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Umweltatlas Berlin

06.10 Gebäude- und Vegetationshöhen (Ausgabe 2014)

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Gesamteinschätzung der Erfassungsqualität

Zur Beurteilung der Ergebnisgüte müssen die beiden Projektphasen unterschieden werden. Zusammenfassend gilt, dass die resultierenden Gebäude- und Vegetationsobjekte im Innenstadtbereich insgesamt zufriedenstellend, in Teilen (Gebäude des ALK-Bestandes) auch sehr gut erfasst sind Sie zeigen jedoch auch gewisse Schwächen, die im Folgenden näher betrachtet werden und sich in den Resultaten der Projektphase 2 aufgrund der ungenaueren Ausgangsdaten teilwesie deutlich stärker niederschlagen, da sie nur bedingt korrigiert werden konnten.

Genauigkeit der Gebäudeobjekte

Projektphase 1 (rot markierter Bereich)Berlin rot/blau - Thumbnail

Bei den angewendeten Methoden handelt es sich ausschließlich um rechnergestützte und automatisierte Verfahren der Objektextraktion, welche einen großen Einfluss auf die Qualität der Ergebnisse haben. Die Vollständigkeit und Übereinstimmung der erfassten Gebäudeobjekte kann immer dann als sehr gut eingeschätzt werden, wenn auf den ALK-Gebäudebestand zurückgegriffen wird.

Die Erfassungsgenauigkeit der Gebäudeobjekte, die nicht Teil der ALK sind, kann bis auf einige Ausnahmen ebenfalls als sehr gut bewertet werden. Diese Ausnahmen betreffen temporäre Objekte, wie z. B. Zirkuszelte oder große Baucontainer, deren Erfassung sich nur durch manuelle Nachbearbeitung korrigieren lässt.

Die weitere Unterteilung von Gebäuden anhand ihrer Dachteile, die sich nach der jeweiligen Dachgeometrie richtet, lässt sich in Teilen nur mit einer zufriedenstellenden Genauigkeit umsetzen. Die bisher erreichte Empfindlichkeit der MRS-Methode unter Einbeziehung der spektralen Kanäle reicht nicht aus, die problematischen Bereiche mit Verschattung ausreichend genau zu bestimmen. Die Problematik dieser Grenzen von Bestimmungsverfahren werden auch im Zusammenhang mit der Erfassung von begrünten Dächern im Schatten von überstehenden Bäumen und Vegetationsobjekten im Sichtschatten von Gebäuden deutlich (vgl. Genauigkeit der Vegetationshöhen).

Die begrünten Dächer sind ebenfalls zufriedenstellend im Sinne der angestrebten Ersterfassung bestimmt worden. Die Vollständigkeit der Extraktion ist jedoch ab und zu durch Schattenwurf gestört. Mit Hilfe einer ersten relativen Genauigkeitsuntersuchung an 60 ausgewählten begrünten Dachflächen kann eine hohe Übereinstimmung hinsichtlich Korrektheit und Vollständigkeit der Ergebnisse nachgewiesen werden. Ungefähr ein Drittel der korrekt detektierten Flächen weisen eine Vollständigkeit (der erfassten Fläche) von unter 50% und rund die Hälfte eine Vollständigkeit von mehr als 75 % auf. Unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Störfaktoren bei der Klassifizierung ist dieses Ergebnis als gut zu bewerten.

Neben der Verwirklichung einer möglichst realitätsnahen Erfassung der Objekte in ihrer flächenhaften Ausdehnung ist die Qualität der Bestimmung der Objekthöhen von besonderer Bedeutung. In Bezug auf den in der Sachdatendarstellung angegebenen "Mittelwert der ermittelten Höhe" ist darauf hinzuweisen, dass solche Mittelwerte in Einzelfällen, in denen mehrere Bereiche des Gebäudes sehr unterschiedliche Höhen und Flächengrößen aufweisen, zu einem rechnerischen Gesamtwert führen, der von der maximalen Höhe eines Gebäudeteils sehr deutlich abweichen kann. Im Rahmen der Objektbestimmung werden auch die maximalen Höhen ermittelt, die jedoch für den Großteil der Gebäude von minderer Bedeutung sind, da sie nur einzelne Schornsteinbereiche o.ä. umfassen. So ist beispielsweise die Siegessäule mit einer durchschnittlichen Höhe von etwa 20 m abgebildet, obwohl ihre maximale Höhe fast 70 m beträgt (vgl. Abb. 17). In anderen Fällen, wie beispielsweise bei gewöhnlichen Wohnhäusern, ist diese Berechnung jedoch eher von Vorteil, da die maximale Höhe hier weniger Aussagekraft hat, als die errechnete mittlere Höhe.

