Rolf Meile

Das Landesforstinventar (LFI) ist eine periodische Erhebung des Bundes über den Zustand und die Entwicklung des Schweizer Waldes. Im vorliegenden Kapitel werden die Geschichte und die Ziele sowie die Methoden der Datenerhebung und -analyse des LFI vorgestellt, soweit sie für das Verständnis und die Interpretation der im Bericht dargestellten Ergebnisse notwendig sind.

L'inventaire forestier national (IFN) est un relevé périodique de l'état et du développement de la forêt suisse conduit par la Confédération. Ce chapitre présente l'historique et les objectifs de l'inventaire ainsi que les méthodes de collecte et d'analyse des données pour faciliter la compréhension des résultats contenus dans ce rapport.

Während der Trockenheit 2018 wurden in einigen Regionen der Schweiz bei der Buche frühe Kronenverfärbungen und vorzeitige Blattverluste beobachtet. Die tatsächliche Verbreitung und das Ausmass dieser Kronenreaktionen sowie deren Einfluss auf das Wachstum der Bäume blieben aber unklar. Im Spätsommer 2018 wurden deshalb 75 Probeflächen des Schweizerischen Landesforstinventars (LFI), auf denen mindestens eine Buche steht und die bereits im Frühjahr 2018 im Rahmen der regulären LFI-Datenerhebung vermessen wurden, erneut aufgesucht. Dabei wurde bei der Buche der Kronenzustand beurteilt und bei allen Baumarten der seit dem Frühjahr geleistete Grundflächenzuwachs ermittelt. Der vorliegende Artikel fasst die ersten Erkenntnisse dieser Ad-hoc-Erhebung zusammen.

The Swiss National Forest Inventory (NFI) is based upon three main raw data sources: the aerial-photo interpretation, the terrestrial inventory and the interview survey. Once the aerial images have been analysed, all forest sample plots, excluding inaccessible forests, are visited terrestrially. As soon as a forest district is completed, an interview survey is conducted with the responsible forester. The software application MAIRA has been developed for the terrestrial inventory and SILVIS for the interview survey. In the following, we present these two field applications, with special emphasis on the applied data model, the data flow between these two applications and the database, as well as the main tasks of the software during the assessment. We also describe the software architecture and our software engineering approach, and we discuss software quality and data quality considerations.
 

Support for open science is a highly relevant user requirement for the environmental data portal EnviDat. EnviDat, the institutional data portal and publication data repository of the Swiss Federal Research Institute WSL, actively implements the FAIR (Findability, Accessibility, Interoperability and Reusability) principles and provides a range of services in the area of research data management. Open science, with its requirements for improved knowledge sharing and reproducibility, is driving the adoption of free and open source software for geospatial (FOSS4G) in academic research. Open source software can play a key role in the proper documentation of data sets, processes and methodologies, because it supports the transparency of methods and the precise documentation of all steps needed to achieve the published results. EnviDat actively supports these activities to enhance its support for open science. With EnviDat, WSL contributes to the ongoing cultural evolution in research towards open science and opportunities for distant collaboration.

The stereo GIS application is driven by aerial-image metadata as well as administration data like task lists and priority settings. All metadata including the interpretation results are stored in a spatial database. For analytic purposes the data is accessible by means of Structured Query Language (SQL), GIS tools or any statistical software.
 

The NAtional Forest Inventory Data Analysis System (NAFIDAS) is a multitier application to store and analyse Swiss National Forest Inventory (NFI) data. It provides a basis to publish findings about the current state and development of the Swiss forest on a regional and national level. The system supports the complete chain of data processing of a sample-based forest inventory, starting with the upload of field data and ending with the publication of tables and maps on the Internet. It also provides the necessary tools for administering and maintaining the system and offers access to lists of variables, derivations and dependencies, as well as to documentation of code and production processes. NAFIDAS creates concise result tables and maps with reproducible statistics on NFI data including standard errors and allows the publication of multilingual results based on the most recent NFI data. The efficient long-term storage facilities of raw and derived inventory data form   the backbone of the system.
B.
 

Many countries conduct national forest inventories and collect data from different sources such as field sample plots or aerial imagery. The sustainable management of this data requires appropriate systems for the storage and dissemination of this data to a variety of stakeholders. The Swiss national forest inventory started with surveys in 1982 and developed the NAFIDAS system which facilitates highly metadata controlled management and analysis of sample based forest inventory data. Public users are provided with guided access to a comprehensive set of tables and interactive maps on forest statistics. A very user-friendly search and filtering system supports the querying of results. NAFIDAS has proven to be a performant solution which may serve as a blueprint for the complete data processing chain of sample based forest inventories starting with the upload of data and ending with the provision of a huge variety of inventory tables and maps on the internet.

In information systems, ontologies promise advantages such as enhanced interoperability, knowledge sharing, and integration of data sources. In this article, we show that the upper ontology Basic Formal Ontology can facilitate the modeling of an evolution of administrative units. This is demonstrated by creating a spatiotemporal ontology for the administrative units of Switzerland. The ontology tackles the problem that the geometric data is typically captured by taking snapshots at regular intervals while the thematic data is continually updated. The ontology presented merges time-stamped geometries with a formally described history of administrative units, allowing for complex spatiotemporal queries neither standard approach would support. The resulting populated knowledge base was evaluated against a set of spatiotemporal test queries. The evaluation showed that this knowledge base supports a wide range of queries on the evolution of the administrative units of Switzerland between 1960 and 2010.

