Satellittdata til kartlegging av biologisk mangfold

Transkript

1 Utredning for DN Nr Sallittdata til kartlegging av biologisk mangfold Utprøving av sallittdata i naturtypekartlegging og overvåking av biologisk mangfold Avgitt til Direktorat for naturforvaltning

2 fe fe É? fe Refereres som: Jansen, I.J., Bratli, H., Johansen, B., Lieng, E., Moen, A Sallittdata til kartlegging av biologisk mangfold Utprøving av sallittdata i naturtypekartlegging og overvåking av biologisk mangfold - Utredning for DN l? Copyrightangivelse for sallittbildekart vist i rapporn: Landsat TM : NORUT Informasjonsknologi 1999 SPOT 4 : Stans Kartverk 1999, SPOT CNES 1999, SSC Sallus 1999 IRS-1C : STATENS KARTVERK 1999, ANTRIX, SE, EUROMAP, OM&M 1997 Forsideillustrasjon: Oppe t.v. utsnitt frå klassifisert biomangfold-kart over Grenland. Oppe t.h. 3D modell av IRS-1C sallittbildekart over Drøbaksundet mot Ås. Nede t. v. utsnitt frå sallittbildekart basert på SPOT4 frå Tromsdalen i Verdal. Nede t.h. utsnitt frå klassifisert vegetasjons- og naturtypekart over Nordreisa. fe

3 Sallittdata til kartlegging av biologisk mangfold Utprøving av sallittdata i naturtypekartleggmg og overvåking av biologisk mangfold Utredning for DN TRONDHEIM

4 Direktorat for naturforvaltning 7485 Trondheim Telefon: Telefaks: Utredning for DN Nr Titl: Sallittdata til kartlegging av biologisk mangfold Utprøving av sallittdata i naturtypekartlegging og overvåking av biologisk mangfold Forfatre: Ivar J. Jansen, Harald Bratli, Bernt E. Johansen, Einar Lieng og Asbjørn Moen. Antall 92 Ekstrakt: sider: ISSN ISBN TE 866 Emneord: Biologisk mangfold Miljøovervåking Sallittdata Naturtypekartlegging Vegetasionskartlegging Dato: Juni 2000 Keywords: Biological diversity Environmental monitoring Salli data Nature inventory Vegetation mapping Bevaring av biologisk mangfold er en viktig utfordring for miljøforvaltningen. Direktorat for Naturforvaltning har satt i gang et prosjekt for kartlegging av biologisk mangfold i kommunene. Her inngår kartlegging av 56 naturtyper, beskrevet i DN-håndbok Fire institusjoner har samarbeidet om et prosjekt for å se på hvorvidt og hvordan sallittbilder kan være et hjelpemiddel for kartlegging av disse naturtypene. Sallittdata fra Landsat, SPOT og IRS gir en nyttig og oppdart oversikt over naturforhold og menneskelige inngrep. Sammen med kartdata kan sallittdataene klassifiseres og det er mulig å avgrense en ponsiell forekomst for et antall naturtyper. Feilregistreringer kan da avgrenses og fokuseres på de viktigs områder i naturlandskapet. Sallittdata kan også utnyts for en bedre kartlegging og overvåkning av myrarealene. Sallittdata og flybilder utfyller hverandre. Abstract: The Conservation of Biodiversity is an important challenge to the environmental management. In Norway, the Directora for Nature Management has initiad a mapping programme with special focus on establishing the "status of biodiversity" in Norway. One of the main activities will be mapping the occurrence of 56 selecd types of nature (habitats, vegetation and land cover). Four institutions have been responsible of carrying out a project to see whether salli data will be appropria as an operational tool in this mapping. The result of this study shows that salli data from IRS, SPOT or Landsat TM, can provide very useful information on an overview level. Together with map data there is the opportunity to classify salli data and find the pontial occurrence of a number of classes. This can to a large exnt aim the necessary field registrations to the "hot spots" in the landscape. Salli data can be utilised for a hetr mapping and monitoring of the wetland areas.

