GPS als Mittel zum umweltschonenden Maschineneinsatz ...

GPS als Mittel zum umweltschonenden Maschineneinsatz:
Navigation von Forstmaschinen
und
Dokumentation ihrer Fahrbewegungen
Dissertation
zur Erlangung des Doktorgrades
am Wissenschaftszentrum Weihenstephan
für Ernährung, Landnutzung und Umwelt
der Technischen Universität München
vorgelegt von
Joachim Hamberger
Freising, Juli 2001

Vorwort
Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Maschineneinsatz im Wald. Sie hat einen speziellen
Ansatz, der auf ein praktisches Arbeitsverfahren gerichtet ist und einen generellen Ansatz,
dessen Ziel informationstechnologische Verbesserungen sind. Sie versucht einen Beitrag zu
leisten die Qualität der Fahrbewegungen im Bestand zu verbessern. Dazu ist räumliche
Detailinformation darüber notwendig, wie sich Menschen auf Maschinen in Waldbeständen
bewegen. Ich sehe darin eine Chance für Waldbesitzer die Befahrung ihrer Bestände
auf ein Mindestmaß festzuschreiben. Für die Unternehmer sehe ich die Chance Qualitätsarbeit
nachweisen zu können, die dann auch entsprechend honoriert werden muss. Eine
ressourcenschonende Holzernte bringt nicht zuletzt auch der gesamten Gesellschaft einen
Nutzenvorteil.
Der Ansatz zur vorliegenden Arbeit wurde 1999 gefunden. Mit der Entwicklung eines
Navigationsprogramms für den Maschinenstützpunkt am Staatlichen Forstamt Hermeskeil,
Rheinland-Pfalz, wurde der Startpunkt markiert. Mein Dank gebührt dem Leitungspersonal
des Forstamtes Hermeskeil, Rheinland-Pfalz, Herrn B. Mühlhaus und Herrn P. Wind (jetzt
Forstamt Prüm) sowie Herrn Ch. Jager, der den Maschineneinsatz souverän geleitet hat.
Besonderer Dank gebührt dem Fahrer der Mulchmaschine, Herrn R. Regnery, der trotz
zahlreicher Tücken der Computertechnologie nie die Geduld und das Engagement für das
Navigations-Projekt verlor.
Für zahlreiche Diskussionen und Hinweise möchte ich mich bei meinen Lehrstuhlkollegen
Diplom-Informatiker (FH) M. Döllerer, Dr. H. Kremer , Dr. Dr. habil. D. Matthies, FR R.
Pausch und Diplom-Forstwirt M. Ziesak bedanken. Daneben danke ich Herrn FOI St. Feller
von der Bayerischen Landesanstalt für Wald und Forstwirtschaft, der mir bei der Modellentwicklung
einige Anregungen geben konnte. Herrn Dr. P. Biber vom Lehrstuhl für Waldwachstumskunde
möchte ich danken für die Unterstützung beim Umgang mit dem
Wachstumssimulator Silva. Für die Durchsicht des betriebswirtschaftlichen Teils der Arbeit
bin ich Herrn FR M. Schaller und Herrn Diplom-Forstwirt A. Bachl, beide vom Lehrstuhl für
Forstliche Wirtschaftslehre, sowie Herrn Dr. Th. Knoke vom Lehrstuhl für Waldbau und
Forsteinrichtung zu Dank verpflichtet.
In der Liste derer, denen zu danken ist, nimmt Dr. J. Zander, Lehrstuhl für Landnutzungsplanung
und Naturschutz, eine besondere Rolle ein. Er hat aus Freundschaft und ohne
Verpflichtung die ganze Arbeit mehrfach durchgesehen und mit zahlreichen Anmerkungen
- nicht nur zu den Vermessungsfragen - ergänzt. Dies hat mir sehr weitergeholfen und
mich motiviert. Das Hinterfragen der sozialwissenschaftlichen Teile der Arbeit durch diesen
strengen Naturwissenschaftler hat mich besonders angespornt.
Da diese Arbeit nicht uno solo entstand, sondern neben anderen Projekten, gebührt mein
Dank auch denen, die mich in vielen Dingen der Alltagsarbeit unterstützt haben. Es waren
dies Herr R. Loibl, Herr M. Miesl, Frau H. Naderer und Frau P. Rettenbeck.
Herrn Prof. Dr. W. Warkotsch, Inhaber des Lehrstuhls für Forstliche Arbeitswissenschaft
und Angewandte Informatik, der als Leiter des Navigations-Projektes fungiert hat, aber
auch zu allen anderen Teilen der Arbeit viele und ausgesprochen wertvolle Anregungen
gegeben hat, möchte ich für sein Engagement besonders danken. Herrn Prof. Dr. H.-D.
Quednau sei ebenfalls für seine Hinweise und Anregungen gedankt, namentlich zur Statistik.

Herr Prof. Dr. E. Kennel, Lehrbereich für Forsteinrichtung, hat bereits während der Vakanz
meines „Heimatlehrstuhls“, des Lehrstuhls für Forstliche Arbeitswissenschaft und Angewandte
Informatik, die Betreuung der vorliegenden Arbeit zugesagt. Ihm möchte ich danken
für die Leitung der Arbeit und auch für die aufmunternden Worte während seiner Begleitung.
Trotz seiner enormen Belastung als Studiendekan hatte er immer ein offenes Ohr
für mich.
Am Schluss dieser Danksagung kommt meine Familie, die eigentlich an die erste Stelle gehört.
Ohne meine "soziale Zelle" wäre diese Arbeit nicht möglich gewesen. Ich danke meiner
Frau Mechthild, die mit viel Geduld und der Opferung zahlreicher Abende und etlicher
Wochenenden zum Gelingen dieser Arbeit außerordentlich viel beigetragen hat. Ihr
möchte ich diese Arbeit widmen. Meinen Kindern Christian, Victoria und Jakob möchte ich
danken für den Verzicht an Zeit und die moralische Unterstützung in den letzten Wochen
der Arbeit.
An der einen oder anderen Stelle dieser Schrift spürt man vielleicht ein tieferes Eingehen
auf den historischen Zusammenhang, als es vielleicht in vergleichbaren Arbeiten der Fall ist.
Das liegt an der Neigung des Autors historische Zusammenhänge und Entwicklungen herauszustellen,
die das Verständnis der Gegenwart fördern. Geschichtliche Betrachtungen
(auch die Interpretation von Dokumentationsdateien rechne ich dazu) haben aber nur
dann eine Berechtigung über das Schöngeistige hinaus, wenn die gewonnenen Erkenntnisse
zur aktiven Steuerung der Zukunft genutzt werden. Mit der Befahrungsdokumentation
könnte eine Verbindung von Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft gelingen, die für die
Zukunftsgestaltung und zum Nutzen aller Beteiligten verwendbar ist.
Es bleibt zu hoffen, dass die entwickelte Vision bald ins Leben tritt.
Freising im Juli 2001

Inhaltsverzeichnis
III
1 Einleitung und Ziele .................................................................................. 1
1.1 Problemstellung..................................................................................... 1
1.1.1 Derzeitige Handhabung (Stand des Wissens) ....................................................... 2
1.2 Ziele...................................................................................................... 4
1.3 Material und Methoden ......................................................................... 5
1.4 Grundlagen von GPS.............................................................................. 7
1.4.1 Allgemeines ...................................................................................................... 7
1.4.2 Funktionsweise von GPS..................................................................................... 7
1.4.2.1 Entfernungsbestimmung...................................................................................7
1.4.2.2 Bestimmen der Position des Satelliten im All....................................................11
1.4.3 Fehlerquellen bei der Messung ......................................................................... 11
1.4.4 Korrekturmöglichkeit mit differenziellem GPS .................................................... 16
1.4.5 Ausblick.......................................................................................................... 17
1.5 GPS in der Forstwirtschaft..................................................................... 18
1.5.1 Art der Messung.............................................................................................. 18
1.5.2 Besondere Probleme mit GPS in der Forstwirtschaft ........................................... 19
1.5.3 Genauigkeit und Signalempfang unter Schirm................................................... 22
1.5.4 Maßnahmen um die Messung im Wald zu verbessern........................................ 23
1.5.5 Anwendungsbeispiel in forstlichen Fachbereichen.............................................. 24
1.5.5.1 Forsttechnik....................................................................................................24
1.5.5.2 Forstliche Kartierung und Planung...................................................................27
1.5.5.3 Schlussfolgerung ............................................................................................29
2 Navigation ............................................................................................. 30
2.1 Ausgangslage...................................................................................... 30
2.1.1 Stand der Technik............................................................................................ 30
2.1.2 Problemlösung ................................................................................................ 31
2.2 Zeitlicher Rahmen ................................................................................ 31
2.3 Material und Methoden ....................................................................... 31
2.3.1 Material.......................................................................................................... 31
2.3.1.1 Versuchsbestände und Versuchsumfang .........................................................31
2.3.1.2 Beschreibung der Maschine ............................................................................32
2.3.1.3 Beschreibung des Navigationssystems .............................................................35
2.3.1.3.1Programm und Programmablauf...............................................................35
2.3.1.3.2Hardware .................................................................................................39
2.3.2 Methoden....................................................................................................... 41
2.3.2.1 Beschreibung der Arbeitsverfahren..................................................................41
2.3.2.1.1Fluchtstab-Orientierung ............................................................................41
2.3.2.1.2DGPS-Navigation ......................................................................................42
2.3.2.2 Datenaufnahme für die Auswertung ...............................................................43
2.3.2.2.1Naturaldatenerhebung..............................................................................43
2.3.2.2.2Einmessen der Bestände und der Linien.....................................................43
2.3.2.2.3Programme...............................................................................................44
2.3.2.3 Arbeitsuntersuchung ......................................................................................45

IV
2.3.2.3.1Zeitstudien................................................................................................45
2.3.2.3.2Ergonomische Erhebung ...........................................................................46
2.3.2.4 Kalkulation .....................................................................................................46
2.4 Ergebnisse........................................................................................... 47
2.4.1 Arbeitsstudie................................................................................................... 47
2.4.1.1 Gliederung der Gesamtarbeitszeit ...................................................................47
2.4.1.2 Leistung .........................................................................................................48
2.4.1.3 Ergonomische Belastungen .............................................................................48
2.4.1.4 Subjektives Empfinden des Fahrers..................................................................51
2.4.1.5 Gefährdung der Hilfskraft bei der Fluchtstab-Orientierung...............................51
2.4.1.6 Programmbedienung......................................................................................51
2.4.2 Untersuchung der Genauigkeit......................................................................... 52
2.4.2.1 Auffinden der Anfangspunkte.........................................................................53
2.4.2.2 Geländestörungen ..........................................................................................53
2.4.2.3 Einhaltung der Soll-Linie in den Beständen ......................................................54
2.4.2.4 Einhaltung der Idealrichtung...........................................................................57
2.4.2.4.1Winkelabweichung ...................................................................................57
2.4.2.4.2Streckenabweichung.................................................................................60
2.4.3 Ökonomische Kenndaten der beiden Verfahren ................................................. 62
2.5 Bewertung .......................................................................................... 66
2.5.1 Charakteristika des Fluchtstab-Verfahrens.......................................................... 66
2.5.2 Charakteristika der DGPS-Navigation................................................................. 66
2.5.3 Beide Verfahren im Vergleich ........................................................................... 67
2.5.4 Einsatzspektrum von WaldNAV ........................................................................ 68
2.6 Zusammenfassung............................................................................... 69
3 Dokumentation ...................................................................................... 70
3.1 Einführung.......................................................................................... 70
3.1.1 Forschungsleitende Hypothesen ....................................................................... 71
3.1.2 Methoden....................................................................................................... 71
3.2 Forstliche Mechanisierung .................................................................... 73
3.2.1 Sozio-ökonomisches Umfeld und Trends........................................................... 73
3.2.1.2 Einfluss gesellschaftlicher Normen...................................................................75
3.2.1.2 Einfluss gesellschaftlicher Forderungen............................................................75
3.2.1.3 Interne Entwicklung in den Forstbetrieben ......................................................79
3.2.1.3.1Preis-Kosten-Schere in der Forstwirtschaft .................................................79
3.2.1.3.2Entwicklung des Mechanisierungsgrads und der Harvester-Technologie.....81
3.2.1.4 Zusammenfassung..........................................................................................85
3.2.2 Modellierung: Auswirkung und Umfang von Befahrung..................................... 87
3.2.2.1 Risikoabschätzung für Bodenschäden durch Befahrung ...................................88
3.2.2.1.1Bodeneigenschaften..................................................................................89
3.2.2.1.2Maschine..................................................................................................90
3.2.2.1.3Bestand ....................................................................................................94
3.2.2.1.4Organisation/Logistik ................................................................................97
3.2.2.2 Gemeinsame Betrachtung der Parameter.........................................................99
3.2.2.3 Die Modelle, Modellziel ................................................................................101
3.2.2.3.1Modelltheorie .........................................................................................101
3.2.2.3.2Modellziel...............................................................................................102

V
3.2.2.3.3Arbeitsweise des Modells ........................................................................103
3.2.2.3.4Struktur des Modells ...............................................................................105
3.2.2.3.5Beschreibung der Programmeinheiten .....................................................105
3.2.2.3.6Nutzungsarten........................................................................................108
3.2.2.3.7Programmablauf.....................................................................................109
3.2.2.3.8 Fehler und Grenzen des Modells ............................................................111
3.2.2.3.9 Technische Eingriffe in den Nutzungsarten .............................................112
3.2.2.3.10 Ergebnisse............................................................................................114
3.2.2.4 Zusammenfassung der Ergebnisse.................................................................120
3.2.3 Diskussion von Umfeld und Modell................................................................. 122
3.2.3.1 Überprüfung der Hypothesen........................................................................122
3.2.3.2 Modellaussagen............................................................................................123
3.2.4 Motivation der Vermeidung und Konzentration von
Befahrungsschäden ....................................................................................... 126
3.2.4.1 Entwicklung der ökologischen Motivation im Hinblick auf die
Forstmechanisierung in der BRD ...................................................................126
3.2.4.2 Die Fachpresse als Spiegel des Themenwandels .............................................130
3.2.4.3 Gegenwärtige Situation und Lösungsansatz ..................................................131
3.3 Bisherige Strategien zur Vermeidung von Befahrungsschäden ................134
3.3.1 Anlage und Betrieb von Rückegassen.............................................................. 134
3.3.1.1 Anlage..........................................................................................................134
3.3.1.2 Einhaltung von Rückegassen .........................................................................135
3.3.2 Schonung der Gasse ...................................................................................... 135
3.3.2.1 Mechanische zeitliche und logistische Methoden...........................................135
3.3.2.2 Konzept Niedersachsen 1992........................................................................137
3.3.2.3 Konzept Befahrungskarten (Bayern)...............................................................138
3.3.2.4 Das Boden-Informationssystem „Forstbefahrung" ..........................................141
3.3.2.5 Qualitätsmanagement bei der Holzernte .......................................................141
3.3.3 Schonung des Bestandes, Konzept der Investitionssicherung ............................ 142
3.3.4 Zusammenfassung der bisherigen Lösungsansätze........................................... 143
3.4 Befahrungs-Dokumentation für die Forstwirtschaft - Begründung
und Konzept.......................................................................................144
3.4.1 Zweck der Dokumentation ............................................................................. 144
3.4.2 Idee der Befahrungs-Dokumentation .............................................................. 145
3.4.2.1 Voraussetzung..............................................................................................145
3.4.2.2 Soll-Ist-Vergleichs im Gelände (operative Ebene)............................................146
3.4.2.3Qualitätsbeurteilung (Steuerungsebene).........................................................147
3.4.3 Konzept zur Umsetzung der Befahrungsdokumentation................................... 149
3.4.3.1 Datenerhebung ............................................................................................149
3.4.3.1.1Hardware ...............................................................................................149
3.4.3.1.2Software.................................................................................................149
3.4.3.1.3Format und Datenstruktur.......................................................................150
3.4.3.2 Datenbearbeitung.........................................................................................155
3.4.3.2.1 Erstellung des "Grunddatensatzes Feinerschließung" ...............................155
3.4.3.2.2 Aufbereitung zur Qualitätsbeurteilung ...................................................157
3.4.3.3 Datenspeicherung.........................................................................................159
3.4.3.4 Datenbereitstellung ......................................................................................163
3.4.3.4.1 Navigation von Maschinen .....................................................................163
3.4.3.4.2 Controlling, Ökomonitoring ...................................................................163

VI
3.4.3.4.3 Kartenerstellung im Rahmen der Forsteinrichtung...................................163
3.4.3.4.4 Ökobilanz, Zertifizierung........................................................................164
3.4.4 Zusammenfassung......................................................................................... 164
4 Kritische Würdigung und Ausblick ..........................................................165
4.1 Navigation .........................................................................................165
4.1.1 Kritische Würdigung des methodischen Vorgehens.......................................... 165
4.1.2 Würdigung der Ergebnisse ............................................................................. 167
4.1.3 Wertung ....................................................................................................... 169
4.2 Dokumentation ..................................................................................169
4.2.1 Das Konzept.................................................................................................. 169
4.2.1.1 Aus Sicht der Marktpartner ...........................................................................170
4.2.1.2 Aus Sicht der Zertifizierungsorganisationen ................................................ 171
4.2.1.3 Aus wissenschaftlicher Sicht (Erstellung von Ökobilanzen) .............................172
4.2.1.4 Derzeitige Einschränkungen ..........................................................................172
4.2.2 Wertung ....................................................................................................... 173
5 Zusammenfassung/Summary ..................................................................175
6 Literaturverzeichnis ................................................................................179
Verwendete Abkürzungen:
Bon. Bonität
DGPS Differenzielles GPS
EST Erweiterter Sortentarif
FSC Forest Stewardship Council
GA Gassenabstand
GB Gassenbreite
GIS Geographisches Informationsystem
GPS Global Positioning System
MAS Maschinenarbeitsstunde
PEFC Paneuropäische Forst-Zertifizierung
ZE Zufällige Ergebnisse

Abbildungsverzeichnis:
VII
Abb. 1: Auf die Trägerwellen sind Codes aufmoduliert, die im Empfänger regeneriert werden. 8
Abb. 2: Positionsbestimmung im Schnittpunkt imaginärer Kugelschalen. Nach LEICA (2000, S. 11) verändert. 9
Abb. 3: Schnittpunkt der Kugelschalen (links) ergibt präzise Messung. 10
Abb. 4: Satellitenfenster mit Intervallen von 30 Minuten. 11
Abb. 5: Laufzeitverzögerungen des Signals (links) durch die Ionossphäre. 12
Abb. 6: Mehrwegeeffekt im Wald, verändert nach LEJEUNE und HELLEMANS (2000, S. 43). 13
Abb. 7: Die Qualität der GPS-Ortung und Verteilung der Satelliten. 14
Abb. 8: Am 2.5.00 wurde S/A abgeschaltet, dadurch verbesserte sich die Genauigkeit erheblich. 15
Abb. 9: Feststellung des Fehlervektors an der Referenzstation und Übertragung zum Rover. 16
Abb. 10: Schematische Darstellung der Lageabweichung bei einer statischen Messung. 19
Abb. 11: Die Weglänge des Signals durchs Kronendach . 20
Abb. 12: Parallelversatz bei Satellitenwechsel. 21
Abb. 13: Befahrung bei einem Kahlschlag in Neuseeland. 26
Abb. 14: Bei der Anlage abstandstreuer Linien mit Maschine in Dickungen ist die Orientierung schwierig. 30
Abb. 15 Mahler-Unifant. 34
Abb. 16: Quivogne Forstmulcher. 34
Abb. 17: Erzeugen von Orientierungslinien. 35
Abb. 18: Programmablauf von WaldNAV. 36
Abb. 19: Bildschirm des Programms WaldNAV 1.0. Navigation nach Ideal-Linie. 38
Abb. 20: Bildschirm des Programms WaldNAV 1.0. Navigation nach gepufferter Linie. 39
Abb. 21: Zwei-Mann-Arbeitsverfahren, Rückblick zur Orientierung. 41
Abb. 22: Ein-Mann-Arbeitsverfahren, Blick nach vorn und auf den Bildschirm. 42
Abb. 23: Vermessung der gemulchten Gassen mit dem Ledha-Geo. 44
Abb. 24: Anteile der Teilarbeiten an der RAZ. 47
Abb. 25: Zahl der Kopfwendungen je 100 lfm Mulchstrecke. 50
Abb. 26: Bewegungen der Maschine im Bestand A dargestellt im 5 m-Band. 52
Abb. 27: Zugangslinien im Bestand C, angelegt mit der Fluchtstab-Orientierung. 54
Abb. 28: Zugangslinien im Bestand A, angelegt mit der DGPS-Navigation. 55
Abb. 29: Zugangslinien im Bestand B, angelegt mit der DGPS-Navigation. 56
Abb. 30: Bestand A (DGPS), Abweichung von der Idealrichtung. 58
Abb. 31: Bestand B (DGPS), Einhaltung der Idealrichtung auf den Teilstrecken aller Gassen. 58
Abb. 32: Bestand C (Fluchtstab), Einhaltung der Idealrichtung auf den Teilstrecken aller Gassen. 58
Abb. 33: Zusammenhang zwischen Länge der ungestörten Teilstrecken und dem Winkelfehler. 59
Abb. 34: Schematische Darstellung von Gassenverlauf und Idealrichtung. 60
Abb. 35: Streuung der Brechpunkte um die Regressionsgerade. 62
Abb. 36: Die Zusatzkosten der beiden Verfahren in Abhängigkeit von der Jahresleistung. 64
Abb. 37: Zusammenhang zwischen Kapitalwert und Verzinsung. 65
Abb. 38: Angewendete Methoden im Abschnitt "Dokumentation" sowie Ergebnisse und Folgerungen. 72
Abb. 39: Einflüsse auf die Forstliche Nutzung. 73
Abb. 40: Prozess der Umsetzung der Idee von der nachhaltigen Entwicklung. 77
Abb. 41: Entwicklung des Anteiles der Themen mit ökologischer Ausrichtung in den FTI seit 1960. 78
Abb. 42: Indizierte Entwicklung von Lohnkosten für Waldarbeiter und Holzpreisen bezogen 1960. 80
Abb. 43: Indizierte Entwicklung von Holzpreis, Anzahl der Waldarbeiter und Lohnkosten in Bayern bezogen 1980. 81
Abb. 44: Anzahl der Harvester in Deutschland. 83
Abb. 45: Entwicklung des Mechanisierungsgrades im Staatswald Baden-Württemberg . 84
Abb. 46: Entwicklung des Bestandes ausgewählter Maschinen der Landesforstverwaltungen. 85
Abb. 47: Ausgangspunkte für die Gefährdung von Böden durch Befahrung. 88
Abb. 48: Druckzwiebel (links) und Spannungsabbau im Boden (rechts). 91
Abb. 49: Imaginäre Vergrößerung des Reifendurchmessers durch Absenken des Fülldrucks. 93
Abb. 50: Mittlerer Baumabstand in Abhängigkeit von der Bonität bei Fichte. 95
Abb. 51: Hiebe in Durchforstungsjahren und bei Kalamitätsaufarbeitung. 95
Abb. 52: Kalamitäten bewirken Zielkonflikte. 96
Abb. 53: Flächenanteil der Rückegasse je ha in Abhängigkeit vom Abstand der Gassen. 98
Abb. 54: Grundstruktur des Simulations-Programms. 105
Abb. 55: Inputbereich des Programms mit Feldern für Parametereingabe. 106
Abb. 56: Ablaufschema zur Berechnung der Zahl der Überfahrten. 110
Abb. 57: Ablaufschema zur Berechnung des Flächenbefahrungsprozentes. 111

VIII
Abb. 58: Zahl der Überfahrten je Linie in Abhängigkeit von der Bestockung . 114
Abb. 59: Zahl der Überfahrten je Linie in Abhängigkeit von der Art der Aufarbeitung . 115
Abb. 60: Zahl der Überfahrten je Linie in Abhängigkeit vom Gassenabstand . 116
Abb. 61: Die drei Befahrungsvarianten in ihrer Entwicklung über die Zeit. 119
Abb. 62: Entwicklung von Mechanisierung und Bemühung um Umweltvorsorge im Nachkriegsdeutschland. 128
Abb. 63: Anteil von vier Kategorien von Veröffentlichungen in den FTI. 130
Abb. 64: Einflussnahme von Forstwirtschaft und Gesellschaft auf die Mechanisierung im Wald. 132
Abb. 65: Anzahl der Tage an denen die STOE 308 und 103 mit Maschinen befahren werden können. 137
Abb. 66: Beispiel einer "Ampelkarte", die aus der Standortkarte abgeleitet ist. 139
Abb. 67: Struktur und Funktionsweise des Bodeninformationssystems. 140
Abb. 68: Dokumentation ist ein Prozess. 144
Abb. 69: Soll-Ist-Vergleich von geometrischer und ökologischer Qualität der Befahrung. 146
Abb. 70: Verfahrensweg, um die Qualität des Maschineneinsatz festzustellen. 147
Abb. 71: Die reale Befahrung wird mit den Vorgaben des Grunddatensatzes Feinerschließung verglichen. 148
Abb. 72: Aufgliederung der während einer Befahrung erfassten Daten (Positionsdatendatei). 152
Abb. 73: Projektbezogene Ablage der Daten während der Datenerhebung. Verknüpfung über die Zeit. 155
Abb. 74: Erstellung des Grunddatensatzes Feinerschließung. 156
Abb. 75: Ergebnis der Datenaufbereitung: graphische und textliche Grundlage zur Überprüfung. 159
Abb. 76: Die im Gelände erhobenen Dateien der beteiligten Maschinen. 161
Abb. 77: Die Befahrungsdaten der einzelnen eingesetzten Maschinen fließen in das Projektergebnis ein. 162
Tabellenverzeichnis:
Tab. 1: Fehlereinflüsse bei GPS und DGPS. 15
Tab. 2: Mit abnehmender Elevation der Satelliten nimmt der Weg durch das Kronendach zu. 20
Tab. 3: Verbesserung des Signalempfangs im Wald. 24
Tab. 4: Charakteristika der Versuchsbestände. 32
Tab. 5: Technische Daten der eingesetzten Mulchmaschine. 33
Tab. 6: Gassenlängen in den Versuchsbeständen. 44
Tab. 7: Bei der Zeitstudie verwendete Ablaufabschnitte. 45
Tab. 8: Durchschnittliche Arbeitsproduktivität des Mulchsystems bei unterschiedlichen Arbeitsverfahren. 48
Tab. 9: Zahl der notwendigen Kopfwendungen (KW) zur Orientierung nach hinten bei den beiden Verfahren. 49
Tab. 10: Der mit DGPS ermittelte Gassenabstand in Metern. 53
Tab. 11: Streuung der Winkel bei kurzen Strecken. 60
Tab. 12: Zusammenhang zwischen Abweichung und Entfernung. 61
Tab. 13: Zusatzkosten der beiden Verfahren im Vergleich. 63
Tab. 14: Bewertung der beiden Verfahren. 68
Tab. 15: Klassifizierungskonzept des Bodens. 89
Tab. 16: Anteil der Bodenarten in Bayern (nach Waldbodeninventur) und ihre Gefährdung durch Befahrung. 90
Tab. 17: Sachzwänge bei der Bewältigung von Kalamitäten. 96
Tab. 18: Parameter mit Wirkungen auf den Boden. 100
Tab. 19: Die drei Varianten hinsichtlich des Aufwandes im Vergleich. 104
Tab. 20: Im Modell verwendete Ertragstafeln und Umtriebszeiten. 107
Tab. 21: Nutzungsarten und jeweils notwendige Maßnahmen am Beispiel von Fichte, Oberhöhenbonität 36. 113
Tab. 22: Verhältnis der Befahrungsintensität der Bonitäten einer Baumart. 116
Tab. 23: Verhältnis der Befahrungsintensität in Abhängigkeit von drei Parametern. 117
Tab. 24: Ergebnis des Simulationslaufes der drei Befahrungsvarianten bei Fichte. 118
Tab. 25: Bodenschutzkonzept Niedesachsen für pleistozänes Flachland. 138
Tab. 26: Ampelkarten in Bayern. 139
Tab. 27: Ausschnitt aus der Qualitätscheckliste "Mechanisierte Holzernte". 141
Tab. 28: Mögliche Orte (Geometrie) und mögliche Qualitäten (Bodendruck) der Befahrung. 148
Tab. 29: Vorschlag für das Format des Grunddatensatzes Feinerschließung. 151
Tab. 30: Beispiel eines NMEA-183 Datensatzes. 152
Tab. 31: Vorschlag für ein Format zur Dokumentation auf Basis des NMEA 183-Formats . 153
Tab. 32: Qualitätsindikatoren der Forstbefahrung. 158

Einleitung und Ziele 1
1 Einleitung und Ziele
1.1 Problemstellung
Die internationale Forstwirtschaft und im Speziellen die deutsche befinden sich heute in
einer Phase der Umorientierung. Nicht mehr die rohstofforientierte monofunktionale Produktion
steht im Vordergrund betrieblichen Handelns, wie dies noch bis in die 1970er-
Jahre gewesen ist, sondern es rücken mehr und mehr multifunktionale Ziele in den Blickpunkt,
die ihre Ursache in der Anforderungsvielfalt der Gesellschaft haben. 1
Die Forstbetriebe stehen daneben in einem ökonomisch-technischen Umbruchprozess. Aus
Kostengründen kann auf der operativen Ebene immer weniger Personal eingesetzt werden,
die menschliche Arbeitskraft wird sukzessive durch Maschinenarbeit ersetzt. Dieser Trend
zu Rationalisierung und Mechanisierung gilt für die Holzernte und dort vor allem für die
schwachen Sortimente, die zeitintensiv aufzuarbeiten sind und wenig Deckungsbeitrag
liefern. Harvester schneiden das Holz ein, Forwarder mit großer Ladekapazität und hohem
Gewicht transportieren das Erntegut zur Waldstraße.
Dieser hohe Grad an Mechanisierung bringt neue Fragestellungen zu Logistik und Ergonomie,
aber auch zur Umweltverträglichkeit. Denn die Befahrung von Waldboden mit großen
Maschinen kann zu irreparablen Schäden führen. Dies gilt vor allem dann, wenn empfindliche
Böden befahren werden oder bei ungünstigen Witterungsbedingungen maschinell
aufgearbeitet und gerückt wird. Die nachhaltige Bodenfruchtbarkeit stellt für die
Forstwirtschaft aber den wichtigsten Produktionsfaktor dar. Deshalb hat sie selbst Interesse
am nachhaltigen Erhalt der Ressource Boden und versucht die Befahrung durch systematische
Anlage von Rückegassen in der Fläche zu minimieren und eventuell entstehende
Schäden auf diese Gassen zu konzentrieren. 2
Die Bevölkerung ist heute in allem was Erhalt und Schonung von Natur angeht hochinteressiert,
aber auch hochsensibilisiert. An die großen Landnutzer Landwirtschaft und Forstwirtschaft
werden deshalb von der Gesellschaft zunehmend Forderungen gestellt, die den
Erhalt der natürlichen Ressourcen zum Ziel haben. Dies geschieht zum einen direkt durch
gesetzliche Vorgaben 3 zum anderen indirekt auf ökonomischem Weg durch das Instrument
der Zertifizierung. Umweltschonende Produktion wird vom Markt zunehmend belohnt
(Ökolabels). 4 Der umweltschonende Einsatz von Holzerntemaschinen kann aber noch
nicht nachgewiesen werden.
Auf der Steuerungsebene (Revierleiter, Forstamt) muss das örtlich verantwortliche Personal
die protektionistischen Vorgaben über angepasste Befahrung gegenüber den Aufarbeitungsfirmen
durchsetzen und überwachen. Monitoring und Kontrolle der Befahrung durch
Geländebegänge sind aber zeitintensiv. Deshalb kann sich eine Kontrolle nur auf Stichproben
beschränken. Andere Hilfsmittel der Überwachung sind heute noch nicht vorhanden.
Die Forsteinrichtung führt in betriebswirtschaftlichen und waldbaulichen Fragen eine peri-
1 THOMASIUS (1999), S. 271
2 HAUCK (2001, S. 43) spricht von "tolerierten Belastungszonen" auf die potenziell schädliche Einwirkungen,
z.B. befahrungsbedingte bodenphysikalische Veränderungen oder Kontamination mit Betriebsmitteln, selbst
unter ungünstigen Umständen auf Teilflächen begrenzt bleiben.
3 Gerade hinsichtlich der ökologischen Fragen ist die Forstwirtschaft heute besonders gefordert, werden doch
gerade im Wald bevorzugt Schutzgebiete ausgewiesen. REFERAT WALDÖKOLOGIE STMELF (2000), S. 2 f
4 Nach RAMETSTEINER (2000, S. 122) halten es 60 % der Kunden für gerechtfertigt für Holz aus "nachhaltiger
Waldbewirtschaftung" mehr zu bezahlen. Die meisten davon sind bereit 5 % bis 10 % mehr zu bezahlen.

Einleitung und Ziele 2
odische Zielkontrolle durch. Eine Zielkontrolle bezüglich der Einhaltung des Feinerschließungssystems
gibt es nicht.
Befahrung von Waldböden mit Schleppern ereignet sich seit etwa 50 Jahren. Das entspricht
etwa einer halben Fichten-Umtriebszeit. Vor dem Hintergrund der Langfristgkeit
forstlicher Produktion betrachtet ist dies noch kein langer Zeitraum. Da aber in Zukunft
auch weiterhin mit schweren Maschinen gearbeitet wird, muss man die Befahrung hinsichtlich
der verbrauchten Fläche und der bislang entstandenen Schäden auf mindestens
50 weitere Jahre prolongieren, da die Zeiträume der Bodenregneration heute noch nicht zu
überschauen sind. 5 Deshalb ist es notwendig, die Befahrung auf das zur Holzernte notwendige
Minimum an Fläche zu reduzieren und dabei höchste Disziplin bei der Einhaltung
der Gassen zu fordern. Wegen der hohen Maschinendichte und der besonderen Gefährdung
des Naturalkapitals Boden scheint ein Leitsystem notwendig, das Befahrungen konzentriert,
minimiert und überprüfbar macht.
Die moderne Informationstechnologie kann sowohl bei der praktischen Durchführung von
Betriebsarbeiten eine Unterstützung bieten, als auch die Steuerung und Überwachung bestimmter
Betriebsabläufe sicherstellen. Bei der Durchführung von Arbeiten mit Fahrzeugen
im Bestand könnte die Navigation einen kosteneffizienten Einsatz und einen minimalen
Flächenverbrauch gewährleisten. Mit der Dokumentation der maschinellen Befahrung wäre
das Personal der Steuerungsebene in der Lage, kritische Orte zügig zu identifizieren und
eventuell notwendige Maßnahmen zu ergreifen, um so einen Beitrag zur nachhaltigen
ökologischen Produktion zu leisten.
1.1.1 Derzeitige Handhabung (Stand des Wissens)
Im Durchforstungsbestand werden die Linien vom Waldbesitzer oder dem Beauftragten
eingemessen, markiert und anschließend maschinell angelegt. Damit die Orientierung dauerhaft
möglich ist, werden sie mit Farbe markiert. Die Markierung muss alle 5 - 10 Jahre
erneuert werden. Dieses Vorgehen ist aufwändig und teuer. Erste Ansätze sind vorhanden,
die Bestandesfeinerschließung mit Geographischen Informationssystemen zu planen, um
so diese aufwändige Arbeitsvorbereitung zu vermeiden. 6 Dabei werden im Büro Linien generiert,
die dann im Gelände in Rückegassen umgesetzt werden. Allerdings hat diese virtuelle
Planung am Bildschirm den Nachteil, dass sie sich nur auf die Daten des Informationssystems
stützt und auch nur von Spezialisten durchgeführt werden kann. Bei der Umsetzung
im Gelände können kleine Geländehindernisse, wie Gräben oder Steinblöcke, die
nicht im Informationssystem erfasst sind, vor Ort möglicherweise zu erheblichen Abweichungen
von diesem Idealnetz führen. Abgesehen davon, ist ein zeitlicher Vorlauf und eine
erhebliche informationstechnologische Kompetenz für die Planung notwendig. Der Umgang
mit Software-Produkten aus dem GIS-Bereich ist komplex und erfordert vom Anwender
erhebliche Einarbeitungszeit.
Die Anlage von Linien auf Kalamitätsflächen stellt hier eine besondere Schwierigkeit dar, da
vorhandene Erschließungslinien nicht mehr erkennbar sind, weil sie zugeworfen wurden.
Die übereinandergeworfenen Stämme türmen sich oft so hoch auf, dass die Fläche nicht
überblickt werden kann und eine Orientierung an Horizontpunkten nicht möglich ist. Das
Auszeichnen von Soll-Linien ist deshalb schwierig, zeitaufwändig und gefährlich. Darum
5 HILDEBRAND (1987), S. 425, SCHACK-KIRCHNER und HILDEBRAND (1994), S. 722, KREMER (1998), S. 59
6 JÄGER ET AL. (2000), S. 104

Einleitung und Ziele 3
unterbleibt die Vorgabe von Soll-Linien häufig auf solchen Flächen. Dies hat intensive und
verdichtete Befahrung zur Folge.
Ist ein Feinerschließungssystem vorhanden, sind die Maschinen auf diesen Linien zu führen.
Im Staatswald aller Bundesländer ist die Benutzung der Rückegassen vorgeschrieben, auch
im Kommunal- und Privatwald wird dies weitgehend beachtet. Dieses aus Rückegassen
bestehende Feinerschließungssystem bildet ein Netz von Soll-Bewegungslinien für alle Maschinen
bei der Holzernte.
Es wird auf dem gewachsenen Boden gefahren, der unterschiedliche Druck-Empfindlichkeit
aufweist. Dabei ist die ökologische Befahrbarkeit von der technischen Befahrbarkeit zu unterscheiden.
Böden sind ökologisch befahrbar, wenn sich keine Strukturveränderungen
ergeben, die den Gasaustausch vermindern und damit das Bodenleben einschränken. Sie
sind technisch befahrbar, solange es zu keinem plastischen Fließen des Substrats kommt. 7
Im Staatswald der meisten Bundesländer ist es Ziel, die Rückegasse als potenzielle Produktionsfläche
zu erhalten. D.h. die ökologische Befahrbarkeit muss über die gesamte Umtriebszeit
während aller Pflege- und Erntefahrten auf der Gasse erhalten bleiben. Deshalb
wurde im Detail geregelt, unter welchen Witterungsbedingungen auf dem jeweiligen
Standort gefahren werden darf. Für den Privatwald existieren solche allgemeinverbindlichen
Regeln nicht. Die Handhabung ist besitzerabhängig und extrem unterschiedlich. Bei
Kalamitäten oder unter ökonomischen Zwängen finden diese Regeln auch häufig im
Staatswald keine Anwendung mehr. Die Folge sind Spurrillen und intensive Befahrungsmuster
gerade auf Sturmwurfflächen. 8
Durch bauliche Veränderungen an Maschinen hat man in den letzten Jahren versucht, die
Belastungen für den Boden zu minimieren. Heute werden vor allem Forstspezialmaschinen
mit besserer Achslastverteilung, Breitreifen und angepassten (niedrigen) Fülldrücken in den
Reifen verwendet. 9
MATTHIES (1998) und ZIESAK (1999) haben ein Informationssystem entwickelt, das Bodendaten
und Maschinendaten verbindet. Dabei werden programmintern die entstehenden
Drücke berechnet und mit dem kritischen Schwellenwert 10 verglichen. Die Software soll
dem Fahrer bzw. Einsatzleiter bei der Entscheidung helfen, ob die ökologische Befahrbarkeit
eines Standortes noch gegeben ist.
Die Kontrolle der Maschinenbewegung vor Ort, also die Einhaltung der Sollbewegungslinien
und das Aufdecken eventuell entstandener Schäden, obliegt den örtlichen Praktikern,
die dazu Geländebegänge durchführen. Häufig unterbleiben solche Kontrollen aus Zeitgründen,
oder finden zu spät statt. Werden Schäden entdeckt, ist es schwierig, diese zu
regeln, weil es bislang noch keine "Kultur" zur Regelung von Bodenschäden zwischen
Waldbesitzern und Unternehmern gibt.
Eine erste Anwendung, bei der es um eine Qualitätskontrolle von Befahrung geht, gibt es
in Kanada. Dort erfassen Fuhrunternehmen mit GPS, auf welchen befestigten Straßen des
Waldbesitzers sie mit welchem Reifenfülldruck gefahren sind. Damit kann der Unternehmer
nachweisen, dass er das Straßennetz des Waldbesitzers schonend benutzt hat und bekommt
dies über einen Bonus vergütet. Umgekehrt spart sich der Waldbesitzer dadurch
7
MATTHIES, HAUSER und KREMER (2000), S. 7, V. WILPERT (1998), S. 29
8
WAGELAAR (2001a) S. 509, HARTMANN ET AL. (2001) S. 1 f
9
FORBRIG (2000), S. 25
10 Kritischer Schwellenwert ist der Wert, ab dem ein Schaden entsteht.

Einleitung und Ziele 4
Kosten an Wegeinstandhaltung, wenn die Truckfahrer nachweisbar auf angepasste Befahrung
achten. 11
Eine Qualitätskontrolle der Befahrung oder Nachweis von Fahrbewegungen im Bestand
wird bislang nirgends gefordert oder durchgeführt.
1.2 Ziele
Hinsichtlich des Einsatzes von Forstmaschinen setzen Waldarbeiter und Unternehmer umweltschonende
Holzernte auf operativer Ebene um. Die Vorgaben zu dieser umweltschonenden
Holzernte werden von der überörtlichen und örtlichen Steuerungsebene gemacht.
Die Steuerungsebene beobachtet die Umsetzung der Vorgaben (Monitoring) und überprüft
die Einhaltung (Controlling). Die Nutzung moderner Informationstechnologie zur
Lösung der oben beschriebenen Problemstellung führt deshalb zu zwei unterschiedlichen
Ansätzen: Im operativen Bereich steht vor allem das Führen der Fahrzeuge auf bestimmten
Linien im Vordergrund, also die Navigation. Im Bereich der Steuerung geht es um die Einhaltung
von Vorgaben, und deren Nachweis. Hierfür ist die Dokumentation der Fahrbewegungen
ein Hilfsmittel.
In beiden Bereichen wird die heute vorhandene Informationstechnologie noch nicht optimal
genutzt. Hier ist vor allem die Möglichkeit der satellitengestützten Positionsbestimmung
zu nennen und die Darstellung von Gelände- und Befahrungsinformationen in Geographischen
Informationssystemen.
Hauptziel der vorliegenden Untersuchung ist es, ein Verfahren zu entwickeln, das die Navigation
im Bestand ermöglicht und die Dokumentation der Fahrbewegungen erlaubt. Dieses
Verfahren soll mit Hilfe der Bordcomputertechnologie und des Ortungs- und Navigationssystems
GPS 12 realisiert werden.
Daraus ergeben sich für die vorliegende Untersuchung folgende Teilziele:
Allgemein:
1. Entwickeln und Optimieren einer einfach zu bedienenden DGPS-gestützten 13 Software
zur Anlage geländeangepasster Linien (Navigation), sowie zur Erfassung der Fahrbewegungen
(Dokumentation)
2. Untersuchung, ob mit Navigations- und Computertechnologie das Führen von Fahrzeugen
im Gelände sowie die Dokumentation der Fahrbewegungen möglich ist
Navigation:
3. Erprobung der Praxistauglichkeit des DGPS-Navigation durch Tests im Gelände
Die Genauigkeit, mit der Linien in Bestände eingelegt werden können, soll untersucht
werden.
4. Leistungsfeststellung beim DGPS-Verfahren und Vergleich mit bisherigen Verfahren
Durch Zeitstudien soll das konventionelle Verfahren mit der DGPS-Navigation verglichen
werden.
11 JACOB (2001), S. 46
12 Global Positioning System
13 Im Folgenden wird der Begriff Differentielles GPS verwendet, da dadurch zum Ausdruck kommt, dass es
sich um eine Echtzeit-Anwendung handelt (vgl. Kap. 1.4.4, S. 16).

Einleitung und Ziele 5
5. Aufzeigen ergonomischer Unterschiede zwischen der DGPS-Navigation und bisherigen
Verfahren
Mögliche ergonomische Veränderungen sollen erfasst und beschrieben werden.
6. Ökonomische Unterschiede zwischen dem DGPS-Verfahren und bisherigen Verfahren
Unterschiedliche Kosten hinsichtlich Geräteausstattung und Arbeitszeit bei den beiden
Verfahren werden erfasst und miteinander verglichen.
Dokumentation:
7. Begründung der Dringlichkeit der Dokumentation von Befahrung
Die forsttechnische Entwicklung der letzten Jahrzehnte wird analysiert und beschrieben;
ein Trend wird aufgezeigt, ein Bedarf an Dokumentation wird abgeleitet.
8. Entwickeln eines Konzeptes zur Erfassung, Bearbeitung und Speicherung von Sachdaten
Die notwendigen Grundlagen und Schritte der Befahrungsdokumentation werden
aufgezeigt.
Die genannten Ziele erfordern Ansätze aus der Informationstechnologie (Programmierung),
empirische Untersuchungen mit Geländeerhebungen sowie eine sozialwissenschaftliche
Begründung des Vorgehens.
1.3 Material und Methoden
Aus Gründen der Geschlossenheit der beiden Kapitel Navigation und Dokumentation werden
Untersuchungsmaterial und Arbeitsmethoden in den jeweiligen Kapiteln vorgestellt.
Dennoch soll hier eine knappe Übersicht gegeben werden.
Navigation
Zur Umsetzung der o.g. Ziele wird zunächst ein Programm entwickelt, das die geländeangepasste
Navigation erlaubt. Es wird ein Arbeitsverfahren zum Mulchen von JP-Beständen
entwickelt, das die Benutzung dieses Programmes integriert.
Gleichzeitig wird die Arbeitsweise des konventionellen Mulchverfahren vorgestellt. Mit beiden
Verfahren erfolgen praktische Geländeeinsätze.
Zeitstudien nach dem REFA-Verfahren 14 werden zu beiden Verfahren durchgeführt,
eine einfache Erfassung (Strichliste) ergonomischer Auffälligkeiten wird angewendet.
Mit vermessungstechnischen Mitteln wird die Lage der angelegten Erschließungslinien im
Gelände erhoben, und die Präzision der Navigation ermittelt.
Durch eine Kostenvergleichsrechnung werden die ökonomischen Kenndaten der beiden
Verfahren erfasst.
14 REFA (1991)

Einleitung und Ziele 6
Dokumentation
Es wird eine Literaturanalyse durchgeführt, die die Situation und das sozio-ökonomische
Umfeld der Forstwirtschaft im Allgemeinen und der Mechanisierung im Speziellen darstellt.
Durch eine Modellentwicklung wird aufgezeigt, welchem konkreten Ausmaß an Befahrung
unterschiedliche Bestände über eine Umtriebszeit ausgesetzt sind.
Eine zeitgeschichtliche Analyse setzt sich mit der Entwicklung der Bodenbelastung durch
Maschinen und der Forstmechanisierung in der Bundesrepublik auseinander.
Basierend auf den heutigen informationstechnischen Möglichkeiten wird ein Konzept der
Befahrungsdokumentation entwickelt.

