Algorithmen analysieren Baumhöhen weltweit

21. April 2022 09:32

Zürich - Die Eidgenössische Technische Hochschule Zürich hat ein neuronales Netzwerk entwickelt, das weltweit die Baumhöhen aus ständig aktualisierten Satellitenbildern ablesen kann. Mit dieser globalen Karte könnte man etwa die Abholzung des Regenwalds verfolgen und die dadurch verursachte Freisetzung von CO2 genau bestimmen.

Das Eco-Vision Lab am Departement für Bau, Umwelt und Geomatik der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH) hat eine Weltkarte erstellt, die Auskunft über die Baumhöhen auf der Erde gibt. Die Global Canopy Height Map nutzt Bilder, die die zwei Copernicus Sentinel-2-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation alle fünf Tage von jedem Ort der Erde senden. Das könnte entscheidende Hinweise bezüglich des Klimawandels und des Artensterbens liefern. Denn „etwa 95 Prozent der Biomasse im Wald sind im Holz und nicht in den Blättern“, wird Konrad Schindler, Professor für Photogrammetrie und Fernerkundung, in einer Medienmitteilung der ETH zitiert. „Daher hängt die Biomasse stark mit der Höhe zusammen.“

„Wir wissen schlicht nicht, wie hoch die Bäume weltweit sind“, sagt Ralph Dubayah, Leiter der Global Ecosystem Dynamics Investigation (GEDI)-Mission der NASA. „Wir brauchen globale Karten davon, denn wenn wir Bäume fällen, setzen wir CO2 in die Atmosphäre frei, und wir wissen nicht, um wie viel es sich handelt.“ 

Im Lab entwickeln die Forschenden Machine Learning-Algorithmen, die es ermöglichen, grossflächige Umweltdaten automatisch zu analysieren. Der Trick dabei sei, dass die Bildfilter gestapelt werden, erklärt Schindler. Dadurch erhalte der Algorithmus Kontextinformationen, weil er von jedem Pixel bereits Informationen über die Nachbarpixel hat. 

Um diese gewaltige Menge an Daten zu bewältigen, würde ein leistungsfähiger Computer allein drei Jahre benötigen. „Zum Glück haben wir Zugriff auf den ETH-Hochleistungsrechencluster, sodass wir nicht drei Jahre auf die Berechnung der Karte warten mussten“, so Nico Lang, der das Verfahren im Rahmen seiner Doktorarbeit entwickelt hat. mm

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