5 Forord Bevaring av biologisk mangfold er et viktig satsningsområde for miljøforvaltningen. I løpet av år 2003 skal alle landets kommuner ha gjennomført kartlegging og verdsetting av viktige områder for biologisk mangfold (St. meld. nr ). Det er utarbeidet en håndbok; DN-håndbok "Kartlegging av naturtyper. Verdisetting av biologisk mangfold"- som gir en beskrivelse av naturtyper som skal kartlegges i de kommunevise registreringene. Som en oppfølging av det arbeidet ønsket Direktorat for naturforvaltning (DN) å se på mulighene for å bruke sallittdata som hjelpemiddel for å identifisere naturtyper som er viktige for biologisk mangfold. Direktorat for naturforvaltning, Norsk Romsenr (NRS) og Stans kartverk (SK), tok initiativ til et prosjekt om kartlegging av biologisk mangfold ved bruk av sallittbilder høsn Prosjekt ble etablert på oppdrag fra DN og gjennomført i et samarbeid mellom NORUT IT i Tromsø, Vinskapsmuseet - Norges knisk-naturvinskapelige universit (NTNU), Norsk institutt for jord- og skogkartlegging (NIJOS), og SK, Miljøenhen. Man ønsket å sikre best mulig resultat gjennom å involvere ulike fagmiljøer. SK, Miljøenhen, har hatt ansvar for koordinering av prosjekt. DN og NRS har stått for hovedfinansiering av prosjekt. SK, Mirjøenhen, har bidratt med en egenandel i prosjekt. Andre bidrag fra samarbeidsparne har inngått der arbeidet har vært utført i tilknytning til tilgrensende prosjekt for de ulike områdene. Prosjektarbeidet er gjennomført av Bernt Johansen ved NORUT IT, Asbjørn Moen ved NTNU, Vinskapsmuseet, Harald Bratli ved NIJOS og Einar Lieng, Hans Rønning og Ivar J. Jansen ved SK, Miljøenhen. Jansen har vært prosjektleder og har hatt ansvar for sammenstilling/ redigering av rapporn. Rune Sævre, Fylkesmannens Miljøvernavdeling, Aust-Agder, har deltatt i deler av prosjektarbeidet. Flere andre har på ulikt vis bidratt til gjennomføringen av prosjekt. Prosjektansvarlig hos DN har vært Terje Klokk og ved NRS Guro Dahle Strøm. Gunn Paulsen og Ole Ketil Bøkseth ved DN har også vært med i prosjektgruppa. Vi takker alle som har bidratt til gjennomføringen av prosjekt Berit Forbod Moen direktør Direktorat for naturforvaltning

6 Innhold Forord 3 Innhold 4 Sammendrag 5 l Innledning Bakgrunn Målsetting Valg av prøveområder 11 2 Områdebeskrivelser Vegetasjonsgeografisk oversikt Nordreisa Levanger Follo Grenland 20 3 Datagrunnlag Sallittdata Kartdata Annen informasjon 27 4 Metode Sallittbildekart Geometrisk nøyaktighet - GIS-ingreiing Visuell tolking/klassifikasjon Automatisk metodikk Temakartproduksjon - databaseetablering Verifisering av klassifikasjonen 34 5 Resultar - diskusjon Produkr Sallittbildekart - hjelpemiddel for oversiktlig informasjon om naturforhold Mulighet for klassifisering av naturtyper Nordreisa - spektra! informasjon fra sallitt og naturtypekart Naturtypekart for Levanger-området Sallittbildekart over Follo - kartlegging av naturtyper Grenland - tolking og klassifisering av naturtyper Bruksponsiale og nytverdi 69 6 Konklusjoner og anbefalinger Naturtyper som kan avledes fra sallittdata Vurdering av datagrunnlag Vurdering av klassifikasjonsmetode Kostnadsvurderinger 74 7 Litratur 75 8 Vedlegg English Summary Vedlegg om myrklassifikasjon 83

