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4 Beispiele für Folgeaufnahmen

4.8 Folgeaufnahme Waldschäden 1985-1988, Zürich, Auswertung und

Arbeitsabläufe

Nachdem die Stadt Zürich 1985 eine luftbildgestützte Waldschadeninventur hatte durchführen lassen, erteil-te sie 1988 den Auftrag für eine flächendeckende Wiederholungsinventur der Waldschäden. Das Ziel war es, die Entwicklung der Waldschäden zu beobachten (ScHERRER 1989a). In den beiden Bildjahrgängen wur-den die Bestände und ihre flächenmässigen Verände-rungen photogrammetrisch ausgewertet, und die Schäden wurden interpretiert. Für das Jahr 1985 wur-den 960 Bestände, für das Jahr 1988 1066 Bestände bearbeitet. In dieser Folgeinventur wurden erstmals die im Kapitel «Beschreibung des Gesamtverfahrens» auf-geführten Arbeitsschritte weitgehend realisiert. Das Schema des Arbeitsablaufes ist in Abbildung 1 darge-stellt.

Verfahrenskennzeichen:

- Bestandesabgrenzung als Grundlage der Erstinventur

Zweitinventur auf der Basis der ersten Bestandesausscheidung

Korrektur der Bestandesabgrenzung bei der Zweitinventur, wo notwendig

Berücksichtigung der kleinsten Geometrie, Neubeurteilung des Altzustandes bei Flächenänderungen

- Bestandeskarten nach Entwicklungsstufen 1985 und 1988

Forstliche Eingriffe 1985-1988, Ausschnitt Zürichberg

Flächenanteile der fünf Schadenkategorien pro Entwicklungsstufe, Laub- und Nadelholz zusammen, Zustand 1988

Differenz des Anteils geschädigter Bäume nach Entwicklungsstufen, Nadel- und Laubholz Schadendifferenzklassen des Anteils der geschädigten Bäume, Nadel- und Laubholz Veränderungskarte 1985/88, verkleinert auf ca. 1 :15000, Prozentanteil geschädigtes Laub- und Nadelholz

Differenz des Anteils der geschädigten Bäume in Beziehung zu den Entwicklungsstufen und den forstlichen Eingriffen

Schadenintensitäts-Differenzklassen Nadelholz, in Prozent

- Veränderungskarte 1985/88, verkleinert auf ca. 1 :15000, Schadenintensität Nadelholz - Schadenintensitäts-Differenzklassen Laubholz,

in Prozent

- Veränderungskarte 1985/88, verkleinert auf ca. 1 :15000, Schadenintensität Laubholz Tabellen:

- Entwicklungsstufen, Deckungsgradabstufungen - Arten der Bestockungsveränderungen

- Klasseneinteilung der Differenz des Anteils geschädigter Bäume

- Schadenintensitätsstufen

- Stufeneinteilung der Differenz der Schaden-intensität für kartographische Darstellungen - Gesamtflächenzusammenstellung

- Deckungsgrade in Beziehung zu den Entwicklungsstufen 1985 und 1988

- Forstliche Eingriffe in der Periode 1985 bis 1988, Eingriffsarten in Beziehung zu den Entwicklungs-stufen 1985

- Durchforstungen (Pflege, Nutzungen) in der Periode 1985 bis 1988, Eingriffsstärken in Beziehung zu den Entwicklungsstufen 1985

- Veränderung 1985/1988 der Anteile geschädigter Bäume und der Schadenintensitäten, Total und nach Baumarten

- Veränderung 1985/1988 der Anteile geschädigter Bäume und der Schadenintensitäten, total, nach Baumarten und nach Entwicklungsstufen.

Die Entwicklung der Waldschäden konnte mit Hilfe dieses Verfahrens für jeden Einzelbestand erfasst und dokumentiert werden.

1992 wurde der Stadtwald Zürich zum dritten Mal beflogen. Die Veränderung des Waldzustandes von 1988 nach 1992 wurde ebenso nach dem Verfahren

«Folgeaufnahmen» erfasst. Insbesondere wurde der Einsatz des GIS hierbei intensiviert, um die Flächen automatisiert zu berechnen und um die Karten herzu-stellen. Es wurde festgestellt, dass der Waldzustand sich im Erhebungszeitraum deutlich verschlechtert hat.

Die Stadt Zürich ist somit in der wohl einmaligen Situa-tion, flächendeckende Informationen über die Entwick-lung des Waldzustandes zwischen drei Erhebungszeit-punkten zu verfügen.

