Detektion von Dachbegrünung

Extraktion begrünter Dächer auf Basis digitaler Orthophotos.

Herausforderung

mundialis entwickelte im Auftrag des Regionalverbandes Ruhr ein fernerkundungsbasiertes Detektionsverfahren, mit dem auf Basis von Digitalen Orthophotos (DOPs) und 2.5D-Punktwolken begrünte Dächer automatisiert erkannt und klassifiziert werden. Das Verfahren sollte sowohl die Gebäude mit begrünten Dächern, als auch die konkrete m²-Fläche sowie den Prozentsatz des Daches ermitteln, der begrünt ist.

Leistungen

Zunächst wurde aus Digitalen Orthofotos (DOP) ein NDVI-Raster erzeugt (Zielauflösung 0.5 m). Analog wurde aus den Punktwolken zunächst ein Digitales Oberflächenmodell (DOM) und mit Hilfe des NRW-DGM anschließend ein nDOM erzeugt (Zielauflösung 0.5 m). Das Untersuchungsgebiet wurde auf Hausumringe begrenzt (die Quelle der Hausumringe ist prinzipiell variabel, hier wurde von den OpenNRW-Umringen ausgegangen, es können auch die im Vorgängerprojekt neu detektierten Gebäude verwendet werden).

Darauf aufbauend wurde eine region growing-Segmentierung auf Basis der NDVI- und nDOM-Raster berechnet. Den erstellten Objekten wurden Statistiken (Mittelwert, Spannweite, Standardabweichung etc.) dieser Raster zugewiesen.
Anschließend wurde ein NDVI-Schwellenwert bestimmt, anhand dessen Kandidaten für Vegetationsobjekte auf Dachflächen extrahiert werden können. Dieser Schwellenwert ist manuell einstellbar oder automatisch aus vegetationsbedeckten Flächen (aus der Flächennutzungskartierung – FNK) wählbar. Die Vegetationsobjekte wurden anschließend mit den NDVI / nDOM-Statistiken der umgebenden Dachfläche verglichen, um Fehldetektionen zu minimieren. Die übrig gebliebenen Vegetationsobjekte wurden mit den Hausumringen verschnitten und letzteren das binäre Attribut begrünt (ja / nein) zugewiesen.

Optional kann ein nutzerdefinierter Schwellenwert verwendet werden, um einen Mindestanteil an begrünter Dachfläche pro Gebäude festzulegen. Die Analyse wurde sowohl für die Frühjahrs- als auch Sommerbefliegung, sowie die Kombination beider Zeitpunkte durchgeführt, um Empfehlungen für geeignete Input-Daten ableiten zu können.

Ergebnis

GRASS-Modul zur Dachbegrünungserkennung
Ergebnisdatensätze verschiedener Gebiete
Dokumentation

Kunde

Regionalverbund Ruhr

Story

Ein Gründach schafft ein angenehmeres Gebäudeklima und hilft, Energiekosten für Heizung oder Klimaanlage einzusparen. Die Vegetation schützt zudem die Dachabdichtung vor Wettereinflüssen, so dass begrünte Dächer bis zu doppelt so lange halten wie konventionelle Flachdächer. Außerdem speichern grüne Dächer Regenwasser, welches dann langsamer verdunstet, und unterstützen die Biodiversität, da sie Lebensraum für Insekten bieten, der innerstädtisch nur wenig vorhanden ist. Aus diesen und weiteren ökologischen Gründen sind begrünte Dächer heutzutage voll im Trend.