Einleitung und Ziele 7
1.4 Grundlagen von GPS
1.4.1 Allgemeines
Satellitengestützte Ortungs- und Navigationssysteme haben heute im privaten und im geschäftlichen
Bereich eine weite Verbreitung gefunden. Das weitaus am häufigsten genutzte
System ist das NAVSTAR GPS. Dieser Ausdruck steht für NAVigation System with Time And
Ranging Global Positioning System und ist ein satellitengesteuertes Ortungs- und Navigationssystem,
das vom US-Verteidigungsministerium (USDoD) seit den 1970er-Jahren ursprünglich
für rein militärische Zwecke entwickelt wurde.
Die Grundidee des Verfahrens ist ähnlich dem üblichen Anschlussnehmen an Kirchturmspitzen
bei der Messung mit Tachymeter: durch Entfernungs- und Winkelmessung zu
mehreren, die Erde umkreisenden Satelliten, die eigene Position auf der Erdoberfläche zu
bestimmen. Neben dem eigentlichen Empfänger, der letztlich die jeweilige Position im Gelände
anzeigt (Nutzersegment), besteht das Global Positioning System noch aus einem
Raum- und einem Kontroll-Segment.
Nutzer - Segment
Vom Nutzer im Gelände oder auf dem Fahrzeug mitgeführte Empfänger, die Satellitensignale empfangen
und daraus Signallaufzeit und Position bestimmen. Eine typische Anwendungen ist die Navigation,
wobei die eigene Bewegung am Empfänger verfolgt wird (kinematische Anwendung). Eine
andere Anwendung ist die Vermessung von Punkten, Linien oder Flächen. GPS-Empfänger gibt es in
Genauigkeitsstufen von +/- 30 m bis in den Millimeterbereich hinein.
Raum - Segment
Dieses besteht aus 24 + x Satelliten, die in 12 Stunden die Erde in einer Höhe von 20200 km umkreisen.
Zur Zeit sind es 28 einsatzfähige Satelliten. 15 Jeder dieser Satelliten besitzt mehrere hochpräzise
Atomuhren und sendet permanent Radiosignale aus, die einen für den jeweiligen Satelliten spezifischen
Code tragen.
Kontroll - Segment
Das Kontroll - Segment besteht aus verschiedenen Überwachungs-Stationen, die sich äquatornah
rund um den Globus verteilen und den US - Militärs als Wartungs- und Steuerungs-Stationen für die
Satelliten dienen. Von diesen Stationen aus werden die Umlaufpositionen aktualisiert und die Satelliten-Uhren
kalibriert und synchronisiert.
Eingesetzt wird GPS zur Ortung, also der Ermittlung der Lage (Position) von Objekten
durch Angabe ihrer ebenen oder räumlichen Koordinaten. Erst wenn die Ortung erfolgt ist,
also die eigene Position mit hinreichender Genauigkeit bestimmt wurde, kann GPS in seiner
zweiten Funktion genutzt werden, der Navigation. Navigation im weitesten Sinne ist das
Führen eines Fahrzeuges von einem Ausgangsort auf bestimmtem Wege zu einem
Zielort. 16
1.4.2 Funktionsweise von GPS
1.4.2.1 Entfernungsbestimmung
Jeder Satellit erzeugt zu bestimmten Zeitpunkten spezifische Signale, die er aussendet. GPS
misst die Zeitdifferenz zwischen Außenden des Funksignals (Code) am Satelliten und dem
15 STAND JANUAR 2001
16 BACHMANN (1993), S. 20

Einleitung und Ziele 8
Eintreffen am Empfänger und berechnet aus dieser Zeitdifferenz die Distanz Satellit/Empfänger.
Es gilt die Formel 17 :
Formel 1: Berechnung der Entfernung zu einem Satelliten.
Die Empfänger werden von den Satelliten mit der aktuellen Uhrzeit versorgt. Zu einem
Zeitpunkt tSi erzeugt der Satellit einen Code mit definierter Länge und strahlt ihn aus.
Gleichzeitig wird im GPS-Empfänger eine Kopie dieses Codes erzeugt (Abb. 1). Da der Satelliten-Code
aber die Strecke PSR durchlaufen muss, trifft er zeitverzögert zur Code-Kopie
am Empfänger ein. Diese Zeitdifferenz zwischen der Nachbildung des Signals und dem
Eintreffen des erwarteten Signals vom Satelliten wird gemessen.
Die Signale werden auf zwei Trägerwellen gesendet. Das sogenannte L1-Band wird mit
einer Frequenz von 1575,42 Mhz (19,05 cm) ausgestrahlt, das L2-Band mit 1227,60 Mhz
(24,45 cm). Auf diese beiden Trägerwellen sind die Codes aufmoduliert: auf L1 der frei
zugängliche C/A- Code, auf L2 der nur für militärische Nutzer freigegebene P-Code. 18 Für
die Positionsbestimmung können sowohl die aufmodulierten Codes, als auch die Trägerwellen
selbst verwendet werden. Werden die Trägerwellen benutzt, spricht man von Trägerphasenmessung.
Grundprinzip bei beiden Messarten ist der Vergleich von Aussendezeit
und Empfangszeit. Da die Entfernung nicht direkt gemessen, sondern indirekt über die
Signallaufzeit bestimmt wird, die mit dem Uhrenfehler behaftet ist, spricht man auch
Pseudoentfernungsmessung (pseudorange). 19
Empfänger
-signal
Satelliten
-signal
PSR = c (tRi - tSi)
PSR = geometrische Entfernung zwischen Empfänger und Satellit
c = Lichtgeschwindigkeit
tRi = Empfängeruhrenstand zur Epoche i
tSi = Satellitenuhrenstand zur Epoche i
Abb. 1: Auf die Trägerwellen sind Codes aufmoduliert, die im Empfänger regeneriert werden.
Die Laufzeitverzögerung wird festgestellt und daraus die Entfernung berechnet.
Da die Ausbreitungsgeschwindigkeit elektromagnetischer Wellen ca. 300.000 km/sec beträgt
20 , und sich die Satelliten in einer Höhe von 20200 km befinden, ist das Signal etwa
0,0673 sec unterwegs. Diese Signallaufzeit muss hochpräzise erfasst werden, da von ihr
17 SAUERMANN (1993), S. 8
18 Coarse/Aqusition-Code, d.h. "Groberfassung" für Civil/Access, während der Precision-Code verschlüsselt ist
und nur speziellen milit. Empfängern gelesen werden kann.
19 Pseodorange ist die tatsächliche geometrische Entfernung PSR + alle Systemfehler
20 exakt: 299.792.458 m/s
Die Zeit, die ein
Signal benötigt, um
zum Empfänger zu
gelangen
+1
-1
+1
-1

Einleitung und Ziele 9
die Berechnung von PSR abhängt. Satellitenuhr und Empfängeruhr müssen deshalb exakt
gleich laufen, da jede Abweichung einen Fehler bedeutet. Würde z.B. die Empfängeruhr
die Signallaufzeit 1/10 zu lang messen, ergäbe dies einen Lagefehler der Position von 0,1
sec x 300.000 km/sec = 30.000 km.
Um solche Fehler zu verhindern, müssen die Zeiten absolut synchron gemessen werden.
Die Entfernung zum Satelliten entspricht dem Radius einer gedachten Kugelschale zum
Mittelpunkt, dem Satelliten (Abb. 2). Hat der Empfänger Kontakt zu zwei Satelliten, befindet
er sich dort, wo die beiden gedachten Kugeln sich schneiden. Die Schnittmenge ist ein
Kreis. Erst wenn mindestens drei Satelliten empfangen werden, entsteht ein Schnittpunkt,
in dem sich die drei Kugelschalen treffen. 21 Mit drei Satelliten wird eine Position zweidimensional
bestimmt. Erst wenn vier Satelliten zur Verfügung stehen, ist eine dreidimensionale
Positionsbestimmung, die auch die Höhenlage einbezieht, möglich.
Abb. 2: Positionsbestimmung im Schnittpunkt imaginärer Kugelschalen. Nach LEICA (2000,
S. 11) verändert.
Stehen Satelliten jedoch zu eng im Zenit beieinander, ergibt sich kein exakter Schnittpunkt
der gedachten Kugelschalen, sondern eine Schnittfläche, (Abb. 3). Dies induziert eine Unschärfe
in der Positionsbestimmung und dadurch einen Verlust an Genauigkeit.
Die Genauigkeit der Positionsbestimmung mit GPS ist also abhängig von der präzisen Entfernungsmessung
zu den benutzten Satelliten und der geometrischen Konfiguration dieser
Satelliten. 22
21 Eigentlich entstehen bei drei Kugenlschalen zwei Schnittpunkte. Der eine befindet sich auf der Erde, der
andere hat eine Position irgendwo im Weltall. Dieser zweite, irreale Punkt wird von der Software erkannt und
verworfen. Deshalb ist auch schon mit drei Satelliten eine zweidimensionale Punktbestimmung möglich.
22 SEEBER (1989), S. 293

Einleitung und Ziele 10
Abb. 3: Schnittpunkt der Kugelschalen (links) ergibt präzise Messung. Geklumpte Stellung
der Satelliten (rechts) ergibt eine Schnittfläche (rechts) und damit eine Messung mit geringer
Präzision. (aus HURN, 1989, S. 44).
Ein Maß für Qualität der Verteilung der Satelliten am Himmel ist der sogenannte PDOP
(precision dilution of position). Er ist ein Indikator für die geometrische Güte der Satellitenkonstellation
zum Zeitpunkt der Messung. Er kann gedeutet werden als reziproker Wert
des Volumens V eines Tetraeders, der aus Satelliten und Nutzerposition gebildet wird. 23 Es
gilt:
Formel 2: Berechnung des PDOP.
PDOP = 1/ V
V = Volumen des Tetraeders
Aus Abb. 7, S. 14 lässt sich dies geometrisch gut erkennen: Die beste geometrische Situation
ist gegeben, wenn das Volumen zum Maximum und der PDOP in Formel 4 damit zum
Minimum wird. Für die praktische Anwendung gilt deshalb: je kleiner der PDOP ist, desto
besser die Konstellation der Satelliten und damit die Präzision der Messung. Ein PDOP-Wert
von 1 stellt das Ideal dar, das nie erreicht wird. Werte bis 3 sind gut und liefern entsprechend
genaue Positionen. Werte von 3 - 6 können als ausreichend bezeichnet werden. 24
Allerdings nimmt die Genauigkeitsschwankung deutlich zu. Messungen mit PDOP-Werten
über 8 beinhalten im allgemeinen schon eine so große Schwankung der Position, dass sie
für die meisten Anwendungen nicht mehr tauglich sind. 25
Der PDOP ist das wesentliche Merkmal für die Qualität der Positionsbestimmung. 26
23 SEEBER (1989), S. 293 F
24 HURN (1989), S. 46
25 KETTEMANN (1995), S. 1206 arbeitete mit Werten besser 12.
26 Neben dem PDOP gibt es weitere Indikatoren, die ein Maß für die Qualität eines einzelnen Merkmals sind:
der HDOP für die zweidimensionale (2d) horizontale Koordinate, der VDOP für die Höhe, der GDOP für die
dreidimensionale Koordinate (3d) plus den Uhrenoffset. Die griffigste und aussagekräftigste Größe für den
Praktiker ist jedoch der PDOP.

Einleitung und Ziele 11
1.4.2.2 Bestimmen der Position des Satelliten im All
Die Satelliten haben eine Flughöhe von 20.200 km. Dies ergibt eine sehr zuverlässige Umlaufbahn,
die sich mit der entsprechenden Software leicht berechnen lässt, da es keine
bremsenden atmosphärischen Einflüsse gibt. Für jeden Punkt der Erde und jede Zeit lässt
sich so der entsprechende Stand der Satelliten im Voraus bestimmen.
12
10
8
6
4
2
0
Abb. 4: Satellitenfenster mit Intervallen von 30 Minuten. Solche Pläne dienen dazu, um für
Aufnahmen unter schwierigen Verhältnissen die optimalen Zeiten herauszusuchen.
Jeder GPS-Empfänger wird über eine vom Kontrollsegment herausgegebene und über die
Satelliten verbreitete Almanachdatei über die Umlaufbahn der nächsten drei Monate sowie
Änderungen oder Wartungsarbeiten informiert. Mit Hilfe dieser Information kann die
Sichtbarkeit eines jeden Satelliten an jedem Ort der Erde im voraus bestimmt werden. Bei
der Vorausberechnung der Satellitensichtbarkeit spricht man von guten und schlechten
Satellitenfenstern (Abb. 4). Die Kenntnis der Satellitenfenster ist zur Planung von Positionsmessungen
in schlecht einsehbaren Gebieten zwingend notwendig.
1.4.3 Fehlerquellen bei der Messung
Jedes technisch aufwändige Produkt beinhaltet die Gefahr des Auftretens gewisser Fehler.
Teilweise lassen sich solche Fehler leicht erkennen (z.B. durch physikalische Gesetzmäßigkeiten),
während versteckte Fehler (z.B. Softwarefehler) unbewusst zu falschen Ergebnissen
führen. Im Falle von GPS können dies sowohl gewollte als auch ungewollte Fehler sein.
Zum einen liegt in der Komplexität des Systems, der Entfernung der Satelliten zur Erde und
der aufwändigen Technik ein technisch bedingtes Fehlerpotenzial. Andererseits muss sich
der Anwender mit künstlich in das System „eingebauten“ Fehlern abfinden.

Einleitung und Ziele 12
Die wichtigsten Fehlerquellen sind nachfolgend erläutert:
Uhrenfehler
Bei einer Signalgeschwindigkeit von ca. 300.000 Kilometern pro Sekunde erzeugen ungenaue
Angaben über die Sende- oder Empfangszeit beachtliche Messfehler. 27 In einer Millionstel
Sekunde (0,000001 sec) legen die elektromagnetischen Wellen bereits 300 Meter
zurück. Entscheidend für die Genauigkeit ist also die präzise Messung der Signallaufzeit.
Der maximale Fehler der Atomuhren im Satellit beträgt 10 Nanosekunden je 12 Stunden,
das entspricht 0,3 m. 28 Dieser Fehler ist bekannt und kann als Konstante berücksichtigt
werden. Die in den Empfängern eingebauten Uhren arbeiten weit weniger genau, da sie
Temperaturschwankungen und Beschleunigungen ausgesetzt sind. Um eine gemeinsame
Systemzeit zu haben, wird die Empfängeruhr ständig per Satellitensignal korrigiert. Dennoch
bleibt ein Restfehler bestehen.
Atmosphäre
In der an Elektronen und positiven Ionen reichen Ionosphäre werden die elektromagnetischen
Wellen, die von den Satelliten ausgestrahlt werden teils reflektiert, teils abgelenkt
(Abb. 5). Dies führt zu einer längeren Laufzeit des Signals. Gerade in Jahren mit aktiven
Sonnenflecken treten besonders starke Störungen auf. Die Sonnenflecken erreichen etwa
alle 11 Jahre einen Höhepunkt. Im Jahr 2000/2001 befinden wir uns gerade in einem solchen
Maximum.
Abb. 5: Laufzeitverzögerungen des Signals (links) durch die Ionossphäre. Ihr Ausmaß ist
abhängig von der Elevation der Satelliten (rechts). LEICA (2000, S. 14-15).
Der Einfluss der Sonnenflecken auf die Ionosphäre ist um die Mittagszeit im Winterhalbjahr
am größten. 29 Auch in der Troposphäre werden die Signale durch unterschiedliche Konzentrationen
von Wasserdampf beeinflusst. Allerdings ist der Fehler kleiner als in der Ionosphäre.
Der Summe der atmossphärischen Fehler liegt bei bis zu 4 m. 30
Mehrwegeempfang (Multipath)
Mehrwegeempfang tritt auf, wenn die sich Antenne in der Nähe von reflektierenden Oberflächen
befindet. Das Satellitensignal wird dann von der Oberfläche auf die Antenne reflektiert,
was zu einem verfälschten Messergebnis führt. Diesen Effekt bezeichnet man auch
27 HARTL und THIEL (1996), S. 105
28 BACHMANN (1993), S. 36
29 WANNINGER (2000), S. 132
30 HURN (1989), S. 46, detaillierter: SEEBER (1989), S. 299 ff

Einleitung und Ziele 13
als Multipath. Der resultierende Fehler kann bis zu 20 m betragen. Durch geeignete Standortwahl
bzw. Antenne ist dieser Fehler minimierbar. Gerade dieser Fehler bewirkt im Wald
große Ungenauigkeiten, vor allem bei Feuchte an der Blatt- und Stammoberfläche.
Abb. 6: Mehrwegeeffekt im Wald, verändert
nach LEJEUNE und HELLEMANS
(2000, S. 43).
Empfängerfehler
Es gibt zahlreiche GPS-Empfänger für unterschiedliche Anwendungen in unterschiedlicher
Qualität. Das Spektrum reicht vom „hand-held“ Gerät, das für die Grobnavigation des
Hobbyseglers auf See gedacht ist, bis zum hochpräzisen Gerät für geodätische Zwecke.
Alle arbeiten mit unterschiedlicher Software, die die empfangenen Signale nach bestimmten
Algorithmen auswertet. Diese Algorithmen sind unterschiedlich aufwändig, je nachdem
wie genau das Ergebnis sein muss. Bei einfachen Geräten können zusätzliche Fehler
(1 m bis 2 m) durch Runden und Temperatureffekte entstehen. 31
Konstellation der Satelliten
GPS-Satelliten sind nicht geo-stationär, sondern sie bewegen sich auf Umlaufbahnen um
die Erde. Die Satellitenbahnen sind so verteilt und gegeneinander geneigt, dass immer etwa
sechs Satelliten sichtbar sind. Da sich diese Satelliten auf Ihrer Umlaufbahn aber mit
einer Geschwindigkeit von 5300 km/h bewegen, findet eine ständige Veränderung der Lage
der Satelliten zueinander statt, d.h. die Konstellation der Satelliten ist permanent im
Fluss. Um genaue Positionsmessungen durchführen zu können, braucht man aber eine
möglichst gute Verteilung dieser Satelliten am Himmel (Abb. 7).
31 LIU (1993), S. 24

Einleitung und Ziele 14
Abb. 7: Die Qualität der GPS-Ortung und Verteilung der Satelliten: links günstig, der PDOP
ist klein. Rechts ungünstige, die Satelliten stehen eng beieinander. Der ist groß. (aus SEEBER,
1989, S. 294).
Als Maß hierfür gilt der oben bereits erwähnte PDOP-Wert. Er wird vom Empfänger bei
jeder Aufnahme angegeben und beschreibt die Verringerung der Genauigkeit durch ungünstige
Stellung der Satelliten zueinander (z.B. geklumpte Lage, vgl. Abb. 3 und Abb. 7).
Auch dies ist ein Problem, das im Wald auf Grund der eingeschränkten Himmels-
Sichtbarkeit verstärkt auftritt.
Selective Availability
Selective Availability (S/A) ist eine von den militärischen Betreibern des Systems gewollte
Möglichkeit, um die Genauigkeit der Positionsbestimmung von GPS zu verschlechtern. Seit
dem 2.5.2000 ist dieses künstliche Rauschen zwar ausgeschaltet, jedoch behalten sich die
USA vor, es in Krisenzeiten wieder einzuschalten, um anderen Anwendern die hohe Genauigkeit
des Systems zu verwehren. Die Block II-Satelliten 32 sind mit einer Einrichtung versehen,
mit welcher die Navigationsdaten künstlich verschlechtert werden können. Die Verschlechterung
des Signals kommt dadurch zustande, dass man möglichst unvorhersagbar
und unkorrigierbar falsche Zeiten und/oder ungenaue Bahndaten sendet. Ist S/A eingeschaltet,
bedeutet dies für den zivilen Nutzer, dass die Positionsberechnungen zu 95% der
Zeit nicht ungenauer als 100 m und zu 99,99% der Zeit nicht ungenauer als 300 m sind. 33
32 Die Satellitengenerationen werden in Blöcken zusammengefasst, die unterschiedlichen technologischen
Stand haben.
33
KAPLAN (1996), S. 5

Einleitung und Ziele 15
Abb. 8: Am 2.5.00 wurde S/A abgeschaltet, dadurch verbesserte sich die Genauigkeit erheblich.
34
Im Schnitt ist von Genauigkeiten von etwa 100 m auszugehen. Militärische Empfänger
können diese künstliche Verschlechterung wieder ausgleichen, wenn sie über zusätzliche
Einrichtungen verfügen, welche die verschlüsselt gesendeten Korrekturdaten dekodieren
können. Ohne S/A ist mit diesem System und dem C/A-Code 35 theoretisch eine Genauigkeit
von 4 bis 20 Metern erreichbar. 36
Zusammenfassung
In Tab. 1 sind die Fehlereinflüsse und ihr Ausmaß zusammengestellt. Die Summe aller Fehler
ohne S/A überschreitet in der Regel nicht ± 5 m.
Tab. 1: Fehlereinflüsse bei GPS und DGPS (nach WÜBBENA 2000, S. 16, ergänzt).
Fehler Einfluss absolut
(GPS)
Einfluss relativ
(DGPS)
Satellitenbahn 5... 50 m 0,2 ... 2 ppm
Satellitenuhr 1 m 0,0 ppm
Empfänger mm ... m mm ... m
Ionossphäre 0,5 .. > 100 m 1 ... 50 ppm
Tropossphäre 0,01 ... 0,5 m < 3 ppm
Multipath Code m m
Multipath Phase mm ... cm mm ... cm
Antenne mm ... cm mm ... cm
S/A 100...300 m dm ... 10 m
Durch längere Messung mit gutem Empfänger und Mittelwertbildung können Genauigkeiten
erreicht werden, die im cm-Bereich liegen (nur geodätische GPS-Empfänger). Der
34 Grafik aus: BUNDESAMT FÜR KARTOGRAPHIE UND GEODÄSIE (2001) http://gibs.leipzig.ifag.de
35 Der Standard GPS-Code (Course/Acquisition)
36 STROBEL (1995), S. 108

Einleitung und Ziele 16
größte Fehler jedoch ergibt sich durch das künstliche Rauschen des Signals, sofern S/A eingeschaltet
ist.
1.4.4 Korrekturmöglichkeiten mit differenziellem GPS
Um fehlerhafte Messungen zu bereinigen kann differenzielles GPS angewendet werden.
Bei diesem Verfahren kommt neben dem im Gelände eingesetzten mobilen Gerät (Rover)
ein Referenzempfänger zum Einsatz. Die Antenne dieses Empfängers wird an einem zuvor
eingemessenen Punkt aufgebaut (Abb. 9). Dieser Empfänger misst permanent die eigene
Position und speichert die Abweichung von der Lage des Referenzpunktes sowie den genauen
Zeitpunkt der jeweiligen Messung ab. Durch Vergleich der Lagekoordinaten des Referenzpunktes
mit den aktuell gemessenen Koordinaten kann so ein Fehlervektor für jeden
einzelnen Zeittakt bestimmt werden, der die Abweichung von der wahren Position beschreibt
(Lagefehler).
Die vom mobilen Empfänger im Gelände berechneten Positionsdaten weisen den gleichen
Fehlervektor für die entsprechende Zeit auf wie die Referenzstation, sofern dieselben Satelliten
zur Berechnung herangezogen wurden. Dies ist üblicherweise in einem Radius von ca.
600 km um die Basisstation gegeben. Mit diesem Fehlervektor können die im Gelände erhobenen
Daten korrigiert werden. Dies kann im Nachhinein bei der Auswertung geschehen
(post-processing) oder in Echtzeit im Gelände (real-time). Post-processing wird bei hochpräzisen
Messungen verwendet, bei denen die Koordinaten im Gelände nicht vorliegen
müssen. Real-time ist notwendig, wo Koordinaten im Gelände bereits vorhanden sein müssen,
beispielsweise bei der Navigation.
Berechneter
Punkt
Fehlervektor
Bezugspunkt
Referenzempfänger
Sende
-anlage
Referenzstation
Abb. 9: Feststellung des Fehlervektors
an der Referenzstation
und Übertragung zum Rover.
Die real-time-Korrektur wird immer häufiger eingesetzt, weil die Navigationsanwendungen
zunehmen und die Nachbearbeitung der erhobenen Daten so entfallen kann. Die Übertragungswege
der Korrekturdaten von der Basisstation zum Empfänger im Gelände sind
heute vielfältig. Korrekturdaten werden von unterschiedlichen Diensten verbreitet. Der
Dienst ALF 37 wird von der Deutschen Telekom von Mainflingen bei Frankfurt aus auf Langwelle
ausgesendet und deckt ganz Deutschland ab. Er bietet eine Genauigkeit von besser
37 Accurate Positioning by Low Frequency
Korrektursignal
Rover

Einleitung und Ziele 17
als 5 m. 38 Der Korrekturdienst SAPOS 39 wird von der AdV 40 auf UKW-Basis betrieben und
bietet sowohl Echtzeit-Dienste als auch post-processing-Daten in vier Genauigkeitsstufen
an, die von 3 m bis in den Millimeterbereich reichen. 41 Daneben existieren auch Dienste der
Hersteller von GPS-Empfängern, die ihre Korrekturdaten über geostationäre Satelliten ausstrahlen.
Vom Eigenbetrieb einer Basisstation kommen die Nutzer immer mehr ab, da die
Kosten für das Referenzgerät und der technische Aufwand für Betrieb und Wartung der
eigenen Basisstation deutlich höher sind, als die Kosten für die Lizenzgebühren des Korrekturdienstes.
1.4.5 Ausblick
Die GPS-Technologie hat in den letzten Jahren eine ähnlich rasante Entwicklung erlebt wie
die Computer-Technologie. Dies gilt sowohl für Genauigkeiten und Rechengeschwindigkeiten
als auch für den rapiden Preisverfall der Hardware. Waren beispielsweise für einfache
Navigationsempfänger, bei denen differenzielles GPS nicht möglich ist, noch vor wenigen
Jahren über 2500 Euro zu bezahlen, kann ein wesentlich besseres Gerät heute schon
für unter 250 Euro erworben werden. GPS gewinnt ständig neue Märkte, beispielsweise
zunehmend in der KfZ-Branche (PKW, Speditionen, Rettungsfahrzeuge). Damit wird der
Kreis der Interessenten größer, was auch künftig die Preise verbraucherfreundlich halten
wird und die flächendeckende Versorgung mit differenziellen Korrekturdiensten gewährleistet.
Die Aussendung eines allgemeinen Korrektursignals in Deutschland ist inzwischen durch
die Deutsche Telekom und durch die Landesrundfunkanstalten verwirklicht. Welches
System sich letztlich durchsetzen wird oder ob beide Systeme nebeneinander weiterbetrieben
werden, ist noch nicht entschieden und wird vor allem von der Zahl der Nutzer abhängen.
Damit entfallen für den Anwender das aufwändige und kostspielige Betreiben
einer Basisstation und die Übermittlung zur mobilen Einheit über Funk.
Neben den bestehenden Systemen der Amerikaner und Russen 42 formiert sich auch in
Westeuropa immer mehr der Wunsch nach einem eigenen System. Grund ist die Unsicherheit
der Verfügbarkeit der russischen Satelliten und die Restriktionen und Schwierigkeiten,
mit denen die Amerikaner die Nutzung ihres Systems erschweren. Die Europäische Union
(EU) und die Europäische Raumfahrtbehörde (ESA) haben mit dem Programm GALILEO
eine Initiative gestartet, mit der ein ziviles Navigationssystem entwickelt, in Dienst gestellt
und betrieben werden soll. 43 Hauptgrund für die europäische Initiative sind Prognosen für
einen gewaltig ansteigenden Markt für Fahrzeug-Navigation. 44 Das europäische GALILEO
und das amerikanische GPS werden zwar vollkommen unabhängige Systeme sein, aber sie
sollen vollständig kompatibel und interoperabel sein, um den Anwendern maximalen Nutzen
zu liefern. GALILEO wird in mehreren Serviceklassen angeboten werden, wovon der
Basisservice mit Genauigkeiten von wenigen Metern kostenlos und jedem zugänglich sein
38 http://www.potsdam.ifag.de/alf/
39 Satelliten Positionierungsdienst der deutschen Landesvermessung
40 Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder der Bundesrepublik Deutschland
41 http://www.adv-online.de/produkte/sapos.htm
42 Russland betreiben ein ähnliches System, das GLONASS genannt wird.
43 GIBS (2000), S. 2 ff
44 DE JONG (2001a), S. 12

Einleitung und Ziele 18
soll. 45 Der erste Satellit soll 2004 gestartet werden, der Ausbau des Systems soll bis 2008
abgeschlossen sein. 46
1.5 GPS in der Forstwirtschaft
Als einer der großen Flächennutzer hat die Forstwirtschaft schon sehr frühzeitig begonnen
GPS zu testen und zu verwenden. Erste Veröffentlichungen über GPS im Forstbereich erschienen
1989/1990, ab 1993 setzte dann in der forstlichen Literatur eine richtige Welle
von Veröffentlichungen zu diesem Thema ein. 47 Dabei ist festzustellen, dass vor allem in
den USA und Kanada, sowie in Deutschland und Schweden über GPS im Wald geforscht
wird. 48 Als Forum für den internationalen Austausch hat sich der Workshop "GPS in
Forestry" herausgebildet, der seit 1996 im Zwei-Jahres-Turnus vom kanadischen Forschungsinstitut
FERIC 49 in Britisch Kolumbien abgehalten wird. Auch bei dem im Jahr 2001
erstmals veranstaltetem Symposium „Precision Forestry“ spielen Beiträge über GPS eine
wichtige Rolle. 50
GPS-Messungen kann man zunächst differenzieren nach der Art der Datenerhebung, die
statisch-stehend oder dynamisch-bewegt sein kann. Dabei tauchen im Wald spezielle Probleme
des Signalempfangs durch das Kronendach auf. In vielen Teilbereichen der Forstwirtschaft
ist die Verwendung von GPS heute ein Standard. 51
1.5.1 Art der Messung
Von der Art der Messung hängt in hohem Maße die Genauigkeit ab, mit der eine Position
bestimmt werden kann. Bei statischen Messungen wird ein Empfänger an einem konkreten
Punkt aufgebaut. Über einen längeren Zeitraum werden Positionen bestimmt (vgl. Abb.
10). Aus der Summe dieser Messungen an einem Ort wird das Mittel gebildet, eventuell
nachdem vorher Ausreißer herausgefiltert wurden. Solche statischen Messungen haben
den Vorteil, dass sich Schwankungen in der Positionsbestimmung nivellieren lassen und
dass die Wahrscheinlichkeit hoch ist, z.B. auch unter Kronendach eine ausreichende Zahl
von Satelliten zur Positionsbestimmung zu tracken. 52 Statische Messungen werden angewendet
bei der Vermessung von Grenzsteinen, von Inventurpunkten oder um die Koordinaten
von Holzlagerplätzen festzustellen.
45 GIBS (2000), S. 2 ff
46
DE JONG (2001b), S.. 20
47
ZIMMERMANN (1997), S. 49
48
HAMBERGER (1998), S. 5
49 Forest Engeneering Research Institut of Canada
50
PRECISION FORESTRY (2001) http://www.cfr.washington.edu/research.pfc/
51 Beispiele in Kap. 1.5.5, S. 24
52 Das Wort „tracken“ bedeutet Verbindung aufnehmen.

Einleitung und Ziele 19
Einzelpositionen
Sollwert Lage
5 m
X
2,5 m
Mittelwert Lage GPS mit
Standardabweichung
Mittlerer Lagefehler
Abb. 10: Schematische Darstellung der
Lageabweichung bei einer statischen
Messung.
Bei der kinematischen GPS-Messung 53 , also der Messung in der Bewegung, werden Positionen
fortlaufend für verschiedene Orte bestimmt, die auf einer Linie hintereinander liegen.
Für jeden Ort wird nur eine Position bestimmt. Dabei ist der Abstand zwischen zwei
Messungen abhängig vom Zeitintervall zwischen zwei Positionsberechnungen des Empfängers
(logging rate) und zum anderen von der Geschwindigkeit, mit der Empfänger und
Antenne bewegt werden. Bei der kinematischen GPS-Messung kann kein stabiles Mittel
gebildet werden, jede gemessene Position steht für sich alleine. Da die Antenne bewegt
wird, verändern sich ständig die Umweltbedingungen des Empfangs. Dies gilt vor allem im
Wald. Durch die Bewegung werden Satelliten kurzzeitig durch starke Stämme oder Kronen
verdeckt, dichte Stellen im Kronendach wechseln mit lichten Stellen, Verbindungen zu Satelliten
werden vom Empfänger verloren und müssen neu aufgebaut werden. Darum sind
kinematische GPS-Messungen als labil einzustufen. Die Qualität kinematischer Messung
hängt deshalb deutlich stärker von einer guten Satellitenkostellation ab als es bei statischen
Messungen der Fall ist. Kinematische Messungen im Forstbereich finden statt auf bodengebundenen
Fahrzeugen und auf Luftfahrzeugen, bei der Telemetrie von Wildtieren oder
wenn mit Handgeräten Wege oder sonstige Linien mit fortlaufendem Aufzeichnungsmodus
eingemessen werden. Die Navigation ist ebenfalls eine kinematische Anwendung, die
aber nicht zwingend mit dem Abspeichern der gemessenen Positionen verbunden ist.
1.5.2 Besondere Probleme mit GPS in der Forstwirtschaft
Durch das Kronendach im Wald wird der GPS-Empfang eingeschränkt, gestört oder ganz
verhindert. Da die Empfangsverhältnisse im Wald zudem von Ort zu Ort völlig unterschiedlich
sind, ist eine Messreihe mit homogener Qualität im Wald kaum möglich. So können
bei Polygonzügen einige Punkte sehr gut und mit geringer Lageabweichung gemessen
sein, während andere eine hohe Lageabweichung aufweisen und wieder andere Punkte
des geplanten Polygonzuges gar nicht messbar sind.
53 manchmal auch als dynamische Messung bezeichnet
Y

Einleitung und Ziele 20
Tab. 2: Mit abnehmender Elevation der Satelliten nimmt der Weg durch das Kronendach
zu (gerechnet für einen 32 m hohen Bestand, Antennenhöhe 2 m).
Elevation (Grad) 90 75 60 45 30 15
Strecke (m) 30,0 31,1 34,6 42,4 60,0 115,9
Der Grund für dieses Problem liegt in der Überschirmung der Antenne durch das Kronendach
und der dadurch bewirkten Verhinderung bzw. Verschlechterung des Signalempfangs.
Denn um eine präzise Position bestimmen zu können, müssen die Satelliten gut
verteilt am Himmel stehen. Je tiefer aber die Satelliten am Horizont stehen, desto ungünstiger
sind die Empfangsbedingungen im Wald, weil die Signale vom seitlichen Kronendach
gedämft, deformiert oder abgeschattet werden.
Abb. 11: Die Weglänge des Signals
durchs Kronendach zur
Antenne ist abhängig von der
Elevation der Satelliten. Von den
zenitnahen Satelliten kann nur
einer für die Messung verwendet
werden.
Je flacher die Satelliten am Himmel stehen, desto weiter ist der Weg des Signals durch das
Kronendach und desto höher ist auch das Risiko für potenzielle Abschattungen und Störungen
(vgl. Tab. 2 und Abb. 11). Das Rauschen des Signals nimmt zu. 54
Die besten Empfangsbedingungen im Wald, mit teilweise freier Himmelssichtbarkeit, sind
im Zenit gegeben, direkt über der Antenne. Deshalb werden von den Empfängern v.a.
Signale hochstehender Satelliten empfangen. Aus trigonometrischen Gründen kann aber
nur einer dieser hochstehenden Satelliten für die Positionsbestimmung verwendet werden,
weil sich sonst ungünstige Schnittbedingungen der Kugelschalen ergeben (vgl. Abb. 3 und
Abb. 11), die geringere Genauigkeiten zur Folge haben (hohe PDOP-Werte).
Durch Veränderung der Antennenhöhe kann ein günstigerer Öffnungswinkel für die Antenne
erreicht werden. So bewirkt eine Veränderung der Antennenhöhe von 2 m auf 4 m
in einem 30 m hohen Bestand und auf einer 4 m breiten Schneise (= Breite des Lichtbandes
über der Rückegasse) eine Zunahme des Öffnungswinkels von 16,3° auf 17,5°. Durch
das Verstellen der Antennenhöhe kann also eine begrenzte Verbesserung der freien Himmelssichtbarkeit
erreicht werden. Wird unter denselben Bedingungen gemessen, aber in
einer Schneise, die 6 m breit ist, erweitert sich der Blick auf das sichtbare Himmelsband von
54 Ausgedrückt wird dies im SNR-Wert (Signal-to-Noise-Ratio), der das Verhältnis von Signalstärke zu Rauschstärke
angibt. Er wird für jeden einzelen Satelliten angegeben und ist im Wald höher als auf der Freifläche.

Einleitung und Ziele 21
16,3° auf 24,2°. Ein horizontaler Wechsel des Messstandortes auf eine günstigere Stelle
bringt also mehr Aussichten auf guten Empfang als eine vertikale Veränderung der Antennenpostion.
55
Satellitenverteilung am Horizont Positionsberechnung mit
den Satelliten 1,2,3 und ...
SAT 4
West Ost
SAT 2
60°
Wegrichtung
SAT 1
Nord
Süd
30°
0°
SAT 3
SAT 5
Abb. 12: Parallelversatz
bei Satellitenwechsel.
Nach
KREUTTER (1995, S.
1204) verändert.
Kronendach und Stämme hindern den Empfänger, denselben Satelliten über einen längeren
Zeitraum zu beobachten. Deshalb muss der Empfänger in seiner Positionsbestimmung
häufig zwischen verschiedenen Satelliten wechseln. Jeder Satellitenwechsel führt aber zu
einem sprunghaften Positionsänderung. 56 Bei einer kinematischen Aufnahme von Linien,
beispielsweise Waldwegen, kann es dadurch zu einem Parallelversatz bei einem solchen
Satellitenwechsel kommen (Abb. 12). Während die in Wegrichtung liegenden Satelliten 1,
2 und 3 ungestört über einen längeren Zeitraum beobachtet werden können, weil in der
Schneise keine Abschattungen vorhanden sind, sind die senkrecht dazu liegenden Satelliten
4 und 5 schlechter zu empfangen. Ein Satellitenwechsel des Empfängers führt hier -
bei einem kinematischen Einsatz - zu einem Parallelversatz von mehreren Metern. 57
Durch Blätter und Nadeln vergrößern Bäume ihre Oberfläche, um möglichst viel Sonnenlicht
für die Photosynthese absorbieren zu können. Bei Regen ist die gleiche Oberfläche von
einem Feuchtigkeitsfilm überzogen. Das führt dazu, dass dieses Wasser das GPS-Signal
ausfiltert und eine Verbindung Empfänger-Satellit verhindert. 58 Dadurch wird die Zahl der
empfangbaren Satelliten an Regentagen erheblich eingeschränkt. OEFVERBERG konnte an
Regentagen 30 - 50 % der Positionen nur 2-dimensional bestimmen, während es an
trockenen Tagen lediglich 10 - 15 % waren. 59 Auch LÜKE und HEELING (1996, S. 81) berichten
von vermindertem Sattelitenempfang bei feuchter Witterung und Tropfenbehang an
55 Um denselben Effekt durch eine Veränderung der Antennenhöhe zu erreichen, müsste die Antenne auf
eine Höhe von 11,4 m gebracht werden.
56
HAMBERGER (1997), S. 130
57
KREUTTER (1995), S. 1205
58
KETTEMANN (1995), S. 1202
59
OEFVERBERG (1995), S. 1207
SAT 4
SAT 5

Einleitung und Ziele 22
Blättern und Nadeln. Daneben konnten sie feststellen, dass bei windigem Wetter und daraus
resultierenden Baumbewegungen kurzzeitige Signalunterbrechungen einzelner Satelliten
auftraten. 60
Auch der Wassergehalt der Blätter nimmt Einfluss auf das Signal. LANCE (1993, S.18) stellt
fest, dass der Abschattung unter dem dichten, aus dicken Blättern bestehende Kronendach
von Mangrovewäldern größer ist, als unter den Kronen von Eukalyptus, der dünne Blätter
mit geringerem Wassergehalt besitzt. KENNEDY (1997, S. 5) beschreibt für Neuseeland, dass
der Empfang unter dem dichten Kronendach von Pinus radiata schwieriger ist, als unter
dem Schirm einheimischer, neuseeländischer Wälder.
1.5.3 Untersuchungen zu Genauigkeit und Signalempfang unter Schirm
Seit GPS in der Forstwirtschaft ein Thema ist, finden Genauigkeitstests unter Schirm statt.
In verschiedenen Beständen, zu verschiedenen Jahreszeiten mit unterschiedlichen Empfängern
und zu unterschiedlichen Satellitenkostellationen wurde und wird statisch und kinematisch
getestet. Einige neuere Untersuchungen seien herausgegriffen.
Bei FERIC wurden 1997 sieben GPS-Empfänger im statischen und kinematischen Modus
untersucht. Dabei wurden erhebliche Unterschiede zwischen den Geräten festgestellt. Bei
Messvergleichen an Polygonen unterschiedlicher Größe und unter verschiedenen Bestandesbedingungen
erreichten vier Geräte Flächengenauigkeiten von besser als 2%. 61
HAMBERGER ET AL. (2001) 62 testeten für eine Anwendung bei der Bundeswaldinventur sieben
Empfänger statisch unter Kronendach. Dabei konnten sie bei den meisten dieser auf Basis
des C/A-Codes arbeitenden Geräte sehr hohe Empfangsraten sowohl für das GPS-Signal als
auch für das Korrektursignal feststellen. Die mittlere Lageabweichung der fünf besten Geräte
betrug zwischen 2,9 m und 6,9 m. Von ähnlichen Ergebnissen berichten FRITZ und
GAWEHN (2001), die Versuchseinrichtungen mit einem Leica GS 50 eingemessen haben.
NAESSET (1999) hat bei statischen Punktmessungen über Zeiträume von 2,5 min bis 30 min
unter Schirm festgestellt, dass 12-Kanal-Empfänger mit C/A-Code und Trägerphasenmessung
mit mittleren Genauigkeiten von 0,8 m bis 2,2 m deutlich genauer arbeiten als Empfänger,
die nur über C/A-Code verfügen (1,2 m bis 3,7 m). Ferner konnte er eine zunehmende
Genauigkeit mit sinkender Grundfläche und sich verbessernder Satellitengeometrie
feststellen.
Kinematisch:
HAMBERGER hat 1999 kinematische Tests unter verschiedenen forstlichen Bedingungen
durchgeführt, um unterschiedliche Empfänger auf ihre Eignung im bewegten Einsatz auf
Forstmaschinen zu testen. Dabei verwendete er mehrere Toleranzkorridore, um die Aufzeichnungsqualität
zu überprüfen. Er stellte fest, dass beim besten Empfänger im Mittel
über alle Bestände hinweg 55% der Positionsmessungen in diesem Korridor lagen, womit
40 % der zurückgelegten Strecke unterbrechungsfrei dargestellt werden konnten.
Bei der kinematischen Einmessung von Waldwegen (C/A-Code-Empfänger) konnte KREUTTER
(1995, S. 1205) eine Reproduzierbarkeit der Ergebnisse von 5 bis 6 m feststellen. KUHN
(1997, S. 314) konnte mit dem gleichen Aufnahmegerät die maximale Klaffung zwischen
60 Diese Beobachtung konnten sie v.a. in jüngeren, stammzahlreichen Laubholzbeständen machen.
61 COURTEAU und DARCHE (1997), S. 16
62 HAMBERGER, BOLLIN und CZAJA, (2001), S. 20

Einleitung und Ziele 23
zwei Aufnahmen auf 3 - 4 m verringern, allerdings erst, nachdem einzelne Ausreißer eliminiert
worden waren, die sich in einem Bereich von 10 m bis 50 m befanden.
FIRTH und BROWNLIE (1998, S. 24) stellten bei kinematischen Aufnahmen von neuseeländischen
Waldwegen fest, dass es einen inversen Zusammenhang zwischen Baumalter (Höhe)
und der Aufnahmerate und Aufnahmegenauigkeit von GPS-Empfängern gibt.
FORGUES (1998a) untersuchte den Empfang des Korrektursignals von einem geostationären
Satelliten im bewegten Einsatz unter forstlichen Bedingungen. Dabei verglich sie vier verschieden
dichte forstliche Bestände mit dem Empfang des Korrektursignals auf einer Straße.
Sie stellte fest, dass 97 % der gemessenen Positionen auf der Autoroute korrigierbar
waren, während im Wald nur zwischen 0 % und 6,6 % der gemessenen Positionen korrigiert
werden konnten. Dagegen konnten LEJEUNE und HELLEMANS (2000) in einem dreijährigen
lichten Jungpappelbestand eine Empfangsrate des Korrektursignals von 98,7 %
feststellen, während es in 50jähriger dichter Fichte bei 79, 5 % lag.
Beim Einsatz von GPS zur Navigation zu Inventurpunkten im Wald konnten EVANS ET. AL.
bereits 1992 Inventurpunkte mit einem Offset zwischen 4 m und 10 m auffinden. 63
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass im Wald die Empfangsrate vermindert und die
Lageabweichung größer ist. Dennoch werden sowohl im statischen als auch im kinematischen
Modus Genauigkeiten erreicht, die besser als 10 m häufig sogar besser als 5 m sind.
1.5.4 Maßnahmen um die Messung im Wald zu verbessern
Eine Möglichkeit, um den Empfang im Wald zu verbessern bietet eine speziell für schwierige
Bedingungen entwickelte Hardware. Diese Empfänger sind ausgelegt, auch Signale von
verminderter Qualität zu verarbeiten sowie starke Schwankungen in der Signalstärke zu
tolerieren. Sie arbeiten zum größeren Teil mit Code-Messungen (C/A), es gibt aber auch
Geräte, die mit Code- und Trägerphasenmessung arbeiten und so höhere Genauigkeiten
erreichen können. 64
FORGUES (1998b) arbeitete mit einem Hybrid-Empfänger, der sowohl die Daten von GPS als
auch von GLONASS, dem russischen Satellitensystem, empfangen konnte. Sie stellte sowohl
im statischen als auch im kinematischen Einsatz deutliche Verbesserungen fest, da
mehr Satelliten empfangen wurden und somit mehr Datenmaterial für die Positionsberechnung
zur Verfügung stand. 65
In Tab. 3 ist zusammengestellt, welche Ursachen es für den schlechten Signalempfang im
Wald geben kann, welche Auswirkungen dies hat, und welche Maßnahmen ergriffen werden
können, um im Wald dennoch brauchbare Messungen durchführen zu können.
63 EVANS ET AL. (1992), S. 69
64 KUHN (1997), S. 311
65 Im statischen Einsatz lagen die Abweichungen von der Sollposition des Hybrid-Systems im Vergleich zu
GPS etwa im Bereich von 25 %, kinematisch konnten Flächen wesentlich genauer bestimmt werden.

Einleitung und Ziele 24
Tab. 3: Verbesserung des Signalempfangs im Wald.
Ursachen Auswirkung Maßnahme
Dichtes Kronendach, hohe
Grundfläche, hoher Bestand
Feuchtigkeit an Blättern
und Nadeln
Verwendete Satelliten in
einer Reihe
Täler, Schluchten 66
Dämpfung, Deformation, Abschattung
des Signals
Zunahme des Rauschens (SNR)
Steile Satelliten (PDOP)
Absorption des Signals
Empfang günstig stehender Satelliten
verhindert (nur steile Satelliten,verfügbar,
dadurch hoher
PDOP)
Erhöhung der Antenne
Exzentrische Messung an günstigerem
Punkt
Wiederholung an trockenem
Messtag
Parallelversatz Mehrfachmessung (kin.)
Empfang günstig stehender Satelliten
verhindert (nur steile Satelliten,verfügbar,
dadurch hoher
PDOP)
Polygonzug mit statisch gemessenen
Punkten
Planung des Einsatzes nach
günstigen Satellitenfenstern
Allgemein Hybrid-Empfänger,
1.5.5 Anwendungsbeispiel in forstlichen Fachbereichen
Mehrkanal-Empfänger
Trotz der beschriebenen Einschränkungen, die beim Gebrauch von GPS im Wald hinzunehmen
sind, wird dieses Ortungs- und Navigationssystem in forstlicher Praxis und Forschung
vielfältig angewendet. Zahlreiche Fachbereiche der Forstwirtschaft nutzen GPS für
ihre spezifischen Anforderungen. Besonders die Forsttechnik und die Planung nutzen dieses
Medium. Im Folgenden sollen einige ausgewählte Bereiche vorgestellt werden.
1.5.5.1 Forsttechnik
Unter dem Sammelbegriff Forsttechnik sollen hier die Bereiche Holzernte und Holztransport
sowie der Wegeunterhalt und der Einsatz von Luftfahrzeugen verstanden werden.
Verbindendes Element ist, dass GPS hier v.a. kinematisch auf Fahrzeugen eingesetzt wird.
Nachtarbeit (Kanada)
REYNOLDS (2000) beschreibt die Verwendung von GPS zur Navigation von Forstmaschinen
bei Nacht. Dadurch kann eine höhere Auslastung der Maschinen erfolgen. Die Leistung der
Maschinen bei Nacht ist etwas geringer als bei Tag, weil langsamer und sorgfältiger gearbeitet
wird. Deshalb stellt er auch weniger Schäden am verbleibenden Bestand fest. 67 Der
Autor kommt trotz der geringeren Leistung bei Nachteinsatz zu einer insgesamt positiven
66 Der Datenempfang in engen, tief eingeschnittenen Täler ist wegen des geringen Öffnungswinkels problematisch.
Oft kann nicht einmal die Mindestzahl von vier Satelliten getrackt werden. Auch die Exposition von
Tälern und Hängen beeinflußt die Aufnahme, da Satelliten ungleich verteilt sind. Auf nördlich exponierten
Hängen gibt es oft Verbindungsprobleme. FELDMANN (1997, S. 41)
67 Andere Studien belegen höhere Bestandeschäden bei Nachtarbeit. (WEIXLER, ET AL.1999b, S. 937)

Einleitung und Ziele 25
Bilanz, da die Effektivität der Maschine durch eine Verdoppelung der produktiven Maschinenarbeitsstunden
enorm gesteigert werden kann.
Harvester (Finnland)
LUKKARINEN und RÄSÄNEN haben 1998 eine Vision entwickelt, wie GPS die Arbeit des Fahrers
erleichtern könnte. Heute sind einige dieser Ideen bereits verwirklicht. Viele finnische Harvester
verfügen über ein GPS-Navigationssystem. 68 Dieses ist mit einem mobilen PC verbunden
und mit digitalen Karten hinterlegt. Es hilft dem Fahrer den Einschlagplatz aufzufinden
und dessen Grenzen zu erkennen. Daneben können in den digitalen Karten Biotope
oder Gefährdungen (Hochspannungleitungen) eingetragen sein. 69 Durch die online-
Verbindung Harvester - Zentrale ist die betreuende Forstgesellschaft stets aktuell über den
Stand der Aufarbeitung informiert bzw. kann der Fahrer umgekehrt spezielle Einschnittaufträge
annehmen.
Frachtoptimierung (Schweden)
ARVIDSSON (2001) stellte ein System vor, bei dem die Sortiments- und Positionsinformation
des Holzes von den Teilnehmern der Holzerntekette von einem zum anderen weitergegeben
werden, bis das Material im verarbeitenden Werk ankommt. Wesentliches Element
dieser Holzflussplanung ist die Positionsbestimmung der Holzlager und der Frachtfahrzeuge
mit GPS. Durch permanenten Datenaustausch können die Routen der LKWs, die das
Holz aufnehmen, optimiert werden und Rückfrachten versorgt werden. Dadurch konnten
Leerfahrten deutlich vermindert werden.
HAUSKNECHT ET AL. (2001, S. 108 f) entwickelten in Deutschland mit einer Firma aus dem Bereich der KfZ-Navigation ein
GPS-gestütztes System mit GIS-Elementen, das es ortsunkundigen Fuhrunternehmen erlaubt, Holzpolter zügig aufzufinden.
Dabei werden bestimmte Wege und Abfuhrrichtungen in digitalen Karten vorgegeben. Auch Schranken oder im
Winter gesperrte Streckenabschnitte sind erkennbar.
Straßeninstandhaltung (Kanada)
GPS wird eingesetzt zur Erfassung von Wegedaten und zur Einrichtung eines digitalen
Straßenregisters. Durch Vergabe von Attributdaten können Wege und Wegeabschnitte
strukturiert inventarisiert werden. Mit diesen Daten können dann gezielt periodische Inspektionen
zur Wegeinstandhaltung durchgeführt werden (Forest Road Management
System). 70
Über den Einsatz von GPS zur Zuordnung von Befahrungsqualitäten zu bestimmten Fahrzeugen
wurde auf S. 3 bereits berichtet.
Fluzeuge (USA, Deutschland)
Die US-Gesellschaft Weyerhaeuser setzt GPS auf Flugzeugen ein, um Düngemittel und
Herbizide flächenscharf ausbringen zu können. 71 Die räumlichen Befliegungsdaten können
gleichzeitig als Nachweis der Einhaltung von Besitzgrenzen dienen.
Bei der Ausbringung von Ködern für die Tollwut-Impfung bei Füchsen wurde in einem Pilotprojekt
in Rheinland-Pfalz ein Hubschrauber eingesetzt. Dabei trug der Pilot eine halbdurchlässige
Cyberbrille, die ihm erlaubte sowohl die Informationen des Bildschirms zu sehen
als auch seine reale Flug-Umwelt wahrzunehmen. Die Abwurfstellen der Köder wurden
68
UUSKOSKI (2000, S. 14); VOGES (2000, S. 35) berichtet von der finnischen Firma UPM-Kymmene von deren
320 Harvestern 150 mit DGPS ausgestattet sind.
69
VOGES (2000), S. 34
70
MACDONALD und ENG (2000), S. 8
71
POWER (2000), S. 50

Einleitung und Ziele 26
mit DGPS lokalisiert, registriert und in einer digitalen Karte visualisert, an der der Pilot sich
bei den weiteren Abwürfen orientieren konnte. 72
Befahrungsmuster (Neuseeland)
MCMAHON (1997) hat in Neuseeland Holzentemaschinen mit GPS-Empfängern ausgestattet
und ihre Bewegungen bei der Aufarbeitung eines Kahlschlages aufgezeichnet. Die erfassten
Bewegungsrichtungen hat er in Streifen umgerechnet und kartenmäßig dargestellt.
Dabei konnte er feststellen, dass es Bereiche gibt, die unterschiedlich häufig befahren wurden.
Diese hat er in Kategorien zusammengefasst und in der Karte farblich visualisiert. So
konnten besonders belastete Bereiche identifiziert werden.
Abb. 13: Befahrung bei einem Kahlschlag in
Neuseeland. Die Farben kennzeichnen Bereiche
unterschiedlicher Überfahrungsfrequenzen.
MCMAHON (1997, S. 44).
Rettungskette (Deutschland)
Waldarbeit ist gefährlich, oft findet sie in abgelegen Gebieten allein statt. Bei Unfällen sind
deshalb zwei Problemkreise zu lösen: Wie wird Ereignis und Ort des Unfalls der Rettungsleitstelle
bekannt? Wie finden die Rettungskräfte die verletzte Person? Der Forstliche Maschinenbetrieb
Ochsenberg hat dazu ein System für Rücker entwickelt, bei dem der Alarm
aktiv und passiv ausgelöst werden kann. 73 Mit einem in der Maschine eingebauten GPS-
Empfänger werden die Koordinaten permanent ermittelt und und bei Auslösen des Notrufsignals
über Mobilfunk in die Leitstelle übertragen. Die Leitstelle stellt auf Grund dieser Information
den Unfallort genau fest und druckt Karten aus, mit denen die Rettungskräfte
den Unfallort auffinden. Genau mit dem umgekehrten Ansatz arbeitet das „Münstertaler
Modell“. 74 Hier erhält eine Waldarbeiterrotte im schriftlichen Arbeitsauftrag die Koordinaten
des Einsatzortes. Bei Personenschaden ist der Notruf aktiv vom unverletzten Rottenmit-
72 SCHNEIDER (2000), S. 153
73 ENCKE (1999), S. 1156 f
74 PFEFFERLE (2000), S. 268 f