Ber. Eidgenöss. Forsch.anst. Wald Schnee Landsch. 338, 1994

5 Folgerungen

Die verschiedenen Beispiele zeigen, dass mit der vor-gestellten Methode Veränderungen des Waldzustan-des flächendeckend erfasst, kartographisch darge-stellt und statistisch ausgewertet werden können. Die Veränderungen betreffen zum einen die Flächen in ihren Abgrenzungen (Geometrie) zum anderen den Waldzustand auf den Flächen (Sachdaten). Das prag-matische Vorgehen führte zu einem praktikablen Verfahren der bestandesweisen, flächendeckenden Abwicklung von Folgeaufnahmen mit Luftbildern, ab-gestützt auf die bisher verfügbare Infrastruktur der Praxis. Das Verfahren ist operational, es ist jedoch wesentlich anspruchsvoller als eine einmalige Zu-standserfassung.

Die einzelnen Arbeitsschritte des Verfahrens sind:

Photogrammetrie, Bestandesausscheidung, Interpre-tation, Datenerfassung und Datenauswertung, GIS-Anwendung und Kartendarstellung. Für jeden Arbeits-schritt wurde der aktuelle Kenntnisstand tabellarisch dargestellt (Kap 3.5) und die erst teilweise oder noch nicht gelösten Teilfragen aufgezählt.

Wichtige offene Fragen betreffen die Optimierung des Verfahrens. Es geht darum, bei einzelnen Positio-nen den Arbeitsaufwand zu reduzieren, ohne dabei an Arbeitsqualität einzubüssen. Die technisch sehr unter-schiedlichen Arbeitsbereiche erfordern jeweils spe-zialisiertes Personal, dessen Aus- und Fortbildung gewährleistet sein muss. Die Organisation der Arbeits-abläufe mit Personal- und Geräteeinsatzplanung und die Koordination verschiedener Projekte sind mitent-scheidend für die Leistungsfähigkeit des Gesamtver-fahrens. Auch in diesem Bereich sind weitere Optimie-rungsfragen zu lösen. Zusätzlich muss auch der praktische Nutzen für die Anwender im Sinne einer selbstverständlichen Integration in die forstliche Be-triebsplanung noch deutlicher herausgearbeitet wer-den, ebenso die sachlichen und quantitativen Vorteile gegenüber einfacheren, unzweckmässigen Verfahren.

Ber. Eidgenöss. Forsch.anst. Wald Schnee Landsch. 338, 1994

Bezüglich der Datenverarbeitung ist die Frage der bestandesbezogenen Schadenkennziffer weiter zu verfolgen. Die Schadenintensität (arithmetisches Mit-tel} genügt manchen Anforderungen nicht. Dies ist auch in Zusammenhang mit dem Vorschlag von SCHWARZENBACH und OESTER (1992) zu sehen, mit Hilfe von Profilcodes den Schadenverlauf eines Einzelbau-mes oder eines Waldbestandes darzustellen. Dieses Verfahren ermöglicht neue Formen der Datenauswer-tung und der Darstellung von Schadenentwicklungen, verlangt aber nach eindeutigen (einstelligen) Kennzif-fern. Das Kriterium der Identität der Bestockung kommt dieser Art der Datenauswertung entgegen und wird dadurch auch bestätigt.

Geographische Informationssysteme (GIS) müssen verstärkt in das Verfahren Folgeaufnahmen einbezo-gen werden, zum einen um das jetzige Verfahren zu optimieren, zum anderen aber um neue Möglichkeiten der Informationsverarbeitung und -darstellung zu nut-zen. Geographische Informationssysteme steigern die Effizienz beim Arbeiten mit geographischen Informa-tionen. Zwei Anwendungsbereiche drängen sich auf:

a) GIS als Arbeitsmittel im Rahmen von Forschungs-projekten: Durch die Verknüpfung verschiedener digitaler Daten können neue Analysemethoden an-gewandt werden (z.B. durch Verwendung des digi-talen Höhenmodells). Bei der Evaluation der zweck-mässigsten Kartendarstellungen kann mit einem GIS kostengünstig eine grosse Serie verschiedener Karten angefertigt und diese auf ihre Tauglichkeit hin überprüft werden. Organisatorisch und EDV-technisch sind die Daten von Folgeaufnahmen mit den betrieblichen Daten der Forsteinrichtung und der Betriebsbuchführung zu verbinden.

b) GIS zur Optimierung des Verfahrens: Hier ist detail-liert abzuklären, welche Arbeitsschritte durch den Einsatz eines GIS verbilligt und ob gewisse Arbeits-schritte bei der photogrammetrischen Auswertung verbessert werden können.

