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Geographische Informationen flexibel nutzen

18.10.1999 - (idw) Eberhard-Karls-Universität Tübingen

Geographie

Bei der Planung neuer Verkehrswege oder der Ausweisung von Naturschutzgebieten zur Vernetzung von Biotopen müssen viele Faktoren berücksichtigt werden. Die notwendigen Datenerhebungen sind meistens aufwendig und teuer. Der Tübinger Geograph Dr. Hans-Joachim Rosner setzt daher vielfach Geographische Informationssysteme ein, mit denen sich große Datenmengen bewältigen und die Informationen flexibel nutzen lassen.

Geographische Informationen flexibel nutzen

Den Naturschutz planen Tübinger Wissenschaftler elektronisch

Wenn isolierte Naturschutzgebiete vernetzt werden sollen oder ein Straßenneubau in einem Gebiet ansteht, werden für beide Planungen teilweise die gleichen Daten gebraucht. Die Daten werden daher zunehmend elektronisch erfaßt und in den Geographischen Informationssystemen je nach Fragestellung neu verknüpft. Dr. Hans-Joachim Rosner vom Geographischen Institut der Universität Tübingen nutzt die Informationssysteme für verschiedene Projekte, arbeitet jedoch auch an der kritischen Beurteilung der Möglichkeiten und Grenzen dieser Methode.

Eine einzelne Datei in dem Geographischen Informationssystem ähnelt in ihrer Funktion einer thematischen Karte im Atlas: Zum Beispiel können die Industrieansiedlungen eines bestimmten Gebietes dargestellt sein, die Hauptwindrichtungen oder die örtliche Luftgüte. Die Daten lassen sich in einen Zusammenhang bringen, der besser erkennbar wird, wenn man die Karten wie Transparente übereinanderlegt. Ähnlich läßt sich das Vorgehen bei der Verarbeitung der Dateien in den Geographischen Informationssystemen vorstellen, nur daß dabei größere Datenmengen bewältigt werden können.

Vorteil des elektronischen Systems ist, daß auch Daten aus ganz unterschiedlichen Quellen verarbeitet werden können. So werden Zahlen zur Bevölkerungsdichte vom Städtischen Landesamt erhoben, die Vegetation und Landnutzung zum Beispiel aus Satellitenbildern abgeleitet oder die Zahl der brütenden Vögel in einem Gebiet vom Naturschutzbund kartiert. Allerdings müssen die Daten elektronisch vorliegen und - will man sie sinnvoll kombinieren - sich auf das gleiche Gebiet beziehen.

In einem geoökologischen Projekt zur Region Neckar-Alb hat Rosner die Geographischen Informationssysteme bereits eingesetzt, um herauszufinden, welche Flächen um bestehende Schutzgebiete als "Pufferzonen" ausgewiesen werden sollten oder zur Verbindung der Schutzgebiete untereinander wichtig sind. Im gleichen Gebiet wurde mit parallelen Daten in den Informationssystemen überprüft, inwieweit Flechten tatsächlich ein Anzeiger der Luftgüte sind. Das "Übereinanderlegen" der Flechtenkartierungen mit direkten Messungen der Luftverschmutzung zeigte jedoch, daß anhand der Flechten die heutige, relativ geringe Schwefeldioxidbelastung nicht abzuschätzen ist und daß bei Art und Zustand der Flechten kleinräumige Standortbedingungen eine gewichtigere Rolle zu spielen scheinen als großräumige Luftverschmutzungen.

Dies ist nicht der einzige Punkt, an dem ein kritisches Auge über die Methode wachen muß. Denn die Geographischen Informationssysteme gehören noch nicht zu den Routineanwendungen in der Planungspraxis. Schwierigkeiten bereiten den Geographen zum Beispiel auch Daten, die nicht flächenmäßig erhoben wurden und daher mit Hilfe statistischer Techniken auf die Fläche umgerechnet werden müssen. Rosner will die Untersuchungen mit Geographischen Informationssystemen nun an der wechselnden Landnutzung im Schönbuch und bei Forschungen im gewerblichen Straßengüterverkehr fortsetzen. (2989 Zeichen)