Einleitung und Ziele 27
glied durchzuführen. Dabei werden die Koordinaten fernmündlich der Leitstelle gemeldet.
Anschließend nutzen die Rettungskräfte (Flugwacht) GPS und seine Navigationsfunktion
um den Unfallort aufzufinden.
1.5.5.2 Forstliche Kartierung und Planung
Neben dem mehr operativen Einsatz von GPS auf Maschinen findet das System auch Anwendung
für die Datenerhebung und -nutzung in den planenden und steuernden Disziplinen
der Forstwirtschaft.
Grenzvermessung
TAYLOR (1998) sowie BEDDOES (1998) beschreiben die Vorteilhaftigkeit von GPS beim Vermessen
und Auffinden von Besitzgrenzen und Grenzen von Nationalparken in Kanada.
Auf den Fidschi-Inseln konnten 60.000 ha Mahagoni Plantagen innerhalb eines Jahres mit
DGPS eingemessen werden, was mit konventionellen Methoden (und gleichem Personaleinsatz)
über 10 Jahre gedauert hätte. 75
In Mitteleuropa haben sich BRENNER und DÖLLER (1997, S. 50 f) mit der GPS-Vermessung
alpiner Waldgrenzen befasst. Dabei nutzten sie statische GPS-Messungen, um Triangulationspunkte
zu schaffen, die ins amtliche Festpunktfeld eingebunden wurden. 76 Anschließend
wurden Grenzpunkte terrestrisch konventionell, mit Trägerphasenmessung und mit
C/A-Code gemessen. Beim Vergleich der Messpunkte zwischen der Trägerphasenmessung
und den kontrolliert terrestrischen Werten, konnten sie eine Abweichung von max. 3 bis
4 cm feststellen, die Code-Messungen wichen im Mittel 50 cm von der Trägerphasenmessung
ab. Nicht GPS-tauglich waren bei der Trägerphasenmessung rund 27 % und bei der
Code-Messung rund 8 % der Grenzpunkte.
Kontrollpunkte für Photogrammetrie
Um Orthophotos zu georeferenzieren, also um sie in bestehende Koordinatensysteme einzuhängen,
werden sogenannte Passpunkte benötigt, die im Luftbild gut erkennbar und im
Gelände zweifelsfrei aufzufinden sind. Werden die Koordinaten dieser Punkte mit DGPS
erfasst, fällt die zeitintensive Anschlussnahme an einen trigonometrischen Punkt weg, es
können deutliche Steigerungen in der Wirtschaftlichkeit erreicht werden. 77 Allerdings setzt
dies voraus, dass von den einzumessenden Punkten aus gute Himmels- und damit Satellitensichtbarkeit
gegeben ist. BAUER (2001, S. 16) konnte bei seinen Passpunktmessungen
im Hochgebirge GPS nicht verweden, da infolge von Abschattungen durch Berghänge sehr
oft kein ausreichender Signal-Empfang gegeben war. 78
GPS als Werkzeug zur Datenerhebung für GIS
Für den Aufbau von forstlichen Management-Systemen sind räumliche Daten erforderlich.
Karten können veraltet oder fehlerhaft sein. Durch die Überzeichnung der Linien werden
Abweichungen beim Digitalisieren induziert. Hinzu kommen Digitalisierfehler die umso
größer sind, je kleiner der Maßstab der Digitalisiervorlage war. GPS bietet sich hier als ergänzendes
Werkzeug der Informationsbeschaffung an, um Daten präzise und zeitsparend
im Gelände zu erfassen. 79 Tragbare Pen-Computer ermöglichen es heute, GIS-Daten mit ins
75
LATILEVU (2000), S. 21 f
76 Die Restklaffungen betrugen im Mittel 3 cm. BRENNER und DÖLLER (1997), S. 50
77
STÖßEL (2000), S. 143 f.
78 Die oben zitierten BRENNER und DÖLLER (1997) erzielten gute Ergebnisse im Hochgebirge, allerdings arbeiteten
sie an einem südexponierten Hang zw. 1000 m und 2000 m. Südexposition ist positiv für die Satellitensichtbarkeit.
79
FALESCHINI und NIEßL (1998), S. 113, EHGARTNER (1996), S. 53, WUNDERLICH (2000), S. 53

Einleitung und Ziele 28
Gelände zu nehmen, zu überprüfen und zu aktualisieren. 80 Solche aktualisierte Daten sind
notwendig um komplexe Planungsaufgaben mit zufriedenstellendem Ergebnis und unter
vertretbarem zeitlichen Aufwand zu bewältigen. 81
Auch die Forstkartenerstellung und -fortführung findet heute effizient und zeitnah zur Erhebung
auf Datengrundlage von Geo-Informationssystemen statt. 82
Forstinventur
Schon frühzeitig wurde die Navigationsfunktion GPS genutzt, um permanente Inventurpunkte
aufzufinden. 83 Ziel ist es dabei, die Auffindezeit zu verringern und den Aufnahmetrupp
möglichst nahe an den Plot heranzuführen. EVANS ET AL. erreichten bereits 1992 im
Echtzeitbetrieb Genauigkeiten von 4 m bis 10 m. KETTEMANN und WAAGELAAR (1998) beschreiben
ein kombiniertes Verfahren aus konventioneller Einmessung und GPS-Messung
um Inventurpunkte bei der Betriebsinventur einzumessen bzw. wiederaufzufinden. Für die
Landeswaldinventur in Nordrhein-Westfalen wurden die Einhängepunkte der Trakte mit
GPS mit einer Genauigkeit von 3 m eingemessen. 84 Zur Lagefeststellung der Stichprobenpunkte
konnte an diesen Punkten Anschluss genommen werden. Bei der Bundewaldinventur
ist in Bayern derzeit ein System im Einsatz, das am Feld-Rechner die aktuelle DGPS-
Position und den gesuchten Baumplot anzeigt. 85 Ziel ist es dabei, mit DGPS-Navigation den
Baumplot aufzufinden und aus diesem die Lage des Stichprobenzentrums zu rekonstruieren.
Umweltvorsorge
KENNEDY (1997, S. 8) berichtet, dass neuseeländische Einschlagsunternehmen dem Forstministerium
den Standort jedes entnommenen Baumes aus native forests nachweisen müssen.
Dabei kommt GPS zur Positionsbestimmung zum Einsatz.
UUSKOSKI (2000, S. 15) erwähnt pauschal, dass einige finnische Forstfirmen digitale Karten
verwenden in die Biotope eingetragen sind, deren Grenzen die Fahrzeuge nicht überschreiten
dürfen. GRÜBER (2001) berichtet vom Aufbau eines Naturdenkmalkatasters im
Bergischen Land, in dem auch die mit GPS aufgenommenen Lagekoordinten der Objekte
erfasst sind.
Objekt- und Versuchsflächeneinmessung
Um die Lage forstlicher Gen-Ressourcen zu erfassen, setzt die sächsische Landesanstalt für
Forsten GPS-Empfänger ein. 86 Die Gauss-Krüger-Koordinaten können so viel präziser und
schneller festgestellt werden, als mit dem bisherigen Verfahren. Die erfassten Lagedaten
werden in Forstkarten dargestellt und in einer Datenbank gespeichert.
FRITZ und GAWEHN (2001) sowie ENGELS (2001) nutzen GPS um Versuchsflächen bzw.
-objekte unter Schirm einzumessen. Nach Empfänger- und Genauigkeitsvergleichen kommen
beide zu dem Schluss, dass die Genauigkeit von GPS unter Schirm für diese Anwendung
nicht ausreicht, dass es aber gut geeignet ist, um Festpunkte einzumessen, an denen
eine konventionelle Objektmessung Anschluss nehmen kann. 87
80
EARLE (2000), S. 29, KOCH ET AL. (1998), S. 167
81
SMALTSCHINKI ET AL. (1999), S. 115
82 In der Bayer. Staatsforstverwaltung seit 1993. FUCHS und LOTHER (1998), S. 1228
83
EVANS ET AL. (1992), S. 67 ff
84
EISELE (1999), S. 156. Im Testlauf zu diesem Projekt hatten LÜKE und HEELING (1996, S. 90) Genauigkeiten
im Dezimeterbereich erzielt (allerdings mit großem Messaufwand).
85
HAMBERGER, BOLLIN und CZAJA (2001)
86
PAUL (2000) S, 182 ff
87
ENGELS (2001), S. 516, FRITZ und GAWEHN (2001), S. 521

Einleitung und Ziele 29
1.5.5.3 Schlussfolgerung
Die Anwenderfreundlichkeit von GPS ist durch die Möglichkeit Echtzeitdaten zu verarbeiten,
ohne dass eine eigene Basisstation betrieben werden muss, deutlich gestiegen. Die
Bedienung der Geräte ist auch für technische Laien kein Problem mehr. GPS ist heute allgemein
akzeptiert und als Werkzeug zur Geländedatenerfassung etabliert. Wo die Aufnahmebedingungen
schwierig sind, wird die GPS-Messung die konventionelle Messung
ergänzen und unterstützen. Die Grenzen der Nutzung dieser Technologie werden in allen
forstlichen Bereichen ausgeweitet.
Durch GPS-Messung erhält man zuverlässige Raum-Information, die digital erfasst und
weiterverarbeitet wird. Dadurch können Daten zeitnah und kostengünstig erhoben, verarbeitet
und dem Managementbereich zur Verfügung gestellt werden. Die Navigationsfunktion
erlaubt ein sicheres und schnelles Wiederauffinden der erfassten Orte.

Navigation 30
2 Navigation
2.1 Ausgangslage
Durch die schweren Sturmwürfe der vergangenen Jahre (1984,1990,1999) sind zahlreiche
Kahlflächen entstanden, die künstlich oder mit Naturverjüngung wieder in Bestockung gebracht
wurden. Diese Bestände sind bislang homogen, vertikal unstrukturiert und weisen
keine Altersdifferenzierung auf. Um die Differenzierung zu fördern, müssen diese Bestände
durch Entnahme der Vorwüchse und der verdämmenden Weichlaubhölzer frühzeitig gepflegt
werden. Durch Mischwuchsregulierung sind die Bestände früh zur Stabilität zu erziehen.
Dazu müssen Zugangslinien angelegt werden, die die Bestände erschließen und
Arbeitsfelder für die Waldarbeiter schaffen. Die Anlage dieser Zugangslinien von Hand ist
ergonomisch ungünstig und sehr teuer. Deshalb werden diese Linien inzwischen mit speziellen
Forstmulchmaschinen der unterschiedlichsten Art angelegt. 88
2.1.1 Stand der Technik
Bei der Anlage eines Erschließungsnetzes im Dickungsstadium ergibt sich die Frage der Orientierung
in diesen unübersichtlichen Beständen. Die Linien sollen möglichst parallel verlaufen,
um gleichmäßige Arbeitsfelder zu schaffen und um einzelne Linien später auch als
Rückegasse verwenden zu können. Während sich die Maschine mit vergleichsweise hoher
Geschwindigkeit bewegt, ist der Blick in Fahrtrichtung durch Baumkronen verdeckt (Abb.
14). Dadurch bleibt für eine präzise Orientierung nur der Blick nach hinten in die bereits
gemulchte Gasse.
x m x m
Abb. 14: Bei der Anlage
abstandstreuer Linien mit
Maschine in Dickungen
ist die Orientierung
schwierig.
Deshalb wird zur Unterstützung des Fahrers bislang eine zweite Person eingesetzt, die
Fluchtstäbe aufstellt, an denen sich der Fahrer der Mulchmaschine orientieren kann
(vgl. auch Abb. 21, S.41). 89 Dieses Verfahren weist aber ergonomische, ökonomische und
auch einige technische Nachteile auf.
88 KWF-MARKTÜBERSICHT (1998), EISENBARTH (2000), S. 518 ff
89 MEHLIN und SCHÖTTLE (1992), S. 43 beschreiben weitere Hilfsmittel der Orientierung: Lange Stangen, Funkgeräte,
Orientierung an Pflanzzreihen, Luftballons, Anbändeln.

Navigation 31
2.1.2 Problemlösung
Mit der modernen Computertechnologie und dem Navigationssystem GPS liegen technische
Systeme vor, die helfen können, sich in solchen Beständen zu orientieren und eine
Maschine zu navigieren. Dies würde Ein-Mann-Arbeit des Maschinenführers ermöglichen
und das Verfahren ergonomisch und ökonomisch verbessern. Allerdings waren bislang
noch keine Programme vorhanden, die speziell für diesen forstlichen Einsatz geeignet sind.
Deshalb wurde eine solche Navigations-Software entwickelt, die sich an den in Kapitel 1.2
genannten Zielen orientiert.
2.2 Zeitlicher Rahmen
Die Programm-Entwicklung und die Untersuchung im praktischen Einsatz wurde in Zusammenarbeit
mit dem Maschinenstützpunkt Hermeskeil, Rheinland-Pfalz, durchgeführt.
Das Untersuchungskonzept wurde im Oktober 1999 ausgearbeitet. Bis dahin waren vom
Lehrstuhl bereits wesentliche Schritte in der Programmentwicklung erfolgt. Die eigentliche
Untersuchung fand dann im Januar 2000 im Hunsrück statt.
2.3 Material und Methoden
2.3.1 Material
2.3.1.1 Versuchsbestände und Versuchsumfang
Die Studie wurde in den Wäldern des Forstamtes Morbach, Revier Hundheim, in drei Beständen
durchgeführt. Alle Bestände lagen in der Ebene oder waren nur geringfügig geneigt
(

Navigation 32
Tab. 4: Charakteristika der Versuchsbestände.
Merkmal Bestand A Bestand B Bestand C
Mittleres Alter (Jahre)
Größe der Bestände (ha)
Mittlere Duchmesser in
20cm Höhe
Mittlere Höhe (m)
Baumarten (in %)
Mittlere Höhe Bu (m)
Mittlere Höhe WLbh (m)
14 17 16
2.6 2.6 2.1
5.6 6.4 5.2
5.4 5.1 4.2
85Bu, 15WLbh
Schlussgrad Gedrängt
geschlossen
Stammzahl (je ha)
Pflanzverband bei
Begründung (m) x (m)
Anzahl der gemulchten
Gassen
Vorbestand
Pflegezustand
2.3.1.2 Beschreibung der Maschine
62Bu, 7Fi,
31WLbh
79Bu, 21WLbh
5.1 5.1 5.3
6.2 5.1 3.5
Gedrängt
geschlossen
Gedrängt
geschlossen
8000 8700 10300
1.5*0.6 1.5*0.6 1.5*0.5
10 9 4
Reguläre EN
reg. EN, einzelne
Würfe 1984
reguläre EN
Pflegedringlich pflegedringlich pflegedringlich
Der Mahler-Unifant ist ein Schmalspurschlepper aus schweizerischer Fertigung. Im Forst
wird er eingesetzt als Trägerfahrzeug für Mulchaggregate (Abb. 15). Die Maschine ist
kompakt und sehr wendig (Wendekreis 5,5 m). Über eine Dreipunktanbauvorrichtung ist
sie mit mit dem Mulchaggregat verbunden. Im Versuch wurde der Forstmulcher (Broyeur
Forestier) der französischen Firma Quivogne verwendet (Abb. 16).

Navigation 33
Tab. 5: Technische Daten der eingesetzten Mulchmaschine.
Grundfahrzeug: Mahler-Unifant
Abmessungen: Länge: 4,0 m, Höhe: 2,9 m, Breite:1,8 m mit Reifen
1,85 m, 0,45 m Bodenfreiheit
Gewicht: 8 Tonnen
Motorisierung: VM 6 Zylinder Turbo-Diesel (90 KW) mit
2400 U/min im Mulchbetrieb;
Nebenantriebsleistung für Mulcherantrieb 78 KW,
1000 U/min
Fahrantrieb im Mulchbetrieb: Hydrostatisch, mikroprozessorgesteuert mit Fahrautomatik
und Grenzlastregelung; Allradantrieb
elektro-hydraulisch zuschaltbar
Fahrerhaus: Geräusch- und schwingungsgedämpft auf Silentblocks
gelagert; geräuschdämmende Innenverkleidung
Bereifung: Nokia 14,9 – 24; 378 mm; PR 14; Aussendurchmesser
1265 mm
Verkaufpreis: € 109.700.-
Mulchaggregat: Quivogne Forstmulcher; mit 3 Schlagketten mit je
7 Gliedern, 23 mm Durchmesser
Abmessungen: Gesamtbreite 1,7 m, Arbeitsbreite 1,5 m,
Länge 2,0 m, Gewicht 0,94 Tonnen
Verkaufpreis: € 4.800.-
Gesamtgewicht /-länge /-breite /-preis 9 Tonnen / 6,0 m /1,85 m / € 114.500.-
Dabei handelt es sich um einen preisgünstigen Kettenmulcher, der mit drei Kettensträngen
arbeitet. Die Kettenglieder haben einen Durchmesser von 23 mm und eine Länge von ca.
60 cm. Sie sind im Abstand von 120 Grad an einer rotierenden Scheibe angebracht. Das
System ist von einem Stahlkasten bedeckt, der das weggeschleuderte Mulchgut auffängt.
Der Stahlkasten und eine auf ihm vorn angebrachte bewegbare Schiene dienen auch dazu,
die Stämme vorzuspannen (Umdrückvorrichtung). In die vorgespannten Stämme schlägt
auf etwa 20 cm Höhe die Kette und trennt den Schaft ab. Der Mulcher wird eingesetzt in
Beständen mit Stockdurchmesser (d 0,2) bis max. 12 cm. In Einzelfällen können auch wesentlich
stärkere Stämme gemulcht werden, aber dann mit mit höherem zeitlichem und
energetischem Aufwand. Die Arbeitsbreite des Kettenmulchers beträgt 150 cm, die des
Mahler-Unifant 185 cm. Da das Trägerfahrzeug breiter ist als das Mulchgerät, werden
Randbäume durch die Reifen des Mahler-Unifant ganz oder teilweise umgedrückt, vor allem
beim Rückwärtsfahren auf der Gasse. Diese Bäume haben weiterhin Wurzelanschluss,
sterben aber mittelfristig ab. Die wichtigsten Kenndaten des eingesetzten Maschinen-
Systems sind in Tab. 5 aufgeführt.

Navigation 34
Abb. 15 und Abb. 16:
Mahler-Unifant mit Quivogne
Forstmulcher.
Das Mulchsystem ist seit
1997 am Forsttechnischen
Stützpunkt des Forstamtes
Hermeskeil im Einsatz.
Bislang wurde damit in
1000 MAS etwa 800 ha
gemulcht. 90 Die Maschine
wird zur frühzeitigen
Schaffung von Zugangslinien
in homogenen Jungbeständen
eingesetzt, um
Arbeitsfelder einzurichten.
Dadurch wird eine frühe
und effiziente Pflege dieser
Bestände ermöglicht. 91 Der
üblicherweise verwendete
Linienabstand ist 20 m,
seltener 10 m. Die Erfahrungen
am Stützpunkt
waren insgesamt bislang
positiv, wenngleich auch
die Maschine wegen der
hohen mechanischen Belastung
beim Mulchvorgang
besonders stark reparaturanfällig
war.
Der eingesetzte Fahrer ist als Maschinenführer am Forstechnischen Stützpunkt tätig und
hat mehrjährige Erfahrung auf Forstschleppern. Speziell auf dem Mahler-Unifant hat er
bereits 400 MAS gemulcht. Die Geschwindigkeit bei diesem Arbeitsverfahren, das in sehr
hohem Maße von der Fahrautomatik der Maschine bestimmt wird, ist vom Fahrer nur indirekt
beeinflussbar. Wegen der schmalen Spur und der hohen Bodenfreiheit des Mahler-
Unifant (45 cm) liegt der Fahrzeugschwerpunkt viel höher als bei anderen Forstmaschinen.
Die Gefahr des Kippens der Maschine ist daher besonders hoch. Die Erfahrung des Maschinenführers
kommt vor allem dort zum Tragen, wo Hindernisse geschickt umfahren werden
oder Gräben passiert werden müssen.
90 MAS = Maschinenarbeitsstunde
91 WILHELM ET AL. (1999), S. 235

Navigation 35
2.3.1.3 Beschreibung des Navigationssystems
2.3.1.3.1 Programm und Programmablauf
Für die Navigation wurde im Rahmen dieser Arbeit das Programm WaldNAV entwickelt. Es
stellt am Bildschirm die Daten eines am Rechner angeschlossenen GPS-Empfängers dar und
dient zur Navigation von Forstmaschinen. Es unterstützt die Orientierung bei der Anlage
paralleler Linien, ob als Zugangslinien in Dickungen oder als Rückegassen. Es ist mit Hilfe
von Map Objects, einer OCX-Software, in VisualBasic 6.0 geschrieben. 92 Das Programm
läuft ohne Einschränkung auf dem Betriebssystem Windows NT. Unter Windows 95 gibt es
geringe Einschränkungen.
Die Datenschnittstelle von WaldNAV ist dem NMEA 0183-Format angepasst. 93 So können
von jedem GPS-Empfänger, der dieses Standardformat ausgibt, Daten empfangen und
verarbeitet werden. Die aufgezeichneten Daten können in verschiedenen Projekten abgelegt
werden, was eine spätere Auswertung erleichtert.
Die Grundidee des Programmes ist es, zum einen die aktuelle Position der Maschine und
ihre Bewegung am Bildschirm aufzuzeigen und zum anderen Soll-Bewegungslinien vorzugeben,
an denen sich der Fahrer einer Maschine, z.B. während des Mulchens, orientieren
kann. Dabei gibt es zwei Arten von Orientierungslinien (Abb. 17).
Die Ideal-Linie wird vom Fahrer durch die Eingabe der Aufarbeitungsrichtung generiert.
gepufferte
Linie
Aufzeichnung
beginnen
oder
Ideallinie
Navigation auf
Soll-Bewegungslinie
Abb. 17: Erzeugen von Orientierungslinien.
für Linie
für Punkt
Attribute
vergeben
Startpunkt
aufsuchen
Aufzeichnung
beenden
Sie ist eine Gerade von 2 km Länge, die ihren Ursprung in der aktuellen, am Bildschirm angezeigten
Position der Maschine hat und in die vorgegebene Richtung verläuft. Die Maschinenführer
startet den Aufzeichnungsmodus am Beginn dieser Linie und orientiert sich
während der Fahrt an ihr als der Soll-Bewegungslinie. Dabei wird die tatsächliche Maschi-
92 Map Objects ist ein Entwicklungs-Tool der auf Geographische Informationssysteme spezialisierten Firma
ESRI.
93 National Marine Electronics Association’s. Ein US-Standardformat für Datenaustausch von Seefahrtsinstrumenten,
vergleichbar der deutschen DIN-Norm.

Navigation 36
nen-Bewegung aufgezeichnet. Nach Abschluss des Mulchvorgangs wird der Aufzeichnungsmodus
beendet und dadurch automatisch eine gepufferte Linie erzeugt. Die gepufferte
Linie ist eine äquidistante Umrahmungslinie um die zuletzt aufgezeichnete Fahrstrecke.
Ihr Abstand kann frei gewählt werden. Sie zeigt aber alle Abweichungen der vorangehend
befahrenen Ist-Bewegungslinie an. Deshalb ist sie als Orientierungshilfe nur
dann zu verwenden, wenn diese vorangegangene Ist-Bewegung wenig von einer Geraden
abwich. Die Hauptverwendung der gepufferten Linie ist die Darstellung des Startpunktes
für die folgende Zugangslinie. Dieser wird mit der Maschine angefahren bis sich die Darstellung
der aktuellen Maschinenposition und des Startpunktes am Bildschirm decken. Von
dieser Position aus kann nun erneut navigiert werden, entweder nach der im Display dargestellten
Pufferlinie oder nach einer neu für den aktuellen Standort zu generierenden
Ideal-Linie.
Während des Navigationsvorgangs können der aktuellen Maschinenposition
Attributinformationen zugewiesen werden. Werden Attributinformationen vor Start des
Aufzeichnungsmodus vergeben, werden diese der gesamten Linie zugewiesen.
Arbeitsablauf im Gelände bei Verwendung des Programms
Der Programmablauf ist in beschrieben. Um Rückelinien oder Mulchlinien anlegen zu können,
benötigt der Fahrer zunächst zwei wesentliche Vorgaben des Waldbesitzers. Zum einen
muss vorgegeben werden, in welche Richtung die Gassen verlaufen, zum anderen,
welchen Abstand sie haben sollen.
Programmablauf bei Neuanlage von Rückelinien
Vorgabe des
Waldbesitzers
Fahrer/
Vorarbeiten
Navigationsvorgang
Programm
Fahrer
Position Richtung Abstand
Erzeugen
der Ideallinie
•Orientierung an der Soll-Linie
•Aufnahme der Positionsdaten
•evt. Vergabe von Attributdaten
Aufnahme beenden
Berechnet Pufferlinie
um den Vektor;
schlägt neuen Startpunkt vor
Aufsuchen des
neuen Startpunktes
Navigation auf der
gepufferten Linie
Glättet die
Punktekette
zur Linie und
generiert
Vektor der
abgefahrenen
Linie
Navigation auf der
neu erzeugten Ideallinie
Abb. 18: Programmablauf
von WaldNAV.

Navigation 37
Wird darüberhinaus noch der Startpunkt der ersten Rückegasse vorgegeben (Position), erleichtert
dies die Arbeit des Fahrers, weil er nicht selbst entscheiden muss, welcher Abstand
zum Bestandesrand einzuhalten ist. Der Fahrer sucht nun mit der Maschine den Startpunkt
auf und richtet die Maschine bereits grob in die Himmelsrichtung aus, in der die künftige
Gasse verlaufen soll.
Die aktuelle Position der Maschine wird am Bildschirm angezeigt. Anschließend erzeugt der
Fahrer im Programm eine Ideal-Linie, die von der aktuellen Position aus in die vorgegebene
Richtung verläuft. Dazu ist im Programm ein Dialogfeld zu öffnen und der Kompasskurs
einzugeben. Damit ist neben der eigenen Position die Ideal-Linie als Soll-(Bewegungs)-
Gerade für die weitere Orientierung vorgegeben. Der Fahrer startet nun die Maschine für
den Mulchvorgang und im Programm den Aufzeichnungsmodus. Bereits beim Anfahren
orientiert er sich an der Soll-Linie.
Dabei bewegt sich der Cursor der aktuellen Positionanzeige im Display in dem Maße, in
dem die Maschine sich vorwärts bewegt. Die mit GPS erfassten Positionsdaten werden
permanent am Bildschirm dargestellt. Bewegt sich die Maschine von der Soll-Linie weg, ist
dies sofort am Bildschirm zu erkennen. Der Fahrer kann gegensteuern. Dabei muss der
Fahrer die Virtualität des Bildschirms mit der Realität des Bestandes in Einklang bringen.
Das heißt, den auf der Soll-Linie erkannten Geländehindernissen weicht er aus und sieht
die resultierende Abweichung am Bildschirm. Nach der Umfahrung des Hindernisses versucht
er der Soll-Linie wieder möglichst nahe zu kommen. Die angezeigte Fahrbewegung
wird in bestimmten Zeitintervallen gespeichert. Attribute können vergeben werden. Die
Attribute werden an den gerade aktuellen Datensatz gehängt, wenn sie während des Aufzeichnungsmodus
vergeben werden. Wird das Attribut vor Start des Aufzeichnungsmodus
vergeben, wird es an alle nachfolgend aufgenommenen Datensätze gehängt.
Ist die Linie ganz abgefahren, wird der Aufzeichnungsmodus beendet. Dies bewirkt, dass
die bislang aufgezeichneten Punkte zu einer geglätteten Fahrlinie verbunden werden.
Gleichzeitig mit der Berechnung und Darstellung wird eine Pufferlinie mit äquidistantem
Verlauf um dieses Abbild der Fahrlinie erzeugt. Sie hilft den neuen Startpunkt aufzufinden
und kann als Soll-Bewegungslinie verwendet werden. Die Distanz der Pufferlinie zum Vektor
entspricht dem eingegebenen Rückegassenabstand, der verändert werden kann.
Der Fahrer sucht den vorgeschlagenen Startpunkt auf und bringt die Maschinenposition
mit dem vorgeschlagenen Startpunkt des Programms in Deckung. Anschließend kann der
Fahrer auf der gepufferten Linie als Soll-Linie navigieren oder eine neue Ideal-Linie als Soll-
Linie erzeugen.

Navigation 38
Programmbeschreibung
Abbildung 19 und 20 und vermitteln einen Eindruck vom Programm. Der Bildschirm ist in
vier Felder gegliedert. Das größte ist das Navigationsfeld, in dem die aktuelle Position und
Bewegungsrichtung als Cursor mit Halbkreis und Pfeil angezeigt wird (�).
Die Bewegungen der Maschine werden entsprechend dem sich automatisch einstellenden
Maßstab als wachsende Punktekette am Bildschirm dargestellt. Im Standardmodus wird die
gefahrene Linie als blaue Punktekette angezeigt.
Abb. 19: Bildschirm des Programms
WaldNAV 1.0. Navigation
nach Ideal-Linie.
Die Positionen werden am Bildschirm im Sekundentakt aktualisiert, sofern sie weiter als 50
cm von der vorigen entfernt liegen. Dies vermeidet eine ständiges Springen des Cursors.
Die im Display sichtbare Karte ist nicht eingenordet, sondern in jene Richtung gedreht, in
die man sich mit dem GPS-Empfänger bewegt. Diese Richtung ist am Display stets oben.
Sie wird auch durch die Ausrichtung des Pfeils im Cursor (�) und als Betrag im Navigationsfeld
angezeigt. Durch das Rotieren der Karte ist die Orientierung am Bildschirm immer
dieselbe wie im Gelände, ein kompliziertes Umdenken wird vermieden. 94
Mit dem Funktionstastenfeld kann die Aufnahme von Daten gesteuert bzw. die Bildschirmdarstellung
beeinflusst werden. Wird die Taste F1 betätigt, startet die Aufnahme.
Nur bestimmte Funktionstasten sind dann noch benutzbar, alle Fahrzeugbewegungen
werden jetzt als Kette roter Kreuze dargestellt. Dies signalisiert dem Fahrer: Jetzt läuft die
Aufzeichnung!
Am Ende der gefahrenen (z.B. gemulchten) Strecke wird die Aufzeichnung durch Tastendruck
bestätigt und beendet (F2). Die roten Kreuze verwandeln sich jetzt in eine durchgezogene
rote Linie (Abb. 18). Die aufgezeichneten Positionsdaten werden im aktuellen Projektverzeichnis
abgespeichert. Im Statusfeld (unten rechts) erscheinen nun die Anzahl der
angelegten Gassen, die bislang im Projekt bearbeitete Strecke und die dabei verbrauchte
94 Wegen der automtischen Ausrichtung der Karte nach der Fahrbewegung erscheint in Abb. 18 auch die
Ideallinie nicht senkrecht, sondern leicht verdreht.

Navigation 39
Zeit (reine Laufzeit während der Aufnahme). Wurden in diesem Projekt bereits andere Gassen
gemulcht, werden die Zahlen aktualisiert.
Um zur gefahrenen Strecke eine parallele Linie anlegen zu können, wird um die rote Linie,
die in der Realität der neu angelegten Gasse entspricht, beim Wechsel vom Aufzeichnungsmodus
in den Standardmodus eine grüne Pufferlinie gelegt. Der Abstand dieser
Pufferlinie von der roten Referenzlinie ist mit F3 frei wählbar und wird im Statusfeld als
Zahl und im Navigationsfeld maßstäbig als Balken dargestellt (unterer Rand). Im Versuch
betrug der gewählte Gassenabstand 20 m. Zunächst wird der Startpunkt für die neue Linie
aufgesucht (gelbes Dreieck). Anschließend wird gemulcht bzw. aufgearbeitet, indem man
versucht, möglichst genau auf der im Bildschirm angezeigten grünen Pufferlinie (=Soll-
Linie) zu navigieren. Es kann aber auch eine Gerade (Ideal-Linie) als Navigationshilfe erzeugt
werden. Um eine solche Ideal-Linie mit einer bestimmten Richtung zu generieren,
wird die Kompasszahl eingegeben (Taste F6). Das Programm zeichnet dann eine Gerade,
die vom derzeitigen Standort der Maschine ausgeht und exakt dem eingegebenen Winkel
entspricht. In Abb. 19 wurde 90 Grad eingegeben. Im Uhrenfeld ist zu sehen, dass sich die
Maschine auf Kurs 333°, oder 2,9 m links von der Ideal-Linie entfernt bewegt (Abb. 19
unten). Für jeden Meter Abweichung wird ein mit zunehmender Abweichung wachsender
Balken angezeigt. Ab fünf Meter Abweichung kommt ein akustisches Warnsignal hinzu.
Ist die zweite Gasse gefahren und die Aufzeichnung mit F2 beendet, wird im Navigationsfeld
erneut eine Pufferlinie vorgeschlagen, wie die dritte Linie abzufahren ist und so fort.
Die bereits angelegten Gassen bleiben als graue Linien angezeigt und helfen so bei der
Orientierung.
Abb. 20: Navigation
nach gepufferter Linie.

Navigation 40
2.3.1.3.2 Hardware
Computer
Die Navigation erfolgte mit einem Toughbook CF 71 von Panasonic mit Windows95 als
Betriebssystem. Dieses Notebook arbeitet mit einem Pentium ® II Prozessor mit 266 Mhz, hat
einen Arbeitsspeicher von 64 MB und eine 6,4 GB Festplatte. Es ist weitgehend gegen Erschütterungen
geschützt (semi-ruggedized) und hat einen leuchtstarken 12,2 Zoll TFT-
Bildschirm. 95 Ein solcher Bildschirm ermöglicht auch bei direkter Sonneneinstrahlung gute
Lesbarkeit. Die Stromversorgung wird über einen Anschluss an die Batterie der Antriebsfahrzeugs
sichergestellt. 96
GPS-Empfänger
Zum Einsatz kamen die Geräte AgGPS 132 der Firma Trimble und der geo-kombi L plus von
der Firma GeoKonzept. Bei beiden Geräten handelt es sich um kompakte und robuste
DGPS-Empfänger, die auch für den Einsatz auf Fahrzeugen geeignet sind. Die Genauigkeitsangabe
für beide Geräte ist laut den Prospekten besser 1 m (horizontaler Positionierungsfehler).
Beiden Geräten gemeinsam ist ein 12Kanal-GPS-Empfänger. Die Datenausgabe erfolgt auf
Basis des NMEA 0183-Protokolls, so dass ein Anschluss an das Programm WaldNAV problemlos
möglich war. Das Korrekturdatensignal des AgGPS 132 lieferte ein im Süden stehender
geostationärer Satellit (Elevation 45°). Die Positionen des geo-kombi L plus waren
sowohl mit dem Langwellensignal als auch dem UKW-Signal korrigierbar. Von 19 mit
DGPS angelegten Gassen wurde mit dem geo-kombi L plus aber nur die Gasse 3 im Bestand
A navigiert, da das LW-Korrektursignal am 19.1.00 und 20.1.00 gar nicht und das UKW-
Signal nur sporadisch empfangen werden konnte.
Korrektursignal
Da zum Zeitpunkt der Außenaufnahmen noch S/A das GPS-Signal durch künstliches Rauschen
verzerrte, war der Empfang eines Referenzsignals unabdingbar. 97 Für geo-kombi L plus
wurde das Langwellenkorrektursignal der deutschen Telekom aus Mainflingen bei Frankfurt
empfangen. 98 Der systemimmanente Fehler beträgt hier ca. 30 cm je 100 km Entfernung
von dieser Basisstation. 99
Für AgGPS 132 wurde ein satellitengestütztes Korrektursignal verwendet. Hier werden die
Daten mehrerer Referenzstationen des jeweiligen Dienstanbieters via geostationärem Satellit
übertragen. Vom mobilen Empfänger wird für die Korrektur, abhängig von der aktuellen
Position, kontinuierlich eine gewichtete Kombination der empfangenen Daten errechnet
95
Die Abkürzung TFT steht für Thin Film Transistor und besagt, dass das elektrische Feld jedes Pixels durch
einen hinter dem Pixel liegenden Transistor angesteuert wird. Das Ergebnis sind eine hohe Leuchtstärke und
sehr gute Farbreinheit. Hohe Farbtiefen und rasche Bildwechsel stellen für diese Technologie keine Probleme
dar.
96 Für den Versuch war diese Konstruktion akzeptabel, für den endgültigen Einsatz muss ein professionelles,
voll rüttelfestes System eingebaut werden.
97 Vgl. Abb. 8, S. 15
98 Der Sender sendet auf 123,7 kHz das sogenannte ALF-Signal aus (Accurate Positioning by Low Frequency).
99 http://gibs.leipzig.ifag.de/cgi-bin/dgps_lw.cgi?de

Navigation 41
(sog. Virtuelle Basis-Station, VBS). Mit diesem Verfahren lassen sich europaweit gleichbleibend
hohe Genauigkeiten mit Abweichungen � 1 m erreichen.
2.3.2 Methoden
2.3.2.1 Beschreibung der Arbeitsverfahren
In drei Beständen wurden parallele Gassen im Abstand von 20 m eingelegt. Dabei fand
jedesmal das oben beschriebene Maschinensystem Verwendung. In den Beständen A und
B wurde mit der DGPS-Methode navigiert, im Bestand C die konventionelle Fluchtstab-
Methode verwendet. Im Folgenden wird für das Arbeiten mit Fluchtstäben der Begriff
Orientierung verwendet. 100 Für das Verfahren, in dem GPS zum Einsatz kam, wird der Begriff
Navigation verwendet. Navigation ist das Führen eines Fahrzeugs von einem Ausgangsort
auf bestimmtem Wege zu einem Zielort. Im engeren Sinne ist es die Planung und
Überwachung der Fahrzeugbewegung in möglichst optimaler Weise. 101 Durch die beiden
Begriffe kommt zum Ausdruck, dass es sich bei der Fluchtstab-Orientierung um ein robustes,
aber in den Möglichkeiten begrenztes Verfahren handelt, während der Begriff DGPS-
Navigation für ein komplexes, aber möglicherweise auch anfälligeres System steht.
2.3.2.1.1 Fluchtstab-Orientierung
Neben dem Maschinenführer ist eine zweite Person im Einsatz. Diese legt die Startpunkte
und Richtung der Linien fest und setzt die Fluchtstäbe für die Orientierung des Fahrers
(Abb. 21). Die Abstände zwischen den Linien werden mit Bandmaß ausgemessen, die Arbeitsrichtung
mit Kompass und Karte bestimmt. Der Fahrer orientiert sich beim Mulchen
stets nach hinten an der bereits gefahrenen Gasse (zahlreiche Kopfwendungen). Seine
Hilfskraft setzt die Fluchtstäbe so in einer Linie, dass der Fahrer sich permanent über den
Geradenverlauf einfluchten kann. Eine Richtungskorrektur während des Mulchvorgangs ist
deshalb nicht möglich.
Fluchtstab-
Orientierung arbeiten
blicken
Abb. 21: Zwei-Mann-Arbeitsverfahren Rückblick zur Orientierung.
100 Orientierung ist eine gerichtete Bewegung, die eine Reaktion auf Reize aus der Umwelt (Fluchtstab) darstellt.
MAYERS (1993)
101 ebd.

Navigation 42
Wenn Hindernisse umfahren werden, muss der Helfer sehr nahe an die Maschine heran,
um dem Fahrer Orientierung zu geben. Dabei befindet er sich im unmittelbaren Gefährdungsbereich
von Mulchaggregat und Fahrzeug.
Da der Fahrer bemüht ist, sich möglichst den Rückblick freizuhalten, um den Geradenverlauf
überblicken zu können, werden auch Bäume mit überstarkem Durchmesser gemulcht,
die sich auf der Fahrstrecke befinden. Dazu muss er während des Mulchvorgangs mehrfach
vor- und zurücksetzen, was die Maschine an die Grenze ihrer Leistungsfähigkeit bringt und
zu besonders starken Vibrationen führt. Das Ergebnis sind Gassen, deren Erscheinungsbild
sehr geradlinig ist.
2.3.2.1.2 DGPS-Navigation
Bei diesem Verfahren sind ein DGPS-Empfänger und ein Rechner auf dem Fahrzeug montiert.
Der Maschinenführer arbeitet alleine (Abb. 22). Er orientiert sich am Bildschirm mit
dem Programm WaldNAV 1.0. Die aktuelle Position der Maschine wird ihm am Bildschirm
als Cursor angezeigt ( 19). Die Richtung der Aufarbeitung wird ihm als Marschkompasszahl
vorgegeben, die er in das Programm eingibt. Es erscheint eine grüne Linie in Verlängerung
der aktuellen Maschinenposition.
Der Fahrer beginnt zu mulchen und orientiert sich an dieser Soll-Bewegungslinie. Da es
zahlreiche Hindernisse auf der Strecke gibt, kann er sich nicht ausschließlich in der Virtualität
des Rechners bewegen, sondern muss reale Hindernisse erkennen und umfahren. Die
Geländegegebenheiten sind visuell miteinzubeziehen und in die Navigation am Bildschirm
zu integrieren. Weicht der Fahrer z.B. einem Hindernis aus, sieht er die Abweichung am
Bildschirm graphisch und den Betrag dieser Abweichung in Metern. Er kann dann das Hindernis
auf kürzestem Wege umfahren und wieder auf die alte (grüne) Linie zurückkehren.
Oft wurde aber auch bewusst parallel zu der am Bildschirm angezeigten Soll-Linie gefahren,
z.B. wenn sich dort ein Graben befand. Kopfwendungen zur Orientierung sind nicht
mehr notwendig.
DGPS-
Navigation arbeiten
blicken
Abb. 22: Ein-Mann-Arbeitsverfahren, Blick nach vorn und auf den Bildschirm.
Die Startpunkte für die neuen Gassen wurden ebenfalls über DGPS aufgesucht. Sie wurden
im Programm als gelbes Dreieck auf der Pufferlinie dargestellt (s.o.).

Navigation 43
2.3.2.2 Datenaufnahme für die Auswertung
Nach der Anlage der Gassen mit dem Mulchsystem wurden die naturalen und die geometrischen
Bestandesdaten erhoben.
2.3.2.2.1 Naturaldatenerhebung
Die Bestandesdaten wurden nach dem Eingriff stichprobenmäßig erfasst. Dazu wurden in
jeder zweiten Gasse Probequadrate von 2 m Kantenlänge eingelegt. Dabei bildete der Rand
der Gasse eine Seite des Aufnahme-Quadrates. Diese Quadrate wurden alle 20 m wechselweise
links und rechts an den Gassenrand gelegt. Es wurden Baumart, Anzahl der
Stämme und Höhe erfasst. Da für den Mulchvorgang der Stockdurchmesser wichtig ist,
wurde der Durchmesser in 20 cm Höhe erfasst. Bäume mit d 0,2 < 3 cm wurden nicht aufgenommen.
Ferner wurde der sonstige Bewuchs wie Ginster o.ä. erhoben.
Die Ergebnisse finden sich in Tab. 4.
2.3.2.2.2 Einmessen der Bestände und der Linien
Die Lage der Bestände wurden mit dem DGPS-Empfänger GEOmeter 12L in Gauss-Krüger-
Koordinaten eingemessen. Im Bestand A wurden alle Eckpunkte mit diesem Gerät eingemessen
(6 Punkte). Es wurden 7 Positionen gemessen, die Mittelung übernahm die interne
Software des GEOmeter 12L. In Bestand C wurde nur ein und in Bestand B wurden zwei
Einhängepunkte mit DGPS. Dazu wurden mehr als 50 Positionen aufgezeichnet und anschließend
der Median errechnet. Dieser fand Verwendung als Einhängepunkt für den Bestand
B, von dem aus die Gassen eingemessen wurden.
Von diesen Einhängepunkten aus, wurden die Gassenanfänge mit dem Laserentfernungsmesser
Ledha-Geo von Jenoptik mit polaren Koordinaten eingemessen. Nach Herstellerangaben
misst der Ledha-Geo die Distanz mit einer Genauigkeit von +/- 10 cm und den
Winkel mit +/- 0,5 Grad. Die zu messenden Gassenanfänge wurden mit Fluchtstäben markiert.
In den Gassen wurde an jeder Richtungsänderung ein Fluchtstab in der Gassenmitte
gesetzt. Mit dem Ledha-Geo wurden nun vom Gassenbeginn ausgehend von Fluchtstab zu
Fluchtstab polare Koordinaten im Fortschrittsverfahren erhoben. Wenn möglich wurden
Strecken in einem Stück gemessen, sonst in Abschnitten. Außerdem wurde erfasst, wo sich
Störungen befanden, denen der Maschinenführer ausgewichen ist. Das waren im Wesentlichen
Gräben, Stöcke, starke Birken oder Blocküberlagerungen. Insgesamt wurden in den
Beständen A und B 463 lfm Störungen aufgenommen. Im Bestand C gab es keine Gräben
und keine Blocküberlagerung. Störungen in Form von Bäumen waren nicht mehr feststellbar,
weil diese (mit größerem Aufwand) weggemulcht worden waren.
Gemessen wurde mit Stativ, eine zweite Person hielt den Reflektor, eine dritte Person notierte
die Daten. Die Standorte der Fluchtstäbe wurden mit Farbe markiert; beim Umsetzen
wurde das Stativ auf diesen Punkt gesetzt und ausgerichtet. Diese Punkteketten polarer
Koordinaten wurde mit Excel 97 in orthogonale Koordinaten umgerechnet.
Die Länge der Rückegassen und die auftretenden Störungen sind in dargestellt.

Navigation 44
Tab. 6: Gassenlängen in den Versuchsbeständen.
Länge Bestand A Bestand B Bestand C
Min 88.7 81.3 94.0
Max 133.0 227.2 118.7
Summe 1170.7 1343.0 424.5
Geländestörungen
2.3.2.2.3 Programme
N 11 22 --
Länge 183.8 279.2 --
Störungs-% 16 % 21 % 0 %
Sämtliche DGPS-Datenerhebungen erfolgten systembedingt im WGS 84 102 , das mit geographischen
Koordinaten (Grad, Minute, Sekunde) arbeitet. Verwendet werden sollte das
geodätische Abb.ssystem Gauss-Krüger, Zone 2, das im metrischen System arbeitet. Für die
Umwandlung wurde das geodätische Transformationsprogramm Geocalculator 4.1 von
Blue Marble eingesetzt. Dabei wurden Umrechnungsparameter benutzt, die deutschlandweite
Gültigkeit besitzen. Für die Auswertung wurden die Standardtabellenkalkulation
Excel 97 und das Geographische Inforamtionssystem ArcView 3.1 von ESRI verwendet.
102 World Geodetic System 1984, ein weltweit gültiger Standard
Abb. 23: Vermessung der gemulchten
Gassen mit dem Ledha-
Geo.