Bei diesen Abklärungen müssen bereits vorhandene Einrichtungen und Entwicklungstendenzen computer-gestützter forstlicher Informationssysteme in der schweizerischen Forstpraxis berücksichtigt werden.

Die bestehenden Wissenslücken sollten rasch ge-schlossen werden können. Die nur «teilweise» oder

«nicht» gelösten Probleme, aufgezeigt in den Tabellen zum Kenntnisstand, harren der Bearbeitung. Es geht dabei überwiegend um Detailfragen, deren

Beantwor-tung für die Methode an sich nicht Vorbedingung ist.

Das Verfahren sollte vielmehr weiter ausgebaut, verfei-nert und theoretisch besser abgestützt werden. Dazu müssen sowohl die Fachliteratur, als auch die bisheri-gen Erfahrunbisheri-gen in der Schweiz intensiv ausgewertet werden.

Blickt man in die Zukunft, so tauchen neue, grund-sätzliche Fragen auf, z.B. nach Dritt-, Viert- und weite-ren Folgeaufnahmen und wie die damit verbundenen bestandesweisen Veränderungen über mehrere Beob-achtungsperioden erfasst werden sollen. Angesichts der neueren Entwicklungen auf infrastrukturellem Ge-biet kann man jedoch die Methodenentwicklung für weitere Folgeaufnahmen zuversichtlich angehen.

Ber. Eidgenöss. Forsch.anst. Wald Schnee Landsch. 338, 1994

6 Zusammenfassung

Folgeaufnahmen. Erfassen von Veränderungen des Waldzustandes mit Luftbildern.

Der heutige Stand der Kenntnisse über flächendecken-de Folgeaufnahmen von Waldschäflächendecken-den mit Hilfe von Infrarot-Luftbildern im mittel- bis grossmassstäblichen Bereich wird dargestellt. Der methodisch-technische Rahmen, in dem das Verfahren angewendet werden kann, wird abgesteckt. Bei der ganzflächigen Waldzu-standserfassung und der Erfassung der Veränderun-gen geht es zum einen um FlächenveränderunVeränderun-gen, zum andere.n um Änderungen des Waldzustandes auf der Einzelfläche.

Bei der Waldschadeninventur müssen Nadel-/

Blattverluste und -verfärbungen geschätzt sowie be-standesbezogene Schadenkennziffern hergeleitet werden. Besondere Aspekte der Luftbildinventur sind der Dokumentationswert sowie die Besonderheit der Verwendung von Interpretationsschlüsseln. Die Luft-bildinterpreten müssen speziell ausgebildet sein und kontrolliert werden, um ein möglichst einheitliches In-terpretationsniveau sicherzustellen.

Zur Flächenerfassung ist die analytische Photo-grammetrie und zur Speicherung und Verarbeitung der Daten sind Geographische Informationssysteme (GIS) besonders geeignet.

Die verschiedenen Aspekte des Verfahrens «Folge-aufnahmen» werden anhand einer Reihe von Projekten gezeigt. Die Erfahrungen aus diesen Projekten, über die nicht öffentlich berichtet wurde, führten zu einem vollständigen Arbeitsverfahren für Folgeaufnahmen.

Dieses Arbeitsverfahren berücksichtigt sechs Krite-rien:

- Identische Bestandesgrenzen

Folgeinterpretation aus der Retrospektive Homogenität der Bestockung

Kleinste Geometrie Bild/Bild-Vergleich Identität der Bestockung

Bar. Eidgenöss. Forsch.anst. Wald Schnee Landsch. 338, 1994

Die einzelnen Arbeitsbereiche des Verfahrens sind:

- Photogrammetrie - Bestandesausscheidung - Interpretation

- Datenerfassung und Datenauswertung - GIS-Anwendung

- Kartendarstellung

Für jeden Arbeitsbereich werden die heutigen Kenntnisse tabellarisch dargestellt und die erst teilwei-se oder noch nicht gelösten Teilfragen werden be-nannt. Insbesondere ist bei verstärktem Einsatz von Geographischen Informationssystemen mit einer Wei-terentwicklung des Verfahrens zu rechnen. Die tech-nisch sehr unterschiedlichen Arbeitsbereiche erfordern jeweils spezialisiertes Personal. Das Verfahren selbst ist operational und mit der derzeit verfügbaren Infra-struktur anwendbar. Gut organisierte Arbeitsabläufe sind bestimmend für die Leistungsfähigkeit des Verfah-rens. Teilfragen bedürfen noch weiterer Forschung. Es wird betont, dass das Verfahren «Folgeaufnahmen»

wesentlich anspruchsvoller ist als eine einmalige Zu-standserfassung, und dass sehr präzise gearbeitet werden muss.

