Mit Big Data der Bodenerosion auf der Spur

Im Projekt «weObserve» wurden effiziente Strategien entwickelt, um Auswertungen zu Bodenerosion auf grosser Skala und über lange Zeiten durchzuführen.

​Im Projekt wurde eine Studie im Urserental durchgeführt, einem hochalpinen Tal zwischen den bekannten Pässen Oberalp, Furka und Gotthard. Dafür wurden Luftbilder aus der Zeitspanne zwischen 2000 und 2016 ausgewertet und die Analyse zeigte, dass die Fläche an degradiertem Boden von ungefähr 15 auf rund 40 Hektaren angestiegen ist. Das heisst, eine Verdoppelung in nur 16 Jahren.

Grundsätzlich ist Bodenerosion als Prozess sehr schwer zu dokumentieren und zu kartieren. Das liegt zum einen daran, dass Bodenerosion sehr oft auch in abgelegenen Gebieten wie den Alpen stattfindet. Zum anderen ist Bodenerosion oft ein sehr schleichender Prozess, der fast unbemerkt stattfindet. Wir versuchen, neue Methoden zu entwickeln, um Bodenerosion zu dokumentieren und zu kartieren.

Automatisierte Kartierung dank maschinellem Lernen

Im Projekt «weObserve» wurden effiziente Strategien entwickelt, um Datenanalysen und Auswertungen auf grossen Skalen und über lange Zeiträume ermöglichen zu können. Das Besondere war, dass die Prozesse der Bodenerosion mit Methoden der Fernerkundung analysiert werden konnten. Das heisst, mit Methoden, die auf eine automatisierte Kartierung von Luftbildern abzielen. Damit wurde es möglich, selbst Daten aus sehr abgelegenen Gebieten räumlich und zeitlich zu dokumentieren und zu modellieren. Die entwickelten Methoden des maschinellen Lernens oder auch des sogenannten tiefen Lernens ermöglichen die Integration von heterogenen Datensätzen und erweitern die bisherigen Möglichkeiten hin zu ganz neuen Anwendungen auf grossen Skalen.

Neben der Studie im Urserental wurde die Methode in zehn Grasland-Hanglagen in der ganzen Schweiz angewendet. Durch Berücksichtigung von besonderen Begebenheiten in verschiedenartigen Gebieten kann die Genauigkeit der Ergebnisse weiter erhöht werden.

Besseres Verständnis für besseren Schutz

Die Ergebnisse von «weObserve» helfen, Bodenerosion in Raum und über die Zeit präzise zu quantifizieren und zu kartieren. Gleichzeitig hilft es, die Prozesse besser zu verstehen und damit auch Umsetzungen zu fördern. Denn Tourismus, Landwirtschaft und Raumplanung müssen zum Schutz von alpinen Böden beitragen. Dank besserem Verständnis und einer umfassenden Dokumentation der Bodenerosion im alpinen Raum wird eine Umsetzung in der landwirtschaftlichen Praxis erst möglich.

Damit sind diese Resultate auch sehr relevant für die Politik. Denn nur was sichtbar gemacht ist, wird wahrgenommen. Und nur was wahrgenommen wird, fliesst dann auch in die Gesetzgebung und Subventionspraxis mit ein.

Nachfolgeprojekt mit Bundesamt für Umwelt

Die Software, die im Rahmen des NFP75-Projekts entwickelt werden konnte, wird nun in einem neuen Forschungsprojekt weiterentwickelt, um grossflächig Erosionen zu kartieren. Das Projekt wird vom Bundesamt für Umwelt finanziert und wird viel zum Erhalt der Böden in den Alpen beitragen.