Navigation 45
ArcView wurde eingesetzt für die Auswertung der Daten und für die graphische Aufbereitung.
Die statistischen Kenndaten wurden mit SPSS 8.0 berechnet.
2.3.2.3 Arbeitsuntersuchung
2.3.2.3.1 Zeitstudien
Die den Arbeitsstudien zugrundegelegte Methodik entspricht der von REFA empfohlenen
Vorgehensweise. 103 Die Zeiten wurden mit mobilem Datenerfassungsgerät im Fortschrittszeitverfahren
erfaßt. Die Gesamtarbeitszeit (GAZ) wurde in Ablaufabschnitte gegliedert
und getrennt nach Bearbeitungseinheiten (= eine Gasse) aufgenommen. Die Ablaufabschnitte
lassen sich in Reine Arbeitszeit (RAZ) und Allgemeine Zeiten (AZ) aufteilen. Die RAZ
enthält nur Zeiten, die ausschließlich durch den betreffenden Arbeitsgegenstand verursacht
wurde. Die AZ standen mit der Bearbeitungseinheit nicht im Zusammenhang oder konnten
dieser nicht zugeordnet werden, da sie unregelmäßig auftraten und nicht unmittelbar der
Erfüllung der Arbeitsaufgabe dienen. Die Dauer versuchsbedingter Pausen wurde erfasst,
und von der Gesamtversuchszeit abgezogen, so dass die GAZ übrig blieb.
Die verwendeten Ablaufabschnitte sind in Tab. 7 dargestellt.
Tab. 7: Bei der Zeitstudie verwendete Ablaufabschnitte.
Ablaufabschnitte Beschreibung
Reine Arbeitszeit:
Mulchen Der eigentlich Mulchvorgang
Zurücksetzen beim Mulchen
Stärkere Stämme (i.d.R. Birken), wurden durch mehrfaches vorund
zurücksetzen gemulcht
Rückwärts fahren Auf der bereits gemulchten Gasse, war notwendig bei Stichgassen
Gassenwechsel Zeit die notwendig war, um von Gasse zu Gasse umzusetzen
Allgemeine Zeiten:
VZ, sachlich Arbeiten am Mulchsystem; i.d.R. das Ausschwingen lassen der
Ketten am Ende des Mulchvorgangs
VZ, persönlich Kam nicht vor
GPS/LW-Pause GPS/LW-Empfang war nicht möglich
Rüstzeit Fluchtstab: Erstausrichtung der Mulchmaschine
DGPS: Generieren einer neuen Pufferlinie, um
Gassenanfang zu lokalisieren
Zeitstudien wurden in den Beständen B und C durchgeführt. In B wurde in 9 Zyklen
(=Gassen) das DGPS-Navigationsverfahren beobachtet, im Bestand C in vier Zyklen das
Fluchtstab-Orientierungsverfahren. Aus zeitlichen und technischen Gründen war es nicht
möglich, mehr Zyklen aufzunehmen. Für das Fluchtstabverfahren sind 4 Zyklen sehr wenig;
doch der Fahrer ist geübt in diesem Verfahren, der Bestand war homogen, die Arbeitsgeschwindigkeit
ist in hohem Maße durch die Maschine vorgegeben. Da die Allgemeinen
Zeiten (Erhebung der Marschrichtung) vor allem bei der ersten Gasse sehr hoch sind, und
103 REFA (1991)

Navigation 46
sich bei nur vier Zyklen überproportional auswirken würden, wurden die AZ auf 9 Gassen
hochgerechnet, um einen Vergleich mit dem DGPS-Verfahren zuzulassen (Bestand B).
Die Anteile der Allgemeinen Zeiten wurden errechnet. Für repräsentative Aussagen bei
Langzeiteinsätzen reicht die Datenbasis allerdings nicht aus. Deshalb wurde für die Leistungs-
und Kostenberechnung auf Erfahrungswerte der Praxis bei vergleichbaren Maschinen
zurückgegriffen. In den nachfolgend angegebenen Werten sind bei beiden Verfahren
Allgemeine Zeiten in Höhe von 20 % der GAZ einberechnet. Leistungswerte lassen sich
über eine Verknüpfung von Zeit- und Bezugsdaten (Laufmeter Gasse) berechnen.
2.3.2.3.2 Ergonomische Erhebung
Der Fahrer ist neben der Grundvibration des Motors noch zusätzlich den Erschütterungen
beim Mulchvorgang ausgesetzt. Eine Erfassung mit Rüttelschreiber fand nicht statt, da das
Ziel der Studie einen anderen Schwerpunkt hatte. Dauerhaft starke Vibrationen belasten
den menschlichen Organismus aber erheblich. 104 Zudem ist das Arbeitsverfahren Fluchtstab-Orientierung
sehr stark durch Kopfwendungen nach hinten charakterisiert. Dabei
kommt es zu seitlichen Verdrehungen der Halswirbelsäule bei gleichzeitig starken Vibrationen.
Um diese ungünstige Arbeitshaltung bei den beiden Verfahren zu beschreiben, wurde
in den Beständen B und C mit Strichliste die Zahl der Kopfwendungen je Rückegasse erfasst
und anschließend auf Laufmeter gemulchte Zugangslinie umgerechnet.
2.3.2.4 Kalkulation
Die Kosten je Maschineneinsatzstunde werden mit 125 Euro kalkuliert, wie sie der Stützpunkt
seinen Auftraggebern in Rechnung stellt. Darin enthalten sind Lohnkosten und
Lohnnebenkosten für den Fahrer und den zweiten Mann, der die Fluchtstäbe setzt, sowie
die Organisationskosten (Einsatzleiter) und Umsetzkosten. Wird der zweite Mann vom
Forstamt gestellt, werden nur 105 € /MAS berechnet. Folglich sind bei einem Vergleich der
beiden Verfahren nur die zusätzlichen Kosten nebeneinander zu stellen (zusätzliche Personalkosten
bei der Fluchtstab-Orientierung und Investitionskosten bei der DGPS-Navigation).
Eventuelle Leistungsunterschiede sind zu berücksichtigen.
Um die ökonomischen Kenndaten der beiden Verfahren zu berechnen wurde neben einer
Kostenvergleichsrechnung auch die Kapitalwertmethode und die Interne Zinsfuß Methode
angewandt. 105
104 WÖRTERBUCH ARBEITSSICHERHEIT (2000), S. 816
105 PFLAUMER (1992), KOBELT und SCHULTE (1999)

Navigation 47
2.4 Ergebnisse
2.4.1 Arbeitsstudie
2.4.1.1 Gliederung der Gesamtarbeitszeit
Die Einsatzzeit bei der DGPS-Navigation gliedert sich in 85% RAZ und 15% AZ. Bei der
Fluchtstaborientierung in 80% RAZ und 20% AZ. Die Anteile der Teilarbeiten gehen aus
Abb. 24 hervor.
Rückwärts fahren
19%
Zurücksetzen
beim Mulchen
5%
Fluchtstab-Orientierung DGPS-Navigation
Gassenwechsel
7%
Mulchen
69%
Rückwärts fahren
22%
Gassenwechsel
4%
Abb. 24: Anteile der Teilarbeiten an der RAZ beim Mulchen nach den Verfahren Fluchtstab-
Orientierung und DGPS-Navigation.
Die Verteilung der beobachteten Zeiten auf die Teilarbeiten unterschied sich bei den beiden
Versuchsvarianten nur wenig. Die Mulchzeit ist bei beiden Verfahren mit 74% gleich
hoch. 106 Bei der Fluchtstab-Orientierung wird ein Teil der Mulchzeit (5% der RAZ) für das
notwendige Zurücksetzen beim Mulchen überstarker Stämme verwendet, bzw. um die Maschine
am Gassenbeginn exakt auszurichten. Das ist erforderlich, um die Linie für den
Rückblick des Fahrers möglichst gerade zu halten. Bei der DGPS-Navigation entfällt diese
Teilarbeit, da solche Hindernisse umfahren werden. Da in der Regel Stichgassen gemulcht
wurden, musste die Maschine nach Abschluss des Mulchens rückwärts zurücksetzen. Dies
konnte in den geradlinigen Gassen des Fluchtstab-Verfahrens etwas zügiger erfolgen als in
den Gassen, in denen mit DGPS-Navigation zahlreiche Hindernisse umfahren worden waren.
Deshalb ist der Anteil des Rückwärtsfahren bei der DGPS-Navigation etwas höher. Der
höhere Anteil der Teilarbeit Gassenwechsel beim Fluchtstabverfahren ist mit dem größeren
Aufwand für Vor- und Zurücksetzen am Anfang des Einfluchtens zu erklären. Die Maschine
hat mit 6 m eine erhebliche Länge. Sie muss am zu mulchenden Gassenanfang exakt ausgerichtet
sein. Beim DGPS-Verfahren erfolgte diese detaillierte Ausrichtung am Anfang
nicht, was in einigen Fällen zu bogenförmigen Gassenanfängen führte. Pausen wegen
106 Mulchzeit = Ablaufabschnitt "Mulchen" + Ablaufabschnitt "Zurücksetzen beim Mulchen"
Mulchen
74%

Navigation 48
fehlenden Langwellenempfangs kamen nur im Bestand B vor, und zwar drei Mal, und dauerten
insgesamt 8,4 Minuten; die längste davon 6,7 Minuten. 107 Diese Zeiten wurden der
AZ zugerechnet. Sie nehmen dabei einen Anteil von 26% der AZ bei der DGPS-Navigation
ein.
2.4.1.2 Leistung
Da die Datenbasis nicht breit genug ist, um allgemeingültige Schlüsse zu ziehen, wurden
zum Leistungsvergleich aus Erfahrungswerten für Maschinenarbeit für beide Verfahren AZ
von 20% unterstellt. 108 In Tab. 8 werden die Leistungsdaten zusammen dargestellt.
Tab. 8: Durchschnittliche Arbeitsproduktivität des Mulchsystems bei unterschiedlichen Arbeitsverfahren
und 20 m Linienabstand (incl. AZ von 20%).
Arbeitsverfahren (Bestand)
Mittl. D 0,2 ausscheidender
Bestand
Bestandesdaten Leistung in
N/ha
mit rückwärts
umsetzen
lfm/min II min/ha
ohne rückwärtsumsetzen
Fluchtstab-Orientierung (C) 5,2 10300 6,2 || 81 7,6 || 66
DGPS-Navigation (B) 6,4 8700 6,0 || 83 7,7 || 65
Die Leistungsunterschiede der beiden Verfahren sind gering und liegen in derselben Größenordnung.
Je nachdem, ob das rückwärtige Umsetzen in der Kalkulation mit berücksichtigt
wird oder nicht, beträgt die benötigte Zeit für einen Hektar 1,1 MAS bzw. 1,3 MAS.
Dies bedeutet eine Stundenleistung zwischen 0,75 ha/MAS bzw. 0,9 ha/MAS. Das Zurückfahren
der Maschine in derselben Gasse kostet bei beiden Verfahren enorm viel Zeit
und bewirkt ein Absinken der Leistung von rund 20%.
Insgesamt ist der Einfluss des Arbeitsverfahrens auf die Leistung beim Mulchen eher als
gering einzuschätzen. Der Einfluss von Stammzahl und Durchmesser dürfte deutlich stärker
als das angewendete Arbeits-Verfahren ins Gewicht fallen. 109
2.4.1.3 Ergonomische Belastungen
Beim Mulchvorgang steuert der Maschinenführer ein stark vibrierendes Fahrzeug.
Unter Vibration versteht man in der Arbeitsmedizin mechanische Schwingungen, die auf
den Menschen einwirken. Die Vibration setzt sich zusammen aus einer Grundvibration des
Dieselmotors, die während des Mulchens von der viel stärkeren Vibration des Mulchgerätes
überlagert wird. Dabei wirken diese Schwingungen auf den gesamten Körper des Fahrers
ein (sog. Ganzkörperschwingung). Überschreitet die Vibration eine gewisse Stärke, können
Durchblutungsstörungen, Nervenfunktionsstörungen, Sehstörungen, Übelkeit und Kno-
107 Diese Pausen entstanden, wenn durch hohe Bäume das Korrektursignal abgeschattet war. Nach Passieren
des Hindernisses musste gewartet werden, bis der Empfänger sich wieder initialisierte.
108 z.B. WEIXLER ET AL. (1999a), S. 11
109 Präzise Leistungsaussagen können nur gemacht werden, wenn ca. 20 Zyklen/Arbeitsverfahren vorliegen,
die Leistung jeder Gasse berechnet und über dem mittleren Durchmesser der Bestockung aufgetragen ist
(multivariate Regressionsanalyse).

Navigation 49
chenveränderungen auftreten. 110 Letztere treten auf als degenerative Veränderungen im
Bereich der gesamten Wirbelsäule (Sitzbuckel, Bandscheibenabnutzung). Die Ganzkörperschwingung,
die v.a. beim Bewegen von schweren Erdbaumaschinen auftritt, ist als Berufskrankheit
anerkannt. 111
Zur Beurteilung der Schwingungseinwirkung wird aus Schwingungsbeschleunigung und
Schwingungsrichtung eine dimensionslose Kenngröße, die bewertete Schwingstärke ermittelt.
112 Sie wird als K-Wert bezeichnet und dient zusammen mit der Expositionsdauer
der Beurteilung der Gesundheitsgefährdung.
Der Mahler-Unifant besitzt einen schwingungsgedämpften Fahrersitz, der die Grundvibration
des Dieselmotors dämpft. Ist der Kettenmulcher im Betrieb, wirken auf Fahrgestell und
Kabine aber erheblich stärkere Kräfte, die nicht mehr in ausreichendem Maße gedämpft
werden können und über den Sitz auch auf den Fahrzeugführer einwirken. Diese Erschütterungen
sind bei beiden untersuchten Arbeitsverfahren identisch.
Beim Mulchen mit dem Fluchtstab-Verfahren kommt erschwerend hinzu, dass permanente
Kopfwendungen für die Orientierung notwendig sind. Seitliche Verdrehungen der Wirbelsäule
unter Last stellen aber eine besonders ungünstige (belastende) Körperhaltung dar.
Das Gesundheitsrisiko einer Schädigung nimmt stark zu, wenn ungünstige Körperhaltungen
mit starker Belastung durch Vibration zusammentreffen. 113
Um diese ungünstige Haltung über längere Zeit zu vermeiden, setzte sich der Fahrer bei
der Studie schon von vorn herein etwas seitlich verdreht auf den Sitz, um den Winkel der
Kopfwendung möglichst gering zu halten. Da beide Verfahren sich hinsichtlich der Vibration
nicht unterscheiden, wurde auf eine Untersuchung verzichtet. Es war jedoch zu erwarten,
dass die Zahl der (belastenden) Kopfwendungen zur Orientierung während des Navigationsvorgangs
geringer sein würde. Mit Strichliste wurde deshalb die Zahl der Kopfwendungen
je Rückegasse bei beiden Arbeitsverfahren erfasst. Beim Fluchtstab-Verfahren wurden
vier Gassen erfasst und bei der DGPS-Navigation neun Gassen. Die Ergebnisse sind in
Tab. 9 zusammengestellt.
Tab. 9: Zahl der notwendigen Kopfwendungen (KW) zur Orientierung nach hinten bei den
beiden Verfahren. 114
Verfahren Beobachtete
Gassenlänge,
gesamt (m)
Kopfwendungen
gesamt
Laufmeter je
Kopfwendung
Kopfwendung je
100 Laufmeter
Fluchtstab 425 190 2 45
DGPS 1343 65 21 5
Wie auf Grund der anderen Orientierungsart beim DGPS-Verfahren zu erwarten war, war
auch die Zahl der Kopfwendungen deutlich geringer als beim Fluchtstab-Verfahren. Die
Zahl der beobachteten Rückblicke beim DGPS-Verfahren betrug nur 11% der bei der
Fluchtstab-Orientierung notwendigen Kopfwendungen. Das ist ein erheblicher Unterschied,
vor allem wenn man bedenkt, dass der Fahrer beim DGPS-Verfahren die Übungs-
110
LÖFFLER (1992), S. 173
111
BECHER (1999), S. 230 und S.48 dort zit. BerufkrankheitenVO
112
WÖRTERBUCH ARBEITSSICHERHEIT (2000), S. 816 ff
113
LÖFFLER (1992), S. 187
114 Die Standardabweichung der KW je 100lfm ist bei Fluchtstab-O. = 7, bei DGPS-N. = 3

Navigation 50
schwelle noch nicht überschritten hat und er sich deshalb auch mehrfach aus Gewohnheit
umgedreht hat. Dies kommt besonders deutlich zum Ausdruck, wenn man die Zahl der
Kopfwendungen auf den Gassen einzeln vergleicht, wie dies in Abb. 25 dargestellt ist.
Beim Mulchen der ersten vier Gassen mit dem DGPS-Verfahren wurde öfter der Kopf gewendet
als in den fünf folgenden Gassen, die gemulcht wurden. Es ist anzunehmen, dass
bei ausreichender Gewöhnung an das Arbeitsverfahren die Orientierung noch mehr über
den Bildschirm erfolgen wird und wirbelsäulenschädigende Kopfwendungen weitgehend
unterbleiben.
Gassennummer
9
8
7
6
5
4
3
2
1
Fluchtstab_Bestand C
DGPS_Bestand B
0 10 20 30 40 50 60
Anzahl Kopfwendungen/100 lfm
Abb. 25: Zahl der Kopfwendungen je 100 lfm Mulchstrecke in den einzelnen Rückegassen
bei den beiden Verfahren im Vergleich.
Diese Annahme gründet sich v.a. auf die Tatsache, dass alle für die Navigation notwendigen
Sachverhalte, nämlich gefahrene Strecke, noch zu fahrende Strecke und aktuelle Position,
am Bildschirm dargestellt sind. Lediglich bei Störungen ist eine stärkere Einbeziehung
des tatsächlichen Geländes notwendig.

Navigation 51
2.4.1.4 Subjektives Empfinden des Fahrers
Der Fahrer empfand die DGPS-Navigation körperlich deutlich weniger anstrengend, da er
kaum den Kopf wenden musste und weniger verdreht saß. Die mentale Belastung für ihn
war beim DGPS-Verfahren aber höher. Er musste sich wesentlich stärker konzentrieren,
weil er neben dem Gelände auch den Bildschirm zu beobachten hatte. Dennoch beurteilte
der Fahrer das Verfahren insgesamt als arbeitserleichternd.
2.4.1.5 Gefährdung der Hilfskraft bei der Fluchtstab-Orientierung
Beim Fluchtstab-Verfahren bewegt sich eine zweite Person ständig in der Nähe der Maschine,
um Fluchtstäbe für die Orientierung zu setzen. Diese Hilfkraft des Fahrers bewegt
sich bei korrekter Arbeitsweise hinter der Maschine. Bei der Zeitstudie und der ergonomischen
Erhebung blieb die Hilfskraft außer Betracht. Die Gefährdungen, denen sie ausgesetzt
ist, sollen kurz beschrieben werden. Gefährdet ist die Hilfskraft durch:
� die Maschine selbst (Zurücksetzen des Fahrers)
� herumgeschleuderte Holzteile, Steine, Kettenglieder etc.
Die Gefahr, von der Maschine überfahren zu werden, tritt vor allem in Beständen mit
schlechter Sicht für den Fahrer auf (Nadelholz, Laubholz im Sommer). Wesentlich größer ist
die Gefahr, von herumgeschleuderten Teilen getroffen zu werden. Bewegt sich die Person
in der Linie hinter der Maschine, ist sie weitgehend von der Gefahrenquelle abgeschirmt.
Sind dagegen Hindernisse seitlich zu umfahren, müssen in recht kurzen Abständen hinter
der Maschine Fluchtstäbe gesetzt werden. Dabei verlässt die Maschine die ursprüngliche
Linie, die Hilfskraft steht nun seitlich zum Kettenmulcher und ist der Gefahrenquelle nun
unmittelbar ausgesetzt. Da der Radstand sehr hoch ist, können auch Teile unter der Maschine
hindurch nach hinten geschleudert werden, die den Fußbereich der Hilfskraft gefährden.
Bei der DGPS-Navigation tritt eine solche Gefährdung nicht auf, da keine zweite
Person benötigt wird.
2.4.1.6 Programmbedienung
Eingesetzt wurde die Beta-Version des Programms WaldNAV, das Projekt diente auch dem
Programmtest. Der Fahrer hatte keinerlei Erfahrung mit Computern. Bei einer halbstündigen
Einweisung in das Programm übte er mit einer Spielversion von WaldNAV. Ein halbtägiges
Training der DGPS-Navigation mit einem VW-Bus, bzw. dem Mahler-Unifant auf einer
Wiese, ergänzten seine „Ausbildung“. Der Bestand A war der erste Bestand, der mit
dem Verfahren gemulcht wurde. Hier sammelte der Fahrer seine ersten praktischen Erfahrungen.

Navigation 52
Abb. 26: Bewegungen der Maschine im Bestand A dargestellt im 5 m-Band.
Beim ersten realen Einsatz des Systems im Bestand bot das Programm gute Orientierung,
vor allem durch das Nachführen des Bildschirmes, der sich an die aktuelle Fahrbewegung
und den Lenkeinschlag anpasste. Die Aufzeichnung der gefahrenen Positionen lag in der
Regel in einem Genauigkeitsbereich von +/- 2,5 m (Abb. 26). Die Orientierung an Linien,
die über die eingegebene Marschzahl generiert wurden, funktionierte gut. Beim Einsatz
wurde als Soll-Linie stets die Ideal-Linie verwendet, nicht die Pufferlinie.
Beim Umfahren von Störungen kam die Erfahrung des Fahrers zum Tragen. Obwohl das
Fahrzeug sich vor Störungen oft gut auf der Soll-Linie befand, musste an diesen Stellen
ausgewichen werden. In solchen Fällen muss der Fahrer sowohl das Gelände als auch den
Bildschirm intensiv beobachten, um nach dem Passieren des Hindernisses möglichst bald
auf die Ideal-Linie zurückzukehren.
Die Bedienung des Programms durch den Fahrer war zufriedenstellend. Die Unterstützung
bei Problemen durch den Versuchsleiter konzentrierte sich vor allem auf softwarebedingte
Schwierigkeiten, die inzwischen beseitigt sind. Da das Programm permanent alle Bewegungen
anzeigt, unabhängig davon, ob es sich im Aufnahmemodus befindet oder nicht,
kann man auch navigieren, ohne dass Positionsdaten aufgezeichnet werden. Durch einen
Bedienfehler ist auf diese Weise die Gasse A8 nur zur Hälfte aufgezeichnet worden. 115
2.4.2 Untersuchung der Genauigkeit
Ein wesentliches Kriterium für die Praxistauglichkeit des DGPS-Verfahrens ist die Parallelität
oder die Abstandstreue der Gassen im Gelände. Die absolute Parallelität ist zumindest
theoretisch erreichbar, da mit WaldNAV auf dem Bildschirm schnurgerade Ideal-Linien er-
115 Es war dem ein Software-Problem vorausgegangen, das behoben wurde. Bei der Weiterfahrt wurde vergessen,
in den Aufnahmemodus zu schalten.

Navigation 53
zeugt werden. Im Gelände treten aber Schwierigkeiten auf, die die Parallelität und die Abstandstreue
der Linien vermindern, wenn z.B. die Anfangspunkte werden nicht präzise
aufgefunden werden oder wenn Störungen auftreten, die umfahren werden müssen.
2.4.2.1 Auffinden der Anfangspunkte
Die Gassen sollten im Versuch einen konstanten Abstand von 20 m aufweisen. Bei der
DGPS-Navigation werden die Anfangspunkte der Gassen mit dem Programm WaldNAV
aufgesucht. Auf der Pufferlinie wird der nächstgelegene Startpunkt aufgezeigt und vom
Fahrer aufgesucht, um an dieser Stelle die neue Gasse zu mulchen. Die Ergebnisse, wie
genau auf diese Weise die 20 m-Distanz zwischen den Gassen eingehalten werden konnte,
ist in Tab. 10 zusammengestellt. Die Gassenanfänge wurden mit Abweichungen von +2,6
m/-0,7 m aufgefunden. Im Mittel beträgt der Gassenabstand 20,7 m (14 untersuchte Gassen
in zwei Beständen). Zehn Abstände von Gassenanfängen waren größer als 20 m, nur
vier kleiner als 20 m.
Tab. 10: Der mit DGPS ermittelte Gassenabstand in Metern.
N Mittel Max Min s 116
14 20,7 m 22,6 m 19,3 m 0,9 m
Bei der Fluchtstab-Orientierung wurden drei Gassenabstände à 20 m mit Bandmaß ausgemessen.
Die tatsächlichen Abstände der Gassenanfänge im Gelände betrugen zwischen
19,3 m und 21,8 m. Diese Ungenauigkeit kommt durch das Einjustieren der Mulchmaschine
am Gassenanfang. Die mit DGPS ermittelten Gassenabstände liegen also im Rahmen
dessen, was mit üblicher Ausmessung an Genauigkeit erreichbar ist.
Diese realen Gassenanfänge wurden als Ausgangspunkte für die Berechnung der Ideal-
Linien verwendet, an denen die Geradlinigkeit der Gassen gemessen wurde.
2.4.2.2 Geländestörungen
Es traten verschiedene Hindernisse im Gelände auf, die umfahren werden mussten. Dabei
handelte es sich zum größten Teil um starke Birken, die nicht mehr gemulcht werden
konnten. Die zweithäufigste Ursache für Störungen waren Gräben. Entweder wurde parallel
zu ihnen gefahren, die Gasse wurde also seitlich versetzt zur Ideal-Linie gemulcht, oder
sie mussten passiert werden, was aus Sicherheitsgründen mit dem schmalspurigen Fahrzeug
nur senkrecht zum Graben möglich war. Daneben tauchten noch Hindernisse wie
nicht verrottete Wurzelstöcke und Felsbrocken auf. War eine Störung umfahren, musste
wieder auf die Soll-Linie zurückgekehrt werden. Dies erfordert einen relativ starken Lenkeinschlag.
Bei Erreichen der Soll-Linie musste wieder gegengesteuert werden. Wegen der
erheblichen Länge des Fahrzeuges wurde eine gewisse Strecke benötigt, um den Ausgleich
zu schaffen. In den Beständen A und B waren insgesamt 33 solche Störungen des Geländes
vorhanden. Die Umfahrung dieser Störungen verbrauchte 463 lfm (
116 s = Standardabweichung, auch mittlere quadratische Abweichung genannt. Sie ist ein gutes Maß für die
Streuung der Werte. Große Abweichungen fallen bei der Standardabweichung stark ins Gewicht, kleine
schwach.

Navigation 54
Tab. 6, S.44).
In Bestand C waren keine Geländestörungen vorhanden. Stöcke und starke Birken wurden
überfahren/gemulcht.
2.4.2.3 Einhaltung der Soll-Linie in den Beständen
Bestand C
In diesem Bestand wurde mit dem Verfahren der Fluchtstab-Orientierung gearbeitet. Es
wurden vier Gassen gemulcht. Auf allen Gassen musste zurückgesetzt werden, da sich östlich
des Bestandes eine öffentliche Straße befand. Die Arbeitsrichtung verlief also immer
von West nach Ost. Die Gassenanfänge wurden mit Bandmaß eingemessen. Die gemulchten
Linien sind annähernd parallel. Die Abweichungen von der Ideal-Linie, die im
Gassenanfang ihren Ursprung hat, betragen am Gassenende zwischen 0,8 m (Gasse C1)
und 4,3 m (Gasse C2).
1
2
3
4
FoA Morbach
Revier Hundheim
Bestand 3b
Ideallinie
Gasse (2m)
Abb. 27: Zugangslinien
im Bestand C, angelegt
mit der Fluchtstab-
Orientierung.
Geländestörungen traten in diesem Bestand nicht auf. Überstarke Birken wurden durch
mehrfaches Vor- und Zurücksetzen gemulcht, um die Visurlinie freizuhalten. Zu beobachten
war außerdem, dass die Neigung des Fahrers, Stöcke zu überfahren, hier höher war als
in den mit der DGPS-Methode bearbeiteten Beständen A und B. Auch dafür ist die Ursache
in der Rückwärts-Orientierung zu suchen.
Kennzeichnend für das Verfahren ist ebenfalls, dass die Ideal-Linie auf weite Strecken sehr
gut eingehalten werden kann, dass aber Abweichungen nicht mehr korrigiert werden können.
D.h., befindet sich das Mulchfahrzeug einmal auf einer Spur mit einer bestimmten
Winkelabweichung, wird diese auch ganz streng eingehalten: Mit zunehmender Entfernung
vom Startpunkt vergrößert sich deshalb die (absolute) Abweichung von der Ideal-
Linie. Bei Gasse 2 und 3 ist dieser Trend gut zu erkennen. Dies ist auch der Grund, warum
das Ausrichten der Maschine am Gassenanfang bei der Fluchtstab-Orientierung länger
dauert als bei der DGPS-Navigation (enthalten in Teilarbeit Gassenwechsel).
N
0 8 16 24 Meter

Navigation 55
Bestand A
Der Bestand A war der erste Bestand, in dem die DGPS-Navigation zum Einsatz kam. Er
war als Einarbeitungsfeld für den Fahrer in das System gedacht. Deshalb wurde hier auch
auf Zeitstudien verzichtet. Bis auf die Gasse A3 wurden alle Gassen mit dem AgGPS von
Trimble und dem Satellitenkorrektursignal VBS angelegt. Empfangsprobleme für dieses
Korrektursignal gab es während der ganzen Aufnahme nicht.
1
N
0 10 20 30 Meter
2
FoA Morbach
Revier Hundheim
Bestand 123a
3
Idealline
Störung
Gasse (2m)
Bestandesgrenze
4
5
6
Abb. 28: Zugangslinien im Bestand A, angelegt mit der DGPS-Navigation.
7
An Störungen traten im Bestand Gräben, überstarke Birken und Stöcke auf. Im südlichen
Teil war der Bestand nur schwach bestockt, deshalb wurde dort nicht gemulcht, die vorhandene
Bestockung geschont, im Einzelfall sogar ausgewichen (Gassenende A6, A10).
Alle Gassen wurden als Stichgassen angelegt, auf denen rückwärts umgesetzt wurde (öffentliche
Straße südlich des Bestandes). Die Gassenanfänge wurden mit dem Programm
WaldNAV aufgefunden.
In Abb. 28 ist die Lage der Gassen zueinander und zur Ideal-Linie dargestellt. Markiert sind
die Gassenbereiche, an denen einer Geländestörung ausgewichen wurde. Zu erkennen ist,
dass die Maschine nach Umfahren des Hindernisses wieder auf die Ideal-Linie zurückgekehrt
ist. Visuell erscheinen die Linien grob parallel, vor allem wenn man die Störungen
außer acht lässt. Alle Gassen (außer A2) liegen etwas östlich der Ideal-Linie.
8
9
10

Navigation 56
Bestand B
Hier wurde auf sieben Gassen von West nach Ost gemulcht. Auf den Gassen B2 und B8
wurde in die Gegenrichtung gearbeitet (Abb. 29). Alle Gassenanfänge wurden mit der
Pufferfunktion von WaldNAV ermittelt. Im Bestand B waren deutlich mehr Störungen als
im Bestand A vorhanden. Es kamen Gräben vor, die senkrecht überfahren werden mussten,
sowie überstarke Fichten und Birken. Im Nordteil des Bestandes waren besonders viele
große Fichten vorhanden, die zum Teil das Korrektursignal abschatteten. Südlich der Gasse
B1 befand sich ein Alt-Fichtenbestand, der auf Teilstrecken den Empfang des VBS-Signals
verhinderte. Korrigiert wurde im ganzen Bestand mit dem Korrektursignal vom geostationären
Satelliten (VBS). 117
FoA Morbach
Revier Hundheim
Bestand 29b
9
8
7
6
5
4
3
2
1
Ideallinie
Störung
Gasse (2m)
Wendefahrt
Abb. 29: Zugangslinien im Bestand B, angelegt mit der DGPS-Navigation.
Zu B1: das Abknicken am Gassenende wurde durch das Umfahren einer starken Birke verursacht.
Zu B2: diese Gasse wurde von Ost nach West gemulcht. Der Startpunkt lag auf einer in
NO-Richtung verlaufenden Rückegasse. Zunächst wurde senkrecht zur Rückegasse in den
Bestand gefahren, die Richtung aber nach etwa 10 m korrigiert. Danach wurde parallel zur
Ideal-Linie gefahren, um zu viele Kurven zu vermeiden.
117 Virtual Base Station. Die von der Basissation über geostationären Satelliten ausgestrahlten Korrekturdaten
werden in Abhängigkeit von der aktuellen Position des Empfängers gewichtet.
N
0 102030 Meter

Navigation 57
Zu B6: wegen eines unüberwindlichen Grabens ist diese Gasse kürzer.
Zu B8: Diese Gasse wurde von Ost nach West gefahren. Südlich des Westendes der Gasse 8
befindet sich ein Graben, der nicht zu überwinden war. So orientierte sich der Fahrer stärker
nach Norden.
Zu B9: Wegen der hohen Fichten, die eingesprengt waren, war zeitweise das Signal unterbrochen.
Hier orientierte sich der Fahrer weitgehend mit Rückblick an der bereits gefahrenen
Gasse.
2.4.2.4 Einhaltung der Idealrichtung
2.4.2.4.1 Winkelabweichung
Im Gegensatz zur Ideal-Linie, die ihren Ursprung im Gassenanfang hat, hat die Idealrichtung
keinen Ursprung. Während des Versuchs wurde diese Richtung mit dem Kompass
erhoben und in WaldNAV (Taste F6 „Nach Kompasskurs ...“) eingegeben. Es handelt sich
dabei um Teilstrecken der gemulchten Gasse, die dieselbe Richtung haben wie die Ideal-
Linie. Diese Teilstrecken liegen entweder auf der Ideal-Linie oder parallel dazu. In der Regel
sind es nur wenige Teilstrecken, die exakt die gleiche Richtung haben. Die meisten streuen
um diesen Idealwert mehr oder weniger stark. Mit dem Ledha-Geo sind sowohl die Distanz
als auch die Richtung dieser Teilstrecken erfasst worden (Kap. 2.3.2.2.2, S.43). Um die Genauigkeit
der eingehaltenen Idealrichtung zu visualisieren, wurden die Teilstrecken aller
Gassen eines Bestandes über den entsprechenden Winkeln aufgetragen (Abb. 30, Abb. 31,
Abb. 32). Die schwarze Linie in der Mitte stellt nicht die Ideal-Linie dar, sondern die Idealrichtung.
Aufgetragen ist jeweils der in Fahrtrichtung liegende Halbkreis (200 Gon breit).
Zu sehen ist, wie die gefahrenen Teilstrecken vom vorgegebenen Kompasskurs (Idealrichtung)
abweichen. Dabei stellen die Rauten die gestörten, die Dreiecke die ungestörten
Strecken dar. Zu erkennen ist ferner, dass es sich bei den Störungen um kurze Stecken mit
einer weiten Streuung um die Idealrichtung handelt.
Die ungestörten Strecken streuen geringer um die Idealrichtung und nähern sich ihr umso
stärker an, je länger sie sind.In den Beständen A und B ist die Streuung der Richtungen der
ungestörten Teilstrecken um die Idealrichtung geringer als die der Störungen. Die Streuung
der Winkel der ungestörten Teilstrecken ist aber deutlich größer als im Bestand C. Dort
gibt es keine Störungen, die Punkte schmiegen sich relativ eng an die Idealrichtung an.

Navigation 58
Meter
Meter
Meter
60
50
40
30
20
10
0
-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100
GON
30
25
20
15
10
5
0
-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100
GON
40
35
30
25
20
15
10
5
0
-100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100
GON
Abb. 30: Bestand A
(DGPS), Abweichung von
der Idealrichtung auf den
Teilstrecken aller Gassen
(Dreiecke=ungestört,
Rauten=gestört).
Abb. 31: Bestand B
(DGPS), Einhaltung der
Idealrichtung auf den
Teilstrecken aller Gassen.
Abb. 32: Bestand C
(Fluchtstab), Einhaltung
der Idealrichtung auf den
Teilstrecken aller Gassen.

Navigation 59
Es besteht ein Zusammenhang zwischen Länge der Teilstrecke und Abweichung des Winkels
von der Idealrichtung. Mit zunehmender Länge der Teilstrecke nimmt der Winkelfehler
ab. In Abb. 33 ist dieser Zusammenhang graphisch dargestellt. Im Bestand C ist dieser
Trend hoch signifikant (�=0,01).
40
Meter
30
20
10
0
y = -3.0442x + 32.393
R 2 = 0.4278
y = -0.7973x + 21.105
R 2 = 0.1109
y = -0.0661x + 11.326
R 2 = 0.0121
0 5 10 15 20 25 30 35
Gon Abweichung
Abb. 33: Zusammenhang zwischen Länge der ungestörten Teilstrecken und dem Winkelfehler
in den Beständen A,B,C.
Um zu beurteilen, wie gut mit DGPS eine Richtung über eine längere Strecke eingehalten
werden kann, wurden alle polaren Koordinaten der Bestände B und C zusammengefasst
und daraus zwei Teilmengen gebildet. Dazu wurden alle ungestörten Teilstrecken eines
Bestandes betrachtet und entsprechend der Lage des Medians der Länge in eine Hälfte mit
kürzeren Teilstrecken und eine Hälfte mit längeren Teilstrecken aufgeteilt (Hälfte kurz bzw.
Hälfte lang).
Während die Winkel der Hälfte kurz sehr stark um die Idealrichtung streuen, verringert sich
die Streuung der Winkel in der Hälfte lang (Tab. 11). Erkennbar ist, dass die Variationsbreite
zwischen Minimum und Maximum bei den langen Strecken etwa um ein Drittel geringer
ist. Erwartungsgemäß gibt es im Bestand C keinen Unterschied zwischen langen und kurzen
Strecken.
Das bedeutet, dass die Idealrichtung über längere Strecken mit DGPS gut gehalten werden
kann (lange Teilstrecken mit geringer Schwankung um die Idealrichtung). Abweichungen
sind möglich, werden aber relativ schnell korrigiert (kurze Teilstrecken mit hoher Schwankung
um die Idealrichtung).
A
B
C
Linear (A)
Linear (B)
Linear (C)

Navigation 60
A
B
C
2.4.2.4.2 Streckenabweichung
Tab. 11: Streuung der Winkel
bei kurzen Strecken (Median) in den drei Versuchsbeständen.
Die Bewegungsrichtung bei der Fluchtstab-Orientierung ist aus Gründen der Visur starr
vorgegeben und streng einzuhalten. Deshalb war anzunehmen, dass bei diesem Verfahren
die Abweichungen der angelegten Gasse von der Linie der Idealrichtung mit zunehmender
Entfernung vom Ausgangspunkt wächst. Bei der sich dynamisch an der Idealrichtung orientierenden
DGPS-Navigation war ein solcher Zusammenhang nicht zu erwarten.
Dieser Zusammenhang bei der Fluchtstab-Orientierung bzw. Nicht-Zusammenhang bei der
DGPS-Navigation ist zwar visuell in den Abb. 27 bis Abb. 29 zu erkennen, soll aber statistisch
abgesichert werden.
Zur statistischen Bestätigung wurde die senkrechte Lageabweichung der Brechpunkte der
angelegten Gasse zur Idealrichtung (Strecke P gP f ) und gleichzeitig die Entfernung des sich
daraus ergebenden Fußpunktes P f zum Gassenursprung berechnet (Strecke P aP f, vgl. Abb.
34).
Gassenanfang Pa
Gassenbruchpunkt Pg
Fusspunkt Pf
Gassenverlauf
Geländestörung
Idealrichtung
Pa
alle
Strekken
Pg
Pf
Winkelabweichung (Gon)
90°
kurze
Strekken
(1)
lange
Strekken
(2)
Verhältnis
(2) / (1)
Variationsbreite 24 24 15,8 66%
Standardabw. 5,5 6,7 3,9 58%
Variationsbreite 64,1 64,1 35,6 56%
Standardabw. 9,7 11,4 7,5 67%
Variationsbreite 7,4 6 6 100%
Standardabw. 2 1,8 1,6 89%
Abb. 34: Schematische Darstellung von
Gassenverlauf und Idealrichtung.

Navigation 61
Anschließend wurde mit der Korrelationsanalyse (Kendall, tau) geprüft, ob ein Zusammenhang
zwischen der Größe der Strecken P aP f und P gP f besteht und wie stark er ist. In Tab. 12
sind die Ergebnisse zusammengestellt.
Tab. 12: Zusammenhang zwischen Abweichung und Entfernung.
Bestand A
(DGPS)
Bestand B
(DGPS)
Bestand C
(Fluchtstab)
Beobachtungen [=Brechpunkte] 90 160 19
Gassenlänge je Brechpunkt [m] 12.9 8.3 21.2
Mittelwert Lageabweichung von PgPf [m] 2.64 3.42 1.27
Standardabweichung [s] 2.12 2.58 1.30
Überschreitungen der Ideal-Linie 3 14 0
Bestimmtheitsmaß [r²] 0.18 0.16 0.52
Dazu wurden in den mit der DGPS-Navigation gemulchten Beständen 90 bzw. 160 Brechpunkte
aufgenommen. 118 Im Bestand C (Fluchtstab-Orientierung) wurden 19 Brechpunkte
aufgenommen. Das entspricht in den Beständen A und B ca. 13 bzw. 8 Laufmeter je
Brechpunkt und 21 Laufmeter je Brechpunkt im Bestand C. Der Gassenverlauf ist also beim
DGPS-Verfahren unruhiger (dynamischer), da ein Brechpunkt weniger Strecke abbildet. Die
mittlere Abweichung dieser Brechpunkte ist bei A und B größer als bei C, ebenso die
Streuung dieser Abweichung. Dies ist verursacht durch die Umfahrung der Geländestörungen
in A und B, die in C unterblieb. Da die Fluchtstab-Orientierung streng auf den Startpunkt
fixiert ist, kommt es auch zu keiner Überschreitung der Ideal-Linie bei diesem starren
Verfahren. Bei der DGPS-Navigation ist ein Pendeln um die Ideal-Linie die Regel, weshalb es
in beiden Beständen zu mehreren Überfahrungen der Ideal-Linien kam. In allen drei Beständen
war der Zusammenhang zwischen der Abweichung P gP f und der Strecke P aP f hoch
signifikant (�=0,01). Allerdings ist die Beziehung bei der Fluchtstab-Orientierung wesentlich
enger, was in einem höheren Bestimmtheitsmaß zum Ausdruck kommt (r 2 =0,52). D.h.
bei der Fluchtstab-Orientierung kann mehr als die Hälfte der Variabilität durch eine Regressionsgleichung
erklärt werden, bei den mit der DGPS-Navigation gemulchten Beständen
weniger als 20 %. 119
In Abb. 35 wurden die Werte der drei Bestände in ihrer Streuung um die jeweilige Regressionsgerade
aufgetragen. Es ist zu erkennen, dass die Streuung der Werte aus Bestand C
deutlich geringer ist und deshalb die Regressionsgerade von Bestand C deutlich schärfer
bestimmt werden kann.
118 Das sind Punkte, an denen sich die Arbeitsrichtung änderte.
119 LOZÁN (1992), S. 197

Navigation 62
Bruchpunkte
8
6
4
2
0
-2
-4
-6
0 50 100 150 -s(C)
200
Bestand A Bestand B Bestand C
Abb. 35: Streuung der Brechpunkte um die Regressionsgerade. Aufgetragen ist auch die
Standardabweichung der Abweichung im Bestand C.
2.4.3 Ökonomische Kenndaten der beiden Verfahren
y = 0.0246x - 0.0486
y = 0.025x + 1.1839
y = 0.0205x + 1.8868
Entfernung vom Startpunkt [m]
Hinsichtlich ihrer Leistung sind die beiden Arbeitsverfahren etwa gleich zu beurteilen. 120
Neben den ergonomischen Aspekten besteht ein Unterschied in der Kostenstruktur. Die
Grundkosten je MAS betragen 100 Euro für Fahrer und Maschine und sollen hier nicht diskutiert
werden, da sie bei beiden Verfahren gleich sind. Bei der Fluchtstab-Methode ist eine
zweite Person notwendig, die die Systemkosten mit zusätzlich 25 € /MAS belastet. Bei der
DGPS-Methode kommen dagegen die Kosten für Hard- und Software sowie für den DGPS-
Empfänger hinzu. Um die Kosten beider Verfahren miteinander vergleichen zu können,
müssen diese ökonomischen Daten in einer Kostenvergleichsrechnung zusammengestellt
werden. In Tab. 13 ist eine solche Kalkulation eingefügt.
Die notwendige technologische Konfiguration besteht aus einem rüttelfesten Rechner, der
mit ca. 6.750 Euro die Hauptkosten verursacht, sowie einem brauchbaren GPS-Empfänger
mit Korrekturmöglichkeit über Langwelle und UKW, der mit 3.500 Euro zu veranschlagen
ist. Die Softwarekosten sind mit 1.000 Euro kalkuliert. 121 Somit wäre das System mit
11.250 Euro real bewertet.
Es wird davon ausgegangen, dass das System zu einem Zinssatz von 7 % fremdfinanziert
wird. Bei einem Veraltungszeitraum von 4 Jahren fallen so Zinskosten von 3.150 Euro an.
Wartungskosten i.e.S. entstehen nicht, jedoch ist mit einem gewissen Reparaturrisiko zu
rechnen. Es wurde mit 25% der Anschaffungskosten kalkuliert. 122 Ein Restwert der Investition
wurde nicht angesetzt, da mit erheblicher Materialbeanspruchung zu rechnen ist. Bei
einer jährlichen Auslastung von 400 MAS entstehen so jährliche Kosten bei der DGPS-
Navigation in Höhe von 4.303 Euro. Auf die MAS bezogen entspricht das einem Betrag
von 10,8 Euro. Die jährlichen Kosten der Fluchtstab-Orientierung betragen 10.000 Euro.
120 vgl. Kap. 2.4.1.2, S. 48
121 Schulungskosten wurden nicht einberechnet. Das Programm WaldNAV ist selbsterklärend.
122 Es wurde sehr vorsichtig in Anhalt an eine Maschinenkostenkalkulation gerechnet.
+s(C)

Navigation 63
Tab. 13: Zusatzkosten der beiden Verfahren im Vergleich.
Kostenvergleichsrechnung der beiden Verfahren
Investitionen für die DGPS-Navigation
Rüttelfester Bordrechner mit TFT-Bildschirm und Windows NT 6.750 €
GPS-Empfänger incl. Lizenzgebühren für LW und UKW 3.500 €
Navigationssoftware 1.000 €
Summe Anschaffungen 11.250 €
Zinsfuß 7%
Zinsen (für 4 Jahre) 3.150 €
Summe Investitionskosten 14.400 €
Veraltungszeitraum 4
Nutzungsdauer, total (MAS) 1600
Jährliche Auslastung 400
Auslastungsschwelle (=Nutzungsdauer / jährl. Auslastung) 400
Variable Kosten für Wartung (anteilig von Anschaffungskosten 11.250 €) 25%
für Gesamtzeitraum
Investitionen für die Fluchtstab-Orientierung
Keine
aber zusätzliche Personalkosten von € 25.-MAS
Herleitung der Kosten
€/Jahr €/MAS
Kosten DGPS-N. (incl. Zins und Wartung) 4.303 10,8
Kosten Fluchtstab-O. (ohne Zinsen) 20000 25,0
Wirtschaftlichkeit der DGPS-Navigation im Vergleich zu Fluchtstab-Orientierung
Notwendige Mindestauslastung in MAS / Jahr 172
notwendige Gesamtauslastung (MAS) für 4 Jahre 688
Rückfluss der Investitionskosten im 1. Jahr (bei 400 MAS / Jahr) 58 %
Amortisationszeitraum in Jahren (bei 400 MAS/Jahr) 1,7
Wirtschaftlicher Vorteil der DGPS-N. gegenüber der
Fluchstab-O. nach 4 Jahren
22.788 €

Navigation 64
Damit das Arbeiten mit DGPS günstiger ist als mit Fluchtstäben, müssen mindestens 172
MAS im Jahr gefahren werden (Abb. 36). Bei einer Leistung von 0,9 ha / MAS, wie sie festgestellt
wurde, entspricht dies einer notwendigen Jahresleistung von 155 ha. Anders gerechnet:
nach 689 MAS ist die Schwelle erreicht, ab der die Kosten für die DGPS-
Navigation unter die Kosten des Fluchtstab-Verfahrens sinken. Dies entspricht bei 400 MAS
Jahresleistung (360 ha) etwa einem Zeitraum von 1,7 Jahren. Im ersten Jahr amortisieren
sich die Investitionskosten bereits zu 58 %. Für die restliche Zeitdauer von 2,3 Jahren ist
mit einem wirtschaftlichen Vorteil des DGPS-Verfahrens gegenüber der Fluchtstab-
Methode von insgesamt 22.788 Euro zu rechnen.
Zusatzkosten in € / MAS
50
25
0
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
Abb. 36: Die Zusatzkosten der beiden Verfahren in Abhängigkeit von der Jahresleistung.
Die Zusatzkosten in Euro / MAS für das DGPS-Verfahren sind abhängig von der Jahresleistung
der Mulchmaschine. Steigt die Jahresleistung, sinken die zusätzlichen Kosten je
MAS beim DGPS-Verfahren (Abb. 36). Nicht gerechnet sind in der Kalkulation Vorteile, die
durch die vereinfachte Logistik entstehen, da nur ein Mann eingesetzt ist.
Eine andere Art, um zu prüfen ob die Investition in die DGPS-Navigation vorteilhaft ist, ist
die Kapitalwertmethode. Dabei werden alle Einnahmen und Ausgaben auf den Anfangszeitpunkt
der Investition abgezinst. 123
Um zwei alternative Investitionen miteinander zu vergleichen, werden von beiden die Kapitalwerte berechnet. Diejenige
Investition, die den höheren Kapitalwert aufweist, ist die wirtschaftlichere. Im Folgenden wurden diese beiden Rechnungen
für die DGPS-Navigation und die Fluchtstab-Orientierung in eine Rechnung zusammengezogen. Bei dieser Berechnung
ist die DGPS-Navigation dann wirtschaftlicher, wenn der Kapitalwert > 0 ist.
Im Vergleich der beiden Verfahren können die Kosten des einen Verfahrens als die Einnahmen
des anderen Verfahrens aufgefasst werden. Die Einsparungen der Personalkosten
von 25 Euro sind dann die periodisch gleichbleibenden Einnahmen der DGPS-Navigation.
Die variablen Kosten, die bei der DGPS-Navigation anfallen, sind die kalkulatorischen Einnahmen
der Fluchtstab-Orientierung. Der Differenzbetrag ist zu diskontieren, und die
Investitionszahlung für das DGPS-System abzuziehen.
123 KOBELT und SCHULTE (1999), S.64
DGPS-Navigation
Fluchtstab-Orientierung

Navigation 65
Formel 3: Kapitalwertmethode 124
n
( 1�
i)
�1
K � ( Z DGPS � Z Flucht ) � � A n
i �(
1�
i)
K = Kapitalwert
ZDGPS = kalkulatorisch periodische Einnahmen DGPS-Nav.
ZFlucht = kalkulatorisch periodische Einnahmen Fluchst.-O.
i = Zinsfuß
n = Investitionsdauer
ADGPS = Anschaffungskosten DGPS-Nav.
Rechnet man mit den bereits oben in der Kostenvergleichsrechnung verwendeten Parametern,
so ergibt sich ein Kapitalwert von 20.240 Euro. Da der Betrag positiv ist, ist die Investition
in das DGPS-Verfahren um diesen Betrag vorteilhafter als in das Fluchtstab-
Verfahren.
Neben der Kapitalwertmethode kann auch die Methode des internen Zinsfußes zur Beurteilung
der Vorteilhaftigkeit einer Investition verwendet werden. 125 Er stellt die Verzinsung
des eingesetzten Kapitals dar und entspricht demnach der Rendite einer Investition. 126 Mit
den bereits verwendeten Größen beträgt die interne Verzinsung der DGPS-Navigation
75,8% (Abb. 37). Der Grund für diese hohe interne Verzinsung ist in erster Linie in den
eingesparten Personalkosten zu finden.
Kapitalwert in €
30.000
25.000
20.000
15.000
10.000
5.000
0
-5.000
Kapitalwert
bei Zinsfuß 7%
Abb. 37: Zusammenhang zwischen Kapitalwert und Verzinsung.
124 in Anhalt an KOBELT und SCHULTE (1999), S.64. Da eine vollständige Abschreibung erfolgt, kann der Liquidationserlös
außer Betracht bleiben. Die periodische Einnahmen der DGPS-Nav. entsprechen den periodischen
Ausgaben der Fluchst.-Orientierung und umgekehrt (Einnahmen F.-O. = Ausgaben DGPS-N.).
125 z.B. PFLAUMER (1992), S. 27 f
126
KOBELT und SCHULTE (1999), S.79
DGPS
Verlauf d.
Kapitalwertes
bei 4 Jahren Veraltungszeitraum
Interner Zins
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
Verzinsung

Navigation 66
2.5 Bewertung
Die beiden untersuchten Verfahren unterscheiden sich erheblich. Für eine abschließende
Bewertung werden zunächst die Charakteristika herausgestellt. Gleiche Ziffern entsprechen
sich.
2.5.1 Charakteristika des Fluchtstab-Verfahrens
Folgende Sachverhalte kennzeichnen das Verfahren:
1. Die ergonomischen Belastungen für den Fahrer durch Kopfwendungen während des
Mulchbetriebs sind hoch.
2. Eine Zweitperson muss im Gefahrenbereich arbeiten und ist einem hohen Verletzungsrisiko
ausgesetzt.
3. Die gefahrenen Linien sind sehr gerade und in hohem Maße abstandstreu. Auch Abstände
vom 10 m sind möglich (bisherige Praxis des Maschinenbetriebs, nicht untersucht).
Winkelabweichungen von der Ideal-Linie können jedoch nicht mehr korrigiert
werden. Die absolute Abweichung von der Ideal-Linie in Metern nimmt mit zunehmender
Linienlänge zu.
4. Störungen werden nur umfahren, wenn es gar nicht anders geht. Auch überstarke
Bäume werden gemulcht (mit größerem Aufwand). Dies führt auch zu höherer mechanischer
Belastung des Mulchgerätes und der Maschine.
5. Im Sommer ergibt sich im Laubholz die zusätzliche Schwierigkeit, die Fluchtstäbe zu
sehen. Der Fahrer blickt aus einer Höhe von 2,4 m schräg nach hinten herab auf die
Gasse. Dabei hängen seitlich die Kronen der Stämme in die Gasse, die nun ihren kollektiven
Halt verloren haben und die Sicht erheblich erschweren.
6. Die zusätzlichen Personalkosten von 25 Euro belasten das System und vermindern die
Wirtschaftlichkeit stark.
7. Der technische Aufwand für die Orientierung ist gering. Die Methode ist stabil gegen
Umwelteinflüsse.
8. Da ein Zweitperson eingesetzt wird, sind Abstimmungen hinsichtlich Arbeitszeit, Treffpunkt,
Umsetzen notwendig (Organisation).
9. Die Abrechnung erfolgt nach Stundensätzen, da eine Geländeerhebung (ha, lfm) zu
aufwändig wäre.
10. Die Lage der befahrenen Linien wird nicht erfasst.
11. Eine Überprüfung der Parallelität der Zugangslinien ist nur mit einer zeitintensiven visuellen
Inspektion im Gelände möglich.
2.5.2 Charakteristika der DGPS-Navigation
Folgende Sachverhalte kennzeichnen das Verfahren:
1. Die Kopfwendungen während des Mulchsbetriebs entfallen weitgehend. Daraus ergibt
sich eine deutliche Verringerung der ergonomischen Belastungen.