Resume

lnventaires repetitifs. Saisie des modifications de l'etat des forets,

a

l'aide de photos aeriennes.

Ce travail fait le bilan des connaissances acquises dans le domaine des releves par surfaces effectues

a

l'aide

photos aeriennes infrarouges prises

a

moyenne ou

a

grande echelle. Ce dossier presente aussi les metho-des ettechniques utilisees dans le cadre de la detection des degäts aux forets. II s'agit en l'occurrence d'etablir un releve de l'etat de la foret et de saisir modifications qu'elle subit tant dans sa superficie globale que dans chacun de ses peuplements.

L'inventaire des degäts aux forets consiste

a

esti-mer la defoliation et les decolorations du feuillage et

a

en deduire, saus forme chiffree, des criteres concer-nant le peuplement. L'inventaire aerien presente deux aspects particuliers: il se fonde sur des documents et il se realise

a

l'aide d'une cle d'interpretation. Afin garantir l'homogeneite de l'interpretation, les interpre-tes des photos aeriennes suivent une formation speci-fique et leur travail est regulierement contröle.

La photogrammetrie analytique ainsi que l'exploita-tion des donnees integrees

a

un systeme d'information geographique (SIG) sont des methodes particuliere-ment appropries

a

l'inventaire par surfaces.

Une serie de projets met en lumiere les divers aspects de la methode des inventaires repetitifs. Les experiences faites lors de la realisation de ces projets ont permis de mettre au point le deroulement des operations d'un inventaire repetitif. La methode adop-tee tient campte de six criteres:

- Similarite de la delimitation des peuplements - Repetitivite de l'interpretation des inventaires

pre-cedents

- Homogeneite du peuplement - Reduction maximale de la geometrie - Comparaison photo par photo - ldentite du peuplement

Cette methode passe par six domaines activites:

- Photogrammetrie

Delimitation des peuplements Interpretation

Saisie et exploitation des donnees Application d'un SIG

Cartographie

II existe, pour chacun de ces domaines, un tableau synoptique des connaissances acquises en la matiere ainsi qu'une enumeration des problemes non resolus ou partiellement resolus.

Cette methode devrait encore etre affinee notam-ment si les systemes d'information geographique con-tinuent

a

etre autant mis

a

contribution. Les techniques si differentes d'une domaine

a

l'autre necessitent l'ap-pel

a

un personnel specialise. La methode actuelle est operationnelle et l'infrastructure actuelle permet de l'appliquer. San efficacite depend de la qualite de l'organisation du travail. Mais il sera aussi necessaire d'effectuer des recherches supplementaires afin de repondre aux questions encore en suspens. II est

a

souligner que la methode des inventaires repetitifs est beaucoup plus exigeante qu'un simple releve de l'etat du peuplement, ce qui implique une grande precision du travail.

Traduction: Monique Dousse

Ber. Eidgenöss. Forsch.anst. Wald Schnee Landsch. 338, 1994

Riassunto

Rilievi successivi. Rappresentazione delle modifiche dello stato del bosco per mezzo di fotografie aeree ripetute.

La pubblicazione descrive lo stato attuale delle cono-scenze concernenti il rilievo ripetuto dei danni al bosco su interi comprensori con l'ausilio di foto aeree agli infrarossi a media e grande scala, indicando in partico-lare i limiti metodologici e tecnici entre i quali tale procedimento puo essere applicato. Per quanto riguar-da il rilievo dello stato del bosco su intere superfici ed il rilievo dei cambiamenti si tratta di valutare da un lato le variazioni delle superfici interessate, dall'altro le modifiche della situazione intervenute a livello di singo-la area.

II rilievo dei danni ai boschi richiede la stima della perdita di aghi/foglie, la valutazione della colorazione della massa fogliare nonche la specificazione di deter-minati parametri indicativi dei danni a livello di sopras-suolo. Un ulteriore aspetto caratteristico dell'inventario tramite aerofotografie

e

rappresentato dalla necessita di ricorrere a chiavi di interpretazione. Per garantire un livello di interpretazione unitario e quindi per accresce-re il valoaccresce-re documentaristico dei rilievi, sono necessari un adeguato grade di istruzione degli operatori fotoin-terpreti, nonche una verifica ehe i lavori siano stati eseguiti in modo serio ed accurato.