Wie die Vernetzung von Biotopen geplant wird

Mit geographischen Informationssystemen lassen sich Daten flexibel nutzen

In der Lagerhaltung haben viele Unternehmen in der Region Neckar-Alb ihre Strategie in den letzten Jahren verändert. Die Vorprodukte werden nicht mehr in großen Lagern aufgetürmt, um bei Produktionssteigerungen schnell zur Hand zu sein, sondern 'just in time' angeliefert. Dabei sind die Lagerkapazitäten verkleinert worden, die Lagerhaltung findet sozusagen auf der Straße statt. Welche Veränderungen ergeben sich dabei für den regionalen Straßenverkehr? Diese und ganz unterschiedliche weitere Fragen löst Dr. Hans-Joachim Rosner vom Geographischen Institut der Universität Tübingen mit Hilfe der sogenannten Geographischen Informationssysteme.

Die Idee der Geographischen Informationssysteme ist bestechend: Unterschiedliche Datenbestände sollen jeweils neu kombiniert und zusammengeführt werden, um verschiedene Fragen zu beantworten oder als Grundlage für Planungen zu dienen. Da die Daten nicht beliebig miteinander verknüpft werden können, müssen sie alle ein Kriterium erfüllen: Sie müssen sich auf die gleiche Region und die gleichen Flächen beziehen. Außerdem sollten sie in elektronischer Form vorliegen. "Man kann sich eine Datei in dem Geographischen Informationssystem ähnlich vorstellen wie eine thematische Karte in einem Atlas", erläutert Rosner. Auf der einen Karte könnten zum Beispiel die Industrieansiedlungen in einem bestimmten Gebiet dargestellt sein, auf einer anderen die Hauptverkehrswege der Region oder die unterschiedliche Luftverschmutzung. Die Karten lassen sich übereinanderlegen, so daß mögliche Zusammenhänge erkennbar werden. Während dies schnell unübersichtlich werden kann, lassen sich bildlich gesprochen beim elektronischen "Übereinanderlegen" der Dateien im Geographischen Informationssystem auch größere Datenmengen verarbeiten.

"So läßt sich zum Beispiel mit Hilfe der Informationssysteme berechnen, wie viele Menschen entlang einer Bundesstraße in einem Bereich wohnen, dessen Lärmpegel über 80 Dezibel liegt", erklärt Rosner. Solche Berechnungen sind gefragt, wenn etwa über Lärmschutzmaßnahmen entschieden werden soll. Für die Berechnungen werden einzelne Erhebungen zusammen betrachtet: Die Zahl der Kraftfahrzeuge, die täglich die Bundesstraße befahren, die Lärmemission an unterschiedlichen Stellen entlang der Strecke und die Bevölkerungsdichte auf den verschiedenen Flächen. "Diese Informationen stammen häufig aus unterschiedlichen Quellen wie Verkehrszählungen oder vom Städtischen Landesamt, das Zahlen zur Bevölkerungsdichte liefern kann", sagt der Geograph. Sie können jedoch in einer solchen Untersuchung zusammengestellt werden, wenn die geographischen Bezugspunkte übereinstimmen. Weiterhin müßte in diese Untersuchung mit eingehen, wie sich der Schall von der stark befahrenen Straße her ausbreitet. "Im letzten Schritt erhält man dann Korridore mit bestimmten Lärmbedingungen entlang der Straße", skizziert Rosner das Ziel.

Mit Hilfe der Methoden der Geographischen Informationssysteme hat Rosner jedoch auch geoökologische Untersuchungen in der Region Neckar-Alb durchgeführt. Für die Umweltplanung und den Naturschutz sollten "Pufferzonen" um geschützte Gebiete benannt und isolierte Schutzgebiete etwa durch "Trittsteinbiotope" vernetzt werden. Als Grundlage diente ein Kartenblatt der Region Reutlingen. Doch standen dem Geographen außerdem regionale Daten zu Straßen, Gewässern, Gemeindegrenzen, zur Vegetation und Brutvogelkartierungen zur Verfügung. Hinzu kamen Informationen zur Nebelgefährdung, Immissionsmessungen und Verkehrsmengendaten. "Bisher liegen viele Daten für derartige Untersuchungen noch nicht in digitaler Form vor oder sind nicht in die Geographischen Informationssysteme integriert, obwohl sich manche Datenbestände dafür anbieten", sagt Rosner. Häufig sind die benötigten Daten auch nicht flächenmäßig erhoben, sondern entlang von Linien. Sie müssen dann mit Hilfe von statistischen Methoden und Techniken auf die Flächen umgerechnet werden.

