Fernerkundliche Erfassung von Strandmüll in der Arktis
Umweltschutz in der Arktis – Unterstützung der deutschen Aktivitäten im Arktischen Rat durch eine Pilotstudie zum Monitoring von Kunststoffmüll an arktischen Küsten mittels fernerkundlicher oder luftgestützter Methoden
Eine arktisweit einheitliche Erfassung von Strandmüll ist die grundlegende Voraussetzung für die Entwicklung eines regionalen Aktionsplans wie von der Arbeitsgruppe „Protection of the Arctic Marine Environment“ (PAME) des Arktischen Rats für 2021 angestrebt. Die Erfassung von Strandmüll gibt dabei sowohl Informationen über den aktuellen Verschmutzungszustand als auch eine Grundlage für die Bewertung des Erfolgs möglicher Aktionspläne.
Strandmüllerfassung durch Fernerkundung
Im Auftrag des Umweltbundesamts und in Zusammenarbeit mit AquaEcology GmbH & Co. KG, dem Norwegischen Polarinstitut und WSP Arctic wurden in diesem Projekt Methoden der Strandmüllerfassung auf Grönland und Spitzbergen untersucht. Dafür wurde die traditionelle Erfassung von Strandmüll durch fernerkundliche Methoden wie Satellitenbildern oder Drohnenerfassungen unterstützt und erweitert.
Der Einsatz von Satellitenbildern hatte das Ziel der Identifikation von Gebieten mit hohem Plastikmüllvorkommen. Drohnenbilder dagegen sollten die Identifikation und Kategorisierung von Plastikobjekten ermöglichen und eine Zeitersparnis im Vergleich zur traditionellen Erfassung darstellen. In Anbetracht der Einschränkungen der räumlichen Auflösung aller Fernerkundungstechniken konzentrierte sich diese Studie ausschließlich auf Makromüll (> 2,5 cm).
Drohnenerfassungen
Für die Drohnenerfassung wurde eine manuelle Sichtung der Drohnenbilder und die Anwendung Maschinellen Lernens getestet und mit den Ergebnissen einer traditionellen Erfassung nach OSPAR verglichen. Dafür kam unsere WingtraOne Drohne mit dem Sony QX1 RGB-Sensor und dem MicaSense Altum Multispektralsensor zum Einsatz mit denen Einzelflächen zwischen 1,3 ha und 34 ha beflogen worden. Die räumliche Auflösung der Drohnenflüge betrug 1,4 cm für die Sony QX1 und 3,4 cm für die MicaSense Altum.
Auswertung von Satellitenbildern
Zur Detektion von Plastikmüllansammlungen wurden WorldView-3 Satellitenbilder wenige Tage vor den Drohnenbefliegungen aufgenommen, um die Vergleichbarkeit der beiden Erfassungsmethoden sicherzustellen. Die räumliche Auflösung betrug 1,2 m für den sichtbaren- (RGB) und Nahinfrarot- (NIR) Bereich und 3,7 m für den kurzwelligen Infrarot- (SWIR) Bereich. Durch das Anwenden von Methoden des Maschinellen Lernens und spectral unmixing Ansätze wurden untersucht, ob eine Erkennung von Plastikmüll auf Pixel und Sub-Pixel Ebene in der Arktis möglich ist.
Das Projekt wurde beauftragt durch das Umweltbundesamt
Förderkennzeichen: 3719 18 201 0
Laufzeit: 2019 bis 2022.
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