Navigation 67
2. Es wird keine Hilfskraft für die Orientierung benötigt, dadurch muss niemand im Gefahrenbereich
arbeiten.
3. Die Linien sind insgesamt parallel und weitgehend abstandstreu. Größere Abweichung
von der Ideal-Linie sind möglich. Kleinere Gassenabstände als 20 m sind bei der derzeitigen
Präzision der GPS-Empfänger nicht zu empfehlen.
4. Störungen werden leicht umfahren, eine Rückkehr auf die Ideal-Linie ist möglich (anders
als bei der Fluchtstab-Orientierung).
5. Laub im Sommer stellt kein Hindernis dar, da keine Visurlinie nach hinten benötigt
wird.
6. Es entstehen zusätzliche Kosten in Höhe von 10,8 € /MAS (vgl. obige Kalkulation). Diese
sind deutlich geringer als die bei der Fluchtstab-Orientierung zusätzlich anfallenden
Personalkosten.
7. Ein technischer Aufwand für das Navigations-System ist gegeben, aber überschaubar.
Das Programm ist leicht zu bedienen. An Bestandesrändern oder bei stärkerer Überschirmung
kann es zu Schwierigkeiten mit dem Empfang des Referenzsignals kommen.
Das GPS-Signal war durchgängig empfangbar.
8. Abstimmungen von Fahrer und Hilfskraft entfallen, wegen der Ein-Mann-Arbeit des
Fahrers (erleichterte Organisation).
9. Die bestandesspezifische Leistung ist feststellbar, da Zeiten und Strecken erhoben werden.
Deshalb kann die Abrechnung nach ha oder lfm erfolgen. Eine Verbesserung der
betriebsinternen Kalkulation wird ermöglicht.
10. Die Lage der befahrenen Linien wird erfasst. Diese Daten können zu Dokumentationszwecken
verwendet werden. Beim nächsten Eingriff (Erstanlage von Rückegassen) kann
nach diesen Linien navigiert werden.
11. Ein Ausdruck der aufgezeichneten Fahrbewegungen vermittelt anschaulich ein Bild über
die Parallelität der Gassen. Eine Geländeüberprüfung kann entfallen.
12. Die Übungsschwelle in der Programmbedienung war im Versuch bei weitem noch nicht
überschritten. Routiniertes Navigieren nach Einarbeitung ist zu erwarten.
13. Der Fahrer muss die reale Welt des Bestandes und die Bildschirmwelt in Einklang bringen.
Dies erfordert Konzentration und führt zu mentaler Belastung.
14. Abgefahrene Linien liegen in digitaler Form vor und können in ein GIS und in die Betriebskarte
übernommen werden.
2.5.3 Beide Verfahren im Vergleich
Zur Veranschaulichung wurden die Ergebnisse beider Verfahren in Tab. 14 zusammengestellt.
Bis auf die Signalsicherheit können alle Kriterien miteinander verglichen werden. Eine
Wichtung der Kriterien wurde nicht vorgenommen.
In sechs Bereichen ist die DGPS-Navigation überlegen, in dreien davon deutlich. Die
Fluchtstab-Orientierung ist in zwei Bereichen überlegen, wovon vor allem die Parallelität
der Gassen deutlicher ist als bei der DGPS-Navigation.

Navigation 68
Tab. 14: Bewertung der beiden Verfahren ohne Gewichtung (+ positiv, ++ sehr positiv,
+/- tolerierbar).
Kriterien DGPS-
Navigation
Fluchtstab-
Orientierung
Genauigkeit, Parallelität +/- ++
Ergonomie des Fahrers ++ --
Unfallgefährdung der Hilfskraft ++ --
Umfahren von Störungen (Materialschonung) + -
Wirtschaftlichkeit (Kosten) ++ --
Signalsicherheit (DGPS) 127
geringer technischer Aufwand -/+ +
Organisation/Logistik + +/-
Dokumentation + -
Anders als auf Flächen der Landwirtschaft mit ihren homogenen Verhältnissen, ist der
Mensch bei der Navigation im Wald unverzichtbar, da Hindernisse erkannt und geschickt
umfahren werden müssen. Das Programm ist also ein Entscheidungsunterstützungssystem,
das die bewusste Steuerung und die Umweltwahrnehmung des Menschen braucht. Deshalb
ist die Programmbedienung bewusst einfach gestaltet, um den Fahrer nicht zu überfordern.
Sein Hauptaugenmerk soll auf der Steuerung der Mulchmaschine liegen.
Derzeit findet das DGPS-Verfahren seine Grenze bei einem Gassenabstand von 20 m. Es ist
besonders geeignet für Flächen mit hohem Anteil an Störungen, wie ehemalige Sturmwurfflächen,
da diese umfahren werden können und auf die Soll-Bewegungslinie zurückgefunden
werden kann. Insgesamt erscheint die DGPS-Navigation als das Verfahren der
Zukunft, da es ergonomische und ökonomische Vorteile verbindet und die Dokumentation
ermöglicht.
2.5.4 Einsatzspektrum von WaldNAV
Das Programm kann auf Mulchmaschinen eingesetzt werden, um Zugangslinien zu mulchen,
aber auch auf Harvestern, um auf Kalamitätsflächen abstandstreue Aufarbeitungslinien
anzulegen und einzuhalten. In Durchfostungsbeständen können damit parallele
Rückegassen eingelegt werden, sofern der Signal-Empfang sichergestellt ist.
Existieren digitale Daten über die Lage vorhandener Feinerschließungslinien, kann mit
WaldNAV auf diesem vorhandenen Feinerschließungsnetz navigiert werden.
127 Die Bedeutung dieses Kriteriums ist zurückgegangen, seit S/A abgeschaltet ist. GPS hat dadurch nur noch
eine Ungenauigkeit von 10m bis 20m bei einer hohen Signalsicherheit. Dadurch kann der Ausfall des Korrektursignals
leichter überbrückt werden.
-/+

Navigation 69
2.6 Zusammenfassung
Ziel der Untersuchung war es die Einsatztauglichkeit von DGPS als Navigationswerkzeug im
praktischen Mulchbetrieb zu untersuchen und ergonomische und ökonomische Abweichungen
zum bisherigen Standardarbeitsverfahren festzustellen. Ferner wurde eine Software
für die Navigation während des Mulchvorgangs entwickelt. Die Kenndaten der beiden
Arbeitsverfahren wurden hinsichtlich der Teilarbeiten und der Leistung erfasst und die
Charakteristika beider Arbeitsverfahren in Bezug auf die Ergonomie des Fahrers und die
Unfallgefährdung der Hilfskraft beschrieben. Die Genauigkeit, mit der bei der Fluchtstab-
Orientierung bzw. bei der DGPS-Navigation die Zugangslinien angelegt wurden, wurde
verglichen. Mit Hilfe der Kostenvergleichsrechnung und der Kapitalwertmethode wurden
die ökonomischen Kenndaten beider Verfahren gegenübergestellt.

Dokumentation 70
3 Dokumentation
3.1 Einführung
Die Langfristigkeit ist eine Besonderheit, die die Forstwirtschaft von vielen anderen Wirtschaftsbereichen
unterscheidet. Entscheidungen, die von den Verantwortlichen getroffen
werden, wirken immer über die eigene persönliche Lebensarbeitszeit hinaus, oft sogar so
langfristig, dass Festlegungen für mehrere Folgegenerationen von forstlichen Entscheidern
getroffen werden. Augenfällig wird dies am Beispiel der Baumartenwahl und der Anlage
von Erschließungssystemen. Weil Entscheidungen in der Forstwirtschaft so langfristig wirken,
hat sich bereits früh ein Planungsstil entwickelt, der versucht, die Einflussnahmen über
lange Zeiträume zu strukturieren. Das ist das Kernaufgabengebiet der Forsteinrichtung, die
sich dabei verschiedener Modelle wie der Ertragstafeln, des Normalwaldmodells oder in
neuerer Zeit auch der computergestützten Modell-Simulation bedient. Die forstliche Betriebswirtschaft
versucht diese Zeiträume zu überwinden, indem sie Einnahmen oder Ausgaben
aufzinst oder abzinst. Im klassischen Waldbau wird der Langfristigkeit durch Risikoabschätzung
Rechnung getragen, die sich auf die Baumartenwahl und die Art der Bestandesbehandlung
auswirkt. Alle Bereiche haben also Methoden entwickelt, um den Faktor
Zeit in ihre fachspezifische Betrachtungsweise zu integrieren. Die Dimension der Zeit wird
rechnerisch, planerisch und mit Modellen ausgeblendet, um zukünftige Zustände aus dem
gegenwärtigen Zustand ableiten zu können. Ziel dabei ist immer, die Entscheidungsfindung
in der Gegenwart zu unterstützen.
Im Bereich der Forsttechnik gibt es bislang keine langfristige Planung, die Einfluss und Folgen
des Technikeinsatzes auf den Wald darstellt und in die Forsteinrichtung miteinbezieht.
Einzig die allgemeine Festlegung von Rückegassen stellt eine planerische forsttechnische
Maßnahme dar. Der Bedarf nach langfristiger Planung in der Forsttechnik wird zwar erkannt,
bislang aber noch nicht umgesetzt. 128 Da die Einwirkungen heutiger Forsttechnik
auf die Umwelt jedoch Ausmaße erreichen können, die die Grenze der Erheblichkeit überschreiten,
ist es notwendig diesen Einfluss zu planen zu steuern und zu kontrollieren. Dabei
können Erfassung und Dokumentation der Befahrung einen Beitrag zur Risikoabschätzung
leisten.
Befahrungen von Forstmaschinen werden bislang nicht dokumentiert. Die Überprüfung, ob
bei der Hiebsmaßnahme Schäden entstanden sind, wird nach Abschluss der Maßnahme
durch einen Begang des Revierleiters festgestellt. 129 Wenn dieser nur stichprobenhaft Gassen
begeht oder wenn beim Anfall von ZE 130 das Einschlagsgebiet für einen Kontrollgang
zu groß ist, können irreguläre Befahrungen sowie Boden- und Bestandesschäden unentdeckt
bleiben. Dies stellt aus betrieblicher und aus Sicht einer umweltverträglichen Waldwirtschaft
ein ernsthaftes Problem dar.
128
LÖFFLER (1994), S. 117: „Das methodische Instrument der Technikfolgeabschätzung muss vor allem hinsichtlich
der Umweltrisiken weiterentwickelt werden, um sowohl den Ingenieuren als auch der forstlichen
Praxis bessere Entscheidungshilfen an die Hand geben zu können.“
129 Oft sind dabei keine Kriterien festgelegt, so dass subjektiv entschieden wird, was ein Schaden ist und was
nicht.
130 Zufällige Ergebnisse: einzelne Bäume oder kleine Gruppen von Bäumen sind wegen Käferbefalls oder nach
Einzelwurf aufzuarbeiten und auf größerer Fläche verteilt.

Dokumentation 71
Dokumentation, Definition allgemein
Dokumentation im allgemeinen Sinne ist die Zusammenstellung, Ordnung und Nutzbarmachung
von Information. 131 Im forstlichen Bereich hat dies besondere Bedeutung, weil
Information über Generationen von Verantwortlichen erhalten und weitergegeben werden
muss, um den Erfolg betrieblicher Maßnahmen sicherzustellen. Musterbeispiel eines solchen
notwendigen Informationstransfers sind Astungskarten, wie sie beispielsweise die
bayerischen Forsteinrichtungsrichtlinien vorschreiben. 132 Auch zur Entwicklung bestandesspezifischer
Ertragsmodelle sind lange Datenreihen über waldbauliche Behandlung und
Entnahmemengen notwendig, die in den Bestandesblättern der Revierbücher erfasst werden.
Dokumentation menschlicher Eingriffe findet jedoch fast ausschließlich auf den
Baumbestand bezogen statt.
Einwirkungen auf den Boden werden bislang nicht dokumentiert. 133 Die möglichen Gefährdungen
für den Waldboden haben jedoch in den letzten Jahrzehnten deutlich zugenommen.
Zum einen durch die Einträge anthropogen erzeugter Stoffe aus der Atmosphäre,
die als Immissionen in den Boden gelangen, zum anderen durch Zahl und Gewicht von
Forstmaschinen, die den Waldboden befahren. Beide Beeinträchtigungen des Produktionsfaktors
Boden können sich langfristig ökologisch und ökonomisch negativ auswirken.
Eine regel- und rücksichtslose Befahrung kann zudem auch das Ansehen der Forstwirtschaft
in der Gesellschaft schädigen, zumal die Befahrung im Gegensatz zu den Stoffeinträgen
augenfällig und zudem durch die Forstwirtschaft beeinflussbar ist.
Die geschilderten Umstände werfen die Frage auf:
3.1.1 Forschungsleitende Hypothesen
Ist eine Befahrungsdokumentation notwendig?
Um dieser Fragestellungen nachzugehen, ist es erforderlich forschungsleitende Hypothesen
zu formulieren. 134 Hypothesen bilden das theoretische Gerüst der Untersuchungen und
sind ein Maßstab für die Bewertung der gefundenen Resultate.
Es werden daher folgende Hypothesen aufgestellt:
Das veränderte gesellschaftspolitsche Umfeld der Forstwirtschaft erfordert eine nachweisbar
schonende Holzernte.
Durch die Veränderungen der Maschinen und des Maschineneinsatzes der letzten Jahre
geht eine besondere Gefahr der mechanischen Beschädigung für den Waldboden aus.
3.1.2 Methoden
Wichtigste Untersuchungsmethode ist die Analyse, sie nimmt im Kapitel 3.2 breiten Raum
ein. Dabei werden Rechtsvorschriften und gesellschaftliche Entwicklungen, die Bezug zum
Wald haben, untersucht, sowie auf die ökonomische Situation der Forstbetriebe eingegangen.
Als Materialien werden Gesetzestexte, fachliche Veröffentlichungen und Jahresbe-
131 MEYER’S LEXIKON, Stichwort: Dokumentation
132 BAYER. STAATSFORSTVERWALTUNG (1982)
133 Die Anlage von Düngekarten bildet eine Ausnahme. BAYER. STAATSFORSTVERWALTUNG (1982)
134 ATTESLANDER (1993), S. 19 ff

Dokumentation 72
richte von Forstverwaltungen verwendet. Aus diesem Material werden Trends herausgearbeitet
(Abb. 38).
Eine historische Analyse der Entwicklung der Mechanisierung in der Nachkriegszeit ergänzt
dieses Vorgehen und soll den Trendverlauf über mehrere Jahrzehnte aufzeigen. Im Rahmen
der Gesamtanalyse des forstlichen Umfeldes wurde auch die Veränderung der Ausrichtung
einer forsttechnischen Zeitschrift untersucht. Dazu wurde eine quantitative Inhaltsanalyse
durchgeführt. 135 Die Überschriften aller seit 1960 erschienenen Artikel wurden hinsichtlich
der auftauchenden Begriffe untersucht und Kategorien zugeordnet. Anschließend wurde
die Frequenz der auftauchenden Begriffe/Kategorien bestimmt. Durch diese Frequenzanalyse
lässt sich ein Wandel in der Bewertung bestimmter Sachverhalte nachweisen. 136
Das quantitative Ausmaß der Befahrung und damit das Risiko für Schadereignisse am Boden
soll durch die Entwicklung eines Modells und der Simulation verschiedener Varianten
in diesem Modell dargestellt werden (Abb. 38). Modelltheorie und Modell werden ausführlich
unter Kapitel 3.2.2.3, S. 101 besprochen.
Material+Methoden
Ergebnis
Folgerung
Analyse der
gegenwärtigen
Situation
Normen
Forderungen
Trend
Abb. 38: Angewendete Methoden im Abschnitt "Dokumentation" sowie Ergebnisse und
Folgerungen.
Aus dem festgestellten Trend und dem berechneten Risiko werden die sozio-ökonomischen
und technischen Gründe abgeleitet und diskutiert, die für die Dokumentation von Befahrungen
sprechen (logische Konklusion) (Kap. 3.2).
Anschließend werden die bislang verwendeten Methoden beschrieben, mit denen Befahrung
vermieden, konzentriert und Schäden ausgeschlossen oder vermindert werden sollen
(Kap. 3.3).
Schließlich wird ein Konzept entwickelt, wie die Befahrungsdokumentation aussehen kann
und wie sie technisch zu realisieren ist (Kap. 3.4).
135 LAMNEK (1989), S. 180
136 SCHNELL, HILL und ESSER (1992), S. 412
Titel v.
Fachartikeln
Maschinen
Analyse der
Entwicklung
(historisch)
Konzeptentwicklung
für Lösungsansatz
Modell
Risiko

Dokumentation 73
3.2 Forstliche Mechanisierung
In diesem Kapitel wird zunächst das sozio-ökonomischen Umfeld analysiert, in dem die
Forstwirtschaft heute operiert (Kap. 3.2.1). Ferner wird mit einem Modellansatz versucht
eine quantitative Risikoabschätzung der Forstbefahrung in Abhängigkeit von verschiedenen
Parametern zu geben (Kap. 3.2.2). In einer zeitgeschichtlichen Darstellung wird die Entwicklung
von Forstmaschinen-Technologie und Befahrungsintensität einerseits und die
Entwicklung des Ressourcenschutzes andererseits aufgezeigt (Kap. 3.2.3). Aus den drei
unterschiedlichen Ansätzen wird eine Motivation zur Vermeidung von Schäden und zur
Konzentration von Befahrungsvorgängen abgeleitet.
3.2.1 Sozio-ökonomisches Umfeld und Trends
PLOCHMANN (1974) sah die Forsttechnik im Spannungsfeld von Ökonomie, Ergonomie und
Ökologie. Dabei bezeichnete er die Ökonomie als die Triebfeder, der die Ergonomie als soziale
Umwelt und die Ökologie als natürliche Umwelt Grenzen setzen. 137
Die soziale Umwelt, die Einfluss auf die Forsttechnik nimmt, muss heute weiter definiert
werden, weil die Gesellschaft durch die gewachsene ökologische Orientierung wesentlich
mehr und kritischer Anteil am Geschehen im Wald nimmt als noch vor einem Viertel Jahrhundert.
138 Das Verantwortungsbewusstsein weiter Bevölkerungskreise ist gestiegen; es
werden heute nicht nur hochwertige ökologische Produkte für den eigenen Nutzen nachgefragt,
sondern auch die nachhaltige Erzeugung dieser Produkte mit möglichst geringer
Belastung der gemeinsamen Lebensgrundlage beim Produktionsprozess spielen für die
Kaufentscheidung eine immer größere Rolle. 139 In Abb. 39 sind die exogenen Einflüsse, die
Veränderungen bei der Holzernte bewirken, zusammengestellt. Sie sollen an dieser Stelle
im Überblick und in den nachfolgenden Kapiteln detailliert besprochen werden.
Gesellschaftliche
Normen
§
Zert.
§
Gesellschaftliche
Forderungen
Holzernte
Erschließung
50%
0% Erlös-
Situation
137
LÖFFLER (1994), S. 107 zitiert R. PLOCHMANN
138 z.B. SCHLAGHECK (2000), S. 863 oder SUDA und BECK (2001), S. 296
139
MAYER-GAMPE (2000), S. 627
300%
250%
200%
150%
100%
technische
Innovation
1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000
Abb. 39: Einflüsse auf die
Forstliche Nutzung.

Dokumentation 74
Neben dem direkten Einfluss auf die Waldbewirtschaftung durch Gesetze und Normen ist
die Gesellschaft gerade dabei v.a. durch den Prozess der Zertifizierung auch indirekten Einfluss
auf die Waldbewirtschaftung auszuüben. Auch die ökonomische Situation der Forstbetriebe
hat sich in den letzten Jahrzehnten erheblich verändert: die erzielbaren Erlöse sind
nicht in dem Maß gestiegen, wie sich die Produktionskosten v.a. bei der Holzernte entwikkelt
haben. Dies führte zu Abbau und Substitution menschlicher Arbeitskraft durch leistungsfähigere
Maschinenarbeitskapazität. Gerade diese ökonomischen Zwänge haben
zunehmend Spezialmaschinen etabliert, die heute das Bild bei der Holzernte prägen. Die
Gestaltung dieser Maschinen war zunächst ausschließlich auf Produktionssteigerung optimiert;
erst später wurde sie auch auf schonenden Einsatz dieser Maschinen ausgerichtet.
Breitreifen, leichte Kleinharvester oder Gummi-Puffer für Stahl-Stollen-Ketten sind Beispiele
dafür, dass versucht wurde auch ökologischen Forderungen Rechnung zu tragen.
3.2.1.1 Einfluss gesellschaftlicher Normen
Die Sorge um den Erhalt und den Schutz unserer Umwelt trat in den letzten Jahren immer
deutlicher in den Vordergrund der politischen und gesellschaftlichen Diskussion. Dieses
gestiegene Interesse kommt zum Ausdruck in der Gründung von Umweltbehörden in den
1970er- und 1980er-Jahren und in der zunehmenden Gesetzgebung in diesem Bereich. Im
Waldgesetz für Bayern von 1974 ist die besondere Bedeutung des Waldes für den Naturhaushalt
und die natürlichen Lebensgrundlagen festgeschrieben (Art. 1 BayWaldG). Die
Wälder sind ordnungsgemäß und nachhaltig zu bewirtschaften, was bedeutet, dass die
Produktionsgrundlagen und die Bedingungen für den Fortbestand der Wälder zu erhalten
oder langfristig zu verbessern sind. 140 Staatliche Waldbesitzer sind sogar zur vorbildlichen
Bewirtschaftung verpflichtet. 141 Dass das Waldgesetz alleine für die Bedürfnisse der Gesellschaft
zum Ressourcenschutz nicht mehr ausreichte, hat WAGNER mit seiner umfassenden
Arbeit über „Naturschutzrechtliche Anforderungen an die Forstwirtschaft“ bereits 1996
klar gemacht. Von den Akteuren der Naturschutzseite wird der Wald regelmäßig als eine
Fläche mit besonderer ökologischer Wertigkeit betrachtet, deren Bewirtschaftung zwangsläufig
erhöhten Anforderungen hinsichtlich der Umweltverträglichkeit ausgesetzt ist. 142
Dabei bilden die Naturschutzgesetze das Instrument, mit dem diese Forderungen sichergestellt
werden sollen. Die Forstwirtschaft ist zwar über die Privilegierungsklausel 143 vom Eingriffstatbestand
ausgenommen, aber über den Biotopschutz (Art. 13d BayNatSchG) und
die sich daraus ergebende Biotopkartierung kann Einfluss auf die Bewirtschaftung bzw.
Nichtbewirtschaftung konkreter Flächen genommen werden.
Das Bundesbodenschutzgesetz 144 soll den Schutz, die Vorsorge und Sicherung des Bodens
gewährleisten (§1). Unter den Ausführungen zur „guten fachlichen Praxis in der Landwirtschaft“
(§17 BBodenSchG) finden sich sieben Grundsätze, von denen nach MATTHIES fünf
auf die Forstwirtschaft übertragbar sind. 145 Es handelt sich dabei um die Forderungen nach
standorts- und witterungsangepasster Bodenbarbeitung, den Erhalt der Bodenstruktur, die
Vermeidung von Bodenverdichtung, die Vorkehr gegen Bodenabtrag und den Erhalt des
140
ZERLE,HEIN und STÖCKL (1974), Nr. 6 zu Art.14 BayWaldG
141 Art. 18, Abs. 1 Satz 1 und 2; BayWaldG, mit Einschränkung gilt dies auch für kommunale Waldbesitzer
(Art. 19, Abs. 1, Satz 1 BayWaldG)
142
WAGNER (1996), S. 165
143 z.B. Art. 6 Abs. 2 BayNatSchG
144 BBodenSchG vom 17.3.98
145
MATTHIES (2000) S. 41

Dokumentation 75
standorttypischen Humusgehalts. Vor dem Hintergrund dieser Forderungen des Gesetzgebers
zum Schutz des Bodens und der zunehmenden Mechanisierung in der Forstwirtschaft,
haben die zuständigen Behörden der Länder Richtlinien erlassen, die den vor Ort Verantwortlichen
bei der praktischen Ausübung des Bodenschutzes im Wald helfen sollen.
MATTHIES (2000) hat diese unterschiedlichen Handlungsanweisungen zusammengetragen
und anhand von sieben Kriterien verglichen. Dabei stellt er fest, dass keine dieser Handlungsanweisungen
geeignet ist, den Bodenschutz in der gesellschaftlich gestellten Anforderung
zu gewährleisten. 146 Es besteht also ein Umsetzungsdefizit. Deshalb ist also zu erwarten,
dass die Verwaltungen ihre länderspezifischen Bodenschutzanweisungen weiter
konkretisieren und insbesondere die Beachtung der aktuellen Bodenfeuchte bei der Befahrungsentscheidung
stärker einbeziehen, um den gesellschaftlichen Anforderungen Rechnung
zu tragen, aber auch, um die technische Befahrbarkeit der Rückegassen dauerhaft zu
erhalten.
Auf europäischer Ebene werden ebenfalls Normen formuliert, die Forderungen an die
Forstwirtschaft enthalten. Ein wesentliches Element des Naturschutzes der EU ist die "Richtlinie
92/43/EWG des Rates vom 21. Mai 1992 zur Erhaltung der natürlichen Lebensräume
sowie der wildlebenden Tiere und Pflanzen", kurz FFH (Fauna-Flora-Habitat)-Richtlinie. Die
Richtlinie sieht die Schaffung eines europaweiten ökologischen Netzes von Schutzgebieten
vor mit dem Ziel, die biologische Vielfalt zu erhalten und zu fördern. Dieses Verbundnetz
trägt die Bezeichnung „Natura 2000“; es sollen Gebiete mit gemeinschaftlicher Bedeutung
festgelegt und anschließend geschützt werden. Die Mitgliedstaaten sind verpflichtet, die
gemeldeten „FFH-Gebiete“ mit ihren Lebensraumtypen und Arten dauerhaft zu erhalten.
Die FFH-Richtlinie setzt ihren Schwerpunkt auf den Lebensraumschutz (Habitat). Im Wald
werden diese Flächen vorzugsweise in den Staatswäldern ausgewiesen. 147 Die unmittelbaren
Rechtsfolgen sind ein Verschlechterungsverbot, eine Umweltverträglichkeitsprüfung bei
Eingriffen im Umfeld der Gebiete, sowie Ausgleichsmaßnahmen für den Fall, dass negative
Einwirkungen auf die Gebiete ausnahmsweise einmal zulässig sind. 148 Die Ausübung von
ordnungsgemäßer forstwirtschaftlicher Bodennutzung ist damit zwar nicht eingeschränkt,
jedoch erhebt die Richtlinie eindeutig die Forderung, solche Eingriffe zu minimieren und
möglichst schonend auszuführen. Die Umsetzung der Richtlinie in Landesrecht und ihr
realer Vollzug stehen unmittelbar bevor. Vom Engagement der Forstwirtschaft bei der
weiteren Umsetzung der Richtlinie hängt ab, inwieweit sie den Naturschutz in „Natura
2000“-Wäldern selbst (mit-)bestimmen kann. 149
3.2.1.2 Einfluss gesellschaftlicher Forderungen
Bestehen unterschiedliche Ziele und Auffassungen zur Behandlung/ Nutzung des Waldes
und tritt „die Gesellschaft“, oder Teile von ihr, gegenüber der Forstwirtschaft mit der Forderung
auf, das gesellschaftliche Ziel solle Vorrang vor dem forstwirtschaftlichen Ziel haben,
dann liegt eine gesellschaftliche Forderung vor. 150
Im Gegensatz zu den eher statischen gesellschaftlichen Normen, die juristisch bewertbar
und gegebenenfalls durchsetzbar sind, verhalten sich gesellschaftliche Forderungen mehr
146
MATTHIES (2000) S. 46
147 In Bayern liegen 2/3 der Natura 2000-Gebiete im Wald. REFERAT WALDÖKOLOGIE STMELF (2000), S. 2
148
WAGNER (1996), S. 100
149
JÜNGER (2001), S. 185
150
ERLER (2000a, S. 673) spricht von der „Öffentlichkeit“, die durch Prüfzertifikate versucht mehr Einfluss auf
die Waldbesitzer zu gewinnen.

Dokumentation 76
dynamisch und entwickeln vor allem auf der ökonomischen Ebene ihre Wirkungsmechanismen.
Ihre Durchsetzung erfolgt über die soziale Anerkennung und/oder die Nachfrage.
Gesellschaftliche Forderungen an Umwelt- und Landnutzung setzen in den 1970er-Jahren
ein. Die Endlichkeit der Ressourcen und eine notwendige Änderung unserer Bewirtschaftung
von Rohstoffen wurden langsam von einer breiten Öffentlichkeit erkannt. Dazu beigetragen
hat vor allem das Buch „Die Grenzen des Wachstums“ von D. MEADOWS 151 , das
den Anfang vom Aufstieg der Umweltbewegung markiert. Angeregt durch das Waldsterben
in den 1980er-Jahren und die Ausbeutung der Tropenwälder fand die internationale
Diskussion um die nachhaltige Bewirtschaftung der Wälder 1992 einen ersten Höhepunkt
auf der Konferenz der UNCED in Rio. Der dadurch ausgelöste sogenannte Helsinki- bzw.
Montreal Prozess, bei dem es um politisch-programmatische Festlegung von Kriterien für
die Waldbewirtschaftung geht, weist ebenfalls in diese Richtung (Abb. 40). Auch die
Agenda 21, ein freiwilliges globales Aktionsprogramm für das kommende Jahrhundert,
bezieht sich auf die Bekämpfung der Entwaldung. Der Schutz, die nachhaltige Bewirtschaftung
und die Erhaltung der Wälder werden festgeschrieben. 152
Neben diesen meinungsbildenden und zielgebenden Veranstaltungen wurde aber auch
nach Wegen gesucht, wie diese Zielforderungen umgesetzt und durchgesetzt werden können.
Zum einen führte dies zu einer freiwilligen Selbstbeschränkung der Forstbetriebe (z.B.
forest practice code) 153 , zum anderen zur Idee der Zertifizierung. Durch ein Zertifikat wird
von einer unabhängigen Organisation bestätigt, dass im zertifizierten Forstbetrieb verantwortungsvolle
Waldwirtschaft nach anerkannten Prinzipien betrieben wird. Durch die Vergabe
von international bekannten Gütesiegeln werden die Produkte dieses Forstbetriebes
gekennzeichnet, der dadurch einen Wettbewerbsvorteil erlangen soll. Bei einem Zertifikat
handelt es sich also um ein Steuerungsinstrument für die Kaufentscheidung der Konsumenten
(Steuerungsfunktion), es bietet gleichzeitig aber auch den Betrieben einen Anreiz,
umweltschonende Methoden bei der Produktion anzuwenden und damit zu werben (Marketingfunktion).
154 Die Zertifizierung hat die umweltverträgliche, sozial gerechte und wirtschaftlich
gesicherte Waldbehandlung zum Ziel (z.B. FSC). Dabei wird auf die Auswirkungen
der Tätigkeiten der Unternehmen auf die Umwelt besonderes Augenmerk gelegt (ISO
14000). Beim Zertifizierungsprozess findet eine Evaluierung des Betriebes statt.
Der Gesamt-Prozess, der sich mit der nachhaltigen Entwicklung befasst, kann also in einen
politisch-programmatischen und einen technisch-operationellen Zweig gegliedert werden
(Abb. 40). 155 Ziel des politisch-programmatischen Zweiges ist es, Kriterien und Indikatoren
zu entwickeln, die eine nachhaltige Waldbewirtschaftung fördern. Mit diesen Indikatoren
und Kriterien sollen nationale Ziele, Politiken und Programme auf das internationale Leitbild
der Nachhaltigen Entwicklung ausgerichtet werden. Der technisch-operationelle Zweig
beschreibt die Ebene der Betriebe und Unternehmen. Diese Betriebe arbeiten nach regional
und betrieblich spezifischen Standards. Das sind Ziele für verschiedene Umweltbereiche in
messbarer Form. Die Standards von FSC und PEFC sind solche Ziele für den Forstbereich. In
beiden Leitlinien wird beispielsweise für den Bereich der maschinellen Holzernte gefordert,
flächige Befahrung zu unterlassen und ein dauerhaftes Feinerschließungsnetz aufzubauen
151
MEADOWS ET AL. (1972)
152
KLINS (2000), S. 78
153
KIMMINS (1995), S. 33 beschreibt es als Paradigmenwechsel von einer "administrative forestry" zur
"ecologically-based forestry". Für den Bereich der Holzernte hat die FAO einen „Model Code of Forest Harvesting
Practice“ herausgegeben. (DYKSTRA und HEINRICH, 1996)
154
KLINS (2000), S. 77
155
HEINIMANN (1999) S. 74

Dokumentation 77
und zu benutzen. In der PEFC-Leitlinie ist konkret ein Rückegassenabstand von 20 m genannt,
der nicht unterschritten werden darf, aber auf verdichtungsempfindlichen Böden
größer sein soll. Dagegen bleibt der FSC-Standard noch mehr im allgemeinen und fordert,
möglichst wenig Waldboden zu befahren. 156 Da die Ziele der Umweltstandards für die
Operationalisierung nach HEINIMANN zu wenig präzisiert sind, bedarf es des Umweltmanagements.
Hierbei handelt es sich um Normen, die die Gestaltung und Überprüfung der
Umweltbehandlung und –benutzung der Betriebe regeln und dabei als Messwerte die
Umweltstandards heranziehen. 157
Leitbild
Nachhaltige
Entwicklung
politischprogrammatisch
technischoperationell
Kriterien für die
Waldbewirtschaftung
Umwelt-
Management
Umwelt-
Standards
Montreal-
Prozess
Helsinki-
Prozess
Normenreihe
ISO-14 000 ff
EMAS
Abb. 40: Prozess der Umsetzung
der Idee von der nachhaltigen
Entwicklung (nach
Heinimann, 1999, S. 74,
leicht verändert).
Um Betriebe und Produkte unterschiedlicher Wirtschaftszweige ökologisch vergleichen zu
können, werden Ökobilanzen implementiert. Zur Erstellung einer solchen Bilanz ist eine
ökologische Analyse und Bewertung von Produktionssystemen notwendig. Es wird versucht,
energetische, mechanische und chemische Einwirkungen in ihrer Dimension zu erfassen
und in eine Ökobilanz zu integrieren. Für die Forstwirtschaft bieten sie die Chance,
die extensive Nutzung ihrer Ressourcen zu belegen. Nach HEINIMANN verursachen Bau und
Instandsetzung forstlicher Erschließungsanlagen rund die Hälfte bis zwei Drittel der ökolögischen
Wirkung in der Ökobilanz des Produktes Rohholz. 158 Er schlägt vor, in einer Art
Öko-Controlling für die Primärproduktion die „Schadschöpfung“, also die negative Einwirkung
auf die Umwelt während des Produktionsprozesses, transparent auszuweisen. Dabei
erfasst das Öko-Controlling die Kenn- und Steuergrößen eines Betriebes und legt diese auf
Schadschöpfungsstellen und Schadschöpfungsträger um. Allerdings stecken die vorhandenen
methodischen Ansätze, Flächenbedarf und Qualität seiner Umwelteinwirkung qualitativ
und quantitativ zu erfassen und zu messen, noch in den Anfängen. 159 Wenn die Forstwirtschaft
ihre extensive, ressourcenschonende Produktion in die Ökobilanzierung einbringen
will, um im Vergleich mit industriell gefertigten Produkten besser abzuschneiden, ist
156 PEFC (2001), Indikator 41, FSC (2001), Prinzip 6, Indikator 5.1 – 5.4
157 Die Technische Kommission 207 der Internationalen Normen Organisation (ISO) ist beauftragt für den
gesamten Bereich der Umweltmanagementsysteme die entsprechenden Instrumente zu erarbeiten. Diese
werden in die Normenreihe ISO 14000 einfließen.
158
HEINIMANN (1999) S. 80
159
THOROE (1999), S.99
FSC
PEFC

Dokumentation 78
sie aber gefordert, diese Überzeugung durch messbare Ergebnisse zu untermauern. 160 Dadurch
würde auch die Sinnhaftigkeit forstlichen und letztlich auch forsttechnischen Handelns
vermittelt. 161 Betrachtet wird beim Prozess der Zertifizierung bzw. beim Erstellen einer
Ökobilanz auch die Produktionskette bei der Erzeugung von Holz. Dabei wird die
Kosteneffizienz der Materialflüsse und ihre Umweltwirkung beurteilt. Die mechanisierte
Holzernte nimmt dabei energetisch und in der Massivität der Einwirkung einen herausragenden
Platz ein.
Nach anfänglichem Wiederstreben hat die deutsche Forstwirtschaft inzwischen den Zertifizierungsprozess
als unaufhaltsam anerkannt und arbeitet aktiv mit. 162 In Deutschland sind
inzwischen 4,3 Mio. ha nach PEFC zertifiziert worden, nach FSC-Standards sind es in der
Bundesrepublik 258.000 ha. 163
Ein Ausdruck für den Wandel in der ökologischen Orientierung der Gesellschaft ist auch die
Adaption dieser Themen in den Fachartikeln der forstlichen Fachzeitschriften, die einen
Spiegel der forsttechnischen Entwicklung, aber auch der gesellschaftlichen Ansprüche bieten.
Eine Titelanalyse aller von 1948 bis 1999 erschienenen Artikel der Forsttechnischen
Informationen, dem ältesten Forsttechnik-Organ in Deutschland, macht diese Änderung
ablesbar (Abb. 41). Sämtliche Artikel sind grundsätzlich technisch orientiert, also auf Geräte,
Verfahren usw. bezogen, wandeln aber ihre Ausrichtung im Betrachtungszeitraum
zum Teil erheblich. 164
10%
8%
6%
4%
2%
0%
1960-
1964
Ökosystemschäden
Bodenschäden
Bestandesschäden
Spannungsfeld Ökologie/Ökonomie
1965-
1969
1970-
1974
1975-
1979
1980-
1984
1985-
1989
1990-
1994
1995-
1999
Abb. 41: Entwicklung
des Anteiles der Themen
mit ökologischer Ausrichtung
in den FTI seit
1960. Bezogen auf die
Gesamtzahl der Veröffentlichungen
von jeweils
5 Jahren. 165
160 THOROE (1999), S.99
161 ERLER (2000a), S. 673
162 Die PEFC-Zertifizierung geht auf eine Inittiative der europäischen Waldbesitzerverbände zurück, die damit
ein Gegengewicht zur FSC-Zertifizierung schaffen wollten. (ANZ (1999, S. 878 f) und SCHLAGHECK (2000, S.
863 f))
163 Internetseiten der Zertifizierungsorgnisationen FSC und PEFC (Stand: Juni 2001).
164 Diese Ausrichtung wurde Kategorien zugeordnet, die Anzahl der erschienenen Artikel jeweils zu einem
Jahrfünft zusammengefasst um Spitzen zu glätten. Um eine Vergleichbarkeit über die Jahre zu bekommen,
wurde die Anzahl der veröffentlichten Artikel eines Jahrgangs auf die Artikelzahl des Jahres 1999 bezogen.
Jeder Artikel wurde nur einer Kategorie zugeordnet, Berichte über FPA-Prüfungen wurden nicht berücksichtigt.
165 Ö / Ö = Spannungsfeld Ökonomie / Ökologie

Dokumentation 79
Themen, die sich mit dem Spannungsfeld Ökonomie-Ökologie befassten, tauchen vereinzelt
zu Beginn der 1960er-Jahre auf. Erst in den 1970er-Jahren haben sich diese Themen
etabliert, wenn auch noch mit geringem Anteil in dieser Technik-Zeitung. Seit Mitte der
1980er-Jahre nehmen sie erheblich zu. Dabei waren es zunächst vor allem die Schäden am
Bestand, die untersucht und vorgestellt wurden; etwa seit 1985 hat sich auch eine Diskussion
über Bodenschäden etabliert. Ebenso wurden die allgemeinen Schäden für das Ökosystem
durch die Forstmechanisierung zunehmend thematisiert. Sonderthemen, wie Kraftund
Schmierstoffe sowie Hydraulikflüssigkeiten sind in der Grafik nicht enthalten, aber seit
15 Jahren ein Dauerthema der FTI, weil sie ergonomische und ökologische Auswirkungen
haben. Zusammen mit den ökologischen Themen nehmen sie einen Anteil von knapp 12%
an den Veröffentlichungen im 5 Jahres-Block von 1995 bis 1999 ein. Der Fokus dieser ursprünglich
rein forsttechnisch orientierten Zeitung hat sich also verschoben, genauso wie
der Fokus der Gesellschaft. Heute werden in den FTI und auch den anderen Forsttechnikzeitschriften
auch mehr und mehr die Risiken und die Folgeschäden der Technik in die
Artikelauswahl miteinbezogen.
3.2.1.3 Interne Entwicklung in den Forstbetrieben
3.2.1.3.1 Preis-Kosten-Schere in der Forstwirtschaft
Während die Öffentlichkeit sich vor allem für die ökologischen und sozialen Zusammenhänge
interessiert, in denen die Forstwirtschaft operiert, ist diese selbst noch zusätzlich mit
der Lösung ökonomischer Zwänge belastet.
Für die Forstwirtschaft in der Bundesrepublik haben sich die erzielbaren Erlöse für Holzprodukte
und die zu tragenden Kosten in den letzten 40 Jahren unterschiedlich entwickelt.
Während die Lohn- und Lohnnebenkosten laufend stark stiegen, stiegen die Holzpreise im
Nachkriegsdeutschland in viel geringerem Masse, stagnierten oder waren in Krisenzeiten
sogar rückläufig. Da der Wald als Produktionsanlage aber als nicht veränderbar angesehen
werden muss – Änderung der Produktgestaltung ist kaum möglich, Investitionszeiträume
sprengen jeden Rahmen betriebswirtschaftlichen Planens – ist die Forstwirtschaft in ihrem
Wirtschaftlichkeitsstreben nahezu ausschließlich auf die Verminderung des Aufwandes beschränkt.
Dadurch ist ein andauernder Zwang zum Rationalisieren gegeben, der sich auf
die Senkung der Lohnkosten als dem größten Aufwandsposten konzentriert. Ende der
1950er-Jahre setzte sich aus diesem Grund die Ein-Mann-Motorsäge in so atemberaubendem
Tempo durch, dass sich der Waldarbeiterstand innerhalb des folgenden Jahrzehntes
von 1960 bis 1970 halbierte. 166 Dieser Rationalisierungserfolg hat etwa zwei Jahrzehnte
angehalten. Seit 1982 aber öffnet sich zunehmend eine Schere bezüglich der Entwicklung
der Holzpreise und Löhne. Konnten 1981 mit dem Verkaufserlös eines Festmeters Holzes
noch 1,2 Waldarbeiterstunden bezahlt werden, waren es 1993 nur noch 0,3 Stunden. 167
Durch diese schwierige Kosten-Erlös-Situation stieg erneut der Druck an, menschliche Arbeitskraft
durch Maschinenarbeit zu substituieren. 168 Dieser Kostendruck traf und trifft
staatliche und private Betriebe und Unternehmen gleichermaßen. Die staatlichen Verwaltungen
reagierten darauf vor allem mit der weiteren Reduktion der Regiearbeit: im Bayerischen
Staatswald halbierte sich in weniger als einem Jahrzehnt die Zahl der Waldarbeiter
von 4500 im Jahre 1990 auf 2200 im Jahre 1998. 169 Die Arbeiten im Staatsforst werden
166 BAYER. STAATSFORSTVERWALTUNG (1960-1998)
167 WARKOTSCH (1997), S. 57
168 WARKOTSCH (1997), S. 57
169 BAYER. STAATSFORSTVERWALTUNG (1960-1998)

Dokumentation 80
seither mehr und mehr an Unternehmer vergeben. 170 Gerade diese Unternehmer setzen
ihrerseits ebenfalls aus Kostengründen verstärkt auf die vollmechanisierte Holzernte, da die
Produktivität eines Harvesters diejenige eines Waldarbeiters um das bis zu zehnfache übertrifft,
während die Kosten nur um das dreifache bis fünffache höher sind. 171
13.0
8.0
3.0
-2.0
WA-Lohn ohne LNK (Bay.)
Bruttoverdienste d. Arbeiter im prod.
Gewerbe
Lebenshaltungskosten BRD
Holzpreis (Fi/Ta B)
1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000
Abb. 42: Indizierte Entwicklung von Lohnkosten für Waldarbeiter und Holzpreisen bezogen
auf das Basisjahr 1960. Entwicklung der Löhne der Industriearbeiter und der Lebenshaltungskosten
als Vergleich. 172
Wie aus Abb. 42 hervorgeht, haben sich die Lebenshaltungskosten in den letzten vierzig
Jahren verdreifacht, während sich der Holzpreis lediglich knapp verdoppelt hat. Die Löhne
in der Forstwirtschaft haben sich im gleichen Zeitraum verzwölffacht, wenn man die Lohnnebenkosten
miteinbezieht, sogar verachtzehnfacht. Diese Entwicklung zwang bei gleichbleibendem
Einschlag zu Rationalisierung und Mechanisierung in der Holzernte und damit
zu deutlichem Stellenabbau. Waren 1960 noch 18 Waldarbeiter in einem durchschnittlichen
Revier beschäftigt (1000ha) sind es heute noch 3 Waldarbeiter. Heute wird geschätzt,
dass etwa ein Viertel des jährlichen Hiebsatzes in der Bundesrepublik durch die Kapazität
von Harvestern abgedeckt werden kann. 173
170 Die Staatsforstverwaltungen wollen zwar einen bestimmten Sockel an Regiearbeitskapazität vorhalten,
vergeben aber ein großes Volumen an Unternehmer. Bayern vergab 1999 40 % der Betriebsarbeiten an Unternehmer.
BAYER. STAATSFORSTVERWALTUNG , JAHRESBERICHT (1999, S. 49). Niedersachsen ließ 1/3 des Holzeinschlags
von Unternehmern aufarbeiten und 76% des Einschlages durch Unternehmer rücken. NIEDERSÄCHSICHE
LANDESFORSTEN (2000), S. 17
171
SPELLMANN und NAGEL (2000), S. 446 haben die Holzerntekosten von Harvester und EST verglichen. Demnach
ist die Aufarbeitung im EST 1,5 bis 2,0 mal so teuer wie die Harvesteraufarbeitung.
172
STATIST. JAHRBÜCHER (1960-98), BAYER. STAATSFORSTVERWALTUNG (1960-98)
173
DÜRRSTEIN ET AL. (2000), S. 1. In Bayern werden 26% des Einschlages durch Selbstwerber und Unternehmer
aufgearbeitet, ein Drittel der Betriebsarbeiten wird durch Unternehmer durchgeführt (BAYER. STAATS-
FORSTVERWALTUNG JAHRESBERICHT (1998, S. 47).