Das Landesforstinventar (LFI) ist eine periodische Erhebung des Bundes über Zustand und Entwicklung des Schweizer Waldes. Im vorliegenden Kapitel werden die Methoden der Datenerhebung und Datenanalyse des LFI vorgestellt, soweit sie für das Verständnis und die Interpretation der im Bericht dargestellten Ergebnisse notwendig sind.

L’inventaire forestier national (IFN) est un relevé périodique de l’état et du développement de la forêt suisse conduit par la Confédération. Ce chapitre présente brièvement les méthodes de récolte et d’analyse des données pour permettre la compréhension et l’interprétation des résultats contenus dans ce rapport.

The Data Centre Nature and Landscape, intended as a database for biotope information, constantly evolved over the last 11 years to become a virtual data centre connecting several databases located all over Switzerland. It was enriched with a user-friendly Web-interface, partially modularized into a Service Oriented Architecture and finally offers open and intuitive search facilities based on semantic technologies. This paper shall give an overview of the hurdles that had to be taken and the many lessons to be learned during the last decade sharing our experience developing and maintaining environmental information systems.

Mit dem Landesforstinventar (LFI) werden Zustand und Veränderung des Schweizer Waldes erfasst. In der Schweiz erfolgt die Datenerhebung als zweistufige Stichprobeninventur, wobei der terrestrischen Feldbegehung immer eine Luftbildinterpretation vorangestellt ist. Für eine wirtschaftliche und effiziente Interpretation ist es erforderlich, den Interpretinnen und Interpreten eine geeignete automatisierte Applikation zur Verfügung zu stellen, die alle administrativen Aufgaben übernimmt, geeignete Tools zur Datenerhebung und -editierung bereitstellt und eine vollständige 3D-Datenerfassung mittels Stereoauswertung zur Verfügung stellt.
Mit der vorliegenden Arbeit wird eine ArcGIS Applikation 'LFI 3D GIS' vorgestellt, welche die 3D-Datenerfassung unter Nutzung von ERDAS Stereo Analyst for ArcGIS, Oracle Datenbank mit Spatial Option und ArcSDE für das Landesforstinventar der Schweiz vorstellt. Sie erfüllt alle Kriterien einer wirtschaftlichen und modernen Interpretation in einer bekannten Arbeitsumgebung, stellt alle Daten und Attribute für den Anwender zur Verfügung, bietet verschiede Tools zur Digitalisierung und Editierung von Features und übernimmt Datenkonsistenzprüfungen und -speicherung.

Mit dem Landesforstinventar der Schweiz (LFI) werden der Zustand und die Veränderung des Schweizer Waldes und der Gehölze ausserhalb des Waldes erfasst. Die Datenerhebung erfolgt als zweistufige Stichprobeninventur, wobei der terrestrischen Feldbegehung jeweils eine Luftbildinterpretation vorangestellt ist. Ausserhalb des Waldes werden Daten nur im Luftbild erhoben. Für eine effiziente Interpretation wird den Interpretinnen und Interpreten eine GIS-gestützte Applikation zur Datenerhebung zur Verfügung gestellt; sie basiert auf ESRI ArcGIS/ArcSDE unter Verwendung von ERDAS Stereo Analyst for ArcGIS sowie Oracle Spatial.

The Swiss National Forestry Inventory (NFI) periodically records in detail the current state and changes within the Swiss forest, in a representative and reproducible manner. NFI1 was done between 1983 and 1985, NFI2 between 1993 and 1995. Currently NFI3 is running which will be finished in 2007. A particular task within the NFI is the complete acquisition of the forestry road network. Precise knowledge regarding the state of, as well as changes in, the forestry road construction is an important planning tool for forest tending and harvesting. For NFI1 and NFI2, the road geometries and corresponding attribute data have been stored as coverages. Advanced GIS-database technology (SDE), as well as more demanding user needs, required a new design for the storage and retrieval of the forestry road network within NFB. This paper presents the design and implementation of a spatio-temporal data model, based on SDE, which enables effective and efficient multi-user editing and exploration of changes of road network geometries and their attributes. A key element of the design is the use of SDE multi-versioned views. This feature enables access to current versions of different users, from both ESRI and third party client software.

Für das dritte LFI wurden neue Methoden der elektronischen Felddatenerfassung, der Datenübermittlung und der langfristigen Datenhaltung implementiert. Das Programm für die Dateneingabe stellt neben der eigentlichen Erfassungsoberfläche auch Lagepläne vorheriger Inventuren und aktuelle Orthobilder mit Fixpunkten aus der Luftbildinterpretation dar. Das Erfassungsprogramm läuft auf einem handelsüblichen Tablet PC und unterstützt die Eingabe per Stift. Die Information aus den Feldaufnahmen wird per Mobilfunk an den zentralen Datenbankserver gesendet. Die dort vorhandene Datenbank stellt nicht nur sicher, dass aktuelle Inventuren semantisch korrekt abgelegt werden, sondern beinhaltet gleichzeitig auch die Rohdaten sämtlicher Vorgänger-Inventuren. Vorteile des neuen Vorgehens sind: Effiziente Erfassung im Feld, schnelle Datenverfügbarkeit für Auswertungen und Qualitätsgewinn durch konsistente Datenstrukturen.