Fernerkundliche Erfassung von Strandmüll in der Arktis

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.

Weitere Informationen zu möglichen Anwendungen von Drohnen finden Sie in unseren Leistungsbeschreibungen.  

Strandmüllerfassung durch Fernerkundung


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. 

Auch die abgelegenen Gebiete der Arktis sind von Müllverschmutzung betroffen.

Projektziel

In diesem Projekt wurde die traditionelle Erfassung von Strandmüll durch fernerkundliche Methoden wie Satellitenbildern oder Drohnenerfassungen unterstützt und erweitert.

Der Einsatz von Satellitenbildern hatte das Ziel, Gebiete mit hohem Plastikmüllvorkommen zu indentifizieren. 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).

Methoden

Drohnenerfassungen

Für die Drohnenerfassung wurde sowohl eine manuelle Sichtung der Drohnenbilder als auch die Anwendung maschinellen Lernens getestet und mit den Ergebnissen einer traditionellen Erfassung nach OSPAR verglichen. Dafür kam unsere WingtraOne-Drohne jeweils mit dem Sony QX1 RGB-Sensor und dem MicaSense Altum Multispektralsensor zum Einsatz, mit denen Einzelflächen zwischen 1,3 ha und 34 ha beflogen wurden. 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 Subpixel Ebene in der Arktis möglich ist.

Publikationen


Schnurawa, M., Vilela, R., Kersten, A. & Schulz, M. (2023)

Environmental Protection in the Arctic – support of German activities in the Arctic Council in terms of a pilot study on monitoring plastic litter on arctic coastlines applying remote sensing techniques - Final report

TEXTE 138/2023. Ressortforschungsplan of the Federal Ministry for the Enviroment, Nature Conservation and Nuclear Safety. Project No. (FKZ) 3719 18 201 0. Report No. FB001079/ENG

Weitere Informationen


  • Auftraggeber

    Das Projekt

    „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”

    wurde im Auftrag des Umweltbundesamtes durchgeführt.

  • Laufzeit

    2019 bis 2022

  • Förderkennzeichen

    FKZ 3719 18 201 0

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