Dokumentation 81
300%
200%
100%
Anzahl WA/1000ha
Holzpreis (Fi/Ta B)
WA-Lohn und LNK (Bay.)
0%
1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000
Abb. 43: Indizierte Entwicklung von Holzpreis, Anzahl Waldarbeiter und Lohnkosten in
Bayern bezogen auf das Basisjahr 1980.
In den Jahren 1980 bis 1982 kam zu einer gegensätzlichen Entwicklung von Lohnkosten
und Holzpreisen: Während die Löhne weiter stiegen, begannen die Holzpreise zu sinken
(Abb. 43). Der Trend zur Senkung des Waldarbeiterstandes hatte sich in den 1970ern verlangsamt.
Trotz der sich nun öffnenden Schere zwischen zunehmenden Lohnkosten und
sinkenden Holzpreisen wurde der Waldarbeiterstand ein ganzes Jahrzehnt lang auf gleichem
Niveau gehalten. Erst in der ersten Hälfte der 1990er-Jahre wurde weiter reduziert
und zwar so stark, dass eine Reduktion um die Hälfte bereits nach 5 Jahren erreicht war. 174
Möglich geworden war dies durch die Harvestertechnologie und die Bereitschaft, Teile des
Einschlags durch Unternehmer/Selbstwerber vornehmen zu lassen. Die Holzpreise, die sich
Ende der 1980er-Jahre erholt hatten, fielen durch das Kalamitätsereignis von 1990 um
44 % ab. 175 Auch der mehr regionale Sturmwurf "Lothar" im Jahr 1999 bewirkte einen
Markteinbruch bei Fichtenholz für ganz Deutschland. 176
3.2.1.3.2 Entwicklung des Mechanisierungsgrads und der Harvester-Technologie
Der Einsatz von Maschinen, die bei der Holzernte Bestandesfläche befahren, gliedert sich in
zwei zeitliche Abschnitte: zum einen den Abschnitt der Mechanisierung der Rückung und
zum anderen den Abschnitt der Mechanisierung der Fällung und Aufarbeitung. Wird sowohl
die Rückung als auch der Einschlag mit fahrbaren Großmaschinen durchgeführt,
kann von Vollmechanisierung gesprochen werden.
Die Mechanisierung der Rückung vollzog sich im Wesentlichen Ende der 1950er, Anfang
der 1960er-Jahre. 177 In der Landwirtschaft wurde tierische Antriebskraft zunehmend durch
174 In Bayern (Staatswald) betrug der Stand der Waldarbeiter 1999 rd. 17% des Standes von 1960 (BAYER.
STAATSFORSTVERWALTUNG 1960-1999). Andere Länder haben noch stärker reduziert. In Niedersachsen waren
1999 nur noch etwa 12% bezogen auf 1960 beschäftigt (NIEDERSÄCHSICHE LANDESFORSTEN, 2000, S.47).
175 Der jährliche Erzeugerpreis (Staatswald) von Rohholz Fichte B fiel von 1990 auf 1991um 44 % (ZMP-
BILANZ, 1995, S. 97).
176 Von 1999 auf 2000 fiel dieser Erzeugerpreis um 22 % (ZMP-BILANZ, 2001, S. 105).
177
BEHRNDT (1999), S. 642

Dokumentation 82
Motorleistung ersetzt. Dadurch war auch die Forstwirtschaft gezwungen, ihren Transport
zur Waldstraße umzustellen, da zunehmend Mangel an Rückegespannen auftrat. 178 Eingesetzt
wurden anstatt der Ochsen und Pferde landwirtschaftliche Schlepper, die, zunächst
noch ohne Winde, möglichst nahe an das zu transportierende Gut heranfuhren. 179
Breitreifen gab es noch nicht. In den 1960er- und 1970er-Jahren kam dann die Seilwinde
auf, mit der es möglich war, das Holz beizuseilen und von festen Erschließungslinien aus
zu rücken. Die Gefährdung des forstlichen Standorts durch diese zunehmende Befahrung
mit schweren Maschinen wurde schon früh erkannt. 180 Deshalb entwickelten die Landesforstverwaltungen
in den 1970er-Jahren ein System der Feinerschließung, um die Fahrbewegungen
der Schlepper auf Rückelinien zu leiten und damit mögliche Schäden dort zu
konzentrieren.
In den 1980er-Jahren wurden die Schlepper größer und schwerer, erstmals tauchten Forstspezialschlepper
auf, mit besserer Geländegängigkeit und größerem Transportvolumen.
Damit stieg auch der spezifische Bodendruck. Zur Bodenschonung wurden einerseits Verbesserungen
an den Maschinen vorgenommen (Breitreifen, Reifenprofile, Achslastverteilung),
andererseits wurde von Waldbesitzerseite aus die Einhaltung der Rückegassen konsequent
umgesetzt. Die Randbäume wurden zur besseren Orientierung mit Leuchtfarbe
permanent markiert. Dieses Vorgehen sollte sichern, dass die Maschinenführer die Gassen
finden und auch tatsächlich auf den Gassen fahren.
Ab Mitte der 1980er-Jahre begann das „Zeitalter“ der vollmechanisierten Holzernte. Die
Rückegassen werden dabei von einem Kranharvester angelegt, der in einem Streifen rechts
und links der Gasse durchforstet. Bestenfalls aus den nicht mit dem Kran erreichbaren Zwischenfeldern
wird motormanuell zugefällt, wobei der Harverster die anschließende Aufarbeitung
übernimmt. Der Einsatz dieser in Skandinavien entwickelten Maschinen erfolgte
bis 1990 nur sporadisch, deutete aber schon einen Trend zur Vollmechanisierung an.
Durch den Sturmwurf 1990 wurde dieser Trend zur Welle: die Harvester-Technologie fand
auf den Wiebke-Kahlflächen eine Plattform, ihre Leistungsfähigkeit augenfällig nachzuweisen.
Durch den erfolgreichen Einsatz auf den Kalamitätsflächen hat sich die vollmechanisierte
Holzernte in den 1990ern nach und nach auch in der Durchforstung durchgesetzt
und ist heute voll etabliert. In Anhalt und Ergänzung von MAHLER und PFEIL (1998) kann der
Abschnitt der Vollmechanisierung in vier Phasen unterteilt werden:
1. Phase der Einführung (1987-1990):
Entwicklung von Arbeitsverfahren und Maßnahmen zur Bodenschonung (Reisigmatte), technische Verbesserungen
an der Maschine (Entastungsqualität), intensive Diskussion über Rückegassenabstände.
2. Phase der Erprobung (1990-1993):
Einsatz des neuen Systems auf den Kahlflächen von 1990 führt zu weiter Verbreitung und Anerkennung
der Harvestertechnologie; Unternehmer und staatliche Maschinenbetriebe statten sich mit Kranvollerntern
aus. 181
178 Die Zahl der Pferde verringerte sich von 1960 bis 1965 von 1 Mio. auf 0,42 Mio., dagegen nahm die
Schlepperzahl von 0,52 Mio. auf 1,1 Mio. zu (ROGALL (1968), S. 69
179
CLAASSEN (1959), S. 4
180
AGREN (1969), S. 758
181 Die Zunahme des Interesses an der Forstmechanisierung kommt auch zum Ausdruck in den Publikationsorganen,
die sich mit diesem Thema beschäftigen. Gab es bis 1989 im deutschsprachigen Raum nur ein
dünnes, monatlich erscheinendes Faltblatt des KWF, gibt es heute vier forstliche Zeitschriften, die sich ausschließlich
diesem Thema widmen.

Dokumentation 83
3. Phase der Konsolidierung und Durchsetzung (1993-1998)
Systematische Verfahrensgestaltung zur hochmechaniserten Durchforstung, konsequente Umsetzung der
Feinerschließungsmodelle in der Praxis, Untersuchungen zum umweltschonenden Maschineneinsatz (Boden
und Bestand), Fragen der automatisierten Vermessung, Leistungsuntersuchungen bei unterschiedlichen
Baumarten, Holzstärken, Bestandesverhältnissen.
4. Erschließung neuer Arbeitsfelder (ab 1998)
Ausdehnung des Harvestereinsatzes auf Hanglagen und damit Einführung von Raupenfahrwerken, Entwicklung
von kostengünstigen Kleinharvestern für die Durchforstung, Einsatz in Endnutzungsbeständen
und damit Entwicklung von Arbeitsverfahren zur Langholzaushaltung und Verjüngungschonung.
Anzahl
1400
1200
1000
800
600
400
200
0
1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 Jahr
Abb. 44: Anzahl der
Harvester in Deutschland.
182
Die Welle der Vollmechanisierung hat in den 1990er-Jahren zu einer intensiven Diskussion
darüber geführt, in wie weit ein maschinengerechter Wald erforderlich ist und die Rükkegassenabstände
der Kranreichweite der Harvester anzupassen sind. 183 Die Landesforstverwaltungen
haben die Abstände für den Staatswald verbindlich festgelegt. Sie liegen
im Minimum bei 20 m (z.B. Niedersachsen) 184 , und im Maximun bei 40 m (z.B. Baden-
Württemberg). 185 Manche Länder gehen von einer permanenten Einrichtung aus (Baden-
Württemberg), andere nicht (Bayern). Im größeren Privatwald liegen die Gassenabstände
heute bei 20 m, was eine vollmechanisierte Aufarbeitung ohne Zwischenfelder ermöglicht.
Im Flachland ist der Einsatz von Harvestern inzwischen gang und gäbe. In Durchforstungsbeständen,
die mit Waldarbeitern nicht mehr kostendeckend aufgearbeitet werden können,
werden heute kostengünstige Kleinharvester eingesetzt. 186 Auch schwer zugängliche
Gebiete am Hang werden zunehmend mit Harvestern durchforstet. Hier werden Möglichkeiten
gesehen, Bergwälder wirtschaftlich und ohne körperlich schwere und gefährliche
Handarbeit zu pflegen. 187 Radharvester können ohne Probleme in Hanglagen von etwa
35 % Neigung arbeiten. 188 Durch die seit 1997 verstärkt zum Einsatz kommenden Raupen-
182 Zusammengestellt und ergänzt nach Schätzungen von MAHLER und PFEIL (1998), DÜRRSTEIN (2000) und
OHRNER (2000).
183FORBRIG (1994), S. 57ff, SAUTER und BUSMANN (1994), S. 137 ff, MAHLER und PFEIL (1998), S. 1571
184 Niedersachsen hat konsequent die Gassenabstände an die Kranreichweite der Harvester angepasst.
BEHRNDT (1999), S. 645
185
MATTHIES (2000), S. 44 hat eine übersichtlichte Tabelle zusammengestellt.
186
HAMBERGER ET AL. (2000), S. 167
187
THEES und FRUTIG (1998), S. 909
188
MAHLER und PFEIL (1998), S. 1571

Dokumentation 84
harvester, deren Kabinen tiltbar sind, d.h. verstellbar entsprechend der Hangneigung, können
sogar Geländeneigungen von über 50 % bis zu 65 % bewältigt werden. 189 Dadurch
werden bislang unzugängliche Flächen für die vollmechanisierte Holzernte erschlossen,
aber auch der Befahrung durch Maschinen ausgesetzt. Auch qualitativ haben Kettenlaufwerke
andere Auswirkungen auf den Boden als die Reifen konventioneller Maschinen. 190
200%
150%
100%
50%
0%
1988 1990 1992 1994
Abb. 45: Entwicklung des
Mechanisierungsgrades im
Staatswald Baden-
Württemberg für Regie- und
Unternehmereinsatz; gemessen
in Maschinenkapital
je ha Holzboden, 1988
=100 %. 191
FORBRIG (2000) hat die Entwicklung der Mechanisierung in den Jahren von 1988 bis 1995
untersucht (Abb. 45). Als Datengrundlage dienten ihm die Zahlen zu den Regiemaschinen
aus den Landesforstverwaltungen Baden-Württemberg, Rheinland-Pfalz und Hessen. Daneben
hat er versucht, mit einem Modell die Maschinenzahlen der im gleichen Zeitraum
tätigen Unternehmer zu berechnen. Um den Mechanisierungsgrad zu ermitteln, hat er das
eingesetzte Maschinenkapital und die erzeugte Motorleistung auf den ha Holzboden und
den fm Einschlag bezogen. Dabei hat er folgendes festgestellt: 192
� Der Mechanisierungsgrad der staatlichen Maschinenbetriebe steigt im Zeitraum von
1988 bis 1995 um über 30 %
� Im Jahr des Sturmwurfs 1990 lag der Mechanisierungsgrad von Regie- und Unternehmermaschinen
um 80 % höher als 1988
� Durch den Einschlagsstop in den Jahren 1992/1993 sank der Mechanisierungsgrad, um
in den „Normaljahren“ darauf wieder deutlich anzusteigen.
189 WEIXLER ET AL. (1999a, S. 25), ENCKE (1998, S. 1612), STAMPFER (2000, S. 4), SCHÖTTLE ET AL. (1997), S. 1180
190 FELLER ET AL. (1997), S. 480, KREMER (2000), S. 31 ff
191 Quelle: FORBRIG (2000), S. 90 verändert
192 FORBRIG (2000), S. 89 ff

Dokumentation 85
180%
160%
140%
120%
100%
Tragschlepper
Summe
Schlepper > 60 Kw
Summe
Schlepper < 60 Kw
80%
1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995
Abb. 46: Entwicklung des Bestandes ausgewählter Maschinen der Landesforstverwaltungen
Hessen und Baden-Württemberg von 1988 bis 1995 (Quelle: FORBRIG 2000, S. 82 verändert)
Darüberhinaus kann aus den Untersuchungen von FORBRIG abgeleitet werden, dass der
Trend hin zu schweren Spezialmaschinen geht. Neben den Tragschleppern weisen auch die
Spezialschlepper > 60 kW einen Anstieg auf (Abb. 46). Der Anteil der leichten Kleinschlepper
dagegen geht kontinuierlich zurück.
3.2.1.4 Zusammenfassung
� Die Forstwirtschaft Mitteleuropas hat von sich aus während der Machanisierungsphase
der Holzernte stets versucht durch begleitende Maßnahmen einen möglichst ressourcenschonenden
Einsatz von Maschinen zu gestalten. Durch den gesellschaftlichen Diskurs
193 hat sie in jüngerer Zeit wesentliche Impulse erhalten.
� Heute bestehen zahlreiche Normen, die von der Forstwirtschaft den nachhaltigen Umgang
und die Schonung der Ressourcen verlangen. Dabei findet auch der Bodenschutz
mehr und mehr Berücksichtigung.
� Durch die Zertifizierung wird versucht, Einfluss auf die Waldbewirtschaftung zu nehmen.
Andererseits besteht damit die Chance die Nachhaltigkeit forstlicher Produktion
zu vermarkten. Dabei wird von allen Zertifizierungsorganisationen auch auf den Bodenschutz
und mehr oder weniger dezidiert auf das Feinerschließungssystem eingegangen.
� Die Forstwirtschaft ist aufgrund des mangelhaften wirtschaftlichen Ertrags zunehmend
zur Vollmechanisierung der Holzernte gezwungen.
� Der Bereich der Holzernte wird dabei zunehmend von Regiearbeit auf Unternehmereinsatz
umgestellt, was Management- und Controlling-Fragen aufwirft.
193 vgl. Fußnote 302, S. Fehler! Textmarke nicht definiert.

Dokumentation 86
� Etwa 20 bis 30 % des jährlichen Einschlages in Deutschland werden heute durch
Vollerntefahrzeuge erledigt, die von der Rückegasse aus arbeiten.
� Die überwiegende Masse des geernteten Holzes wird durch Fahrzeuge gerückt, die
Rückung erfolgt in der Regel über die Rückegassen 194 .
� Durch die Einführung von Feinerschließungsnetzen wurden Ernte- und Rückebewegungen
auf Linien verdichtet und damit mögliche Schäden auf diese Linien konzentriert.
� Das Feinerschließungsnetz ist zum großen Teil gekennzeichnet und die Einhaltung
überwacht. 195
� Rückegassenabstände werden häufig nach den Kranreichweiten der Harvester gewählt.
� Der Trend geht zu Spezialmaschinen, die hinsichtlich ihrer Bauweise versuchen, ökologischen
Ansprüchen gerecht zu werden.
� Gleichzeitig geht der Trend bei den Tragschleppern zu höheren Ladekapazitäten, was
die Achslasten und dadurch den spezifischen Bodendruck der Reifen erhöht.
� Bislang nicht zugängliche Hanglagen werden durch die Verwendung von Raupenfahrwerken
und durch neu entwickelte Arbeitsverfahren für die vollmechanisierte Aufarbeitung
erschlossen.
� In Erst- und Zweitdurchforstungen wird aus Kostengründen die motormanuelle Holzernte
zunehmend durch vollmechanisierte Holzernte ersetzt (oft Einsatz von Kleinharvestern).
� Der finanzielle Druck führt zum Einsatz von leistungsfähigen, aber teuren und schweren
Spezialmaschinen, die wegen der hohen Kapitalkosten mit hoher Auslastung fahren
müssen und bei mangelnder Planung deshalb auch oft bei ungünstigen Bodenverhältnissen
eingesetzt werden.
194 Der Anteil, der durch Pferde gerückt wird oder mit Seilkran oder Helikopter gebracht wird, kann wegen
des realtiv geringen Umfangs vernachlässigt werden.
195 Dies gilt für den öffentlichen Waldbesitz und weitgehend auch für den größeren Privatwaldbesitz.

Dokumentation 87
3.2.2 Modellierung: Auswirkung und Umfang von Befahrung
Durch die Langfristigkeit der forstlichen Produktion ist der Bestand vielen Risiken der Beschädigung
oder der Wertminderung ausgesetzt. Diese Risiken des Bestandes werden von
der forstlichen Betriebswirtschaft in Modellen über eine komplette Umtriebszeit betrachtet
und bewertet. 196 Auch Sturmgefährdung von Beständen 197 oder anthopogen bedingte Risiken
der Waldwirtschaft wurden bereits in Modellen simuliert (Zunahme von Steinschlag,
Lawine, Hochwasser durch Waldsterben). 198
Risikobetrachtungen für mechanische Beschädigungen des Bodens durch den Menschen
existieren bislang nicht; weder eingriffsbezogen noch umtriebszeitbezogen. Der Boden
aber wird viel langfristiger bewirtschaftet als ein Bestand. Seine Regenerationszeitraum ist
heute noch nicht zu überblicken. 199 Deshalb erscheint es zulässig, das Risiko, das von
Forstmaschinen für den Waldboden ausgeht, mit dem Spezificum der Forstwirtschaft, der
Langfristigkeit in einem Modell zu verbinden. Als taugliche Zeiteinheit der Betrachtung
bietet sich die Umtriebszeit an, weil nur dadurch die spezifischen Risiken der Baumartenwahl
und der Ertragskraft des Bodens ausreichend Berücksichtigung finden. Dabei ist im
Modell vom Stand der derzeitigen Mechanisierung auszugehen, die auf einen vollständigen
Produktionszeitraum zu beziehen ist.
Bei der mechanischen Beanspruchung von Böden durch Maschinen entstehen Strukturveränderungen,
die sowohl eine Verminderung der Porenkontinuität (Unterbrechung des biogen
vernetzten Porensystems) als auch eine Zerstörung des Makroporensystems (Verdichtung)
nach sich ziehen. 200 Durch diese Bodenveränderung entstehen zunächst ökologische
Beeinträchtigungen, die auf einen gestörten Gasaustausch zurückzuführen sind. Wird die
Tragfähigkeit des Bodens überschritten, kommt es zum Grundbruch (plastisches Fließen
des Substrats), weil das Porenwasser z.B. bei Wassersättigung nicht abgegeben werden
kann. Die Last sinkt ein, der Boden steigt seitlich der Last hoch. 201
Während ein solcher technischer Schaden durch einen Grenzwert klar zu definieren ist,
nämlich der Druck bzw. Wassergehalt bei dessen Überschreitung eine irreversible Verformung
auftritt, 202 , ist die Definition, ab wann es zu einem ökologischen Schaden am Boden
kommt, strittig. 203 In der Bodenforschung bestehen dazu noch unterschiedliche Meinungen,
v.a. hinsichtlich der Bedeutung der O 2- und CO 2-Konzentration in der Bodenluft. 204
Einig ist man sich über die große Anzahl potenzieller Einflussgrößen und Faktorenkombinationen
und bekennt sich deshalb zum Vorsorgeprinzip. 205
196 z.B. DEEGEN (1994), DIETER (1997), BRÄUNIG und DIETER (1999)
197
KÖNIG (1996)
198
SUDA (1989)
199
KREMER (1998), S. 59 hat festgestellt, dass auch 30 Jahre nach dem Befahrungsereignis keine bodenphysikalische
Verbesserung eintrat. Zu ähnlichen Ergebnissen kommen FRÖHLICH und MCNABB (1983, S. 175 ff), die
aus mehreren Untersuchungen berichten und einen linearen Zusammenhang zwischen Zunahme der Bodendichte
und vermindertem Höhenwachstum der Bestockung nachweisen.
200 V. WILPERT (1998), S. 29
201
DIETZ, KNIGGE und LÖFFLER (1984), S. 85. Diese Gleisbildung ist ein Merkmal wassergesättigter, vorwiegend
bindiger und feinkörniger Böden, auch STRATMANN (1986, S. 6)
202
DIETZ, KNIGGE und LÖFFLER (1984), S. 85
203
EKLKOFER ET AL. (1995), S. 1403; HILDEBRAND und SCHACK-KIRCHNER (1997), S. 1402
204
MATTHIES (1994), S. 723, Schack-KIRCHNER und HILDEBRAND (1994), S. 720, V. WILPERT (1998), S. 29 ff
205
FORBRIG und HOFMANN (1998), S. 22

Dokumentation 88
Deshalb ist die Befahrungsqualität unsicher zu definieren und wegen der Komplexität
schwierig modellierbar. 206 Recht eindeutig lassen sich aber mit einem Modell die Quantität
der Befahrung in Form der Zahl der Überfahrten über eine Gasse und der vermutlich befahrene
Flächenanteil simulieren. Beide Größen bewirken nicht zwingend Schäden, da dies
auch stark von Standort, Witterung und eingesetzter Maschine abhängt.
Jedoch stellt die Quantität 207 einer Einwirkung neben der Art der Einwirkung und der Disposition
des Objektes, auf das eingewirkt wird, einen wesentlichen Teil des Gefährdungspotenzials
dar.
Eine größere Zahl an Überfahrten ist auch ein größeres Risiko für den Bestand selbst, weil
bei jeder Ernte- bzw. Transportfahrt auch Bäume der Verjüngung und des verbleibenden
Bestandes an Rinde und Wurzeln beschädigt werden können. 208
Im Folgenden wird deshalb versucht, jene Parameter zu beschreiben, die Einfluss auf Qualität
und Quantität der Befahrung ausüben. Dabei werden Parameter, die qualitativ wirken
nur der Vollständigkeit halber dargestellt. Im Modell selbst tauchen sie nicht auf. Anschließend
wird auf modelltheoretische Grundlagen eingegangen, um daraus zwei Modelle zu
entwickeln, die die quantitativen Parameter einbeziehen und Aussagen zur Befahrungsmenge
erlauben.
3.2.2.1 Risikoabschätzung für Bodenschäden durch Befahrung
Die Schädigung eines Bodens ist von verschiedenen, zum Teil hoch variablen, Parametern
abhängig. 209 Diese Parameter lassen sich den Einheitengruppen Boden, Bestand, Maschine
und Organisation zuordnen (Abb. 47). Im Folgenden werden die wichtigsten dieser Parameter
beschrieben, nach Einheitengruppen geordnet.
Bestand
• Baumart
• Bonität
• Alterklasse
• Kalamitätsnutzung
Organisation
• Rückegassenabstand
• Zahl der Eingriffe
• Anzahl der Sorten
• Arbeitsverfahren
• Aufsicht des RL
• Erfahrung des Fahrers
Risiko für
Bodenschäden
Boden
• Bodensubstrat
• Feuchtezustand
Maschine
• Eigengewicht
• Ladung
• Reifen oder Kette
• Reifenbreite
• Reifenfülldruck
• Anzahl der Räder
Witterung
Abb. 47: Ausgangspunkte für die
Gefährdung von Böden durch Befahrung.
206 SCHACK-KIRCHNER und HILDEBRAND (1993) haben mit einem 2-dimensionalen Simulationsmodell eine Teilqualität,
nämlich O 2-Konzentrationsprofile unter Fahrspuren berechnet. Auch MCNABB und BOERSMA (1996)
haben mit dem Modell zur Darstellung der Verdichtbarkeit teilweise wassergesättigter Böden einen Teilaspekt
modelliert.
207 Häufigkeit der Überfahrt und Ausmaß der befahrenen Fläche
208 Eine Untersuchung über die Prognose von Bestandesschäden muss im Rahmen dieser Arbeit außer Betracht
bleiben, da sie zuweit vom eingentlichen Thema wegführt. SAUTER und BUSMANN (1994) sowie BORT,
MAHLER und PFEIL (1993) haben sich damit ausführlich beschäftigt.
209 MATTHIES (1999), S. 41

Dokumentation 89
3.2.2.1.1 Bodeneigenschaften
Zu den Risikoparametern, die im befahrenen Objekt selbst ihre Ursache haben gehören
direkt die Eigenschaften des Bodens und indirekt auch die Witterung, weil sie Einfluss auf
diese Bodeneigenschaften nimmt.
� mechanische Eigenschaften des Bodensubstrates
� Feuchtezustand des Bodens
� Witterung, Witterungsverlauf
Der Grad der Strukturveränderungen im Boden hängt von den mechanischen Eigenschaften
des Bodensubstrates ab. Wichtigste Einflussfaktoren für die plastischen Eigenschaften
sind die Korngrößenverteilung, die tonmineralogische Zusammensetzung und der Anteil an
organischer Substanz im Boden. 210 Bindige Böden ändern im Gegensatz zu Böden mit hohem
Sandanteil ihr mechanisches Verhalten in Abhängigkeit vom Wassergehalt. Bei Befahrung
werden sie verdichtet und das Luftporenvolumen vermindert sich. Für jeden Boden
gibt es einen spezifischen Wassergehalt, bei dem er maximal verdichtet wird. 211 Wird ein
bestimmter Wassergehalt überschritten, neigen Böden mit hohem Tonanteil bei mechanischer
Belastung zum plastischen Fließen. Die plastischen Kennwerte werden Konsistenzgrenzen
genannt und sind individuell für den jeweiligen Boden zu bestimmen. In Tab. 15
ist eine Zuordnung zu Empfindlichkeitsstufen entsprechend der Fließgrenze der jeweiligen
Böden abgebildet.
Tab. 15: Klassifizierungskonzept nach MATTHIES und KREMER (1999, S. 45), W L ist der Wassergehalt
bei der Fließgrenze (liquid) des Bodens.
Nicht empfindlich WL – n.b. Grobböden (>20 mm) > 50vol%; Sande, humusreiche
Sande
Leicht plastisch WL bis 30% Schwach plastische (degradierte) Schlufflehme,
sandige Lehme
Mittel plastisch WL bis 45% Schlufflehme, (sandig), kiesig, tonige Lehmen,
humusreiche sandige Lehme
Hoch plastisch WL > 45% Lehme, Tonlehme
Nicht befahrbar Nasse Böden
Fasst man die Ergebnisse der Waldbodeninventur in Bayern zu drei Gruppen von Bodenarten
zusammen und klassifiziert nach dem System von MATTHIES und KREMER (1999), gelangt
man zu dem Ergebnis in Tab. 16.
210 MATTHIES ET AL. (1999), S. 8
211 Dargestellt werden kann dies in der Proctor-Kurve, in der die Trockendichte über dem Wassergehalt aufgetragen
ist. Diese Kurven weisen stets ein Maximum auf. DIETZ, KNIGGE und LÖFFLER (1984, S. 70)

Dokumentation 90
Tab. 16: Anteil der Bodenarten in Bayern (nach Waldbodeninventur) 212 und ihre Gefährdung
durch Befahrung
Bodenart Gefährdung Vorkommen in
%
Humuskarbonatb., Sande, lehmige Sande,
sandige Lehme, Decksand,
Schichtsand über Ton
Gering 54
Lehme, Schichtlehm über Ton Mittel 23
Fein- und Schlufflehme, Kalkverwitterungslehme,
Moore
Hoch 23
Demnach sind 54 % der bayer. Standorte auf Grund ihrer Bodenart gering gefährdet, 46 %
sind mehr oder weniger stark gefährdet.
Der Feuchtezustand des Bodens ist ein wesentlicher Parameter, ob sich bei Befahrung
Strukturveränderungen im Boden ergeben oder nicht. Allgemein gilt, dass mit zunehmender
Wassersättigung und Bindigkeit der Böden die Gefährdung zunimmt. Sandböden und
Böden mit hohem Skelettanteil sind i.d.R. stabil.
Wichtigen Einfluss auf die Befahrbarkeit von Böden übt auch die Witterung aus. Sie verursacht
über den Niederschlag den Feuchtezustand des Bodens. Bei gleicher Bodenart ist
deshalb in Gebieten mit hohem Niederschlag die Dauer der Nicht-Befahrbarkeit von Böden
länger, als in Gebieten mit geringerem Niederschlag. Empfindliche Böden, die stark bindig
sind und einen hohen Tonanteil aufweisen, sind nur bei Trockenheit oder Frost stabil. Liegen
solche Böden in niederschlagsarmen Gebieten, kann ihre reale Gefährdung über das
Jahr hinweg geringer sein als die eines relativ unempfindlichen Bodens (z.B. sandiger
Lehm) in Gebieten mit hohem Niederschlag.
Die Wasserhaushaltsstufe eines Standorts ist abhängig von den mechanischen Eigenschaften
des Bodens , der Geländelage und dem Geländeklima. 213 Sie wird also bestimmt durch
diejenigen exogenen und bodenendogenen Größen, die auch Einfluss auf die Befahrungsstabilität
haben. Deshalb scheint es trotz aller Unschärfen zulässig, die Wasserhaushaltsstufe
als einen (groben) Weiser für die Gefährdung des jeweiligen Standorts durch Befahrung
zu betrachten. 214 Nach der bayerischen Waldbodeninventur ist etwa die Hälfte der
Standorte ziemlich frisch bis feucht und kann deshalb als besonders gefährdet für Schäden
durch Befahrung betrachtet werden. 215
3.2.2.1.2 Maschine
Die Maschine wirkt sich auf den Boden mit folgenden Parametern aus:
� Eigengewicht (incl. Gewichtsverteilung, Antriebsart)
� Gewicht der Ladung
� Reifen oder Kette
� Reifenbreite
� Reifenfülldruck
212
GULDER und KÖLBEL (1993), S. 92
213
ARBEITSKREIS STANDORTSKARTIERUNG (1980), S. 144 und S. 151
214 Feuchte Sande sind sicher geringer gefährdet als mäßig frische Lehme im Zustand der vollen Wassersättigung.
215 Das sind 52 % der bayerischen Standorte. GULDER und KÖLBEL (1993), S. 93

Dokumentation 91
� Anzahl der Räder
Eine ausschlaggebende Kenngröße für zu erwartende Strukturveränderungen im Waldboden
ist der spezifische Bodendruck des Fahrzeuges. Dieser setzt sich zusammen aus dem
Eigengewicht der Maschine und dem Gewicht der transportierten Ladung (Forwarder). In
Abhängigkeit von der Aufstandsfläche der Reifen wird dieser Druck auf eine bestimmte
Fläche des Untergrunds verteilt. Dabei spielt auch die Gewichtsverteilung auf die Achsen
eine Rolle, die bei Forstspezialmaschinen gleichmäßiger erfolgt als bei landwirtschaftlichen
Schleppern. 216 Breitreifen sollen das absolute Gewicht auf eine größere Fläche verteilen
und dadurch die relative Belastung gering halten. Zur Bewertung dieser Bodenbelastung
kann der Druckabbau im Boden (Druckzwiebel=Isobaren) unmittelbar aus der Druckverteilung
in der Kontaktfläche rechnerisch ermittelt werden (Abb. 48). 217
Abb. 48: Druckzwiebel (links) und Spannungsabbau im Boden (rechts). Nach DIETZ, KNIGGE
und LÖFFLER (1984, S. 84). 218
Als Schwellenwert für den Kontaktflächendruck, dessen Überschreitung auch bei niedrigen
Bodenwassergehalten zu umfassenden Veränderungen der Bodenstruktur führt, haben sich
50 kPa herausgestellt. 219 Allerdings können bei besonders hohen Wassergehalten auch
schon wesentlich niedrigere Drücke zu gravierenden Strukturveränderungen wie Versiegelung
der Fahrspur oder seitlichem plastischen Fließen (=Ausquetschen) führen. 220
In den letzten Jahren gab es bei der technologischen Entwicklung der Ernte- und Bringungsfahrzeuge
einen Trend zu immer größeren Maschinen. 221 Dabei werden bei
216 Hofmann (1989, S. 87 f) konnte folgende Reihung in der Bodenpfleglichkeit der von ihm untersuchten
Maschinen feststellen: Forwarder, Forstschlepper mit Niederquerschnittsreifen, Forstschlepper Normalbereifung,
landwirtschaftlicher Schlepper.
217
DÖLL (1998), S. 36
218 Die abgebildete Druckzwiebel gilt nur für homogene Böden und statischen Bodendruck. In Waldböden
mit ihren diversen Horizonten und bei dynamischer Druckeinwirkung passen sich die Isobaren den jeweiligen
Verhältnissen an.
219
MATTHIES ET AL. (1995), S. 111
220
MATTHIES ET AL. (1995), S. 112
221
HAUCK (2001), S. 43 und ARNOLD und FORBRIG (2000), S. 3

Dokumentation 92
Harvestern inzwischen Eigengewichte von weit über 30t erreicht. 222 Diese Geräte wirken in
Abhängigkeit von der Aufstandsfläche mechanisch auf den Boden ein. Die dabei erreichten
statischen Bodendrücke liegen deutlich über dem Schwellenwert von 50kPa und können
bis zu 70 kPa reichen. 223
Neben den statischen Belastungen ist der Boden auch dynamischen Kräften ausgesetzt, die
bei Beschleunigung oder Bremsung entstehen. Dabei liegen die dynamischen Belastungen
i.d. R. deutlich über der statischen Auflast. 224 Der Boden dient dem Reifen als Widerlager
für den Antrieb (Schubkraftübertragung). Bei der Übertragung dieser Kraft spielt die Antriebsart
der Maschine, die Reifensteifigkeit und Reifenprofilierung (Rollwiederstand) sowie
die Bodenrauhigkeit eine Rolle. 225 Liegen die Antriebskräfte über dem Reibungswiderstand
des Bodens, kommt es zum Schlupf. 226 WÄSTERLUND (1992)und HEINIMANN (1996) haben
darauf hingewiesen, dass bei vergleichbaren Kontaktflächendrücken der Reifen von
Harvestern, Forwardern und Schleppern die auf den Boden wirkenden Schubkrafte des
Schleppers bei Langholzrückung deutlich größer sind, als die Schubkräfte bei Harvestern
oder Forwardern. Dies ist zurückzuführen auf den Reibungswiderstand der nachzuziehenden
Last, der bei der Langholzrückung zu überwinden ist. HEINIMANN spricht von einer dreibis
fünffach höheren Belastung des Bodens. 227
Dabei hat auch die Art des Antriebs erheblichen Einfluss auf die Bodenbeanspruchung. 228
In besonders schwierigem Gelände, sei es am Hang oder auf vernässtem Terrain, kommen
zunehmend auch Raupenfahrzeuge mit Kettenlaufwerken zum Einsatz. 229 Für diese Fahrzeuge
stellen Hangneigungen bis 60 % technisch keine Schwierigkeiten mehr dar. 230 Bei
den Harvestern werden inzwischen nicht nur die Großmaschinen mit Ketten ausgestattet,
sondern es gibt zunehmend auch Kleinharvester (

Dokumentation 93
das Verletzungsrisiko der Wurzeln zu verringern. 234 Auch das Aufziehen von Gummipuffern
lassen sich Schäden vermindern. Allerdings ist dies nicht bei allen Ketten möglich, es ist
zeitaufwändig und geht bei der Aufarbeitung am Hang einher mit einem Verlust an Bodenhaftung.
Reifenbreite und der Reifenfülldruck sind Einflussgrößen beim Einsatz von Radmaschinen
für die mechanische Beanspruchung des Bodens. Der Reifen ist die Kontaktstelle der Maschine
mit dem Untergrund; er überträgt die Kräfte der Maschine auf den Boden. Der
Kontakflächendruck ist also eine Größe, die sich aus der jeweiligen Radlast der Maschine
und der Aufstandsfläche des Reifens ergibt. 235 Mit zunehmender Breite des Reifens wird die
Aufstandsfläche vergrößert: der Druck auf den Boden wird auf eine größere Fläche verteilt
und dadurch für die belastete Einheit vermindert. Ähnlich wirkt eine Verminderung des
Reifeninnendrucks. Er führt auf plastischen Böden zu einer imaginären, aber physikalisch
wirksamen Vergrößerung des Raddurchmessers und dadurch zu einer Verminderung des
Bodendrucks (Abb. 49). 236 Neben der Vergrößerung der Aufstandsfläche in Fahrtrichtung
kommt es zu einer - wenn auch geringfügigen - Vergrößerung senkrecht zur Fahrtrichtung.
Verdichtung
Imaginäre Vergrößerung
des Raddurchmessers
Rad
i
Aufstandsfläche
Abb. 49: Imaginäre Vergrößerung
des Reifendurchmessers
durch Absenken des Fülldrucks.
Nach JACKE (1999, S.
43), verändert.
In einem von ZIESAK und MATTHIES (2001) entwickelten Bodendruckmodell hat sich die Reduktion
des Reifenfülldrucks als die wirkungsvollste "Stellschraube" erwiesen, um den vom
Reifen auf den Boden ausgehenden Druck abzusenken. Sie stellten fest, dass die Reifenbreite
nur deshalb eine Rolle spielt, weil in breiten Reifen eine stärkere Innendruckabsenkung
möglich ist als bei Normalreifen unter vergleichbarer Last. Deshalb sei die Forderung
nach Einsatz von Breitreifen nur dann gerechtfertigt, wenn sie mit der Auflage geringer
Reifeninnendrücke gepaart ist.
234
FELLER und WEIXLER (1997), S. 1. Allerdings fällt stets zu wenig Material an, so dass die Rückegasse nie
vollständig mit Reisig armiert werden kann. Vgl. auch Fußnote 327, S. 136
235
GERDSEN und GRAUPNER (1998), S. 35
236
JACKE (1999), S. 43

Dokumentation 94
Die Räder übertragen das Gewicht der Maschine auf den Boden. Mit zunehmender Zahl
der Räder wird das Maschinengewicht auf eine größere Aufstandsfläche verteilt. Heute ist
ein eindeutiger Trend zu Sechs- bzw. Achtradmaschinen zu verzeichnen. 237
3.2.2.1.3 Bestand
Bestandesparameter sind durch den Bestand bedingte Größen, die einen unterschiedlich
intensiven Einsatz von Forstmaschinen notwendig machen können. Dabei wirken diese
Parameter indirekt auf die Intensität der mechanischen Beanspruchung des Bodens ein.
Dabei handelt es sich um:
� Baumart
� Bonität des Bestandes
� Alter in dem der Eingriff erfolgt
� planmäßige Nutzung oder Kalamitätsnutzung
Das quantitative Ausmaß der Befahrung eines Bestandes ist auch abhängig vom Erntevolumen;
dieses ist wiederum hängt von der Baumart und der Bonität des Bestandes ab. 238
Bei der Fichte ergibt sich bei einer Oberhöhenbonität 40 im Alter 100 eine Gesamtwuchsleistung
von 1415 Efm o.R. Bei der Oberhöhenbonität 36 ist die Gesamtwuchsleistung um
285 fm geringer. Unterstellt man bei den Rückefahrzeugen eine Transportkapazität von 10
Efm, ergeben sich bei der 40er Bonität rund 140 notwendige Fahrten, um das gesamte
Holz zu ernten und bei der 36er Bonität ca. 115 Rückefahrten (80 %). Ähnliche Relationen
zwischen erster und zweiter Bonität herrschen auch bei Buche und Kiefer.
Das Alter des Bestandes wirkt sich über die entnommene Masse aus. Wird viel Masse entnommen,
muss häufiger gefahren werden. Ebenso wirken verschiedene Sorten tendenziell
erhöhend auf die Zahl der Überfahrten, da Sammel- und Teilladungsfahrten notwendig
werden. 239 Deshalb werden Bestände mit zunehmendem Alter häufiger befahren, v.a.
wenn sie eingereiht sind und größere Massen in Verjüngungshieben entnommen werden.
Der zunehmende Abstand der Bäume mit dem Alter eröffnet zumindest die theoretische
Möglichkeit einer flächigen Befahrung und stellt so eine zusätzliche Gefährdung dar. Muss
sich der Rücker in jüngeren Beständen aus technischen Gründen noch streng an die angelegten
Rückegassen halten, weil er sich wegen des Baumabstandes gar nicht im Bestand
bewegen könnte, wird die flächige Befahrung ab einem Baumabstand von 3,5 m technisch
möglich. Dieser tritt bei der Fichte in Abhängigkeit von der Bonität im Alter zwischen 65
und 80 ein (Abb. 50), bei der Buche im Alter zwischen 70 und 90 Jahren. Das bedeutet,
dass in einem wüchsigen Bestand über einen viel längeren Zeitraum eine komplette Bestandesbefahrung
möglich ist, als in weniger wüchsigen. Deshalb sind die guten Bonitäten
stärker durch willkürliche Befahrung gefährdet, weil der notwendige Mindestabstand der
Bäume früher erreicht ist.
237 HAUCK (2001), S. 43 f
238 Im Folgenden wird mit Ertragtafelmodellen gearbeitet. Dabei werden für Fichte die in Bayern üblichen
Oberhöhenbonitäten nach Assmann/Franz verwendet.
239 Um verschiedene Sorten zu rücken, fährt das Rückefahrzeug mehrere Gassen ab und nimmt nur die jeweilige
Sorte auf (Sammelfahrten). Jeweils am Ende des Rückevorgangs einer Sorte kommt es zu Fahrten mit
Teilladungen. Beides erfolgt deshalb mehr oder weniger in Leerlast.

Dokumentation 95
Baumabstand (m)
6,0
4,0
2,0
Abb. 50: Mittlerer Baumabstand in Abhängigkeit von der Bonität bei Fichte.
Bei Kalamitätsnutzungen, wie Anfall von Käferholz oder noch mehr bei Sturmwurf, tauchen
Zielkonflikte auf zwischen ökonomischen, ergonomischen und ökologischen Erfordernissen.
Die Gesichtspunkte der Ergonomie und Unfallvorsorge (v.a. für die Motorsägenführer)
sowie der Ökonomie treten dabei für einen kurzfristigen Zeitraum so stark in
den Vordergrund, dass sie als Sachzwang empfunden werden, dem nicht ausgewichen
werden kann. Die langfristigen, sich optisch nicht aufdrängenden Ziele der Ökologie werden
dadurch übersehen oder geraten in den Hintergrund. In Abb. 51 wurde versucht diesen
Zusammenhang graphisch darzustellen.
Ergonomie
Baumabstand und Forstmaschinenbreite
3,5m Mindestfahrbreite
für Forstmaschinen
0,0
40 50 60 70 80 90 100
Ökologie
Zu bewältigende
Holzmasse
Ökonomie Ergonomie
Ökologie
Ökonomie
Abb. 51: Schematische Darstellung zum Grundverständnis der Zielverfolgung bei Hieben in
Durchforstungsjahren und bei Kalamitätsaufarbeitung. 240
In Tab. 17 sind diese besonderen Umstände bei der Kalamitätsholzaufarbeitung ("Sachzwänge")
mit ihren Auswirkungen aufgeführt.
240 Die Ergonomie steht hier stellvertretend für Ergonomie und Unfallvorsorge.
Fi, 40 Ass./Fr.
Fi, 32 Ass./Fr.
Alter

Dokumentation 96
Tab. 17: Sachzwänge bei der Bewältigung von Kalamitäten
Sachzwang Auswirkung
drohende Holzentwertung Eiliger Eingriff, Nichtbeachten der Witterung
sinkender Holzpreis 241
Eiliger Eingriff, Nichtbeachten der Witterung
Käfergefahr eiliger Eingriff, Nichtbeachten der Witterung
Arbeitssicherheit bei der Aufarbeitung flächige Aufarbeitung, Nichtbeachten von Linien
Unternehmermarkt (angebotene Maschinen
und Arbeitsverfahren)
ungünstige Arbeitsverfahren, veraltete Maschinen
"Sachzwänge" führen dazu, dass die aufgestellten Befahrungs-Regeln nicht mehr oder nur
noch in stark eingeschränktem Maß beachtet werden, da v.a. die Ziele der Ökonomie und
Ökologie direkt miteinander konkurrieren. Der Forstbetrieb befindet sich in einer Zwangslage:
auf der einen Seite stehen die ökologischen Belange, auf der anderen die drohenden
ökonomischen Einbußen. Dieser Zielkonflikt wird in den meisten Fällen zugunsten der ökonomischen
Ziele entschieden (Abb. 52).
Ökologie
Vor dem Sturm: Nach dem Sturm:
Ökonomie
Abb. 52: Kalamitäten bewirken Zielkonflikte
Ökologie
Ökonomie
Nach Kalamitätsereignissen ist das zu bewältigende Arbeitsvolumen so groß, dass die Einschlagsunternehmen
voll ausgelastet sind und für eine begrenzte Zeit zusätzlich ausländische
Unternehmen auf den heimischen Markt drängen. Dabei kommt es auch vor, dass
veraltete Arbeitsverfahren oder Maschinen angeboten werden. Dies können ungenügende
Kranreichweiten sein, die einen geringeren Gassenabstand oder gar das direkte Anfahren
der Bäume erfordern oder auch mangelhafte Bereifung der Erntefahrzeuge. Waldbesitzer,
die zügig aufarbeiten wollen und diese Bedingungen in ihrer Güterabwägung nicht ausreichend
berücksichtigen, strapazieren Boden und Bestände über Gebühr. Intensive Befahrung
von Flächen, oft ohne Berücksichtigung der vorhandenen Feinerschließung, weil z.T.
unter den geworfenen Bäumen verborgen, sind die Folge. 242
Als Beispiel für die Einhaltung "guter Vorsätze" und die Wirkung von Sachzwängen mag die
Sturmwurfaufarbeitung der Lothar-Kalamitätsflächen in Baden-Wüttemberg dienen.
HARTMANN ET AL. (2001) berichten darüber.
241 Vgl. dazu Fußnoten 175 und 176, S 81
242
WAGELAAR (2001a, S. 509) beschreibt dies für die Sturmholzaufarbeitung auf den "Lothar"-
Kalamitätsflächen in Baden-Württemberg

Dokumentation 97
In einem unmittelbar nach der Kalamität ergangenen ministeriellen Erlass vom 12.01.2000 wurde für die
Befahrung von Sturmschadensflächen folgendes vorgeschrieben 243 :
� eine flächige Befahrung zur Aufarbeitung, Entzerrung und Flächenräumung ist untersagt
� bestehende Feinerschließung ist zu nutzen und strikt einzuhalten
� Rückegassenabstände von 20 m in der Ebene und 30 m im Steilhang dürfen nicht unterschritten werden
� eine Neuanlage von Rückegassen hat zu unterbleiben
� die Rückegassenbreite darf nicht mehr als 5 m betragen
Im April 2000 führte die FVA Freiburg eine Bildbefliegung der am stärksten betroffen Forstbezirke Baden-
Württembergs im Nordschwarzwald durch. Dabei wurde festgestellt, dass nur auf 15 % der ausgewerteten
Standort die Aufarbeitung von geradlinig oder parallel verlaufenden Gassen aus erfolgte (strukturiert auf
alten Linien). Auf 22 % der Flächen erfolgte eine Aufarbeitung strukturiert von neuen und z.T. auch von alten
Linien aus. Auf den restlichen 63 % der analysierten Standorte erfolgte die Aufarbeitung ungeordnet. Neben
der Anlage von neuen Erschließungslinien ohne erkennbare Struktur konnten auf den entsprechenden
Standorten häufig flächenhaft befahrene Bereiche festgestellt werden. Im Durchschnitt wurden 25 % der
Schadensfläche befahren, in Einzelfällen wurde jedoch eine Befahrungsintensität von 40 % der Bestandesfläche
erreicht. 244 Die Autoren fassen zusammen: "Die Auswertungen zeigen, dass zu Beginn der Sturmholzaufarbeitung
Aspekte des Bodenschutzes häufig nicht ausreichend beachtet wurden. Die Befahrung erfolgte
zum größten Teil unstrukturiert. Von geregelten Gassen wurde häufig abgewichen. Die geforderten Gassenabstände
und Gassenbreiten wurden in den wenigsten Fälle eingehalten. Letztendlich muss davon ausgegangen
werden, dass die ungeregelte Neubefahrung abseits der alten Erschließungslinien den Anteil der
befahrenen Flächen erheblich erhöht". 245
3.2.2.1.4 Organisation/Logistik
Aus dem Bereich Organisation/ Logistik beeinflussen sieben Parameter die Befahrungsintensität:
246
� Rückegassenabstand
� Rückegassenbreite
� Zahl der Eingriffe
� Anzahl der Sorten
� Arbeitsverfahren
� Orientierungsverfahren
� Aufsicht des Revierleiters
� Erfahrung des Fahrers
Durch den Rückegassenabstand werden die Linien für die Befahrung festgelegt. Maßgebliches
Kriterium für den Rückegassenabstand ist die Reichweite des Harvesterkrans. Sie beträgt
etwa 10 m, weshalb in der Praxis häufig Rückegassenabstände von 20 m gewählt
werden. 247 In den Staatsforstverwaltungen der Länder sind 20 m bis 40 m Gassenabstand
üblich. 248 Ist der Gassenabstand größer als die Reichweite des Harvesterkrans, verbleibt ein
Streifen in der Mitte, der nicht vom Harvesteraggregat aufgearbeitet werden kann. Deshalb
werden Arbeitsverfahren eingesetzt, bei denen aus dem mittleren Streifen motormanuell
243 MLR-Erlass vom 12.1.2000 Az.: 56-8617.14 zitiert aus HARTMANN ET AL. (2001), S. 1
244
WAGELAAR (2001b) berichtet von einem durchschnittlichen Befahrungsprozent von 30 auf von ihm untersuchten
Flächen in der FD Tübingen.
245
HARTMANN ET AL. (2001), S. 2
246 Auf Auswirkungen des Einmündungswinkels der Gassen oder den Ort der Lagerplätze wird nicht eingegangen,
weil diese Spezialfragen für die allgemeinen Aussagen des nachfolgenden Modells keine Rolle spielen.
247 Der Rückegassenabstand wird von Gassenmitte zu Gassenmitte gerechnet.
248
FORBRIG (1994), S. 58 f und MATTHIES (2000), S. 44

Dokumentation 98
zugefällt wird. In Sondersituationen, z.B. der Aufarbeitung auf Sturmwurfflächen, werden
aus Gründen der Arbeitssicherheit auch engere Gassenabstände gewählt. Aus der Abb. 53
geht hervor, wie der relative Anteil der Rückegassefläche an der Bestandesfläche mit zunehmenden
Gassenabstand sinkt. Damit sinkt auch das Befahrungsprozent. 249 Zwischen
den häufig verbreiteten Abständen von 20 m und 30 m beträgt bei einer Gassenbreite von
4 m der Unterschied in der befahrenen Fläche 3,5 %.
Flächenanteil RG (%)
35
30
25
20
15
10
5
0
5m Breite
4,5m Breite
4m Breite
3,5m Breite
10 20 30 40
Gassenabstand (m)
Abb. 53: Flächenanteil der
Rückegasse je ha in Abhängigkeit
vom Abstand
der Gassen.
Die Gassenbreite ergibt sich aus der Maschinenbreite und den notwendigen Seitenabstand
zum Bestand, der für Rangierarbeiten notwendig ist. Die meisten Forstfahrzeuge haben
eine Breite zwischen 2,5 m und 3 m. Deshalb beträgt die Mindestgassenbreite der Gassen
3,5 m. Diese ist aber nur für Kleinfahrzeuge wie z.B. die Harvester Neuson 11002 oder Robin
Wood geeignet. Da bei der Rückung in solchen Minimalgassen aber die Beschädigung
an den Randbäumen besonders hoch ist, wird in der Praxis üblicherweise eine Breite von 4
m gewählt. Kommen Großmaschinen zum Einsatz, ergeben sich Gassenbreiten von bis zu
8 m. 250 Die Gassenbreite wirkt sich auf das Befahrungsprozent deutlich schwächer aus als
der Gassenabstand. Bei einem Abstand der Gassen von 30 m ist die für Gassen benötigte
Fläche eines 3,5 m breiten Gassensystems um 1,3 % geringer als bei einem 4 m breiten
Gassensystem. 251
Auch die Zahl der waldbaulichen Eingriffe wirkt sich auf die Summe der Überfahrten aus.
Werden häufig kleine Eingriffe vorgenommen, sei es aus waldbaulichen Gründen oder um
ZE aufzuarbeiten, steigt dadurch auch die Zahl der Sammel- und Teilbeladungsfahrten und
damit die Befahrungsfrequenz je Rückegasse. 252
Die Anzahl der aufgearbeiteten Sorten wirkt sich ebenfalls auf die Befahrungsquote aus,
denn auch mit zunehmender Sortenzahl steigt die Zahl der Sammel- und Teilbeladungsfahrten.
Zudem können bei der Aufarbeitung von Langholz max. 5 fm je Fuhre transportiert
werden, bei beim Transport von Kurzholz mit dem Forwarder aber bis zu 12 fm.
249 Unter Befahrungsprozent ist der Anteil der durch Maschinen befahrenen Fläche im Verhältnis zur Gesamtfläche
zu verstehen. Werden die Rückegassen eingehalten, entspricht es dem Anteil der Rückegassenfläche
an der Gesamtfläche.
250
SCHÖTTLE ET AL. (1998), S. 983
251 Die befahrene Fläche berechnet sich nach Formel 5: Berechnung der Rückegassen (RG) je Hektar, S.108.
252 Vgl. auch Fußnote 239, S. 94

Dokumentation 99
Deshalb ist die Anzahl der Überfahrten bei Langholzaufarbeitung höher als bei der Aufarbeitung
von Kurzholz.
Auch das gewählte Aufarbeitungsverfahren übt einen Einfluss aus. Wird motor-manuell
aufgearbeitet und anschließend gerückt, entfällt die Überfahrt mit Harvester. Allerdings
wird bei motormanueller Aufarbeitung i.d.R. Langholz aufgearbeitet, für das wiederum
eine höhere Anzahl von Rückefahrten notwendig ist. Im Sturmwurf kann sich das Arbeitsverfahren
extrem auswirken, beispielsweise, wenn Ganzbäume mit Skidder 253 gebracht
werden und die Bäume einzeln angefahren werden. DUFFNER (1995, S.35) weist darauf hin,
dass für Langholzverfahren die Gassen breiter sein müssen als für Kurzholzverfahren. Bei
letzteren bewegen sich Harvester und Forwarder streng linaer und führen alle Operationen
mit dem Kran aus, während bei der Beiseilung von Langholz die Fahrzeuge seitlich in die
Bestände einschwenken. Deshalb komme der angewendeten Verfahrenstechnik für die Bodenschonung
eine höhere Bedeutung zu als dem Gassenabstand. 254
Massiven Einfluss übt auch das Orientierungsverfahren aus. Nur dauerhaft markierte und
erkennbare Rückegassen stellen sicher, dass auf diesen gefahren wird. Eventuell kann die
DGPS-gestützte Navigation einen Beitrag zur Einhaltung des Feinerschließungslinien
leisten.
Die Aufsicht des Revierleiters und seine Anordnungen können erheblichen Einfluss auf die
Disziplin des Maschinenführers und die Einhaltung der Linien haben. Die Anlage und Auszeichung
von Rückelinien enthebt ihn nicht der Verantwortung für den Bodenzustand. 255
Der Revierleiter, der dieser Verantwortung gerecht wird, muss zu Beginn der Hiebsmaßnahme
einen eindeutigen Arbeitsauftrag erteilen, dessen Einhaltung während des Hiebes
beobachten und nach dem Hieb kontrollieren. Dies erfordert von ihm ein erhebliches Engagement
neben den sonstigen Betriebsarbeiten.
Ferner wirkt die Erfahrung der Maschinenführer als Kenngröße auf das System. 256 Besonders
die Geschicklichkeit des Harvesterfahrers in der Einhaltung von Aufarbeitungslinien auf
schwierigen Kalamitätsflächen hat Einfluss auf die für die Befahrung benötigte Fläche.
Durch eine saubere Holzablage am Rande der Gasse und eine sichtbare Armierung mit Reisigmaterial
gibt er die Linie vor, an der die nachfolgenden Rückefahrzeuge sich orientieren
und bewegen. Die Rücker wiederum beeinflussen durch ihre Disziplin in der Einhaltung
dieser Linie ebenfalls den Flächenverbrauch durch Befahrung.
3.2.2.2 Gemeinsame Betrachtung der Parameter
Die für Ausmaß und Schwere von Bodenschädigungen verantwortlichen Parameter sind,
wie bereits dargestellt, den vier Gruppen Bodeneigenschaften, Maschine, Bestand und Organisation
zuzuordnen. Die Parameter der Gruppe Maschine und Boden wirken durch die
einwirkende Kraft, bzw. den Widerstand, direkt auf die physikalische Veränderung des Bodens,
während die Parameter der beiden anderen Gruppen nur indirekt die einwirkenden
Kräfte beeinflussen. In Tab. 18 wurden die wichtigsten Parameter in ihren Messgrößen,
sowie differenziert nach ihrer quantitativen oder qualitativen Auswirkung zusammengestellt.
253 Zangenschlepper
254 DUFFNER (1995), S. 36
255 SPELLMANN und NAGEL (2000), S. 449
256 STRATMANN (1986), S. 207

Dokumentation 100
Tab. 18: Parameter mit Wirkungen auf den Boden.
Gruppe Parameter
Skalierung/
Messung
Auswirkungen
auf den Boden
Einheit Qualitativ Quantitativ
Boden Bodensubstrat ordinal X
Feuchtezustand des Bodens metrisch g/cm³ X
Maschine Eigengewicht metrisch t X
Ladung metrisch t X X
Reifen oder Kette ordinal X
Reifenbreite metrisch cm X
Reifenfülldruck metrisch bar X
Bestand Baumart ordinal X
Bonität metrisch fm X
Alter des Eingriffs metrisch Jahre X
Kalamitätsnutzung ordinal X X
Organi- Rückegassenabstand metrisch m X
sation
Rückegassenbreite metrisch m X
Zahl der Eingriffe metrisch N X
Anzahl der Sorten metrisch N X
Arbeitsverfahren ordinal X X
Orientierungsverfahren ordinal X
Aufsicht des Revierleiters ordinal X X
Erfahrung des Fahrers ordinal X X
Von den 19 aufgeführten Parametern wirkt sich ein Teil auf die Qualität der Bodenbeschädigung
aus, also die Schwere der Deformation. Ein anderer Teil wirkt sich auf die Quantität
der Schäden aus, die durch die Zahl der notwendigen Überfahrten und das Befahrungsprozent
beschrieben wird. Fünf Parameter wirken sowohl qualitativ als auch quantitativ. Elf
Parameter lassen sich metrisch skalieren, acht ordinal. Sie wirken einzeln oder synergistisch.
Ob sich ein Bodenschaden ereignet, ist also eine Funktion von Parametern des Bodens
selbst, der eingesetzten Maschine, des Bestandes und der Organisation (Formel 4).
Formel 4: Zustandekommen eines Bodenschadens
Bodenschaden = f(B+M+Be+O)
Dabei ist das Wirkungsgefüge und die Interdependenzen zwischen diesen Parametern so
komplex, dass quantitativ und qualitativ sich auswirkende Parameter gemeinsam in einem
Modell nicht fassbar sind. Im Folgenden wird versucht die wesentlich für die Befahrungsquantität
verantwortlichen Parameter in einem Modell abzubilden.

