Ressourcenschonende Walderschließung durch algorithmenbasierte Analyse und Bewertung

Optimierte Walderschließung für eine ökologisch und ökonomisch erfolgreiche Forstwirtschaft

Ein vitaler Wald ist eine der wichtigsten CO₂-Senken. Gerade eine nachhaltige Waldwirtschaft benötigt ein Mindestmaß an Walderschließung für Pflegemaßnahmen, Durchforstungen und den Transport des Holzes aus dem Wald. Eine optimierte Walderschließung mit einer Minimierung von Bodenschäden leistet also einen wichtigen Beitrag zur Gesunderhaltung von Wäldern.

In einer ökologisch und ökonomisch ausgerichteten Forstwirtschaft sind die einzelnen Bestandteile der Erschließung optimal aufeinander abgestimmt. Insbesondere der Feinaufschluss von Waldbeständen erfordert eine vorausschauende Planung. Ein gut geplantes Feinerschließungsnetz ist dauerhaft funktionsfähig, reduziert Bodenverdichtungen, ermöglicht einen wald- und bodenschonenden Maschineneinsatz sowie eine effiziente Waldbewirtschaftung.

Wir entwickeln Tools für die digitale Planung, Bewertung und Dokumentation der Walderschließung in der Forstwirtschaft.

Feinerschließung im Wald und Anlegen von Gassenetzen. © Karachoberlin, Adobestock — © Karachoberlin, Adobestock

Reiternavigation

Alle ausklappen Alle einklappen

Ganz aktuell: Gasse 3.0

Gasse 3.0 – Optimale Erschließung im Wald und in Forstbetrieben unterschiedlicher Eigentumsformen

Im Projekt Gassenaufschluss 2.0 wurden bereits digitale Verfahren zur verbesserten Erschließungsplanung entwickelt, die insbesondere den optimalen Gassenaufschluss ermöglichen und die hohen Anforderungen an Lage und Verlauf neu anzulegender Rückegassen berücksichtigen.

Im Projektergebnis entstand das digitale Planungswerkzeug GASSE 2.0 für die digitale Planung von Gassenetzen im Wald.

Im Projekt Gasse 3.0 entwickeln wir weitere, integrierte bzw. angepasste Verfahren für die Erschließungsplanung. Berücksichtigt werden erstmals auch die unterschiedlichen Strukturen und Eigentumsverähltnisse in der Waldwirtschaft. Ein weiterentwickeltes GASSE-2.0-Planungstool soll die anwendungs- und prozessspezifischen Bedarfe in Staatswald, Kommunalwald und Privatwald berücksichtigen.

Digital unterstützte Walderschließung

In Gasse 3.0 entwickelt das Forschungsteam, Algorithmen und Verfahren, um vorhandene Erschließungsstrukturen und Wegenetze im Wald (teil-)automatisiert und auf Basis unterschiedlichster Rohdaten (Bild-, GPS- oder Satellitendaten) zu ermitteln, aufzubereiten und digital zu analysieren.

Zur strategischen Anpassung und (Neu-)Planung von Feinerschließungsstrukturen, können verschiedene ökonomische und ökologische Zielgrößen betriebsindividuell angepasst werden. Die Algorithmen und Verfahren werden um individuelle Kosten-Nutzen-Vergleiche zur Anwendung im Privatwald ergänzt.

Im Ergebnis soll ein Tool entstehen, dass in Forstbetrieben unterschiedlichster Eigentumsform breit anwendbar ist.

Erwartete Projektergebnisse in Gasse 3.0

mathematische Optimierungs- und Bewertungsalgorithmen für die Feinerschließung im Wald
Digitalisierung vorhandener Feinerschließungsstrukturen (Gassen)
ökonomische und ökologische Bewertung des vorhandenen Wege- und Gassennetzes
strategische Planung neuer Feinerschließungsstrukturen
Erweiterung des Planungswerkzeugs Gasse 2.0 um spezifische Anforderungen und Kosten-Nutzen-Vergleiche für den Privatwald

Projektinfo

Projekttitel

»Gasse 3.0 – Digitale algorithmenbasierte Analyse und Bewertung der Walderschließung als Beitrag zur strategischen und operativen ressourcenschonenden betrieblichen Planung«

Projektlaufzeit

04.2022 bis 03.2025

Projektpartner

Fraunhofer IFF Magdeburg
Bundesforst der Bundesanstalt für Immobilienaufgaben
Landesforstbetrieb Sachsen-Anhalt, Forstbetrieb Oberharz
Landeszentrum Wald Sachsen-Anhalt, Betreuungsforstamt Letzlingen
Forstbetriebsgemeinschaft »Hohes Feld« Jerchel
Landwirtschaftskammer Niedersachsen

Projektförderung

Die Förderung des Vorhabens erfolgt aus Mitteln (Innovationsfonds Forschung für Innovationen in der Agrarwirtschaft) der Landwirtschaftlichen Rentenbank.

