Hyperspektrale Fernerkundungstechnologie unterstützt die ökologische Überwachung von Feuchtgebieten

Feuchtgebiete erfüllen lebenswichtige ökologische Funktionen, darunter die Regulierung des Klimas, den Erhalt der Biodiversität, die Wasserreinigung und den Hochwasserschutz. Sie sind zudem ein wichtiger Bestandteil des globalen Kohlenstoffkreislaufs. Im vergangenen Jahrhundert hat die weltweite Feuchtgebietsfläche unter dem Einfluss des Klimawandels und menschlicher Aktivitäten drastisch abgenommen, wodurch Ökosystemstrukturen geschädigt, Funktionen beeinträchtigt oder sogar ganz verloren gegangen sind. Insbesondere in China ist die Fläche der Feuchtgebiete deutlich geschrumpft. Die Sicherstellung einer nachhaltigen Entwicklung der Feuchtgebiete und ihrer Ressourcen ist daher zu einer zentralen Herausforderung geworden.

Fernerkundungsüberwachung von Feuchtgebieten

Fernerkundungstechnologien, die reichhaltige Datenquellen, eine makroskopische Perspektive und schnelle Reaktionszeiten bieten, werden häufig zur Überwachung und Bewertung der Auswirkungen menschlicher Aktivitäten auf Feuchtgebietsökosysteme eingesetzt. Sie liefern Informationen über die räumliche Verteilung und Entwicklungstendenzen der Feuchtgebietsvegetation und damit wichtige Daten für den Schutz und das Management dieser Ökosysteme. Für die Wasserflächen in Feuchtgebieten ermöglicht die Fernerkundung die Erfassung von Informationen zur Wasserverteilung, zu Wasserstandsänderungen und zu Wasserqualitätsparametern. In Kombination mit Daten aus Bodenmessungen lassen sich hydrologische Modelle für Feuchtgebiete erstellen, um Angebot und Nachfrage nach Wasserressourcen vorherzusagen. Dies schafft eine wissenschaftliche Grundlage für die nachhaltige Nutzung von Feuchtgebieten und den Schutz ihres ökologischen Gleichgewichts.

Bei der Überwachung von Feuchtgebieten mithilfe von Fernerkundungstechnologien können die spektralen Eigenschaften der Feuchtgebiete mit den Umweltmerkmalen verschiedener Feuchtgebietstypen für geowissenschaftliche Analysen kombiniert werden, wodurch entsprechende Fernerkundungsklassifizierungsmethoden für Feuchtgebiete etabliert werden.

CAS Xi'an Optoelectronics Aerospace – Hyperspektrale Fernerkundung zur Überwachung von Feuchtgebieten

Hyperspektrale Satelliten verfügen über Mehrband-Fernerkundungsfähigkeiten und können dadurch umfassendere spektrale Informationen erfassen. Im Vergleich zu herkömmlichen Satelliten liefern sie detailliertere Informationen über Bodenmerkmale, beispielsweise zum Wachstumszustand und zur Verbreitung von Schilf in Feuchtgebieten. Durch die Analyse hyperspektraler Daten lassen sich Verbreitungsgebiet und Fläche von Schilf anhand von Merkmalen wie dem Reflexionsvermögen im Infrarot- und Nahinfrarotbereich präzise bestimmen.

Der Shichuan-Fluss fließt 30 Kilometer durch den Bezirk Yanliang und entwässert ein Gebiet von 188 Quadratkilometern. Derzeit stellt das dichte Schilf entlang des Flusses in Yanliang ein Problem dar. Im Winter verwelkt das Schilf und muss zurückgeschnitten werden. Herkömmliche manuelle Kartierungsmethoden sind jedoch ineffizient und ungenau, sodass sich die Verteilung und Ausdehnung des Schilfs nur schwer präzise bestimmen lassen. In diesem Fall bietet die hyperspektrale Satellitenfernerkundung einzigartige Vorteile.

Die von der Chinesischen Luft- und Raumfahrtbehörde Xiguang gestarteten hyperspektralen Fernerkundungssatelliten XIGUANG-003 und XIGUANG-002 verfügen derzeit über die oben genannten Eigenschaften, was ihnen einen erheblichen Vorteil bei der Erbringung von Dienstleistungen für die Verwaltung des Ishikawa-Flussbeckens verschafft.Durch die Einrichtung eines bodengestützten hyperspektralen quantitativen Modells an Probenahmepunkten im Untersuchungsgebiet und die Gewinnung der Wasserreflexionsspektren an diesen Punkten mittels Satellitendaten lassen sich die Parameter der einzelnen Wasserqualitäten mithilfe des Modells bestimmen. Die Überwachung der Wasserqualität kann somit ohne tatsächliche Messungen erfolgen, wodurch Personal- und Materialressourcen erheblich eingespart werden. 

Die kontinuierliche Weiterentwicklung der Fernerkundungstechnologie in den letzten Jahren – insbesondere hinsichtlich Quantifizierung, multitemporaler, plattformübergreifender und umfassender Datenverarbeitung sowie intelligenter Identifizierung – hat komfortablere Methoden und breitere Perspektiven für die Forschung und das Management von Feuchtgebieten eröffnet. Mit der stetigen Erweiterung und Anreicherung von Fernerkundungsdatenquellen und der kontinuierlichen Verbesserung der Big-Data-Verarbeitung entwickelt sich die Fernerkundung von Feuchtgebieten rasant in Richtung multiquellenbasierter, schneller und präziserer Datenanalyse. Die Fernerkundung von Feuchtgebieten wird sich dadurch als wichtiges interdisziplinäres Forschungsfeld weiterentwickeln.