Dokumentation 101
3.2.2.3 Die Modelle, Modellziel
Um festzustellen welchem potenziellen Risiko die Bestände durch die Befahrung ausgesetzt
sind, ist es notwendig, sich einen Überblick darüber zu verschaffen, in welchem Umfang
Befahrung auf der Produktionsfläche stattfindet bzw. stattfinden muss. Hierbei kann ein
Modell helfen, das Ausmaß und die Häufigkeit der Befahrung auf eine Umtriebszeit bezieht.
Bislang wurden Parameter vorgestellt, die einzeln oder in Kombination zu Bodenschäden
führen können. Im Folgenden sollen diese Parameter in ein Modell einfließen, das Aussagen
über die Zahl der Befahrung einer Rückegasse über eine Umtriebszeit zulässt. Ferner
soll in drei Varianten mit unterschiedlichem Orientierungsverfahren die Entwicklung des
Befahrungsprozentes simuliert werden.
3.2.2.3.1 Modelltheorie
Modelle sind Hilfsmittel zum Umgang mit der Realität. 257 Durch Vereinfachung, Zusammenfassung,
durch Weglassen und durch Abstrahieren wird ein Abbild der Wirklichkeit
geschaffen. Modelle sind ein Realitätsausschnitt und bilden in der Regel ein dynamisches
System ab. Dynamisch sind Systeme, wenn sie in einem interessierenden Zeitraum ihren
Zustand ändern und ein sich entwickelndes (dynamisches) Verhalten zeigen. Dabei können
die Zustandsgrößen, die sich ändern, als das Gedächtnis des Systems aufgefasst werden. 258
Typischerweise sind dies Speichergrößen, es können aber auch binäre Zustände sein (z.B.
unbefahren / befahren oder 0 / 1). Dabei wird der neueste Zustand zum Zeitpunkt t 1 ermittelt
aus dem Zustand zum Zeitpunkt t 0 zuzüglich aller Zugänge, abzüglich aller Abgänge
während des Zeitschritts t 0t 1. In den Zustandsgrößen schlägt sich also die Summe der
Zustandsveränderungen über einen längeren Zeitraum nieder, dadurch bilden sie die Geschichte
des Systems ab. 259
Veränderungen des Systems können bewirkt werden durch endogene Prozesse oder durch
exogene Einwirkungen. Größen, die Einfluss auf das System haben, aber nicht durch Veränderungen
im System selbst beeinflusst sind, heissen Parameter. Durch Veränderung dieser
Parameter, zeigt das System ggf. unterschiedliches Verhalten, sie können wichtige Wirkungsbeziehungen
abschwächen oder verstärken. 260 Kritische Parameter können bei ihrer
Veränderung ein quantitativ oder qualitativ völlig unterschiedliches Verhalten des Systems
bewirken. Sensitive Parameter bewirken schon durch kleine Schwankungen ihrer Größe
eine Reaktion des Systems. Deshalb können sie gut dazu verwendet werden, das Systemverhalten
zu testen. 261
Die einfachste Art der Systemreaktion, und nur diese soll hier betrachtet werden, ist die
Ursache-Wirkungsbeziehung. 262 Der Input in das System, z.B. die Befahrung von Waldfläche,
hat direkt eine Beziehung zum Output, in diesem Fall der befahrenen Fläche.
Miteinzubeziehen in ein Modell sind auch die beteiligten Akteure, die sich aus Eigeninteresse
in ihrem Verhalten an ihren eigenen Leitwerten orientieren. 263 So ist beispielsweise das
257 Die nachfolgenden modelltheoretischen Grundlagen beziehen sich auf BOSSEL (1992)
258
BOSSEL (1992), S. 19
259
BOSSEL (1992), S. 19
260
BOSSEL (1992), S. 22
261
BOSSEL (1992), S. 22
262
BOSSEL (1992), S. 24
263
BOSSEL (1992), S. 25 und 35

Dokumentation 102
Interesse an den Leitwerten Bodenschonung oder hohe Aufarbeitungsproduktivität bei
Waldbesitzer und Unternehmer durchaus unterschiedlich.
Ein großer Vorteil von Modellen ist, dass das interessierende System unter verschiedenen
Bedingungen simuliert werden kann, wie es in der Realität aus organisatorischen oder zeitlichen
Gründen nicht möglich ist. Die Befahrung unterschiedlicher Bonitäten von Fichte
über eine Umtriebszeit bei Langholz- oder alternativ bei Kurzholzernte ist im Modell durch
Veränderung von zwei Parametern und einem neuen Simulationslauf möglich. Ein reales
Experiment würde dagegen in jeder Hinsicht den Rahmen sprengen.
Da das Modell einen Zustand simuliert, der sich erst in der Zukunft zeigen wird - erst seit
50 Jahren findet Bestandesbefahrung statt und 100 Jahre werden im Modell abgebildet –
haben die Ergebnisse den Charakter einer Trendprognose. Das Modell ist parametrisiert mit
heutigen Größen und nur beschränkt an den schwer abschätzbaren technischen Fortschritt
der Zukunft anpassbar. Allerdings wird das verbleibende Innovationspotenzial in der Holzernte
für die nächsten 20 Jahre eher gering eingeschätzt. 264
Das Modell arbeitet deterministisch, d.h. zufällige Veränderungen von Parametern sind
ausgeschlossen. Es arbeitet zeitkontinuierlich, wodurch es zu jedem beliebigen Zeitpunkt
Auskunft über die Befahrungsbelastung des Systems gibt. In der Realität kommt es bei Befahrung
zu unterschiedlicher Witterung auch zu unterschiedlich intensiven Schäden. Qualitative
Aussagen sind sehr unsicher modellierbar, deshalb ist das Modell in Bezug auf Jahreszeit
und Bodenfeuchte invariant. Das Modell wird weitgehend exogen getrieben; Rückkopplungen,
wie sie etwa aufkommen können, wenn eine Gasse technisch nicht mehr befahrbar
ist und eine neue „gesucht“ werden muss, sind nicht berücksichtigt. Nur die
Wüchsigkeit, die in der Bonität ihren Ausdruck findet, ist ein endogener Parameter, der
Wirkung hat.
3.2.2.3.2 Modellziel
Ein Simulationsmodell soll entwickelt werden, das die durch Parameter bewirkten Systemreaktionen
erfasst und die resultierenden Zustände aufzeigt. Das Modell soll helfen, folgende
Fragen zu beantworten:
1. Wieviele Überfahrten über eine Rückegasse sind bei gegebenem Waldort in einer Umtriebszeit
notwendig?
2. Wieviel Fläche wird von Befahrung betroffen (Befahrungsprozent)?
3. Wie wirken sich unterschiedliche Verfahren der Maschienenorientierung auf das Befahrungsprozent
aus?
Damit gibt das Modell Auskunft über das Gefährdungspotenzial und die Beanspruchung
eines Standortes in Abhängigkeit von seiner Bestockung und von den oben besprochenen
Parametern, soweit sie sich quantitativ auswirken. Das Modell versucht, den Faktor Zeit zu
integrieren und bezieht deshalb die Nutzung der Erschließungseinrichtung auf die gesamte
Umtriebszeit. 265 Begründen lässt sich dies zum einen damit, dass die Planung in der Forstwissenschaft
stets auf eine Umtriebszeit bezogen ist und dass ein Feinerschließungsnetz
eine dauerhafte Anlage ist, die direkt mit dem auf eine Umtriebszeit angelegten Bestand
264 HEINIMANN (1996), S. 301. Dabei hebt er auf den hohen Reifegrad der bestehenden Holzerntetechnologie
ab, die nur mit sehr hohem Aufwand weiter verbessert werden kann.
265 Dies geschieht indem mit Summenhäufigkeiten gearbeitet wird, ähnlich wie bei der Gesamtwuchsleistung.

Dokumentation 103
zusammenhängt. Zum anderen wirken sich Bodenschäden ausgesprochen langfristig
aus. 266 Deshalb erscheint die Betrachtung über eine Umtriebszeit angemessen.
3.2.2.3.3 Arbeitsweise des Modells
Das entworfene Modell besteht aus zwei Teilmodellen (Überfahrtensumme und Befahrungsprozent).
Im Teilmodell Überfahrtensumme werden sämtliche angefallenen und in Zukunft des Bestandes
anfallenden Befahrungen abgebildet. Dabei wurden all diejenigen Parameter berücksichtigt,
die metrisch skaliert sind und eine quantitative Auswirkung haben. Die Parameter
bilden die Steuerungseinheit des Simulationsmodells. Der Anwender besitzt durch
sie die Möglichkeit, seine Erschließungsstrategie hinsichtlich seiner Zielsetzungen (z.B. Feinerschließungsdichte)
zu testen und zu beeinflussen.
Im Teilmodell Befahrungsprozent werden drei Varianten der Orientierung hinsichtlich ihrer
Auswirkung auf die Befahrungsintensität getestet. Die Varianten drücken unterschiedliche
Intensitäten der ordinal skalierten Parameter aus (z.B. Revierleiter-Kontrolle), die im Modell
durch Faktoren ausgedrückt werden. Neben einer DGPS-Variante werden eine Status quo
Variante und eine Laissez-faire-Variante betrachtet. Die DGPS-Variante ist die zu testende
Hypothese dieser Arbeit, die Neu-Entwicklung, die an der herrschenden Realität verprobt
werden soll.
Laissez-faire-Variante
Bei dieser Variante herrscht für den Maschinenführer das Laissez-Faire-Prinzip, d.h. er fährt, wie er glaubt, am günstigsten
arbeiten zu können. Einen Rückegassenzwang gibt es nicht. Im Arbeitsablauf wird zwar in Linien aufgearbeitet, ein
strenger Abstand der Linien wird aber nicht vorgegeben, er ist dem Maschinenführer überlassen (logger’s choice). Auf die
Witterung bei der Holzernte wird nicht geachtet. Es wird dort gefahren, wo die technische Befahrbarkeit gegeben ist,
und das Holz am besten zu erreichen ist, nötigenfalls wird Geländestörungen ausgewichen und eine Parallelspur angelegt.
Rückegassen werden nicht gekennzeichnet und bei Folgeeingriffen mehr oder weniger zufällig wieder aufgefunden.
Bei Kalamitätsnutzungen wird das Liniennetz verdichtet, um optimale Arbeitsproduktivität und Arbeitssicherheit für
eventuell eingesetzte Motorsägenführer zu erreichen. Dabei werden zum Teil einzelne Stämme direkt angefahren. Eine
Kontrolle oder Beanstandung des Fahrverhaltens durch den Revierleiter erfolgt nicht. Der Maschinenführer ist die Person,
die Haupteinfluss auf die Befahrung nimmt.
Damit entspricht diese Variante den Verhältnissen, wie sie in Mitteleuropa in den 1950er- und 1960er-Jahren herrschten
bzw. heute noch in Skandinavien oder Nordamerika zu finden sind. Der Waldbesitzer hat keinen Aufwand, riskiert aber
eine Schädigung seiner Ressource Boden und seines Bestandeskapitals.
Status quo-Variante
Rückegassenabstände sind vorgegeben und werden streng eingehalten. Die Linien sind im Gelände deutlich markiert, so
dass eine Orientierung möglich ist. Holz, das auf nicht mehr mit dem Kran erreichbaren Zwischenfeldern anfällt, wird
zugefällt bzw. beigeseilt. Um die technische Befahrbarkeit der Gassen zu erhalten, wird im Regelfall nur bei geeigneter
Witterung gefahren. Die Gassen werden bewusst mit dem anfallenden Reisigmaterial armiert. Der Revierleiter überwacht
die Einhaltung des Feinerschließungsnetzes durch die Maschinenführer und greift bei Nichteinhaltung ein. Bei Kalamitätsnutzungen
wird versucht, die alten Gassen weitgehend wiederaufzufinden, soweit dies möglich ist. Wesentlichen
Einfluss bei dieser Variante hat der Revierleiter, der durch die Kennzeichnung der Gassen, bzw. durch Kontrolle wirkt.
Das ist das derzeit gängige Verfahren bei den staatlichen Forstverwaltungen in Mitteleuropa, zumindest von den Vorgaben
her. Es ist wirkungsvoll, muss aber vorbereitet (Kennzeichnung) und begleitet werden und ist damit personalintensiv.
Die gegebene Beschreibung ist sicher anspruchsvoller als die herrschende Realität. Sie stellt das dar, was im Augenblick
mit konventionellen Methoden im besten Falle erreichbar ist. 267
266 Vgl. Fußnote 199, S. 87
267 Insofern wäre streng genommen von einer „optimalen Status quo-Variante" zu sprechen.

Dokumentation 104
DGPS-Variante
Auch hier sind die Rückegassenabstände vorgegeben und werden streng eingehalten. Die Linien sind jedoch nicht gekennzeichnet,
sondern werden über ein DGPS-gestütztes Navigationssystem aufgefunden. Deshalb muss jedes Fahrzeug
mit entsprechender Soft- und Hardware ausgestattet sein. Das Feinerschließungsnetz des Bestandes ist im Rechner abgebildet
(vgl. Grunddatensatz Feinerschließung, S.155). Der Fahrer orientiert sich bei der Holzernte an diesen Geometriedaten.
Die Bewegungsdaten des Fahrzeuges werden aufgezeichnet und können später auf Abweichungen von der Soll-
Linie verglichen werden. Auch hier wird, um die technische Befahrbarkeit zu erhalten, nur bei geeigneter Witterung gefahren,
die Rückegassen werden armiert, aus Zwischenfeldern wird zugefällt. Die Rückegassen können stets wiederaufgefunden
werden, da eine Orientierung an Bildschirmgeometrien268 und nicht an Geländemakierungen erfolgt. Dies gilt
für schlechte Sicht bei Nacht, aber auch bei Kalamitätsnutzungen, wenn Rückegassen unter umgestürzten Bäumen verborgen
liegen. Dadurch können bei der Aufarbeitung die alten Gassen vollständig eingehalten werden, soweit nicht
Gründe der Arbeitssicherheit dagegen sprechen.
Dieses Verfahren erfordert neben einer technischen Aufrüstung der Erntemaschinen eine Organisation des Datenflusses
und eine Nachbereitung und Kontrolle der aufgezeichneten Bewegungsmuster der Maschinen. Es lassen sich Ort und Zeit
der regulären und der irregulären Befahrung feststellen und quantifizieren. Dokumentation und Navigation sind die
kennzeichnenden Kriterien dieses Verfahrens.
Der geschätzte zu betreibende Aufwand bei den drei Varianten geht aus Tab. 19 hervor.
Tab. 19: Die drei Varianten hinsichtlich des Aufwandes im Vergleich.
DGPS-
Variante
Status quo-
Variante
Laissez-faire-
Variante
Technischer Aufwand ++ - -
Vorbereitung - ++ -
Begleitung - ++ -
Nachbereitung ++ + -
Teilmodell Überfahrtensumme
In diesem Teilmodell wird die Anzahl der Überfahrten je Rückegasse errechnet, die sich in
einer Umtriebszeit summieren; dies geschieht in Abhängigkeit von den eingestellten Parametern.
Durch Veränderung von Parametern im Modell, z.B. Baumart, Bonität, Rückegassenabstände,
kann simuliert werden, wie sich dies auf die Zahl der Überfahrten auswirkt. In
dieses Teilmodell sind nur messbare, metrisch skalierte Parameter einbezogen, die sich
quantitativ auswirken.
Das Ergebnis, die Anzahl der Überfahrten je Rückegasse bzw. je ha, ist also ein quantitatives
Maß für das Gefährdungspotenzial, das Forstmaschinen in Abhängigkeit von Baumart,
Bonität und Feinerschließungsdichte für Boden und Bestand darstellen. Qualitative Aussagen,
ob es tatsächlich zu Schäden kommt und in welchem Umfang, sind mit dem Teilmodell
nicht möglich und nicht beabsichtigt.
Teilmodell Befahrungsprozent
Teilmodell Überfahrtensumme gibt nur die reine Zahl der Gefährdungsereignisse wieder. Es
wird keine Aussage getroffen, ob sich die Befahrung auf der Rückegasse ereignet hat oder
ob auch Neubefahrung von bislang unbefahrenem Waldboden erfolgt ist. Um Aussagen
über den Anteil der befahrenen Fläche treffen zu können, wurde Teilmodell Befahrungsprozent
entwickelt. In diesem werden drei Varianten unterschieden, die sich hinsichtlich
der Orientierung und der Einhaltung des Feinerschließungssystems unterscheiden. Die Unterschiede
in der Einhaltung des Feinerschließungssystems bei den drei Varianten (DGPS,
268 Diese basieren auf Koordinatensystemen und bilden die Wirklichkeit maßstabsgetreu ab.

Dokumentation 105
Status quo, Laissez-faire) werden durch spezifische Faktoren ausgedrückt. Diese Faktoren
werden durch die unterschiedliche Bewertung der ordinal skalierten Parameter Orientierungsverfahren,
Arbeitsverfahren, Aufsicht des Revierleiters und Sorgfalt des Maschinenführers
gebildet. Für jede der drei Varianten müssen diese Faktoren gutachtlich eingestellt
werden. Dadurch werden die ordinalen Unterschiede der drei Varianten zu einem zahlenmäßig
fassbaren Schätzwert verdichtet.
Das Ergebnis der Modellsimulation ist ein spezifisches Flächenbefahrungsprozent für die
jeweilige Variante, wiederum in Abhängigkeit von den eingestellten Parametern.
3.2.2.3.4 Struktur des Modells
Das Simulationsmodell wurde mit dem Tabellenkalkulationsprogramm Excel 97 entwickelt,
wie dies auch bereits in anderen Zweigen forstlicher Forschung angewendet wird. 269 Das
Modell setzt sich aus verschiedenen Arbeitsblättern zusammen, deren Zellen miteinander
verknüpft sind. Die Struktur des Programms geht aus Abb. 54 hervor. Im Wesentlichen
besteht das Modell aus den drei Bereichen:
Dateneingabe / Input
Berechnungsblätter
Datenausgabe / Output
Im Bereich Input finden sich die Parameter, die als Stellschrauben des Modells dienen. Sie
können vom Nutzer verändert werden und werden an das Berechnungsblatt weitergegeben,
in dem sie mit verschiedenen Tabellen und nicht verstellbaren Parametern verrechnet
werden. Im Bereich Output werden die Ergebnisse der Simulation graphisch als Diagramm
und als Tabelle dargestellt.
Input
metrische Parameter faktorielle Parameter
Simulationslauf
Output
Ergebnistabellen Diagramme
Abb. 54: Grundstruktur des Simulations-Programms.
Durch diesen einfachen Programmablauf ist der Nutzer von Rechenarbeit entlastet, Auswirkungen
durch Änderung von Parametern werden im Ergebnis sofort angezeigt.
3.2.2.3.5 Beschreibung der Programmeinheiten
Der Bereich Input enthält alle Eingangsgrößen für beide Teilmodelle. Diese Eingangsgrößen
werden zu Beginn der Simulation vom Nutzer eingestellt. Durch Veränderung der Parameter
können unterschiedliche Zielvorstellungen in ihren Auswirkungen getestet werden bzw.
verschiedene Baumarten untersucht werden.
269 BRÄUNIG und DIETER (1999) S. 13

Dokumentation 106
In vier Bereichen können Parameter eingegeben werden:
� Bestand
� Maschinen
� Erschließung
� Überfahrtfaktoren
In Abb. 55 ist der Eingabebereich des Modells dargestellt.
Abb. 55: Inputbereich des Programms mit Feldern für Parametereingabe (gelb).
Die Parameter im Bereich Bestand beziehen sich auf die Baumart, die Bonität und die Aufarbeitung
als Lang- bzw. als Kurzholz.
Die Wahl von Baumart und Bonität hat direkte Auswirkungen auf die Menge an Holz, die
pro Umtriebszeit anfällt. Die zu erntende Holzmenge wiederum wirkt sich auf Zahl der
notwendigen Rückefahrten aus. Im Modell wurden die Hauptbaumarten Fichte, Buche und
Kiefer abgebildet. 270 Dabei wurden die in Tab. 20 genannten Ertragstafeln verwendet. Die
im Modell anfallenden Massen beziehen sich auf die Durchforstungsmodelle dieser Tafeln;
sie wurden zu Nutzungsarten-Gruppen zusammengefasst. Eine Senkung der Gesamtwuchsleistung
in Abhängigkeit von der Rückegassenbreite wurde nicht berücksichtigt, da
diese durch den erhöhten Lichtungszuwachs der Gassenrandbäume ausgeglichen wird. 271
Bei einem Simulationslauf mit dem Wachstumsmodell Silva, in das Algorithmen für den
Lichtungszuwachs von Randbäumen eingearbeitet sind, wurden hinsichtlich der Gesamtwuchsleistung
keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gassenbreiten 3 m und 5 m
270 In Bayern haben Fi/Ta einen Anteil von 50%, Kie von 23%, Bu 11%. Damit sind im Modell fast 84% der
Flächen darstellbar. Die Eiche mit knapp 5% Anteil wurde im Modell nicht betrachtet, da ihr Flächenanteil
gering ist und ihre Umtriebszeit im Vergleich zu den anderen erheblich länger ist.
271 KRAMER (1980) beschreibt dies für Fichte. SPELLMANN und NAGEL (2000), S. 447 führen aus, dass bei Gassenabständen
von 20 m Jungestände in der Lage sind über den Lichtungszuwachs der Randbüme und der
Bäume in der 2. und 3. Reihe die Produktionsflächenverluste auszugleichen, was Altbestände nicht mehr
erreichen.

Dokumentation 107
festgestellt. 272 Die Umtriebszeiten wurden den im bayerischen Staatswald üblichen angepasst.
Tab. 20: Im Modell verwendete Ertragstafeln und Umtriebszeiten.
Baumart Ertragstafel Umtriebszeit
(Jahre)
Fichte
Buche
Kiefer
Vorl. Fichten-Ertragstafel für
Bayern, ASSMANN-FRANZ 1963
Mäßige Durchforstung,
WIEDEMANN 1931
Mäßige Durchforstung,
WIEDEMANN 1943
Die Zahl der notwendigen Rückefahrten hängt auch mit der Aufarbeitung als Langholzoder
als Kurzholz zusammen (Aufarbeitung von Abschnitten). Sie wirkt sich in einer unterschiedlichen
Ladekapazität je Fuhre bei diesen beiden Sortimenten aus. Deshalb kann gewählt
werden, ob das Holz in langer oder in kurzer Form aufgearbeitet werden soll. Diese
Einstellung gilt dann für das gesamte Bestandesleben. Dabei wurde die Sortenertragstafel
SCHÖPFER-DAUBER unterstellt. 273 Wird Langholz gewählt, werden die in der Tafel angegebenen
Werte ab Sortiment 2b als Langholz berechnet. Das wirtschaftlich verwertbare Holz
zwischen 1a und 2a geht als Kurzholz in die Berechnung mit ein. Wird die Programm-
Option „alles als Kurzholz aufarbeiten“ eingestellt, werden sämtlich Sortimente als Kurzholzanfall
berechnet.
Im Parameterbereich Maschinen kann die Ladekapazität für das Langholz und das Kurzholz
vom Nutzer eingestellt werden. Dies ist nach Nutzungsarten getrennt möglich, weil dadurch
den Besonderheiten (z.B. große Lastbildung im Sturmwurf) und dem erwarteten
technischen Fortschritt Rechnung getragen werden kann. 274 Ferner wird in diesem Bereich
eingestellt, wieviele Holzernte-Eingriffe je Forsteinrichtungs-Periode erfolgen. Dies hat im
Modell keine Auswirkungen auf die Gesamtwuchsleistung und deshalb auch nicht auf die
Fahrten der Rückefahrzeuge. Es hat aber Auswirkungen auf die Zahl der Harvesterfahrten,
da bei jedem Eingriff eine Harvesterfahrt erfolgt. Soll motormanuell aufgearbeitet werden,
kann hier 0 eingestellt werden, die Harvesterfahrten werden dann nicht mitberechnet. Ferner
kann eingetragen werden, ob eine maschinelle Anlage von Zugangslinien in Dickungen
erfolgt, die dadurch das Feinerschließungsnetz vorgibt.
Die wichtigsten Einflussgrößen im Modell sind die Parameter zur Erschließung, nämlich die
Rückegassenbreite und der Rückegassenabstand. Aus beiden errechnet sich die Anzahl der
Rückegassen je ha nach der Formel:
272 Der Simulationslauf wurde für die Baumart Fichte, OHB 36 ASSMANN/FRANZ über 120 Jahre durchgeführt.
273 Tafeln in: BAYER. STAATSFORSTVERWALTUNG (1966). S. 247. Eingangsgröße für die Bestandessortentafeln ist
der Bestandesmitteldurchmesser. Dieser wird in den WIEDEMANN-Tafeln unzutreffend angegeben.
KENNEL (2000, S. 1191 f) hat Schätzfunktionen abgeleitet, die es erlauben den Mitteldurchmesser präziser
abzugreifen. Für den hier beschriebene Anwendung ist aber die Genauigkeit der Bestandesmitteldurchmesser
aus der Ertragstafel ausreichend.
274 Im Simulationlauf wurde von bis zu 12 Efm für Kurzholzrückezüge ausgegangen und von 5 Efm für die
Langholzrückung mit Seilschlepper. Klemmbankschlepper wurde mit ca. 8 Efm kalkuliert. Vgl. Abb. 55
100
140
140

Dokumentation 108
Formel 5: Berechnung der Rückegassen (RG) je Hektar
RG/ha = 100 / (RG-Abstand +RG-Breite) [m/ha]
Dabei wird im Teilmodell Befahrungsprozent davon ausgegangen, dass die gesamte Rückegassenbreite
befahren wird. Dies entspricht den Verhältnissen in der Realität, weil Rückefahrzeuge
Hindernisse wie hohe Stöcke umfahren bzw. versuchen, den Bereich der Gasse
zu befahren, der technisch am stabilsten ist und Weichstellen ausweichen. Außerdem wird
bei Langholztransport durch das Schleifen der Stämme auch der Bereich zwischen den
Reifen mitbeansprucht. Durch den gewählten Rückegassenabstand und die gewählte
Rückegassenbreite wird in dem Modell das optimale Feinerschließungssystem vorgegeben.
275 Wie konsequent dieses eingehalten wird, wird durch die Überfahrtfaktoren ausgedrückt.
Die Überfahrtfaktoren wirken sich nur auf das Teilmodell Befahrungsprozent aus. Die Faktoren
geben die flächenmäßige Mehrbeanspruchung wieder, die sich ergibt, wenn das
Feinerschließungssystem verlassen wird. Die Faktoren werden für alle Eingriffe einer bestimmten
Lebensaltersphase (Nutzungsart) gemeinsam vergeben. Dabei wird die Anlage
des optimalen Feinerschließungssystems mit dem Faktor 1,0 bewertet. Wird bei der Anlage
dieses optimalen Feinerschließungssystems mehr Fläche als notwendig befahren, ist dies
zurückzuführen auf ordinal skalierte, quanatitativ wirkende Parameter (vgl. Tab. 18, S.
100). Um diese ordinalen Größen im Modell abbilden zu können, sind die gutachtlich eingestellten
Faktoren notwendig. Der Faktor 0 wird vergeben, wenn ausschließlich das vorhandene
Feinerschließungsnetz befahren wird. Wird zusätzliche Fläche befahren, ist der
Faktor entsprechend dem relativen Flächenverbrauch zum vorhandenen Feinerschließungssystem
zu erhöhen. In der Regel sind die Faktoren der Nutzungsarten < 1, können in Sonderfällen
aber auch größer sein (Sturmwurf, komplette Neuanlage). Die Vergabe ist gutachtlich
und soll die ordinalen Parameter Orientierungsverfahren, Arbeitsverfahren, Aufsicht,
Sorgfalt des Fahrers widerspiegeln.
Durch den Faktor 0,2 kommt beispielsweise zum Ausdruck, dass Neubefahrung von Flächen stattgefunden hat und zwar
in einem Anteil, der 20 % des optimalen Feinerschließungssystems entspricht.
Mit Hilfe der Faktoren lassen sich tendenzielle quantitative Aussagen über den Anteil der
befahrenen Fläche machen. Da es unterschiedliche Verfahren der Orientierung bei der
Holzernte gibt, wurden drei Varianten unterschieden und jeweils mit eigenen Faktoren beschrieben.
Die Erstkalibrierung im Modell ist durch Expertenbefragung erfolgt.
Wird ein Feinerschließungssystem doppelt angelegt, z.B. nach bisheriger Ost-West-
Orientierung ein Nord-Süd orientiertes System, entstehen Kreuzungspunkte der Rückegassen.
Diese Flächen dürfen nur einmal in die Berechnung der befahrenen Fläche eingehen.
Immerhin beträgt diese Fläche bei einem doppelten Feinerschließungssystem mit 20 m
Rückegassenabstand und einer Rückegassenbreite von 4 m rund 280 m² / ha. Durch das
Setzen des Parameters ‚Quer‘ werden diese Flächen entsprechend berücksichtigt und werden
vom Befahrungsprozent wieder abgezogen.
3.2.2.3.6 Nutzungsarten
Die Umtriebszeit ist zur besseren Strukturierung der notwendigen Ernteeingriffe in Nutzungsarten
gegliedert (Abb. 55). Dabei wurden die verschiedenen Altersklassen zu Nutzungsarten
vereint, weil diese sich hinsichtlich des waldbaulichen Eingriffs, der wirtschaftli-
275 D.h. es hat keinen zusätzlichen Flächenverbrauch.

Dokumentation 109
chen Verwertbarkeit des Holzes und der Nutzung der Feinerschließung unterscheiden. Gerade
die Spezifika hinsichtlich Holzernte und Erschließung sind differenziert, da in jeder
Nutzungsart eigene Problemkreise auftauchen.
Im Modell wird von der Aufarbeitung einer Sturmwurffläche ausgegangen, weil die Zahl
der Sturmflächen im letzten Jahrzehnt dramatisch zugenommen hat, weil Kahlflächen ein
Ort hochmechanisierter und damit auch gefährlicher Aufarbeitung sind, und weil letztlich
nach Sturmwurf homogene Startverhältnisse vorliegen, wie sie auch im Normalwaldmodell
gegeben sind. Zudem sind dies Verhältnisse, die der Satelliten-Navigation auch heute
schon optimale Empfangsbedingungen gewähren. Es schließen sich Phasen der Läuterung,
der Jungdurchforstung und der Altdurchforstung an. Die Endnutzung ist hälftig in eine
erste Phase und eine zweite Phase geteilt. Beide Phasen gehen von einer regulären Abnutzung
ohne Kalamitätseinwirkung aus. Alternativ wurde berechnet, wie sich die Befahrung
auswirkt, wenn in der 2. Phase der Endnutzung eine Sturmkalamität eintritt und alles Holz
auf einmal genutzt werden muss. Durch die Nutzungsarten werden die unterschiedlichen
Umtriebszeiten der Baumarten in ein einheitliches Bezugssystem verrechnet. Sie sind notwendig,
um die Überfahrtfaktoren, die Bewertungen der Arbeitsqualität darstellen,
differenziert für den entsprechenden Eingriff vergeben zu können. Auch die Ladekapazität
der Rückefahrzeuge und die Zahl der vollmechanisierten Eingriffe wird nutzungsartenbezogen
vergeben. Für die sieben Nutzungsarten werden also 21 Parameter eingestellt. Anders
als die Parameter zu Bestand und zur Erschließung, die zum Variantenstudium einladen,
sind diese Parameter nach der Erstkalibirerung für alle durchgespielten Varianten als
fix anzunehmen.
Die unterstellte Erschließungssituation und die notwendigen waldbaulichen und forsttechnischen
Eingriffe in den Nutzungsarten gehen aus Tab. 21 hervor.
3.2.2.3.7 Programmablauf
Das Ablaufschema des Rechengangs und der Informationsfluss im Simulationsmodell sind
in Abb. 56 und Abb. 57 zu sehen. Im Teilmodell Überfahrtensumme wirken sechs Parameter
auf die Berechnung ein. Durch Baumart und Bonität wird die anfallende Holzmasse
jeder Nutzungsart bestimmt. Durch die Wahl Langholz oder Kurzholz werden die jeweiligen
Ladekapazitäten aktiviert, die im Eingabebereich Maschinen für jede Nutzungsart festgelegt
wurden. Dadurch ergibt sich die zu transportierende Masse je ha und Umtriebszeit.
Bezieht man diese Masse auf die Zahl der Rückegassen je ha, die sich wiederum aus Gassenabstand
und Gassenbreite errechnet, ergibt sich die Masse, die je Rückegasse transportiert
werden muss. Über die Einstellung der Ladekapazitäten wird dann die Zahl der Überfahrten
der Rückefahrzeuge berechnet und zu dieser die Zahl der Harvesterfahrten hinzugezählt.
Wird teilmechanisiert aufgearbeitet, ist im Parameterbereich Maschinen die 0 vorzugeben.
Aus der Berechnung wird die Zahl der Überfahrten je Rückegasse bzw. je ha an
den Output übergeben, wo sie als Tabelle unterteilt nach Nutzungsarten bzw. als Diagramm
ausgegeben werden.
Im Teilmodell Befahrungsprozent (Abb. 57) werden die beiden Eingangsgrößen Gassenbreite
und Gassenabstand zur Gassenanzahl und zur verwendeten Fläche des Feinerschließungssystems
verrechnet. Diese Fläche, errechnet aus diesen frei eingestellten Parametern,
stellt dann die Bezugsfläche des optimalen Feinerschließungssystems dar.
Die Überfahrtfaktoren beziehen sich darauf. Sie werden in drei Varianten für jede Nutzungsart
vergeben: DGPS (+), Status quo (0) und Laissez-faire (-). Sie werden mit einem
gewichteten Risikofaktor verrechnet, der sich aus dem Ergebnis des Teilmodells Überfahrtensumme
ergibt.

Dokumentation 110
Baumart Bonität Langholz/
Kurzholz
anfallende
Holzmasse
Holzmasse zu
transportieren
transp. Masse
je ha und U
� Überfahrten
je ha
Input
Gassenabstand
Output
Gassenbreite
Gassenanzahl
transp. Masse
je RG und U
Zahl der
vollmech.
Eingriffe
� Überfahrten
je Rückegasse
Abb. 56: Ablaufschema zur Berechnung der Zahl der Überfahrten.
Wird das optimale Feinerschließungssystem angelegt, ist in dieser Nutzungsart ‚1‘ zu setzen.
Werden in den folgenden Nutzungsarten die vorgegebenen Gassen absolut eingehalten,
ist der Faktor ‚0‘ einzustellen bzw. bei Nichteinhaltung ein entsprechend anteiliger
Überfahrtsfaktor zu vergeben.
Die 21 Überfahrtfaktoren, die varianten- und nutzungsartenspezifisch vergeben wurden,
werden mit dem optimalen Feinerschließungssystem multipliziert und ergeben das Flächenbefahrungsprozent
der drei Varianten. Doppelt befahrene Flächen, bei eventuell anfallenden
Querfahrten (neues Erschließungskonzept), werden abgezogen. Dazu ist ein
weiterer Parameter einzugeben.

Dokumentation 111
Abb. 57: Ablaufschema zur Berechnung des Flächenbefahrungsprozentes.
3.2.2.3.8 Fehler und Grenzen des Modells
Im Modell wird unterstellt, dass der Transport einer Ladung eine komplette Einmal-
Befahrung darstellt (Durchfahrt ohne Rückfahrt). In der Realität ist es aber oft so, dass
Stichgassen angelegt werden und pro Transport eine Hin- und eine Rückfahrt anfällt.
Wenn dabei beispielsweise drei Rückefahrten je Gasse erfolgen, wird das erste Drittel der
Gasse sechsmal befahren (dreimal hin, dreimal zurück), das zweite Drittel viermal und auf
dem letzten Drittel der Gasse kommen nur zwei Befahrungen vor (Befahrungslänge =
400 m) 276 . Im Modell wird von einer Durchfahrt ausgegangen, die gesamte Gasse also als
dreimal befahren bewertet (Befahrungslänge = 300 m). Dadurch werden die ersten beiden
Drittel der Gasse hinsichtlich der Befahrung unterschätzt, das letzte Drittel wird überschätzt.
In der Realität kommen Stichfahrten und Durchfahrten nebeneinader vor. Diesbezüglich
unterschätzt das Modell daher tendenziell die Zahl der Überfahrten.
276 Bei 100 m Gassenlänge
Gassenbreite
Gassenfläche
Gassenabstand
Gassenanzahl
optimales
Feinerschliessungssystem
Befahrungsprozent
+
Überfahrtsfaktoren
+
Input
Überfahrtsfaktoren
o
Befahrungsprozent
o
Output
Überfahrtsfaktoren
-
�
Überfahrten
je Gasse
Risikogewichtung
Querfahrten
Befahrungsprozent
-

Dokumentation 112
Ferner kommt es bei der Holzernte zu Fahrten mit Teilbeladung, z.B. wenn Sorten mit geringem
Massenanfall auf verschiedenen Gassen so lange gesammelt werden, bis die Ladekapazität
des Fahrzeuges erreicht ist, und der Fahrer zum Polterplatz fährt. Dabei werden
mehrere Gassen mit derselben Ladung befahren, um Kleinmengen aufzusammeln. Von
diesen Fahrten geht lediglich eine Fahrt je Nutzungsart rechnerisch in das Modell mit ein,
da bei der Berechnung unterstellt ist, dass die Ladekapazität immer voll ausgenutzt wird
und nur die Restmenge in einer zusätzlichen Teilbeladungsfahrt gerückt wird. Leerfahrten
oder Suchfahrten sind also nicht im Modell abgebildet. Auch dies bewirkt tendenziell eine
Unterschätzung der Fahrbewegungen ebenso wie der Sachverhalt, dass das Modell nur für
Reinbestände entwickelt wurde und deshalb Such- und Sammelfahrten für Sortimente von
Mischbaumarten keine Berücksichtigung finden. Da das Modell von ebenen Geländeverhältnissen
ausgeht und schwierige Verhältnisse, die Fahrten mit geringer Ladung bedingen,
nicht einbezieht, ist auch hier von einer tendenziellen Unterschätzung auszugehen.
Bei der Variante "Sturm in der zweiten Hälfte der Endnutzung" ist u.U. eine Überschätzung
zu erwarten, da von vollständiger Aufarbeitung der Hiebsmasse ausgegangen wird und
kein Nachhiebsrest unterstellt wird, das im Bestand verbleibt.
Das Modell dient nicht der präzisen Prognose. Es soll eine Größenordnung der notwendigen
Zahl an Überfahrten aufzeigen. Die beschriebenen Unschärfen wirken sich nur im Detail
aus und ändern nichts an der Tendenz der Aussagen. 277
3.2.2.3.9 Technische Eingriffe in den Nutzungsarten
Im Folgenden wird beispielhaft in Tab. 21 für einen Fichtenbestand mit Oberhöhenbonität
36 nach ASSMANN/FRANZ die spezifische Bestandessituation dargestellt, wie sie im Modell
unterstellt ist. Sie wird aus waldbaulicher und forstechnischer Sicht in der jeweiligen Nutzungsart
beschrieben. Gleichzeitig wird die forsttechnische Umsetzung des notwendigen
Eingriffs gegenübergestellt. Die angegebenen Entnahmemengen fließen in das Modell ein.
277 Das gilt auch für die Verwendung von Ertragstafeln, die Reinbestände unterstellen und heutige und künftige
Bestandesentwicklung mit gewissen Einschränkungen widerspiegeln.

Dokumentation 113
Tab. 21: Nutzungsarten und jeweils notwendige Maßnahmen am Beispiel von Fichte,
Oberhöhenbonität 36.
Alter
Sturmwurf 0
Dickung/JP 15-20
JP/JD 20-40
JD – AD 40-80
EN 100
EN Rest
Reguläre
Verjüngung
Oder
Sturmwurf 0
80-
100
0-20
Bestandesparameter
(Fichte, Oberhöhenbonität 36)
Bestandesbeschreibung
Regelloses Übereinander
von Stämmen;
Vorbestand 100 J,
OHB 36
Homogener Bestand
ohne strukturelle
und Altersdifferenzierung;
Vorwüchse,
verdämmendes
Weichlaubholz,
pflegedringlich;
h m=6,2 m;N=5000;
d 1,3=7,6cm
Geschlossen bis
gedrängt geschlossen;
hm=11,5 m;
N=2700;
d1,3=11,8cm Geschlossen;
hm=16-30 m;
N=1800-700;
d1,3=16cm-32cm Licht geschlossen;
Hm=30 m-33 m;
N=700-500;
d1,3=32cm-39cm; Strukturreicher Bestand
in Höhe und
Alter differenziert
regelloses
Übereinander von
Stämmen
Anfallende
Holzmenge
Efm/o.R.
713
0
88
401
262
157
313
Notwendiger Eingriff
waldbaulich Forsttechnisch
Wieder-bestokkung
Erschließungssituation
Holzernte Rückegassen nicht
mehr erkennbar;
zahlreiche Hindernisse
für die Befahrung
Entnahme von Zugangslinien
Protzen und schaffen zur
verdämmenden Strukturierung
Weichlaub- von Arbeitsfelholzesdern
(mit Mulchmaschine
oder
von Hand)
Erstdurch- Erweiterung der
forstungAus- Zugangslinien =
wahl von Z- Erstanlage von
Bäumen, maschinenbe-
Astung, Förfahr-barenRückderung von
Lbh. und Tanne
gassen
Auslesedurchforstung;
evt. einzelne
ZE-Anfälle
Schirmschlag,
Einbringen und
Fördern von
VVJ
Biologische
Automation,
einzelstammweise
Nutzung
Wieder-bestokkung
Auffinden der
Rückegasse
Auffinden der
Rückegasse
offenhalten der
Rückegassen, um
Zugang zu NHR
zu erhalten
vollmechanisierte
Holzernte
Aufarbeitungslinien
zugewachsen, nicht
mehr erkennbar;
aufgeklappte Wurzelteller,
Stöcke
stellen noch Befahrungs-
hindernisse
dar
Die Zugangslinien
sind kaum noch zu
erkennen und weitgehendzugewachsen;
alte Wurzelteller
und Stöcke sind
technisch befahrbar
Die Feinerschließung
des Bestandes ist
vorhanden; Rükkegassen
sind als
solche nur durch
visuelle Markierung
zu erkennen
Die Feinerschließung
des Bestandes ist
vorhanden; Rükkegassen
sind als
solche nur durch
visuelle Markierung
zu erkennen
Gassen wachsen
langsam zu
Rückegassen nicht
mehr erkennbar

Dokumentation 114
3.2.2.3.10 Ergebnisse
Zahl der Überfahrten
Im Folgenden werden nur Flächen betrachtet, die aus einem Sturmwurf stammen. Dabei
wird für die Fichte unterstellt, dass dieser Sturmwurf im Alter 100 stattgefunden hat, bei
der Kiefer und der Buche werden für die Sturmwurfaufarbeitung die Massen des Alters 140
unterstellt.
Die Ergebnisse des Modells können in graphischer Form oder als Tabelle dargestellt werden.
In Abb. 58 ist die Zahl der Überfahrten über eine Rückegasse als Summenhäufigkeitskurve
und für verschiedene Baumarten aufgetragen. Dabei ist für die drei Baumarten Fichte,
Kiefer und Buche jeweils die 1. Bonität 278 , ein Gassenabstand von 30 m, eine Gassenbreite
von 4 m sowie Langholzaufarbeitung unterstellt. Um eine Vergleichbarkeit zwischen
den Baumarten zu erreichen wird ein Betrachtungszeitraum von 100 Jahre gewählt. Die
Holzanfälle für die Baumarten nach (grob vereinheitlichten) Nutzungsarten zusammengefasst
und aufgetragen. 279
Anzahl Überfahrten
100
75
50
25
0
Sturmwurf
Fi Bu Kie
Dickung
Abb. 58: Zahl der Überfahrten je Linie in Abhängigkeit von der Bestockung (1. Bon., GA 30
m, GB 4 m, Langholzaufarbeitung).
Aus der Grafik geht hervor, dass bereits bei der Sturmwurfaufarbeitung die Fichtenfläche
wegen des großen Massenanfalls deutlich häufiger befahren werden muss als die Buchenoder
gar die Kiefernfläche. In Lauf der folgenden Umtriebszeit addiert sich so bei der Fichte
die Zahl der Überfahrten je Linie auf 81 im Alter 100, während die Anzahl der Fahrten bei
Buche im gleichen Alter 55 und bei Kiefer nur 46 beträgt.
Fichtenbestände sind, bei sonst gleichen Voraussetzungen, wegen ihres höheren Massenanfalls
deutlich häufigeren Fahrereignissen ausgesetzt als Buchen- oder Kiefernbestände.
278 Bei Fichte die Oberhöhenbonität 40 nach Assm./Franz
279 EN100 bedeutet den ausscheidenden Bestand im Alter 100 lt. ET zzgl. Einer Einreihungsquote von 10%.
JP/JD
JD - AD
EN100
Alter

Dokumentation 115
Mit dem Modell lässt sich für die Bonitäten ähnliches berechnen, weil auch hier unterschiedliche
Massen zugrunde liegen. Unter den bereits beschriebenen Voraussetzungen 280
fallen bei den Fichtenbonitäten 40, 36 und 32 insgesamt 81, 63 bzw. 48 Fahrten je Gasse
an. In der ersten Bonität sind bei Fichte also fast doppelt soviele Erntefahrten erforderlich
wie bei der dritten Bonität. Bezieht man diese Zahlen auf den Hektar, so fallen bei Bonität
40 insgesamt 238 Fahrten an während es bei Bonität 32 nur 141 Fahrten sind.
Neben der anfallenden Masse wirkt sich auch die Art der Aufarbeitung aus. Die Unterschiede
von Langholz- und Kurzholzaufarbeitung von Fichte sind in Abb. 59 dargestellt.
Dabei wurde im Verfahren Langholzaufarbeitung die Sortimente 2a und geringer dem als
Koppelprodukt anfallenden Kurzholz zugeschlagen.
Anzahl Überfahrten
100
75
50
25
0
Sturmwurf
lang kurz
Dickung
Abb. 59: Zahl der Überfahrten je Linie in Abhängigkeit von der Art der Aufarbeitung
(Fichte Bon. 40, GA 30 m, GB 4 m).
Zu erkennen ist, dass bei der Aufarbeitung des gesamten Hiebsanfalls als Kurzholz deutlich
weniger Fahrten zur Holzernte notwendig sind als bei der Aufarbeitung im Langholzverfahren.
Bei Kurzholz kann eine größere Lastbildung erfolgen als beim Transport von sperrigem
Langholz. Die Unterschiede in der Befahrungsintensität der beiden Verfahren sind
erheblich und betragen je Gasse und Umtriebszeit fast 30 %.
280 GA 30 m, GB 4 m, Langholzaufarbeitung
JP/JD
JD - AD
EN100
Alter

Dokumentation 116
Hinsichtlich der Gassenabstände lässt sich für Fichte (Bon. 40, GB 4 m, Langholz) folgende
Aussagen aus dem Modell ableiten (Abb. 60):
Anzahl Überfahrten
100
75
50
25
0
Sturmwurf
40 m 30 m 20 m
Dickung
Abb. 60: Zahl der Überfahrten je Linie in Abhängigkeit vom Gassenabstand (Fichte Bon.
40, GB 4 m, Langholzaufarbeitung).
JP/JD
In der Sturmwurfaufarbeitung benötigt man bei einem Gassenabstand von 40 m knapp 50
Fahrten je Linie, um das Holz aus dem Bestand zu schaffen. Bei einem Gassenabstand von
20 m genügt die Hälfte dieser Anzahl. Dieses Verhältnis bleibt durch die Umtriebszeit gewahrt.
Nach 100 Jahren wurden 103 Fahrten auf einer Rückegasse eines Bestandes mit
40 m Gassenabstand gemacht im Falle von 20 m Gassenabstand sind nur 60 Fahrten erfolgt.
Durch den größeren Gassenabstand konzentriert sich die Abfuhr auf weniger Linien,
die aber häufiger befahren werden. Außerdem muss das Holz z.T. motormanuell aufgearbeitet
und auch weitere Strecken beigeseilt werden.
Aus Tab. 22 gehen die Relationen der Befahrungsintensitäten hervor, jeweils in Bezug gesetzt
zur ersten Bonität. Demnach wird eine 2. Bonität zu einem 10 % bis 20 % geringeren
Grad befahren als eine 1. Bonität. Eine 3. Bonität wird bei den drei betrachteten Baumarten
etwa zu einem Drittel weniger befahren.
Relation
Bonität Fichte Buche Kiefer
1 1.00 1.00 1.00
2 0.78 0.83 0.89
3 0.60 0.70 0.66
JD - AD
EN100
Alter
Tab. 22: Verhältnis der Befahrungsintensität der
Bonitäten einer Baumart.

