Das Befliegungsgebiet wird “aktiv” mit einem Laserscanner “abgetastet”. Der Scanner sendet in sehr hoher Frequenz Laserlichtimpulse aus, die von der Erdoberfläche und darauf befindlichen Objekten reflektiert und zum Sensor zurückgestreut werden. Aus der verstrichenen Zeit zwischen Aussendung und Empfang kann die Entfernung zwischen dem Scanner und allen reflektierenden Oberflächen ermittelt werden. Zur präzisen Verortung bzw. Georeferenzierung der Lasermesspunkte wird ein GPS-Empfänger und ein inertiales Navigationssystem im Flugzeug verwendet. Die Laserscanning-Technologie liefert eine hohe Messpunktdichte und hat gleichzeitig eine hohe Messgenauigkeit. Zahlreiche Untersuchungen in unterschiedlichen Waldgebieten konnten gute bis sehr gute Zusammenhänge zwischen Baum- und Bestandeshöhen aus Feldmessungen und den Höhenmessungen aus flugzeuggestützter Laserscanning-Technologie herstellen.
Im Projekt “AirLaserSpec” wurden im Mittel ca. 40 Laserpunkte pro m² gemessen. Wie Abbildung 1 zeigt, kann daraus eine dichte, dreidimensionale Punktwolke abgeleitet werden. Dargestellt ist hier ein kleiner Ausschnitt der Fläche Waldbrunn aus einer Befliegung vom Juli letzten Jahres.
Eine positive Eigenschaft der Laserscanning-Technologie ist, dass je nach Struktur und Schichtung der Vegetation ein ausgesandter Impuls mehrere Echos der rückgestreuten Laserenergie hervorrufen kann. Dadurch ist eine Aufteilung in erste Reflexionen, letzte Reflexionen und Zwischenreflexionen möglich.
Die ersten Reflexionen werden üblicherweise zur Berechnung von digitalen Oberflächenmodellen (DOM) eingesetzt. In Waldgebieten repräsentiert das DOM die Vegetationsoberfläche bzw. die äußere Hülle der Vegetation. Die letzten Reflexionen können zur Ableitung eines digitalen Geländemodells ohne Vegetation verwendet werden. Für die Geländerekonstruktion werden dabei Filter-Algorithmen angewendet, die innerhalb der letzten Reflexionen diejenigen Laserpunkte identifizieren, die den Boden bzw. das Gelände unterhalb der Vegetation am besten repräsentieren. Aus der Differenz dieser beiden Höhenmodelle, d. h. Oberflächenmodell minus Geländemodell, kann ein sogenanntes normalisiertes digitales Oberflächenmodell (nDOM) abgeleitet werden, in dem die tatsächlichen Objekthöhen über dem Gelände abgebildet werden.
Innerhalb von Waldflächen entspricht das nDOM einem Vegetationshöhenmodell. Abbildung 3 zeigt einen kleinen Ausschnitt des berechneten Vegetationshöhenmodells vom Testgebiet Waldbrunn mit einer räumlichen Auflösung von 0,5 m. Im dargestellten Ausschnitt sind Baumkronen in der obersten Schicht (hier überwiegend Buchen) gut sichtbar. Außerdem ist eine niedrigere zweite Baumschicht vorhanden. Ferner können einzelne kleinere Lücken im Kronendach identifiziert werden.
