FIND - Anthropogene Böden
Identifizierung von anthropogen degradierten und wiederaufwertbaren Böden. Begünstigte Verwaltungen: Kanton Ticino und Kanton Waadt.
Kontext
Um eine minimale Nahrungsmittelversorgung der Schweizer Bevölkerung in Krisensituationen zu gewährleisten, sieht das Raumplanungsgesetz des Bundes die Einrichtung und den Schutz von Fruchtfolgeflächen (FFF) vor. Die FFF entsprechen produktiven landwirtschaftlichen Flächen, deren Qualität geschützt werden und von denen eine Mindestfläche pro Kanton erhalten bleiben muss. Es kann jedoch vorkommen, dass Bauprojekte die Nutzung von FFF beinhalten. In diesem Fall ist es notwendig, diese Verluste zu kompensieren, indem neue FFF mit gleicher Fläche geschaffen werden. Zur Bestimmung der prioritären Flächen, die in FFF umgewandelt werden sollen, sind die Kantone verpflichtet, ein Register oder eine Übersichtskarte der potenziell aufwertbaren und rekultivierbaren Böden vorzulegen. Die Priorität kann beispielsweise auf Böden gelegt werden, die in der Vergangenheit durch anthropogene Ursachen degradiert wurden. Diese Flächen sind in der Regel verschmutzte Grundstücke, Deponien, etc..
Im Rahmen dieses Projekts wurde das STDL vom Kanton Tessin gebeten, eine Methode zur automatischen Erkennung der Bodennutzung über die Zeit zu entwickeln. Insbesondere sollten durch anthropogene Aktivitäten geschädigte Gebiete identifiziert werden, sodass diese für die Sanierung priorisiert werden können.
Methodik
Von Expertinnen und Experten wurde für die Klassen «nicht-landwirtschaftliche Aktivität» und «Bodenbewegung» eine Ground truth erstellt. Dieser enthält eine Auswahl von Objekten zwischen 1950 und 2023 und wurde verwendet, um den STDL-Objektdetektor darin zu trainieren, die beiden Klassen über die Jahre hinweg zu segmentieren. Es wurden Tests durchgeführt,um die Farben von RGB- und Schwarz-Weiss-Bildern zu homogenisieren; letztendlich lieferte die Arbeit mit den Originalbildern aber die besten Ergebnisse.
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Ergebnisse
Das beste Modell des STDL-Objektdetektors hat einen Recall von 38% und eine Genauigkeit von 60% auf dem Testdatensatz. Die Ergebnisse sind aufgrund der vielen verpassten Objekte und der Verwirrung zwischen den beiden Klassen schlecht. Durch die Kombination mehrerer Modelle und die Nachbearbeitung wurde der Recall auf bis zu 58% verbessert, wodurch die Ergebnisse akzeptabler wurden.
Nach der Ableitung aller Jahre und Zusammenführung der beiden Klassen zur Klasse «anthropogene Aktivitäten» wurden 92% der Fläche der Labels wiedergefunden und 30% der Fläche der Detektionen decken ein Label ab. Viele Detektionen über die Jahre hinweg sind also günstig hinsichtlich Vollständigkeit des Ergebnisses, verschlechtern aber seine Genauigkeit. Eine vollständige Überprüfung der Detektionen wird daher empfohlen.
Der Kanton Tessin stellte Vektorebenen zur Verfügung, die es ermöglichten, verschiedene Bodennutzungen zu lokalisieren und so die Ergebnisse auf jene Gebiete zu beschränken, die als FFF aufgewertet werden können. Der Kanton Waadt beliess, die Ergebnisse unverändert, um nach allen potenziellen menschlichen Aktivitäten zu suchen.
Dokumentierte Ressourcen
Alle Arbeiten des STDL werden unter einer offenen Lizenz veröffentlicht und wir ermutigen Sie, diese in Ihren Projekten zu verwenden.
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Das Swiss Territorial Data Lab (STDL) wurde im Jahr 2020 im Rahmen der Schweizer Geoinformationsstrategie (SGS) ins Leben gerufen und ist Teil des Aktionsfelds Nr. 5 «Innovationsförderung». Das Lab bietet öffentlichen Verwaltungen einen Raum zum Experimentieren, in dem sie neue Ansätze zur Bewältigung ihrer konkreten Herausforderungen testen können. Das STDL fördert die Zusammenarbeit zwischen Fachexperten und technischen Experten, um gemeinsam effiziente und geeignete Lösungen zu entwickeln.
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