Assessment of riparian environments through semi-automated procedures for the computation of eco-morphological indicators: Preliminary results of the WEQUAL project

Wien

WUV-Universitätsverlag

2009

131-145

Artikel aus einer Zeitschrift

200207192

Bodenkultur 2019, 70(3): Special Issue: with invited papers from the 47th International Symposium „Actual tasks on Agricultural Engineering“ (ATAE), 5th – 7th March 2019, Opatija, Croatia ; Jrg. 70 ; 3 (2019) , 131-145

The aim of WEQUAL project (WEb service centre for QUALity multidimensional design and tele-operated monitoring of Green Infrastructures) is the development of a system that is able to support a quick environmental monitoring of riparian areas subjected to the realization of new green infrastructures (GI). The Wequal’s idea is to organize a service center able to manage both the Web Platform and the whole data collection and analysis processes. Through a personal account, the final user (designer, technician, researcher) can get access to the service and requires the evaluation of alternatives GI projects. On the Web Platform, a set of algorithms runs in order to calculate, through automatic procedures, all the ecological criteria required to evaluate a quality environmental
index that describes the eco-morphological value of the monitored riparian areas. For this aim, the WEQUI index was developed, which uses 15 indicators that are easy to monitor. In this paper, the approach for environmental data collection and the procedures to perform the automatic assessment of two of the ecological criteria are described. For the computation, the implemented algorithms use data including the vegetation indexes, Digital Terrain Model (DTM), Digital Surface Model (DSM) and a 3D point cloud classification. All the raw data are collected by UAVs (Unmanned Aircraft Vehicle) equipped with a 3D Lidar, multispectral camera and
RGB camera. Interpreting all the raw data collected by these sensors, using a multi-attribute approach, the WEQUI index is assessed. The computed ecological index is then used to assess the riparian environmental quality at ex-ante and ex-post river stabilization works. This index, integrated with additional not-technical or not-ecological indicators such as investment required, maintenance costs or social acceptance, can be used in multicriteria analyses in order to evaluate the intervention from a wider point of view. The platform is expected to be attractive for GI designers and policy makers by providing a shared environment, which is able to integrate the method of detection and evaluation of complex indexes and a multidimensional evaluation supported by an expert guide.
Keywords: Remote sensing, environmental monitoring, web platform, ecological index, riparian restoration
Das Ziel des Projekts WEQUAL (Web Service Center für qualitatives mehrdimensionales Design und ferngesteuerter Überwachung grüner Infrastruktur) ist die Entwicklung eines Systems zur Unterstützung einer raschen Umweltüberwachung von Flusslandschaften zur Umsetzung neuer grüner Infrastrukturen (GI). Die Idee des Projekts WEQUAL ist die Schaffung eines Servicecenters, welches sowohl die Web-Plattform, als auch den gesamten Datensatz und den Analyseprozess beinhaltet. Jeder Benutzer (Designer, Techniker, Forscher) kann mittels persönlichen Accounts auf die Plattform und die Auswertung alternativer GI-Projekte zugreifen. Die Web-
Plattform nutzt ein Set von Algorithmen zur automatischen Berechnung aller benötigten ökologischen Kriterien zur Bewertung eines qualitativen Umweltindexes, der den ökologischen Status der überwachten Uferlandschaft beschreibt. Dafür wurde der WEQUI-Index entwickelt. In dieser Arbeit werden die Herangehensweise zur Umweltdatensammlung und das Verfahren zur automatischen Auswertung der ökologischen Kriterien beschrieben. Zur Berechnung verwenden die implementierten Algorithmen folgende Daten: Vegetationsindexe, Digital Terrain Model (DTM), Digital Surface Model (DSM) und eine 3D-Punktwolken-Klassifikation. Die gesamten
Rohdaten werden über ein UAV (Unbemanntes Flugzeug) gesammelt, das mit einem 3D-LiDAR, einer multispektralen Kamera und einer RGB-Kamera ausgestattet ist. Die berechneten ökologischen Indexe werden dann zur Qualitätsbewertung von Uferlandschaften bei ex-ante- und ex-post-Uferstabilisationen verwendet. Dieser Index, welcher zusätzliche nichttechnische oder nichtökologische Indikatoren, wie nötiges Investment, Instandhaltungskosten oder soziale Zustimmung einschließt, kann für eine multidimensionale Analyse
zur Bewertung der langfristigen Auswirkungen eines Landschaftseingriffes genutzt werden. Die Plattform ist für GI-Designer und Entscheidungsträger attraktiv, da sie eine gemeinsam nutzbare Umgebung zur Feststellung und Bewertung verschiedener komplexer Indizes mit einer multidimensionalen Bewertung, unterstützt durch eine professionelle Führung, bietet.
Schlagworte: Fernerkundung, Umweltüberwachung, Web-Plattform, Ökologischer Index, Uferbefestigung