Das Laseraltimetersystem ATLAS (Advanced Topographic Laser Altimeter System) an Bord des Satelliten ICESat-2 (Ice, Cloud and land Elevation Satellite-2) ist ein fortschrittliches Lasertopographie-Höhensystem, das die schnelle Erfassung von großflächigen topographischen Informationen über Vegetation ermöglicht. Es wird weit verbreitet zur Rückführung von Waldparametern eingesetzt, weist jedoch auch Probleme hinsichtlich seiner Allgemeingültigkeit auf. In dieser Studie werden am Beispiel des Mischwaldes Alptal in der Schweiz die horizontale und vertikale Strukturmerkmale von Baumkronen zur Verbesserung der Schätzgenauigkeit von ICEsat-2-Daten in komplexen Wäldern bewertet und die optimale Modellform für diese Region untersucht, verglichen mit einem Basismodell, das nur traditionelle Höhenstatistik-Merkmale enthält. Zunächst werden die bereinigten ICEsat-2 ATLAS-Daten in Schätzungsabschnitte von 100 m unterteilt und über eine Qualitätskontrolle werden ungewöhnliche Abschnitte identifiziert und entfernt, um die Datenqualität zu gewährleisten. Anschließend werden durch eine vorselektive Gruppierung von Merkmalen und eine regelgeleitete Volluntergruppierung die Höhenverteilungsmerkmale der Punktwolke, die Kronenhöhen- und Kronenheterogenitätsmerkmale sowie die vertikalen Strukturmerkmale zur Schätzung des Waldbestandsnutzungspotenzials zusammengefasst und die optimale Merkmalskombinationsform ausgewählt. Die Forschungsergebnisse zeigen, dass sich das optimale Modell zur Schätzung des Waldbestands in Alptal, Schweiz, aus durchschnittlicher Kronenhöhe, 65% Quantil-Dichte, Flächen belastetem Kronenvolumen und mittlerem Profil von Ästen und Blättern zusammensetzt. Die Ergebnisse der zehnfachen Kreuzvalidierung zeigen, dass die Genauigkeit dieses Modells eine durchschnittliche Genauigkeit von R^2=0.78, RMSE=92.48 m^3/ha, rRMSE=0.24 erreicht. Im Vergleich dazu hat das Basismodell, das nur traditionelle Merkmale enthält, ein R^2=0.66, und der rRMSE wird von 0.28 auf 0.24 reduziert, was darauf hindeutet, dass die Gesamtintegration von Strukturmerkmalen die Genauigkeit der Schätzung von ICEsat-2-Daten verbessern und die Schätzleistung in Wäldern mit hoher Kronenheterogenität verbessern kann. Zusammenfassend kann die umfassende Nutzung von Strukturmerkmalen des 3D-Waldes die Schätzungsgenauigkeit von Waldbestandsschätzungen auf ICEsat-2-Daten effektiv verbessern und die Anwendbarkeit des Modells unter komplexen Waldbedingungen verbessern und so eine methodische Unterstützung für die Überwachung von Waldbeständen und Kohlenstoffspeicherung in großflächigen Waldgebieten bereitstellen.

Waldbestandsschätzung; ICEsat-2 ATLAS; Dreidimensionale Waldstrukturmerkmale; Kronenheterogenität; Vertikale Struktur; Qualitätskontrolle; Vorgruppierung; Regelgeleitete Volluntergruppierung