Gassenaufschluss 2.0

Optimale Feinerschließung des Waldes auf Basis von Algorithmen

Derzeit wird die Erschließung, insbesondere die Planung der Anlage von Rückegassen, durch die Revierleitung im Wesentlichen auf Basis ihrer Fach- und Ortskenntnisse vorgenommen. Als Grundlage dienen dabei geodatenbasierte Karten, die eine Optimierung des Gesamtsystems allerdings nicht unterstützen. Die praktische Durchführung einer Erschließung muss anschließend vor Ort mit dem durchführenden Dienstleister abgestimmt werden. Hierbei werden auch Zufahrtswege, Holzlagerplätze und weitere technische Details festgelegt.

Dieser Prozess ist wegen der sehr unterschiedlichen Geländebedingungen und nur bedingt vorhandener technischer Hilfsmittel nicht nur sehr zeitaufwändig, sondern wegen der zahlreichen Einflussgrößen auch so komplex, dass ein optimales Ergebnis nur ausnahmsweise erzielt werden kann.

Video: Gassenaufschluss 2.0 – Feinerschließung vorausschauend planen und nachhaltig umsetzen

Eine optimierte Planung von Gassensystemen muss zahlreiche technische (z.B. Geländeneigung, vorhandene Rücke- und Abfuhrwege), ökologische (z.B. Minimierung des Bodendrucks, Aussparung ökologisch sensibler Bereiche) und ökonomische Parameter (Senkung der Rückekosten, Minimierung des Produktionsflächenverlusts) berücksichtigen.

Digitalisierung der Planung und Prozesssteuerung für die Walderschließung zur optimalen Ressourcenschonung

Gassenauschluss 2.0 trägt zu einer deutlich verbesserten Erschließungsplanung und -durchführung bei, indem Revierleitung und Forstunternehmen auf der Grundlage vorhandener geodatenbasierter Informationen und mathematischer Optimierungsalgorithmen Hilfen angeboten werden.

Die Revierleitung wird im Planungsprozess durch (teil-)automatische Vorschläge für mögliche Gassenführungsvarianten unterstützt, die auf einer Bewertung verschiedener ökonomischer und ökologischer Zielgrößen basieren. Falls bei entsprechender Überprüfung die vor Ort ermittelten, natürlichen Gegebenheiten von den Planungsunterlagen abweichen, werden Anpassungsvorschläge unterbreitet.

Ergänzend werden im Rahmen des Projekts Verfahren für die Forstunternehmen entwickelt, die den Gassenaufschluss praktisch umsetzen. Deren Ziel ist es, nicht nur erkennbar zu machen, ob der geplante Gassenverlauf eingehalten wird und ihn zu dokumentieren, sondern insbesondere bei auftretenden Störungen oder Abweichungen entsprechende Empfehlungen für den weiteren Arbeitsverlauf zu geben.

Video: Das Demovideo zeigt Teilergebnisse aus dem Forschungsprojekt Gasse 2.0, mit dem die Erschließungsplanung und -durchführung von Waldbeständen für Revierleiter und Forstunternehmen deutlich verbessert werden konnte. Grundlage für die Berechnung einer optimalen Gassenführung im Wald bilden vorhandene Geodaten und mathematische Optimierungsalgorithmen. In die Planung möglicher Gassenführungsvarianten müssen insbesondere Neigungen im Gelände einbezogen werden, da diese später das Befahren der Gassen mit Forsttechnik verhindern können. Das Video zeigt, wie aus dem digitalen Geländemodell richtungs- und technikabhängige Höhenhindernisse errechnet und visualisiert werden. Im digitalen Planungsprozess sind sie eine neuartige Planungsgrundlage.

Projektergebnisse in Gassenaufschluss 2.0

Modelle und Verfahren zur Planungsunterstützung für die Revierleitung
Erzeugung und Bewertung von teilautomatisiert erstellten Vorschlägen für mögliche Gassenführungsvarianten
Erarbeitung von Entscheidungsregeln zur Anpassung vor Ort aufgrund unvorhergesehener Abweichungen von der geplanten Gassenführung
Aufbau einer geeigneten Entwicklungs- und Testumgebung
Modelle und Verfahren zur Unterstützung von operativen Steuerungsmechanismen für Forstunternehmen
Dokumentation des tatsächlichen Gassenverlaufs und Abgleich mit dem geplanten Verlauf
Empfehlungen für den weiteren Arbeitsverlauf bei Störungen und/ oder Abweichungen
Optimierungsalgorithmen für mobile Endgeräte zur Neuberechnung des verbleibenden Gassennetzes