Wieder stammten die Daten aus unterschiedlichen Quellen: Etwa vom Geologischen Landesamt, dem Naturschutzbund Reutlingen und der Straßenbauverwaltung. "Für die Vegetationsdaten und die Landnutzung werden Satellitenaufnahmen verwendet, die wir ankaufen müssen", erklärt der Geograph. Die sind inzwischen schon mit einer Auflösung von zehn bis fünfzehn Metern erhältlich. "Man muß jedoch bedenken, daß die Datenmengen bei sehr genauer Auflösung sehr groß werden und nicht alle Daten mit diesem feinen Raster erhoben wurden", deutet Rosner einige Schwierigkeiten an. Denn die Forschung mit den Geographischen Informationssystemen ist längst noch nicht in die Routine übergegangen. Vielmehr dienen die Projekte des Geographen vor allem auch dazu, die Möglichkeiten und Grenzen auszutesten und kritisch zu beurteilen. Vorsicht ist zum Beispiel auch geboten, wenn die unterschiedlichen Daten stark zeitversetzt erhoben wurden. Doch ist jede einzelne Erhebung bei der Zusammenführung im Informationssystem meistens so aufwendig und teuer, daß sie sich nicht beliebig oft wiederholen läßt.

Grundsätzlich läßt sich mit den Methoden der Geographischen Informationssysteme nicht nur der Zustand etwa eines Biotopverbundes untersuchen, sondern nach Einführung neuer Faktoren in die Berechnungen können auch mögliche Zukunftsszenarien durchgespielt werden. Zum Beispiel können mögliche Folgen abgeschätzt werden, wenn die Flächen im untersuchten Gebiet durch Straßen- und Häuserbau zunehmend versiegelt werden oder welche Auswirkungen ein starker Gewitterregen zeigt.

Innerhalb der Geographischen Informationssysteme können außerdem unterschiedliche Erhebungsmethoden verglichen werden, wenn mit ihnen der gleiche Faktor ermittelt wurde. "Im Neckar-Alb-Gebiet wurden die Flechten an Apfelbäumen kartiert, die die Luftverschmutzung anzeigen sollten. Parallel wurden die Schwefeldioxidwerte von Meßwagen und -stationen überprüft", erklärt Rosner. Dabei habe sich gezeigt, daß die Angaben zur Luftgüte nur schlecht übereinstimmten, so daß die Flechten als Indikatoren in Frage zu stellen seien. "Es könnte daran liegen, daß die Schwefeldioxid-Belastung insgesamt durch schwefelfreies Heiz- und Dieselöl stark zurückgegangen ist. Die Flechten eignen sich bei geringerer Luftbelastung offenbar nicht als Meßinstrumente", sagt der Geograph. Hinzu komme, daß Art und Zustand der Flechten an Apfelbäumen nicht nur von der Luftgüte, sondern auch von vielen mikroklimatischen Standortbedingungen abhängen.

In einem neuen Projekt möchte Rosner historische Daten in die modernen Geographischen Informationssysteme einbeziehen. Die Entwicklung der Kulturlandschaft und die Besiedlung wurde im Schönbuch schon 1683 und 1700 in Karten festgehalten. Eine weitere Karte wurde etwa um 1800 erstellt. Sicherlich sind die historischen Karten noch nicht so genau wie heutige Messungen. "Wir könnten jedoch die Veränderungen der Waldflächen zu drei frühen Zeitpunkten mit der aktuellen Situation vergleichen und Rückschlüsse auf die weitere Entwicklung ziehen", sagt Rosner. (6977 Zeichen)

Nähere Informationen:

Dr. Hans-Joachim Rosner

Geographisches Institut
Hölderlinstraße 12
72074 Tübingen
Tel. 0 70 71/2 97 48 94
Fax 0 70 71/29 53 18

Weitere Informationen und Bildmaterial im Internet unter:
http://www.uni-tuebingen.de/uni/egi/project/gis_alb/index.htm

Der Pressedienst im Internet: http://www.uni-tuebingen.de/uni/qvo/pd/pd.html
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