrarot-Kanal
Und dann gibt es noch den Normalized Difference Vegetation Index, kurz NDVI, der das Vorhandensein und den Zustand der Vegetation erfasst. Nach einer festgelegten Formel, die den Nahinfrarot- und den Rot-Kanal nutzt, wird ein Wert zwischen -1 und +1 ermittelt, wobei positive Werte einen Messwert für die Vitalität der Pflanzen bilden.
Abbildung: NDVI-Bild zur Visualisierung der Vitalität von Pflanzen
Um diese Werte noch besser sichtbar zu machen, können in Global Mapper eigene Darstellungsformen angelegt werden, welche die vitalen Bereiche deutlicher hervorheben. In dem gezeigten Beispiel werden die NDVI-Angaben in sechs feste Stufen unterteilt.
Abbildung: Die Einstufung des NDVI-Index in sechs Farbstufen, bei der Grün erst ab einem bestimmten Wert gesetzt wird, verdeutlicht das Ergebnis.
Und schließlich erlaubt die Umwandlung der Rasterdaten in Vektorelemente auch quantitative Betrachtungen der Ergebnisse. Durch einen Vergleich der Waldbedeckung zwischen 2013 und 2020 zeigt es sich, dass in diesem Zeitraum rund 375 qkm Wald verloren gingen bei nur rund 16 qkm Neuzuwachs.
Abbildung: Verlust und Zuwachs an Waldfläche in einem Zeitraum von 7 Jahren
Fazit
Von der Betrachtung einzelner Baumstandorte bis hin zu großflächigen Analysen bietet der Einsatz von Geodaten ein enormes Spektrum an Möglichkeiten, Waldbau und Forstwirtschaft effizient zu unterstützen. Dabei illustrieren die gezeigten Beispiele nur einen Teil dessen, was sich mit dem intelligenten Einsatz von Geo-Software erreichen lässt. Themen wie Steuerungsdaten für Pflanzmaschinen oder Standortplanung im Zeichen des Klimawandels – um auch hier in der räumlichen Bandbreite von klein- zu großräumig zu bleiben – zeigen, dass es noch viel mehr zu sagen gäbe. Und dass es für die moderne Fortwirtschaft nahezu unverzichtbar ist, sich mit Geodaten und den Möglichkeiten von aktueller Geo-Software wie Global Mapper auseinanderzusetzen.
screen & paper beschäftigt sich seit 1993 mit den Themenkomplexen GIS, Digitale Kartographie und Websoftware. Seit 1996 tritt screen & paper als Anwender und Vertriebspartner von Softwareprodukten auf, die sich im Spannungsfeld zwischen GIS und Kartographie bewegen. Schwerpunkte sind das Desktop-GIS Global Mapper des Unternehmens Blue Marble Geographics, die Plug-Ins MAPublisher und Geographic Imager des kanadischen Unternehmens Avenza, die die Produkte Adobe Illustrator und Adobe Photoshop um Geo-Funktionalität erweitern, und die mobile Avenza Maps-App zum Verkauf, Kauf, Vertrieb und zur Nutzung von Karten auf iOS- und Android-Geräten. Unter dem Namen "GeoBridge" sind online umfangreiche Informationen zur vertriebenen Software zusammengefasst: www.geobridge.de
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MAPublisher 11.7 erschienen
Das bietet die neueste Version von MAPublisher 11.7:
Datenverknüpfungen mit Datenbankverbindungen verwalten
Das Werkzeug Datenbankverbindungen verwalten unterstützt in MAPublisher 11.7 nun Verbindungen zu Datenbankformaten wie PostGIS-Datenbanken und Esri-Geodatenbanken.
Verknüpfte Datenbanken können über das MAP-Ansichten-Panel aktualisiert werden, indem Sie entweder auf die Schaltfläche Datenbankverbindungen verwalten klicken, um das Werkzeug zu öffnen, oder auf die Symbole neben den verknüpften MAP-Ebenen. Alle neuen Daten, die zu gestalteten Ebenen hinzugefügt werden, werden bei der Aktualisierung automatisch an die Gestaltungsvorgaben angepasst.
Kompatibilität mit FME Form 2025
MAPublisher FME Auto ist ein leistungsstarkes Add-on für Windows, das die GIS-Datenverarbeitungsumgebung von FME Form mit der kartografischen Designumgebung von MAPublisher und Adobe Illustrator verbindet. MAPublisher 11.7 ist die erste Version von MAPublisher, die das aktuelle Update FME Form 2025.0 unterstützt.