7 Sammendrag Innledning I løpet av 2003 skal alle landets kommuner ha gjennomført kartlegging og verdisetting av områder som er viktige for biologisk mangfold. Direktorat for naturforvaltning (DN) ønsket å vurdere mulighene for å bruke sallittdata som hjelpemiddel for å kartlegge naturtyper som er viktige for biologisk mangfold. DN, med støt fra Norsk romsenr, har satt i gang et utredningsprosjekt som er utført i et samarbeid mellom NTNU ved Vinskapsmuseet i Trondheim, NORUT IT, Norsk Institutt for jord- og skogkartlegging og Stans kartverk. Bakgrunn og målsetting Bakgrunnen for prosjekt er de kommunevise registreringer som nå igangsets og de erfaringer med bruk av sallittdata som er gjort, bl.a i prosjekr initiert av Miljøverndeparments "Referansegruppe for sallittovervåking av miljøforhold". Utviklingen innen jordobservasjon fører til letre tilgjengelighet til data, og det er økende bruk av bildedata i geografisk informasjon. Målsettingen har vært å klargjøre hvilke naturtyper som kan kartlegges fra sallittdata og også vurdere bruk av sallittbilder for å kunne identifisere større inressan områder i en tidlig fase av en kartlegging. Det har vært av spesiell inresse også å vurdere mulighene for overvåke myr/våtmarksområder. Testområder og datagrunnlag Det er valgt fire stområder i Norge, hver på ca 600km 2 i Nordreisa, Levanger, Follo og Grenland. Landskapene varierer fra fjell og viddeområder til boreale barskoger og varmekjære edellauvskoger. Områdene har også til dels innsivt utnytde kulturlandskap. Kystog strandområder finnes i alle områdene. Datagrunnlaget som har vært tilgjengelig for områdene har variert; Sallittdata fra Landsat 5 med 30 m oppløsning har vært benytt i Nordreisa. For Levangerområdet har i førs rekke SPOT 4-data med 10 og 20 m oppløsning vært benytt mens for Follo og Grenland er IRS-data med 5 og 23 m oppløsning brukt i tolknings- og analysearbeidet. N50 kartdata og høydedatabase (DTED) har vært tilgjengelig for alle områdene, mens digitalt markslagskart (DMK) har i særlig grad vært utnytt i Folloområdet. I tillegg til feltbefaring har vegetasjonskart, geologiske kart, biomangfold-registreringer og andre data inngått som supplerende informasjon. Metode og produkr Det er prøvd ulike klassifikasjonsmetoder basert på visuell tolkning av sallittbildekart i kombinasjon med andre kartdata/dmk og automatisk basert klassifikasjon basert på "clustring", brak av kartmasker og supplerende visuell tolkning/redigering. Klassifisering og analyser har i hovedsak vært gjennomført ved brak av ulik GIS programvare (ERDAS, Arclnfo med GRID modul og FYSAK) etr produksjonslinjer etablert ved de ulike institusjonene. Følgene produkr er utarbeidet; + Fargekoda sallittbildekart ( M 1: ) * 3D modeller (drapering av sallittbilde på høydemodell) * Klassifikasjon av vegetasjon/skog og naturtyper. Det er etablert databaser, arealstatistikk og laget makartprodukt (M 1:30 000/50 000) fra de fire stområdene. * Rapport (utredning for DN). * Web-presentasjon (

8 Resultar Resultane viser at det er mulig å innhen relevant informasjon fra omkring 30 av naturtypene som er beskrevet i DN-håndbok på basis av sallittdata kombinert med supplerende informasjon fra N50 kartdata og DMK (se tabell 7). I en kartleggings- og regisringsfase vil informasjon fra kartdata, DMK, vegetasjonskart, geologiske kart og lokalkunnskap/ feltbefaringer kunne samvirke med sallittdata til en bedre kartlegging. Det er ikke mulig bare fra sallittdata å avgrense naturtypene direk, men "ponsiell forekomst" av mange naturtyper kan avgrenses. Likeså mulighene for å identifisere større inressan områder (eks. nøkkellandskap) som inneholder en mosaikk av naturtyper som bør undersøkes nærmere. Feltarbeid og detaljundersøkelser kan effektiviseres og avgrenses til spesielt inressan områder. Et par eksempler; 4 Det ikke mulig å identifisere naturtypen urskog/gammel barskog. Ved automatisk klassifikasjon av sallittbilde kombinert med kartdata er det imidlertid mulig å identifisere områder med tt/sammenhengende barskog fra områder som er dominert av ungskog, hogstflar og områder med spredt/glissen eller lavproduktiv barskog. Ved visuell tolkning av kstur og mønsr i bildene er det også mulig å danne seg et inntrykk av inngrep i området (hogst, skogsbilveier mv.). Feltarbeid for nærmere undersøkelser kan dermed konsentreres til en brøkdel av det opprinnelige skogareal, for Grenland i størrelsesorden 5-10%. 4 Naturtypene rik edellauvskog og gammel edellauvskog har relativt lik spektralsignatur med en vanligere boreale lauvskog. Lauvskogsområder, inkludert hogstflar med srkt lauvoppslag og blandingsskog kan avledes fra sallittdata. Dersom en også bruker informasjon fra rrengmodell, tilgjengelig geologisk informasjon og supplerende lokalkunnskap er det mulig å avgrense verdifulle områder med edellauvskog med større nøyaktighet. I Grenland utgjør disse områdene 3-5% av det totale skogareal i forsøksområdet. Generelt viser resultane fra undersøkelsene at sallittdata vil kunne utgjøre en verdifull informasjonskilde i forbindelse med kartleggingen av naturtyper på kommunenivå, spesielt i kommuner med store areal av fjell, skog og annen utmark. I fjellområder og på åpen mark vil trolig spektralsignaturene i noe større grad være knytt opp til vegetasjonstyper enn i områder med produktiv skog og moderne skogsdrift. Her vil de fysiognomiske forhold (for eksempel hogst/ikke hogst) ofst overskygge vegetasjonstypene. Men i denne sammenhengen vil det være av betydning også med informasjon om arealenes tilstand og fysiognomi. Her vil sallittdata og vegetasjonskart kompletre hverandre. For Follo-området, som represenr innsivt utnytta kulturlandskap i lavlandet på Østlandet, konkluderer NIJOS med at nytn av å bruke sallittdata til kartlegging av biologisk mangfold er begrenset. Ingen av de beskrevne naturtypene er tolket entydig ut fra sallittdata (IRS-data) un hjelp av markslagsinformasjon (DMK). Det anføres at sallittbildets muligher ligger først og fremst i en oversiktlig fremstilling av hovednaturtyper som skog, myr, ferskvann etc i et gitt område og til en viss grad til identifisering av ponsielle forekomsr som må feltkontolleres.