Particolarmente indicati per i rilevamenti di superfici si sono rivelati gli strumenti fotogrammetrici di tipo analitico, mentre per la memorizzazione e l'elaborazio-ne dei dati

e

auspicabile l'impiego di sistemi d'informa-zione geografici (GIS).

1 diversi aspetti riguardanti il procedimento dei «rilie-vi successi«rilie-vi» vengono descritti in modo sistematico sull'esempio di alcune applicazioni concrete. Le espe-rienze raccolte nel corso di questi lavori, non oggetto di ulteriori pubblicazioni, sono presentate considerando in particolare i criteri metodologici di valutazione ed i differenti argomenti toccati.

Bar. Eidgenöss. Forsch.anst. Wald Schnee Landsch. 338, 1994

Sei sono i criteri considerati importanti:

- limiti dei soprassuoli identici

interpretazioni successive retrospettive omogeneita del popolamento

geometria

confronto tra foto e foto identita del popolamento

Gli argomenti toccati nella descrizione del procedimen-to dei rilievi successivi sono:

- fotogrammetria

- delimitazione dei soprassuoli - interpretazione

- raccolta ed elaborazione dei dati

- applicazioni tramite sistemi d'informazione geografici (GIS)

- rappresentazione cartografica.

Per ogni argomento le conoscenze acquisite sono presentate in forma tabellare, indicando inoltre le que-stioni ehe rimangono ancora, parzialmente o comple-tamente, da chiarire e ehe dovrebbero essere oggetto di ulteriori ricerche. E' in particolare nel campe delle applicazioni tramite sistemi informativi di tipo geogra-fico ehe sono da prevedere ulteriori progressi ed affina-menti del procedimento qui descritto.

II procedimento, gia attualmente operative con l'au-silio di apparecchiature normalmente reperibili in com-mercio, richiede, perlomeno perle fasi piu impegnative dal punto di vista tecnico, la presenza di personale specializzato. Si evidenzia peraltro come la pianifica-zione e l'organizzapianifica-zione nonche una esecupianifica-zione preci-sa ed accurata siano premesse fondamentali, ancor piu importanti nel caso di rilievi sullo stato del bosco successivi, ehe non in quelle di un unico rilievo.

Traduzione: Fulvio Giudici

Summary

Subsequent lnventories. Monitoring Changes in Forest Condition by Means of Aerial Photographs.

This paper describes the present state of know-ledge on large-scale subsequent inventories of forest damage as determined from medium and large scale airphotos. lt points out the methodological and techni-cal limits of this procedure. Monitoring of the state of the entire forest involves first determining changes in forest area and secondly changes in condition within each stand.

In a forest damage inventory leaf or needle lass and discolouration must be estimated, and damage codes for each stand elaborated. The particular assets of an aerial inventory are that the photos can be archived and that key codes can be applied. The interpreters have to be specially trained and, to ensure the highest possible degree of homogeneous findings, regularly supervised.

Especially suitable for monitoring specific areas is analytical photgrammetry, while GIS data are valuable for storage and evaluation.

The ·various aspects of the "Subsequent lnvento-ries" procedure are illustrated by descriptions of var-ious projects. Experiences gained from these projects, not yet in publication, led to a comprehensive proce-dure for running inventories. This involves six criteria:

- identical stand boundaries

- retrospective subsequent inventories - homogeneity of the stock

- small-scale geometry - comparison of photos - identification of the stock.

The fields of investigation are:

- photogrammetry - identification of stands - interpretation

- data collection and evaluation - application of GIS

- mapping.

Tables show the state of the art in each field, and the questions which have so far been only partially or not at all resolved are mooted.

In particular, the application of GIS systems should be further developed. The technology of the various fields differs widely and each requires specially trained staff. The procedure is feasible and, given the present infrastructure, easily applicable. lts efficiency depends on good planning. Same questions need further rese-arch. Emphasis is laid on the fact that the procedure

"Subsequent lnventories" is much more demanding than a single inventory and requires very precise work.

Translation: Margaret J. Sieber

Ber. Eidgenöss. Forsch.anst. Wald Schnee Landsch. 338, 1994

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HüBSCHER, R.; HÄGEu, M.: Flächenhafte Waldschadener-fassung mit Infrarot-Luftbildern 1 :9000. Methoden und

HüBSCHER, R.; HÄGEu, M.: Flächenhafte Waldschadener-fassung mit Infrarot-Luftbildern 1 :9000. Methoden und