Abbildung 17 - Thumbnail
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Abb. 17: Gebäudehöhenerfassung am Beispiel der Siegessäule; hier weicht die berechnete mittlere Höhe von rund 20 m deutlich von der maximalen Höhe des gesamten Objektes von 67 m ab (FIS-Broker 2013)

Projektphase 2 (blau markierter Bereich plus Umland)Berlin rot/blau - Thumbnail

Obwohl die Qualität der erfassten Gebäudeobjekte durch nachträgliche Korrekturläufe ncoh merkbar verbessert werden konnte, weichen sie im abschließenden Bearbeitungsstand doch von denen der Phase 1 ab. Da auf manuelle Nachbearbeitung verzichtet werden musste, ließ es sich nicht vermeiden, dass vereinzelt Gebäude (außerhalb des ALK-Bestandes) detektiert wurden, die real nicht vorhanden sind. Ebenso wurde gerade bei niedrigeren Objekten die Höhe tendenziell eher unterschätzt. Daher wurde zur weiteren Information die Angabe der "Maximale Anzahl der Vollgeschosse nach ALK" in die Sachdatenanzeige integriert (im Rahmen dieser Untersuchung wurden je Viollgeschoss eine Höhe von 2,8 m angesetzt).

Überdies wird empfohlen, gerade bei kleinräumigen Analysen in der FIS-Broker-Kartenpräsentation die Möglichkeit der Überlagerung mit aktuellen Luftbildern zu nutzen.

Genauigkeit der Vegetationsobjekte

Projektphase 1 (rot markierter Bereich)Berlin rot/blau - Thumbnail

Die Klasse Vegetation enthält insgesamt neun Höhenstufen. Diese werden ebenfalls zusammen mit den Höhenattributen exportiert, sodass auch die Vegetation einer eigenständigen Höhenunterteilung zugeordnet werden kann. Diese Unterteilung in Höhenstufen und Strukturen ist sehr genau und naturgetreu und das Erscheinungsbild der Segmente ist homogen. Lediglich in den interpolierten Bereichen des digitalen Geländemodells kommt es zu Fehlklassifizierungen der Vegetation, was seine Ursache jedoch an den in diesen Bereichen unzulänglichen Eingangsdaten und nicht an den Bestimmungsmethoden hat. Auch in diesen Fällen können die Ungenauigkeiten nur durch nachträgliche manuelle Korrekturen behoben werden.

Projektphase 2 (blau markierter Bereich plus Umland)Berlin rot/blau - Thumbnail

Die auch für die Phase 1 geltenden Qualitätseinschränkungen im Interpolationsbereich des Geländemodells wirken sich im Außenbereich durch die ungenauere Datengrundlage 50 cm Bodenauflösung gegenüber 10cm im Innenstadtbereich) je nach Örtlichkeit sichtbarer aus. In orographisch bewegtem Gelände treten die größten Höhenverfälschungen, die durch manuelle Höhenpunkt-Setzungen größtenteils ausgeglichen werden konnten, so dass die letztlich bestimmten Höhenwerte der Vegetation weitgehnd wirklichkeitsnah ausfalle. Allerdings hat verminderte Ausgangsqualität einen negativen Einfluss auf die Segmentierung der Vegetationsobjekte, was sich in einer größeren Anzahl von "Fehlstellen" bemerkbar macht, an denen keine Aussage zum Vegetaionsbestand getroffen werden konnte.

Abbildung 18 zeigt dies recht deutlich im Übergangsbereich Phase 1 zu Phase 2 im Gebiet des westlichen Grunewaldes.

Abbildung 18 - Thumbnail
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Abb. 18: Segmentierungslücken in Projektphase 2 als Folge der verminderten Qualität des Bilddatenmaterials (hier am Beispiel Forst Grunewald)

Datenanzeige

Die Datenanzeige im FIS-Broker umfasst folgende Informationen zum ausgewählten Gebäude(teil) bzw. der jeweiligen Vegetationsfläche:

  • Objekt Gebäude
    • Object-ID
    • Gebäudeschlüssel nach ALK
    • Klassenzuordnung
    • Objektschlüsselkatalog Berlin (Gebäudenutzungs-Code)
    • Nutzung nach Objektschlüsselkatalog Berlin (ALK-Stand 30.06.2012)
    • Maximale Anzahl der Vollgeschosse nach ALK
    • Mittelwert der ermittelten Höhe [m]
    • Begrüntes Dach [ja/nein] (nur im Bereich der Phase 1, siehe Abb. 2)
    • Gebäude liegt in Block bzw. Blockteilfläche mit Schlüssel...
    • Bezirk
    • Flächengröße [m²]
  • Objekt Vegetation
    • Object-ID
    • Objektschlüssel
    • Flächengröße [m²]
    • Mittelwert der ermittelten Höhe [m]
    • Vegetation liegt in Block bzw. Blockteilfläche mit Schlüssel...

Von Nutzen ist weiterhin die Möglichkeit, sich über den entsprechenden Button Button in der FIS-Broker-Kartenpräsentation als Hintergundkarten für den gewählten Kartenausschnitt die aktuellen Luftbilder als Orthophotos bzw. in der Color-Infrared (CIR) - Variante aufzurufen.

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