Mehr zu MAPublisher und der neuen Version finden Sie unter www.geobridge.de.
Mehr zu MAPublisher
Die vom Unternehmen Avenza Systems Inc. entwickelte Software MAPublisher ist eine Erweiterung zu Adobe Illustrator, die allen Anwendern das Thema Digitale Kartographie erschließt. Seit 1996 ermöglicht MAPublisher, mehr als 80 Geo-Datenformate direkt in Adobe Illustrator zu importieren und in der High-end Grafik- und Illustrationsumgebung weiterzuverarbeiten – unter Beibehaltung und Ausnutzung der räumlichen Informationen. MAPublisher erweitert Adobe Illustrator zu einem Geographisches Informationssystem.
Mehr zu Avenza Systems Inc.
screen & paper ist seit 1996 offizieller Reseller für die Pordukte von Avenza Systems Inc. im deutschsprachigen Raum.
Avenza Systems Inc. ist ein preisgekröntes, privat geführtes Unternehmen aus Kanada, das Kartografen und GIS-Fachleuten leistungsstarke Software-Tools zur Verfügung stellt, um bessere Karten zu erstellen. Avenza bietet auch die mobile Avenza Maps-App zum Verkauf, Kauf, Vertrieb und zur Nutzung von Karten auf iOS- und Android-Geräten an.
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Global Mapper Training
In 21 Stunden erhalten Sie einen ausführliche Einblick in diese faszinierende Software und damit auch in das GIS-Thema allgemein. Alle Teilnehmer, die den kompletten Kurs erfolgreich abschließen, erhalten zum Abschluss das "Global Mapper User Zertifikat".
Das nächste Training findet online vom 10.-19. November 2025 statt, jeweils Vormittags von 9 – 12 Uhr.
Das ausführliche Kursprogramm und eine Möglichkeit der Online-Registrierung finden Sie auf unserer Homepage: Global Mapper Training.
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Global Mapper Version 26.1 deutsch erschienen
- durch Verbesserungen im Bereich Deep Learning,
- Optimierungen der manuellen und automatischen Punktwolken-Analysewerkzeuge und
- durch eine optimierte Oberfläche
Deep Learning
Die mit Version 26 neu vorgestellte Global Mapper „Insight and Learning Engine“ bietet automatisierte Prozesse zur Identifikation von Landnutzung, Gebäuden und Fahrzeugen in Luftbildern. Mit der neuen Version wurde eine Feinabstimmung der Fahrzeugerkennung integriert, außerdem können vom Benutzer trainierte Modelle jetzt ex- und importiert werden zur Weitergabe oder Übernahme von anderen Nutzern.
Punktwolken-Analyse
Die manuellen und automatisierten Prozesse zur Bearbeitung, Klassifikation und Segmentierung von Punktwolken wurden erweitert und in ihrer Verarbeitungsgeschwindigkeit gesteigert. Auch hier können eigene Modelle zur Klassifikation trainiert und gespeichert werden.
Oberfläche
Drei Bereiche, die bisher viel Platz in der Button-Leiste eingenommen haben, sind in eigenen Menüs zusammengefasst: die Digitalisier-Werkzeuge und im Bereich Lidar die Auswahl- und Klassifikation-Werkzeuge. Damit kann auch eine neue Button-Leiste, die das Thema Skripting mehr in den Vordergrund rückt, prominenter platziert werden.
Weitere Optimierungen und neue Funktionen finden sich u.a. in folgenden Themenfeldern:
- Pixel to Points (Erstellung photogrammetrischer Punktwolken aus Drohnenbefliegungen)
- 3D-Datenansicht
- Neue Formate COPC und Esri SLPK
- Erstellung paralleler Linien
Eine ausführliche Darstellung und Illustration aller Änderungen finden Sie auf www.geobridge.de
Mehr zu Global Mapper
Global Mapper ist eine vom Unternehmen Blue Marble Geographics vertriebene und entwickelte GIS-Software, die sowohl Anfängern als auch erfahrenen Geospatial-Profis ein umfassendes Angebot an Werkzeugen für die Verarbeitung von Geodaten und den Zugriff auf eine sehr große Vielfalt von Datenformaten bietet. Die intuitive Benutzeroberfläche und der logische Aufbau von Global Mapper erleichtern die Einarbeitung und sorgen dafür, dass die Benutzer in kürzester Zeit mit der Software arbeiten können.