9 Det er gjort en nærmere vurdering for å se på mulighene for bruk av sallittdata til kartlegging av myr/våtmarks (vedlegg 2). Flere hovedtyper av myr lar seg skille ut frå sallittdata brukt i kombinasjon med annen informasjon (kartdata og vegetasjonssoner). Sallittdata og flybilder utfyller hverandre. Konklusjoner og anbefalinger Sallittdata gir en oppdart oversikt over naturtyper og landskap og samspillet med ulike former for menneskelig aktivit som ikke er tilgjengelig fra andre kilder. De gir økt verdi til og fungerer komplementært til øvrig kartbasert informasjon. Sallittdata kan brukes som et nyttig verktøy i kartleggingen av naturtyper. Få av naturtypene kan avledes direk, men brukt sammen med annen informasjon er det mulig å avgrense "ponsielle forekomstområder" for en rekke av naturtypene. Ytrligere detaljundersøkelser vil være nødvendig, men de kan målrets og effektiviseres ut frå sallittbasert informasjon. Sallittdata kan gi en økt verdi til kartleggingen ved å bidra til at den i større grad oppfanger helhen i landskapet og gir mulighet for mer aktivt oppsøkende registreringsarbeid. Nøkkellandskap (større områder/mosaikk av flere verdifulle naturtyper) oppfats letre ved at en får en samlet oversikt over områdene. Sallittbildekart og avleda produkt gir mulighet for bedre kommunikasjon mellom forvalre, planleggere og beslutningstakere vedrørende kartlegging/ verdisetting av naturtypene. Bildedata må være GIS-tilpasset. For bruk på kommunenivå er det en klar fordel med høy bildeoppløsning (SPOT- og IRS-data). Det gir mulighet for bedre å tolke struktur og mønsr i bildene- i tillegg til fargenyanser/spektralsignatur. Landsat data har imidlertid vist seg godt egnet i områder med vidstrak utmarksareal (fjell/vidde). Sallittdata kan benyts som hjelpemiddel i kartlegging av naturtyper basert på automatisk klassifikasjon og basert på visuell tolkning. Det er mulig å kombinere metodene for å øke kvalin av registreringene. Det bør fortrinnsvis benyts fagpersonale i registreringsarbeidet som har god lokalkunnskap/økologisk kompetanse. Det anbefales en koordinert innsats for å fremskaffe egnede sallittdata for det registreringsarbeidet. Innkjøp bør, dersom det er mulig koordineres mot/gjennomføres av Norsk Sallittdataarkiv som har som oppgave å støt bl.a miljøforvaltningens behov for data. Avtaler om kostnadsdeling og flerbruk bør etableres. N50 kartdata, rasr-øk, digital rrengmodell og DMK, bør inngår som basisdata i kartleggingen.