Seit 2001 ist Global Mapper auf dem Markt und hat sich weltweit bei Unternehmen jeder Größe als zuverlässige und universelle Desktop-GIS-Lösung etabliert.
Mehr zu Blue Marble Geographics
screen & paper ist seit 2004 offizieller Reseller und Certified Trainer für Blue Marble Geographics im deutschsprachigen Raum.
Das 1993 gegründete US-amerikansche Unternehmen Blue Marble Geographics verfügt über Fachwissen im Bereich der Geodaten-Technologie und konzentriert sich auf die Koordinatenumwandlung und -verwaltung, die Verarbeitung von Lidar- und photogrammetrischen Punktwolken sowie die benutzergesteuerte Produktentwicklung.
Zu den Produkten von Blue Marble gehören der Geographic Calculator, Global Mapper und Global Mapper Pro sowie Global Mapper Mobile. Diese Tools sind auch als Software-Entwickler-Toolkits und -Bibliotheken erhältlich.
screen & paper beschäftigt sich seit 1993 mit den Themenkomplexen GIS, Digitale Kartographie und Websoftware. Seit 1996 tritt screen & paper als Anwender und Vertriebspartner von Softwareprodukten auf, die sich im Spannungsfeld zwischen GIS und Kartographie bewegen. Schwerpunkte sind die GIS-Software Global Mapper des Unternehmens Blue Marble Geographics, die Plug-Ins MAPublisher und Geographic Imager des kanadischen Unternehmens Avenza, die die Produkte Adobe Illustrator und Adobe Photoshop um Geo-Funktionalität erweitern, und die mobile Avenza Maps-App zum Verkauf, Kauf, Vertrieb und zur Nutzung von Karten auf iOS- und Android-Geräten. Unter dem Namen "GeoBridge" sind online umfangreiche Informationen zur vertriebenen Software zusammengefasst: www.geobridge.de
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Quellenweg 1
85414 Kirchdorf
Telefon: +49 (8166) 998829-0
Telefax: +49 (8166) 998829-9
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E-Mail: andreas.haux@screen-paper.de
Global Mapper – kostenfreie Lizenzen für die Lehre
Schulen und Hochschulen stehen im ständigen Spannungsfeld zwischen der Bereitstellung eines bestmöglichen Unterrichtsniveaus und der Einhaltung unvermeidlicher Budgetbeschränkungen. Angesichts der Tatsache, dass Technologie zu einem festen Bestandteil nahezu aller Studienbereiche geworden ist und die Kosten für den Kauf und die Wartung der erforderlichen Systeme stetig steigen, mussten viele akademische Programme aufgrund unzureichender Mittel aus dem Lehrplan gestrichen werden.
Blue Marble hat nun reagiert, da die Wissenschaft bei der Vorbereitung der Schüler von heute auf den Arbeitsplatz von morgen eine wichtige Rolle spielt. Angesichts der rasanten Entwicklung des Geodatensektors ist es entscheidend, dass die Absolventen über die Fähigkeiten und das Know-how verfügen, um diese Dynamik aufrechtzuerhalten. Die Investition von Blue Marble in GIS-Programme im Rahmen dieser offenen Lizenzpolitik beruht auf dem Wunsch, sicherzustellen, dass der Unterricht in den Grundlagen von GIS nicht aus Haushaltsgründen eingeschränkt wird und dass die GIS-Technologie für alle Studenten zugänglich ist.
Das Lizenzprogramm für die Lehre gestattet die Verwendung von Global Mapper und Geographic Calculator nur zu Unterrichtszwecken. Die Software kann frei in einem Klassenzimmer oder Labor sowie auf den PCs der Schüler installiert werden. Gemäß den Bedingungen dieser akademischen Lizenz ist die Verwendung der Software für kommerzielle oder Forschungszwecke untersagt.
Bei Interesse wenden Sie sich direkt an screen & paper. Das Unternehmen ist der offizielle Distributor für Deutschland und steht als Ansprechpartner für weitere Fragen rund um dieses Angebot zur Verfügung.
Alle Informationen finden Sie auf unserer Homepage.
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