Dokumentation 117
Bildet man dieselbe Relation bei den Baumarten und bezieht sie auf die Fichte als der massenreichsten
Baumart, ergibt sich ein Verhältnis von Fichte zu Buche zu Kiefer von
1 : 0,68 : 0,56.
Nach 100 Jahren fallen also in einem Buchenbestand der 1. Bonität nur 68 % der Fahrten
an, die in einem Fichtenbestand gleicher Bonität (40) anfallen. Bei der Kiefer 1. Bonität fallen
nur 56 % der Fahrten in Fichte an.
Auch die Parameter Gassenabstand, Gassenbreite und Sorte (lang, kurz) lassen sich so relativ
zueinander beschreiben. In Tab. 23 sind diese Relationen zusammengestellt.
Gassenabstand Gassenbreite Sorte
40 m 1.00 4 m 1.00 lang 1.00
30 m 0.80 5 m 0.98 kurz 0.72
20 m 0.58 6 m 0.98
Tab. 23: Verhältnis der Befahrungsintensität
in Abhängigkeit von drei
Parametern 281 . Links Größe des Parameters,
rechts Verhältniszahl.
Demnach wirken sich Gassenabstand und Sorte besonders deutlich aus, während die Gassenbreite
nur einen marginalen Einfluss auf die Zahl der Überfahrten hat.
Variantenstudium
Jede im Zusammenhang mit der Holzernte durchgeführte Fahrt im Bestand kann auch
mehr oder weniger außerhalb des Feinerschließungsnetzes erfolgen und führt dann zu einer
Erhöhung des Befahrungsprozentes. Hierzu wurden bereits in Kapitel 3.2.2.3.3 drei
mögliche Varianten vorgestellt.
Im Modell wirken sich die Parameter Gassenbreite und Gassenabstand sowie die Überfahrtsfaktoren
aus, die durch einen Risikogewichtungsfaktor ergänzt werden, der sich aus
der Anzahl der Überfahrten errechnet. Die im Simulationslauf verwendeten Einstellungen
der Überfahrtsfaktoren, also der Grad, um den das jeweils gültige Feinerschließungssystem
überschritten wurde, gehen aus Abb. 55, S. 106 hervor. Sie drücken die Quälität, Disziplin
und Professionalität aus, mit der die Aufarbeitung von der Gasse aus erfolgt.
In Tab. 24 werden die Ergebnisse für ein Feinerschließungssystem bei Fichte 282 dargestellt.
Bei der Laissez-faire-Variante wird schon im Sturmwurf mehr Fläche befahren als bei den
beiden anderen Varianten, weil ungünstige Arbeitsverfahren eingesetzt werden und weil
keine Linieneinweisung erfolgt etc. So kommt es zu einem Befahrungsprozent von 25 %.
Die Status quo-Variante weist mit 19 % eine geringeres Befahrungsprozent im Sturm auf,
weil davon ausgegangen wurde, dass die alten Linien z.T. aufgefunden werden können
und neue Linien den Maschinenführern sehr sorgfältig aufgezeigt werden.
Am günstigsten schneidet die DGPS-Variante ab (16 %), weil mit dem Navigationssystem
WaldNAV Orientierungslinien im Sturmwurf generiert und eingehalten werden können.
Doch auch hier müssen z.B. Wurzelteller umfahren werden, so dass das Befahrungsprozent
über dem minimalen Befahrungsprozent liegt (=12 % bei GA 30 m, GB 4 m).
281 Standardeinstellung bei der Simulation: Fi, Bon. 40, Gassenabstand 30 m, Gassenbreite 4 m, Langholzaufarbeitung
282 OHB 40 mit Gassenbreite 4 m und Gassenabstand 30 m

Dokumentation 118
Tab. 24: Ergebnis des Simulationslaufes der drei Befahrungsvarianten bei Fichte, Bon. 40,
Gassenbreite 4 m und Gassenabstand 30 m.
in m² / ha
bei
GB 4 m
GA 30 m
Laissez-faire-Variante Status-Quo-Var. Optimal-Variante
neu
befahren
[m²]
Summe
(in%)
neu
befahren
[m²]
Summe
(in%)
neu
befahren
[m²]
Summe
(in%)
Sturmwurf 2478 25% 1859 19% 1611 16%
Dickung 1156 36% 1176 30% 0 16%
JP/JD 657 43% 329 34% 394 20%
JD - AD 374 47% 0 34% 0 20%
EN100 245 49% 0 34% 0 20%
ENRest 118 50% 0 34% 0 20%
reguläre Vj. 121 51% 0 34% 0 20%
oder Sturmw. 809 60% 405 38% 123 21%
Im Laufe des Bestandeslebens kommen bei der Laissez-faire-Variante immer wieder neu
befahrene Flächen hinzu, so dass sich das Befahrungsprozent bis in das Alter 100 auf 49 %
erhöht.
Bei der Status quo-Variante wurde unterstellt, dass auf diesen ehemaligen Sturmwurfflächen
in der ausgehenden Dickungsphase ein vollkommen neues Feinerschließungsnetz
angelegt wird, weil die Linien aus der Sturmwurfaufarbeitung zugewachsen und nicht
mehr auffindbar sind. Dadurch erhöht sich das Befahrungsprozent erheblich. Dieses neue
Feinerschließungssystem kann in den folgenden Phasen der Nutzung weitgehend eingehalten
werden, da Kennzeichnung, Einweisung und Kontrolle strikt gehandhabt werden.
Das Befahrungsprozent erhöht sich bis ins Alter 100 auf 34 %.
Bei der DGPS-Variante wurden die Aufarbeitungslinien der Erstbefahrung bereits auf der
Sturmwurffläche digital erfasst. Bei allen Folgeeingriffen kann deshalb nach diesen Daten
navigiert werden, auch ohne Kennzeichnung der Gassen im Gelände. Es sind lediglich einige
Gassen zu begradigen, wo Hindernisse im Sturm umfahren wurden und jetzt die Stöcke
verrottet sind. Durch die strenge Einhaltung und sichere Wiederauffindbarkeit des Gassennetzes
kann das Befahrungsprozent auch nach 100 Jahren noch auf unter 20 % gehalten
werden.
Ereignet sich zum Ende der Umtriebszeit ein weiteres Sturmereignis mit Totalwurf, wirkt
dies, wegen der erneuten Unübersichtlichkeit des Geländes, ebenfalls erhöhend auf das
Befahrungsprozent aller drei Varianten, wie aus Tab. 24 und Abb. 61 hervorgeht. Bei den
Varianten Laissez-faire und Status quo, sind die Aufarbeitungslinien nicht mehr zu erkennen,
deshalb wurden im Simulationslauf die Überfahrtsfaktoren gutachtlich auf 1,0
(Laissez-faire) und 0,5 (Status quo) gesetzt. Das ist 2/3 der Faktorengröße, die beim ersten
unterstellten Sturmwurf vergeben wurden. 283 Bei der DGPS-Variante wurde der Faktor auf
283 Die Anlage des Feinerschließungssystems ist bei der ersten Sturmwurfaufarbeitung enthalten, deshalb
wurden die Ziffern 2, 0 und 1, 5 vergeben.

Dokumentation 119
0,1 gesetzt, weil die digitalen Linien noch bekannt sind und weitgehend von den alten Linien
aus aufgearbeitet werden kann.
Abb. 61 ist eine graphische Darstellung der Tab. 24 und zeigt die Überlegenheit der DGPS-
Variante über die Zeit. Die DGPS-Variante kann das Anfangsbefahrungsprozent nahezu
halten, auch wenn wieder ein Sturmwurfereignis eintritt. Die beiden anderen Varianten
weisen durch die notwendige Einlegung des 2. Erschließungssystems ein höheres Befahrungsprozent
auf, das sich zumindest bei Variante Laissez-faire noch bis zum Alter 100
weiter aufsummiert. Status quo-Variante und Laissez-faire-Variante reagieren sensibel auf
Sturmwurf, da dabei jegliche Orientierung verlorengeht.
Befahrung der Fläche in %
60%
40%
20%
0%
negativ
Status quo
DGPS
Sturm negativ
Sturm Status quo
Sturm DGPS
Minimalbefahrung
� 37 %
� 22 %
� 8 %
Sturmwurf Dickung JP/JD JD - AD EN100 ENRest reguläre Vj.
Nutzungsart
Abb. 61: Die drei Befahrungsvarianten in ihrer Entwicklung über die Zeit (Fichte, Bon. 40,
Gassenbreite 4 m und Gassenabstand 30 m)
Wesentlichen Einfluss auf dieses Teilmodell haben – bei gleichbleibenden Überfahrtsfaktoren
– der Rückgassenabstand und die Rückegassenbreite. Eine Abstandsveringerng der
Gassen auf 20 m (bei sonst gleichen Bedingungen) bewirkt schon einen Flächenverbrauch
für das reine (=minimale) Feinerschließungssystem von 17 %. Verbreitert man die Gassen
dazu noch von 4 m auf 5 m, ist allein für die Gassenanlage 20 % der Fläche verbraucht.
Wird bei einem Bestand mit so hoher Gassendichte (400 Laufmeter / ha) außerhalb der
vorgegebenen Linien gefahren, nimmt das Befahrungsprozent stark zu. 284
284 Da mit zunehmender Gassenbreite und auch mit sinkendem Gassenbstand die Erschließung des Bestandes
stark ansteigt, sinkt die Wahrscheinlichkeit der Bestandesbefahrung. Es ist deshalb sinnvoll beim Variantenstudium
im Modell die Überfahrtsfaktoren für geringe Gassenabstände und große Gassenbreiten anders zu
wählen als für große Gassenabstände und geringe Gassenbreiten.

Dokumentation 120
3.2.2.4 Zusammenfassung der Ergebnisse
Das Risiko des Auftretens eines Schadens hängt vom Schädigungspotenzial ab. Dieses setzt
sich zusammen aus Art der Einwirkung, Häufigkeit der Einwirkung, und der Schadenssensibilität
des betrachteten Objekts (Disposition).
In einem Modell wurde die Häufigkeit der Einwirkung von Forstmaschinen auf den Waldboden
über einen Zeitraum von 100 Jahren betrachtet.
Folgende Ergebnisse lassen sich zusammenfassen:
� Die Kalamitätsnutzung stellt ein erhebliches Gefährdungspotenzial dar, weil große
Mengen Holz in einem sehr kurzem Zeitraum gebracht werden, bei dem nicht witterungsangepasst
gefahren werden kann.
� Bestände mit hohem Massenanfall werden häufiger befahren (Baumartenspezifisch).
� Bei guten Bonitäten sind mehr Erntefahrten notwendig als bei geringeren.
� Für die Aufarbeitung von Langholz werden wegen der geringeren Ladekapazität mehr
Rückefahrten benötigt als für die Aufarbeitung von Kurzholz. Kurzholzaufarbeitung
führt zu weniger Überfahrten, aber auch zu Fahrten mit höheren Achslasten.
� Mit zunehmendem Rückegassenabstand steigt die Zahl der Überfahrten je Gasse. Dadurch
ist ein Feinerschließungssystem mit weiten Gassenabständen intensiver befahren
als ein System mit engem Gassenabstand.
� Die potenzielle Gefahr einer Bestandesbefahrung steigt mit dem Alter der Bestände.
Zum einen wird durch den Baumabstand eine Befahrung erst ab einem bestimmten
Alter technisch möglich (bonitätsabhängig) 285 , zum anderen steigt mit dem Alter die zu
transportierende Last und damit möglicherweise die Neigung näher an die Stämme
heranzufahren.
� Im Vergleich zu Harvestern geht von Rückefahrzeugen die größere Gefährdung aus, da
sie ungleich mehr Strecke im Bestand zurücklegen ( hohe Mobilität); Harvester sind wegen
des langsameren Arbeitsfortschritts leichter kontrollierbar (geringe Mobilität während
des Arbeitsprozesses).
� Dennoch haben die Harvester eine Schlüsselfunktion (im wörtlichen Sinn), da sie den
Zugang zu den Beständen für alle Folgebefahrungen schaffen und die bodenschonende
Reisigmatte anlegen.
� Bei Sammelfahrten (für mehrere Sorten), vielen Kleineingriffen oder bei Nutzung von ZE
kommt es zu deutlich mehr Überfahrten als im Modell abgebildet.
285 Vgl. Abb. 50, S. 95

Dokumentation 121
In drei Varianten wurde die quantitative Einwirkung in Form des Befahrungsprozentes simuliert.
Es wurde festgestellt:
� Die ordinalen Parameter aus der Gruppe Organisation (Tab. 18, S. 100), die im Modell
über einen Faktor metrisch parametrisiert wurden, haben einen großen Einfluss auf die
befahrene Fläche.
� Die Varianten Status quo und DGPS unterscheiden sich in vielen Nutzungsarten nicht
hinsichtlich der Befahrungsqualität (Steigung beider Varianten gleich).
� Die drei Varianten unterscheiden sich dort, wo die klassischen Orientierungshilfen verlorengehen
(Dickung, Sturmwurf).
� Laissez-faire- und Status quo-Variante reagieren auf Sturmwurf mit starker Zunahme
des Befahrungsanteils.
� Die DGPS-Variante kann sich über die ganze Umtriebszeit relativ nahe am minimalen
Befahrungsprozent halten, der Befahrungsanteil bei den beiden anderen Varianten
nimmt bis EN 100 stärker zu.

Dokumentation 122
3.2.3 Diskussion von Umfeld und Modell
3.2.3.1 Überprüfung der Hypothesen
Zur Untersuchung des gesellschaftspolitischen Trends bzw. des technischen Trends wurden
zwei Hypothesen aufgestellt. Die erste Hypothese lautete:
Das veränderte gesellschaftspolitsche Umfeld der Forstwirtschaft erfordert eine nachweisbar
schonende Holzernte.
Die Analyse des Umfeldes der Forstwirtschaft ergibt eine zunehmende Regelung zur Umweltvorsorge
in Gesetzen, wie sie auch von WAGNER oder GÜNTHER festgestellt wurden. 286
Namentlich das Bundesbodenschutzgesetz ist eine Norm, die ein erhebliches Innovationspotenzial
für den vorsorgenden Bodenschutz beinhaltet. Dies bestätigt auch MATTHIES
(2000, S. 46) der feststellt, dass durch dieses Gesetz der Boden als drittes Umweltgut neben
Wasser und Luft diesen gesetzlichen Schutzes erlangt. Da solche normativen Regelungen
allein nicht ausreichen, werden sie von den Betrieben konkretisiert und sind vor allem
auf die ökologische Verträglichkeit der Arbeitsverfahren ausgerichtet (ERLER, 2000a,
S. 673).
Der Prozess der Zertifizierung ist ein weiterer Weg, auf dem Forstwirtschaft und Gesellschaft
in einen Dialog über die Ressourcenbewirtschaftung getreten sind. MAYER-GAMPE
(2000, S. 627) spricht von einem erzwungenen Dialog, weil er nicht direkt zwischen Umweltverbänden
und der Forstwirtschaft, sondern zunächst auf Druck international agierender
Organisationen und der großen Verlage zustandegekommen ist. Das Instrument der
Zertifizierung hat sich inzwischen aber etabliert. Innerhalb eines Jahres stieg die nach PEFC
zertifizierte Fläche in Deutschland von 1,2 Mio. ha auf 4,3 Mio. ha, die nach FSC-
Richtlinien zertifizierte Fläche von 124.000 ha auf 258.000 ha. 287 Durch die Zertifizierung
wurde ein Instrument geschaffen, das einerseits der Gesellschaft erlaubt, Einfluss auf die
Waldbewirtschaftung zu nehmen, um u.a. schonende Holzernte durchzusetzen, andererseits
aber auch den Betrieben ermöglicht, nachhaltiges und ressourcenschonendes Arbeiten
verbraucherwirksam zu präsentieren.
ERLER stellt allerdings fest, dass die Aussagen zu den technischen Arbeitsverfahren in den Regelwerken der Zertifizierungsorganisationen
nicht systematisch auf forsttechnische Zusammenhänge hin aufgebaut sind, so dass ihre Aussagen auf
den Einzelfall hin fragwürdig sein können. 288
Mit dem normativen Instrumentarium und dem marktorientierten Instrument der Zertifizierung
sind für die Gesellschaft vielfältige Mittel vorhanden, die es ermöglichen, bewusst
Einfluss auf die Forstwirtschaft zu nehmen und eine Kontrolle auszuüben. 289
Damit konnte die erste Hypothese bestätigt werden:
Das gesellschaftspolitische Umfeld nimmt bewusst Einfluss auf die Forstwirtschaft und fordert
im Speziellen eine ressourcenschonende Holzernte.
286
WAGNER (1996), S. 1 oder GÜNTHER (1998), S. 10
287 Stand der Zertifizierung im Mai 2000 bzw. im Juni 2001. Quelle: Internetseiten der Zertifizierungsorgnisationen
FSC und PEFC (Abruf Mai 2000 und Juni 2001)
288
ERLER (2000a), S. 673
289 ähnlich auch ERLER (2000a), S. 673

Dokumentation 123
Die zweite Hypothese lautete:
Durch die Veränderungen der Maschinen und des Maschineneinsatzes der letzten Jahre
geht eine besondere Gefahr der mechanischen Schädigung für den Waldboden aus.
Es konnte nachgewiesen werden, dass Anzahl und Gewicht der Maschinen in den letzten
Jahren deutlich zugenommen haben. Man kann den Sturmwurf Wiebke 1990 als das Ereignis
bezeichnen, das in Mitteleuropa den wesentlichen Impuls zur vollmechnanisierten
Aufarbeitung durch Maschinen gab. Außerdem markiert es in der Bringungstechnik den
Übergang von Landwirtschaftsschleppern zu Spezialrückefahrzeugen. FORBRIGs Arbeit bestätigt
diese Einschätzung. 290 Dabei wurde bei der Maschinengestaltung immer auch versucht,
den Aspekt der Bodenschonung mitzuberücksichtigen. 291
Seit Wiebke werden bei der Aufarbeitung auf Sturmwurfflächen in verstärktem Maße Harvester
eingesetzt. Allerdings ist gerade dort wegen des großen Arbeitsvolumens und des
Drucks der schnellstmöglichen Aufarbeitung die systematische Verfahrensgestaltung
schwierig. 292 Der vorsorgende Bodenschutz, der in der forstlichen Zielhierarchie einen hohen
Rang einnimmt 293 , gerät bei Sturmholzaufarbeitung regelmäßig ins Hintertreffen, da
andere kurzfristige Ziele im Vordergrund stehen. Dies führt zu Flächen mit hoher Befahrungsintensität.
Nahezu der gesamte Einschlag in der BRD wird maschinell gerückt. Etwa ein Drittel wird
vollmechanisiert durch Harvester geerntet. Durch die hohen Kapitalkosten der Maschinen
entsteht ein Druck, diese auch dann einzusetzen, wenn die Witterung dies eigentlich nicht
zulässt.
Damit konnte auch die zweite Hypothese bestätigt werden:
Die Maschinen haben in den letzten beiden Jahrzehnten an Eigengewicht und Ladekapazität
zugenommen, Raupenfahrzeuge verbreiten sich. Befahrung von Hanglagen ist möglich.
Bei der organisatorisch und technisch schwierigen Sturmwurfaufarbeitung geht eine
besondere Gefahr für den Boden von vollmechanisierter Aufarbeitung aus.
3.2.3.2 Modellaussagen
HEINIMANN (1996, S. 299) weist darauf hin, dass neben dem Nutzen, den die Technik
bringt, auch Risikoüberlegungen bei der Entscheidungsfindung eine Rolle spielen müssen.
Dabei führt er aus, dass für das Einschätzen eines Risikos vor allem die Art der Einwirkung
und die Häufigkeit der Einwirkung bekannt sein müssen um daraus die resultierende Beanspruchung
ableiten zu können. 294 Über die Art der Einwirkung forstlicher Maschinen auf
den Boden gibt es umfangreiche Literatur, die sich entweder mehr mit der Disposition des
Bodens befasst 295 oder mehr auf die Kräfte eingeht, die von den Maschinen ausgehen. 296
Über die Häufigkeit der Beanspruchung wurde bislang nur in Ansätzen berichtet. So betrachtet
MCMAHON (1997) die ungeregelte Befahrung auf Kahlschlagflächen eines einzigen
290 FORBRIG (2000) S. 93 f
291 HAUCK (2001), S. 43 ff
292 MAHLER und PFEIL (1998), S. 1571
293 WAGELAAR (2001), S. 509
294 HEINIMANN (1996), S. 304
295 z.B. HILDEBRAND (1994), WARKOTSCH ET AL. (1994)
296 z.B. ABEELS (1994), KOOLEN (1994), HAARLAA (2000)

Dokumentation 124
Eingriffs und zählt dabei die Frequenz der Überfahrten über bestimmte Teilflächen. Längerfristige
Betrachtungen über die Befahrungsintensität fehlen bislang. Deshalb wurde ein
Modell entwickelt, das Aussagen über die Häufigkeit der Gassenbefahrung durch Forstmaschinen
in einer Umtriebszeit zulässt. Dabei wurde ein Zeitraum von 100 Jahren gewählt,
der einem Fichtenumtrieb entspricht.
Die Umtriebszeit der ebenfalls betrachteten Baumarten Buche und Kiefer ist zwar etwa um die Hälfte länger, aber durch
die Wahl des gleichen Betrachtungszeitraums ist Vergleichbarkeit gegeben. Dass Buche und Kiefer auf die Fichtenumtriebszeit
bezogen wurden und nicht umgekehrt, die Fichte auf die Buchen und Kiefernumtriebszeit, lässt sich damit
begründen, dass die flachwurzelnde Fichte der Gefahr von Sturmwurf viel stärker ausgesetzt ist, als die Tiefwurzler Buche
und Kiefer, und dass der Flächenanteil der Fichte größer ist.
Die im Modell berechnete Summe der Überfahrten je Umtriebszeit und Feinerschließungslinie
ist Ausdruck für die Gefährdung von Boden und Bestand, weil jede Überfahrt für sich
ein Risikoereignis darstellt. Zwar muss es bei der einzelnen Überfahrt nicht zu einem Schaden
kommen, aber mit zunehmender Anzahl dieser Überfahrten je Umtriebszeit steigt die
Wahrscheinlichkeit, dass sich eine kritische Befahrung ereignet, z.B. bei zu hoher Bodenfeuchte,
die dann zu einem Bodenschaden auf dieser Gasse führt. Außerdem kann bei jeder
dieser Überfahrten von der Linie abgewichen werden und damit zusätzlicher Flächenverbrauch
bewirkt werden.
Die Modellreaktionen bei unterschiedlicher Parametergestaltung wurden bereits dargestellt.
297 Hervorzuheben ist, dass vor allem die Aufarbeitung von Kurzholz die Zahl der
Überfahrten deutlich vermindert. Auch um eventuell vorhandene Verjüngung in Sturmwurfflächen
zu schonen, ist die Kurzholzaufarbeitung vorteilhaft. KORTEN (2001, S. 49)
verweist darauf, dass ein Verzicht auf Langholzaushaltung im Sturmwurf die Schäden an
vorhandener Verjüngung deutlich reduziert, da Harvester und Forwarder mit dem Kran das
Blochholz schonend aus der Verjüngung heben können.
HOFMANN (1989, S. 82) hat bei seinen Untersuchungen festgestellt, dass die Höhe der
Auflast für die Entstehung eines Bodenschadens im Vergleich zur Befahrungsfrequenz nur
einen geringen Einfluss hat. Er empfiehlt deshalb für den praktischen Rückebetrieb hohe
Zuladungen anzustreben um weniger Überfahrten notwendig zu machen.
Auch SUWALA (2000, S. 125 f) kommt bei seiner kombinierten Bewertung von Baum- und
Bodenschäden nach verschiedenen Indizes zu dem Schluss, dass Kurzholzmethoden deutlich
schonender sind als Langholzverfahren, und dass Forwarderbringung günstiger zu beurteilen
ist als Bringung mit den Skidder.
Besonders wüchsige Bestände mit hohem Massenanfall werden auch besonders häufig
befahren, da das aus den Beständen zu transportierende Erntevolumen hoch ist. Diese
Standorte sind i.d.R. gut bis sehr gut wasserversorgt und stocken oft auf Feinlehmen. Damit
sind solche Standorte auch besonders für Schadereignisse am Boden disponiert.
Die Modellaussagen haben z.T. Ergebnisse, deren Tendenz sich auch gedanklich ableiten
ließe. Mit dem Modell ist aber die unterschiedliche Gefährdung von Beständen quantifizierbar.
Es können Auswirkungen verschiedener Feinerschließungskonzepte dargestellt und
Unterschiede im Risiko zwischen Baumarten, Bonitäten und Holzaushaltung oder Gassenabständen
aufgezeigt werden. Dies ermöglicht dem Nutzer, diese Konzepte zu überprüfen
und das für ihn tauglichste herauszufinden.
297 Kapitel 3.2.2.3.10, S.114

Dokumentation 125
Das Modell kann nur die Häufigkeit des Risikoereignisses abbilden. Ob tatsächlich ein
Schaden entsteht hängt auch stark von der Witterung, den Eigenschaften der Maschine
und vom Arbeitsverfahren der Maschine ab. 298 Deshalb sind die Ergebnisse des Modells
auch nur Weiser, die Risikotransparenz schaffen und besonders gefährdete Bestände aufzeigen.
Diese Weiser sind zu interpretieren im Sinne des Prinzips der "Bodenfruchtbarkeitsvorsorge"
299 und sollten zu einer besonders schonenden Aufarbeitung bzw. besonders
aufmerksamen Kontrolle dieser Aufarbeitung führen. Damit helfen sie bei der Handhabung
des Risikos, das eine hochmechanisierte Aufarbeitung mit sich bringt. 300
In diesem Zusammenhang wurden ausgehend von der heutigen Vollmechanisierung auch
drei Varianten getestet, wie der Forstmaschinenverkehr künftig in den Beständen geleitet
werden kann.
Die beschriebene Laissez-faire-Variante mit völliger Bewegungsfreiheit für den Fahrer kann
weder aus Sicht des Waldbesitzers (Erhalt des Naturalkapitals) noch aus Sicht der Gesellschaft
(Interesse an Ressourcenschonung) in Frage kommen.
Die Status quo-Variante setzt eine hohe Kontinuität in der Kennzeichnung der Gassen
über Jahrzehnte voraus. Ferner ist eine erhebliche Überwachungsarbeit im Gelände zu
leisten. 301 Bei Verlust des bisherigen Feinerschließungssystems durch Zuwachsen der Gassen
oder bei Sturmwurf sind die alten Linien nicht mehr oder nur sehr schwer zu rekonstruieren.
Damit wird dieses System in einer personell immer extensiver werdenden Forstwirtschaft
zunehmend zum Anachronismus.
Bei der DGPS-Navigation kann die Kennzeichnung der Linien entfallen, da nach einer digitalen
Vorlage navigiert wird (Grunddatensatz Feinerschließung). Auch die Fahrbewegungen
werden digital nachgewiesen. Deshalb kann eine erste Qualitäts-Überprüfung anhand
der erfassten Daten erfolgen. Geländekontrollen können gezielt durchgeführt werden. Ein
Verlust des Feinerschließungssystems ist nicht möglich, da die Lagedaten digital gespeichert
sind. Die DGPS-Navigation ist heute bereits in der ersten Altersklasse und auf der
Freifläche (Sturmwurf) einsetzbar.
298 z.B. DUFFNER (1995), S.36
299 SCHACK-KIRCHNER und HILDEBRAND (1994, S.720). Sie ist notwendig, weil sich bereits bei der ersten Überfahrt
gravierende bodenphysikalische Veränderungen ereignen (HOFMANN, 1989, S. 78).
300 Im Bereich der Betriebswirtschaft und des Versicherungswesens liegt umfassende Literatur zum risk management
vor. Beispielhaft sei hier nur KLESS (1998, S. 94) genannt, der die Risikostrategie als Bestandteil der
Unternehmensstrategie sieht. Auch in der Forstwirtschaft muss dies gelten.
301 siehe auch S. 71

Dokumentation 126
3.2.4 Motivation der Vermeidung und Konzentration von Befahrungsschäden
In diesem Kapitel wird dargelegt, wie sich Mechanisierung und Umweltgedanke innerhalb
der Forstwirtschaft in einem Zeitraum von knapp 50 Jahren entwickelt haben und wie die
Forstwirtschaft heute im Spannungsfeld zwischen Rationalisierungszwang und notwendiger
Ressourcenschonung agiert. Insofern stellt dieses Kapitel die oben bereits gefundenen
Aussagen in einen historisch-genetischen Zusammengang.
Ökonomische Zwänge der Forstbetriebe und ökologisches Bewusstsein der Gesellschaft sind zu verschiedenen Zeiten
unterschiedlich intensiv. Diese unterschiedliche Intensität kommt zum Ausdruck in der Stärke, mit der Veränderungen
angedacht und angegangen werden. Dieser Wille zur Veränderung und seine Stärke werden Im Folgenden als ökonomische
Motivation der Forstbetriebe bzw. als ökologische Motivation der Gesellschaft bezeichnet. Da die Forstbetriebe Teile
der Gesellschaft sind, haben sie natürlich auch Anteil an der ökologischen Motivation.
Abgeleitet wird daraus ein Bedarf an Dokumentation sowohl aus Sicht der Forstwirtschaft
als auch aus Sicht der Gesellschaft. Dabei wird vereinfachend nur in die Akteursgruppen
Forstwirtschaft und Gesellschaft unterschieden. Das verbindende Element der ersten Gruppe
ist der ökonomische Aspekt, der von allen Teilgruppen dieser Branche anerkannt wird.
Die Akteursgruppe Gesellschaft ist dagegen zunächst ausgesprochen indifferent. Der Bürger
auf der Straße, dessen Bezug zum Wald in einem gelegentlichen Waldspaziergang besteht,
unterscheidet sich deutlich vom Funktionär einer Umweltschutzorganisation oder
vom Abgeordneten eines Landwirtschaftsausschusses. Allen gemeinsam ist ein, wenn auch
unterschiedlich starker Wunsch auf Einflussnahme auf den Wald, ohne jedoch direkte Einwirkungsmöglichkeiten
zu haben. Dies unterscheidet die Gesellschaft von der direkt auf
den Wald einwirkenden Akteursgruppe Forstwirtschaft.
3.2.4.1 Entwicklung der ökologischen Motivation im Hinblick auf die
Forstmechanisierung in der BRD
Die primär ökonomisch motivierte forstliche Mechanisierung und das Bemühen um Ressourcenschonung,
also die ökologische Motivation, haben sich seit Bestehen der Bundesrepublik
verändert und entwickelt. SUDA und BECK haben diesen Prozess gesellschaftlichen
Diskurs genannt und hinsichtlich der Entwicklung von Wirtschafts-, Umwelt- und Sozialpolitik
untersucht. 302
Im Folgenden soll nur die Vollmechanisierung der Holzernte und dabei nur die Bereiche
Fällen, Entasten, Einschneiden und Rücken betrachtet werden, weil es nur hierbei zum Befahren
des Bestandes mit Großmaschinen kommt.
Betrachtet man die Mechanisierung der bundesdeutschen Forstwirtschaft der letzten 50
Jahre in Stichjahren und vergleicht diese Intervalle mit der aktuellen Situation, so lässt sich
folgendes Bild zeichnen:
1955
Die Aufarbeitung des Holzes erfolgt manuell oder motormanuell, ca. 50 % des Einschlages wird mit
landwirtschaftlichen Schleppern gerückt, der Rest mit Pferden oder Ochsen gebracht. Industrieholz
wird noch nicht erzeugt, Brennholz in aller Regel durch menschliche Arbeitskraft zur Waldstraße getragen.
Die Schlepper sind leicht (< 35 PS) und mit Schmalspurreifen ausgestattet. Es ist kein Feinerschließungssystem
vorhanden oder geplant; durch den Forststraßenbau wird begonnen die Wälder
für Fahrzeuge zu erschließen. Zu rückende Stämme werden direkt angefahren und auf kürzest möglichem
Weg zur Waldstraße gerückt.
302 SUDA und BECK (2001), S. 296 f

Dokumentation 127
1965
1975
1985
1995
2000
Der gesamte Einschlag wird motormanuell aufgearbeitet. Etwa 80 % des Holzes wird mit landwirtschaftlichen
Schleppern bzw. Unimog gerückt; Schäden am Boden werden nicht wahrgenommen,
allenfalls Schäden an der Verjüngung. Die Erlöse steigen, die Kosten steigen moderat; die Gesellschaft
interessiert sich v.a. für das Produkt Holz und die Arbeitsplätze, nicht aber für die Art des
Wirtschaftens. Durch die Verdichtung des Forststraßennetzes kann mehr Holz zu diesem beigeseilt
werden (Aufkommen von Seilwinden), andererseits wird durch die fast vollkommene Verdrängung
der tierischen Rückung durch die Schlepper nicht erschlossene Bestandesfläche zunehmend befahren.
Neue Sortimente kommen durch die waldbauliche Umstellung auf Hochdurchforstung auf, die
in langer Form ausgehalten werden und deshalb durch Schlepper gebracht werden müssen. 303
Feinerschließungsnetze setzen sich durch, sie werden v.a. im Hinblick auf Bestandesschonung etabliert
(Fahrbewegungen sollen konzentriert werden, Verjüngung und Holzqualität erhalten werden);
erste Forstspezialschlepper werden entwickelt 304 und eingesetzt. Der forstliche Straßenbau ist nahezu
abgeschlossen. Arbeitsverfahren für die Schlepperbringung von Rückegassen aus werden entwickelt
(Goldberger Verfahren, fischgrätartige Fällung). Es werden schwere landwirtschaftliche Schlepper
eingesetzt, die mit forstlichem Polterschild und Funkseilwinde aufgerüstet sind.
Nahezu 100 % des Holzes wird mit Schleppern gebracht, wobei sich zunehmend Forstspezialschlepper
durchsetzen (schlechte Lastverteilung der landwirtschaftlichen Schlepper, höhere Geländegängigkeit);
Tragschlepper (Forwarder) verbreiten sich. Schäden am Boden werden wahrgenommen. Die
ersten Harvester kommen auf, ihr Anteil an der Aufarbeitung ist noch marginal; Rückegassen werden
dauerhaft gekennzeichnet. Die Erlöse für Holz stagnieren oder sinken, die Kosten für Personal steigen
stark; die Gesellschaft interessiert sich zunehmend für den Wald (Waldsterbensdiskussion).
Der Harvester hat sich durchgesetzt, der Anteil am aufgearbeiteten Volumen beträgt rund 10 %. Die
Förster sind gegenüber Bodenschäden sensibilisiert; abbaubare Schmierstoffe und Hydraulikflüssigkeiten
kommen auf; die Zertifizierungsdiskussion beginnt, ökolog. Wirtschaften soll über Ökolabels
kenntlich gemacht und über den Preis für Produkte belohnt werden. Reifendruckregelanlagen kommen
erstmals auf, Niederquerschnittsreifen werden Standard, der Trend geht zu größeren Maschinen.
Die Holzpreise sinken infolge des Sturmwurfs Wiebke.
Der Harvestereinsatz wird mehr und mehr Standardarbeitsverfahren mit Anteil am Holzeinschlag von
20 % bis 30 %. 305 Die Rückefahrzeuge werden tendenziell größer und schwerer, andererseits werden
Kleinharvester entwickelt, die in der Schwachholzernte eingesetzt werden können. Entwicklung von
Raupenharvestern und Kombi-Arbeitsverfahren wie Harvester-Seilkran, um Arbeitsflächen am Hang
zu erschließen. Dadurch wird der Anteil der befahrenen Fläche auf den Schwachholzbereich (1. und
2. Altersklasse) und auf die Hanglagen ausgeweitet.
Die ersten Betriebe sind zertifiziert (ca. 3 Mio.ha), Baumärkte werben mit zertifiziertem Holz.
Die Regiearbeit wird in den großen Forstverwaltungen stark reduziert. Die Arbeit wird extensiviert.
Menschliche Arbeitskraft wird reduziert, oder substituiert. 306 Die Holzernte wird mehr und mehr an
Unternehmer und Selbstwerber vergeben, die hochmechanisiert arbeiten. Sachzwänge beim Aufarbeiten
der von Lothar verursachten Kahlflächen: Aufarbeitung bei ungünstiger Witterung, Nichteinhalten
von Erschließungslinien im Sturmwurf haben stellenweise erhebliche Bodenschäden zur Folge.
303 IL = Industrieholz, lang
304 in Skandinavien und Kanada
305 In Niedersachsen betrug der Anteil des mit Harvestern in den Kieferngebieten Norddeutschlands geernteten
Holzes bereits 1998 über 50 % (NARJES, 1999, S. 717). Zwei Jahre später beträgt er bereits landesweit
50 %. JÄGER ET AL. (2000, S. 103) .
306 APEL (2001), S. 16

Dokumentation 128
Bemühung um
Umweltschonung
= Maximum an mögl.
Mechanisierung
(Einschneiden,
Aufarbeiten, Rücken)
Stärke der sozioökonom.
Zwänge
in versch. Richtungen
1955
Abb. 62: Entwicklung von Mechanisierung und Bemühung um Umweltvorsorge im Nachkriegsdeutschland
(schematische Darstellung).
In Abb. 62 wird versucht das Ergebnis dieser textlich beschreibenden Analyse, nämlich den
Gang und die Intensität der Entwicklung, graphisch darzustellen.
Aufgetragen sind der zunehmende Grad der Mechanisierung, der die ökonomische Motivation
der Forstbetriebe wiedergibt, sowie die Entwicklung der Bemühung um Umweltschonung,
die ökologische Motivation von Forstbetrieben und Gesellschaft. Die Winkelhalbierende
zeigt an, wo das Wachstum der technischen und der ökologischen Bemühung
gleich groß sind. Sowohl technische als auch ökologische Bemühung steigen seit den
1950er-Jahren kontinuierlich an. Allerdings ist die Steigung nicht konstant, sondern vom
Druck zweier Vektoren abhängig. Dabei stellt der vertikale Vektor den Grad der Zunahme
des Bemühens um Ressourcenschonung dar („Umweltvektor“). Der horizontale Vektor
steht für den Grad der Mechanisierung („Kostenvektor“). Die Stärke des Umweltvektors
wird verursacht durch die Kräfte:
� ökolog. Bewusstsein der Waldbesitzer,
� ökolog. Bewusstsein der Bevölkerung,
� gesellschaftliche Normen,
1975
1965
� gesellschaftliche Forderungen,
1985
1995
Gleichmäßige
Steigung
2000
Grad der
Mechanisierung
� technischer Fortschritt der Maschinen hinsichtlich der Umweltschonung

Dokumentation 129
Der Kostenvektor ergibt sich aus der Wirkung folgender Kräfte:
� Stagnierende oder sinkende Erlöse für das Produkt Holz,
Gewinnstreben des Waldbesitzers
� Steigende Kosten in den Forstbetrieben
� Technischer Fortschritt der Maschinen hinsichtlich Leistung, Einsatzspektrum
Im Zusammenspiel beschreiben die beiden Vektoren eine Steigung, die den ökologischen
Fortschritt der forstlichen Mechanisierung wiedergibt. Die Größe des Kreises soll zeigen,
wie hoch der Anteil der mobilen Mechanisierung im jeweiligen Jahr ist. Die maximale Größe
(Vollkreis in der Legende) wäre erreicht, wenn jeder Festmeter maschinell gerückt
(100 %) und jeder Festmeter von Harvestern aufgearbeitet würde (100 %).
Folgende Zusammenhänge lässt die Grafik erkennen:
In den 1950er- und 1960er-Jahren wurde die Mechanisierung nahezu ausschließlich vom
Kostenvektor bestimmt und weit vorangetrieben. Der Wald sollte in seiner räumlichen und
zeitlichen Ordnung der Technik angepasst werden, die Produktionssteigerung versprach. 307
Auch der forcierte Forststraßenbau diente der Steigerung der Produktion, aber auch dazu,
weniger Bestandesfläche befahren zu müssen. Bei der maschinellen Bringung standen zunächst
die zu vermeidenden Schäden an der Verjüngung und dem verbleibenden Bestand
im Vordergrund. 308 Auch bei der Einführung von Rückegassensystemen wurde zunächst
nur auf Schäden an den Bäumen abgehoben. 309 Erst STEINLIN hob die Gefahr von Bodenschäden
durch die Maschine besonders hervor. 310
Durch die Einführung der flächendeckenden Feinerschließung in den Staatsforstverwaltungen
in den 1960 ern und 1970ern wurde ein großer Schritt in Richtung Umweltschonung
getan („Umweltvektor“). Die Motivation kam aus den Forstverwaltungen selbst,
die dadurch die Befahrung und mögliche Schäden konzentrieren und die restliche Fläche
schonen wollten. 311
Durch die Entwicklung waldangepasster Forstspezialschlepper 312 , die aufgrund ihrer Bauweise
und der Breitreifen schonender arbeiten können, wurde zu Beginn der 1980er-Jahre
eine weitere vertikale Bewegung verursacht. Gleichzeitig stieg aber der horizontale Druck
zur weiteren Mechanisierung aufgrund der sich ab 1981 öffnenden Preis-Kosten-Schere
immens an (vgl. auch Abb. 43). Durch das Sturmwurfereignis Wiebke wurde dem Kranvollernter
zum Durchbruch verholfen. Heute wird der gesamte Einschlag maschinell gerückt,
nachdem 20 % - 30 % dieses Holzes zuvor von Harvestern geerntet wurde. Die Tendenz
ist steigend.
307 DOLEZAL (1958), S. 951
308 GLÄSER (1956), S. 7
309 STANG (1962), S. 158
310 STEINLIN (1963, S. 78). Recht anschaulich vergleicht er die Rückegassen mit Wegen zwischen den Beeten
eines Gemüsegartens. Auf diesen "Wegen" soll sich der ganze Verkehr abspielen, die "Beetfläche" dazwischen
ist Tabuzone.
311 Der Gedanke der Pfleglichkeit beim Einsatz von Technik spielte im Forstwesen im Gegensatz zu anderen
Wirtschaftszweigen schon sehr früh eine gewichtige Rolle. LÖFFLER (1994), S. 107
312 Der Forstpolitiker PLOCHMANN (1974, S.1819) fragt anlässlich der Interforst in München sinngemäß: Wann
werden Maschinen entwickelt, die sich dem Wald anpassen und nicht wie heute eine Anpassung des Waldes
an die Maschine erfordern?

Dokumentation 130
Der vertikale Druck, der heute auf die hochmechanisierte Holzernte wirkt und vor allem auf
gesellschaftliche Forderungen und Normen zurückgeht, ist groß wie nie zuvor (Interessengruppen
in der Gesellschaft).
3.2.4.2 Die Fachpresse als Spiegel des Themenwandels
Ablesbar sind diese Tendenzen und Veränderungen in der Betrachtungsweise auch aus den
Themen und ihrer Gewichtung in der Fachpresse. 313 Um dies zu überprüfen wurden Artikel
der FORSTTECHNISCHEN INFORMATIONEN, die sich mit Maschinen und Befahrung bei der Holzernte
befassen in Themen-Kategorien eingeteilt. Dabei wurden die Kategorien Schlepper/Forwarder
(1), Rückung (2), Harvester Prozessor (3) und Feinerschließung (4) gebildet.
314 Betrachtet man die Anteile dieser Themen an der gemeinsamen Zahl der Publikationen,
so ergibt ein Bild wie in Abb. 63.
Summe der 4 Kategorien
100%
80%
60%
40%
20%
0%
1955-
1959
Schlepper/ Forwarder Rückung
Prozessor/ Harvester Feinerschliessung
1960-
1964
1965-
1969
1970-
1974
1975-
1979
1980-
1984
1985-
1989
1990-
1994
1995-
1999
Abb. 63: Anteil
von vier Kategorien
von Veröffentlichungen
in den
FTI, an der gemeinsamenGrundgesamtheit.
Bis 1974 machten Themen zum Schlepper und zur Rückung den Hauptanteil dieser vier
Kategorien aus. Verschiedene Rückeverfahren wurden vorgestellt und diskutiert. Die drei
Spitzen bei der Berichterstattung über den Schleppereinsatz lassen sich folgendermaßen
erklären: während es bis 1970 v.a. um die Einführung landwirtschaftlicher Schlepper in
den Holzernteprozess ging, wird in den Folgejahren v.a. die Entwicklung von Forstspezialschleppern
besprochen. In den 1980ern sind es dann die Forwarder, die in den Blickpunkt
geraten.
Die vollautomatisierte Aufarbeitung tritt in den Vordergrund der Publikationen beginnend
mit 1970 bis Mitte der 1980er-Jahre. Zunächst sind es vor allem Prozessoren, später dann
Harvester, deren technische Daten, Leistungen und Einsatzgebiete vorgestellt werden. Die
313 Auch in Forsttechnischen Lehrbüchern wird dem Rechnung getragen. ERLER (2000a) widmet in seinem
Buch den "Ökologischen Kriterien" und der "Technikverantwortung" breiten Raum.
314 Die Kategorie Schlepper/Forwarder ist maschinenorientiert, die Kategorie Rücken bezieht sich auf das Arbeitsverfahren.

Dokumentation 131
Intensität, in der das Thema besprochen wird, lässt aber bis 1994 etwas nach. Erst seit
1995 wird der Vollerntereinsatz extrem stark thematisiert. Dabei werden nun fast ausschließlich
Kranvollernter besprochen.
Das Thema Feinerschließung wird bereits bei Einführung der landwirtschaftlichen Schlepper
zu Beginn der 1960er kurz angerissen, aber erst in den 1970ern vermehrt angegangen.
In den fünf Folgejahren nach Wiebke ist es auf einmal das Hauptthema dieser vier Kategorien.
Der Blick hat sich also unter dem Eindruck der Katastrophe von der bloßen Betrachtung
von Technik und Werkzeug fortbewegt und auf die Ressource und die Kompatibilität
des technischen Systems mit dem natürlichen System fokussiert.
3.2.4.3 Gegenwärtige Situation und Lösungsansatz
Forstwirtschaft und Gesellschaft nehmen eine unterschiedliche Stellung zum Objekt Wald
ein (vgl. im Folgenden Abb. 64).
Ebene I
Während der Wald für die Forstwirtschaft und die Waldbesitzer wirtschaftliche Lebensgrundlage
ist, ist er für die Gesellschaft vor allem eine natürliche Ressource mit Funktionen
wie Wasserspender, Erholungsraum und Luftfilter. Diese Bedeutung tritt zunehmend ins
Bewusstsein der Öffentlichkeit. Die Funktion der Holzproduktion wird subjektivistisch gesehen,
d.h. extrem verkürzt und nur auf die eigene Wahrnehmung bezogen 315 . Die Forstwirtschaft
ist durch die enge Erlös-Situation zur Rationalisierung und damit zu Stellenabbau
und Mechanisierung gezwungen. 316
Die zunehmende Mechanisierung wirkt sich auf den Wald durch ein adäquat steigendes
Risiko für Boden und Bestand aus, wie es oben dargelegt wurde (Abb. 64 links). Die Gesellschaft
beobachtet diese neue Gefährdung kritisch und hat für den Schutz der natürlichen
Ressourcen Normen unterschiedlichen Gewichts als Schutzinstrument aufgestellt (rechts).
Gleichzeitig haben sich durch erhöhte Sensibilisierung der Bevölkerung zusätzliche Forderungen
nach einer hochqualitativen Bewirtschaftung des Waldes entwickelt.
Ebene II
Die Forstwirtschaft nimmt das Risiko selbst wahr, dem sie den Produktionsstandort Wald
durch die Mechanisierung aussetzt. Ihr Lösungsansatz ist deshalb auf technische Verbesserungen
an der Maschine sowie in der Logistik und Organisation ausgerichtet, z.B. Rückegassenzwang,
(links in Abb. 64). Der Lösungsansatz der Gesellschaft besteht darin, auf
zunehmende Gefährdung des Objektes Wald sowohl direkt durch Neuschaffung bzw. Verengung
von Normen zu reagieren als auch indirekt durch ökonomischen Druck (Zertifizierung).
317
315 SUDA und SCHOLZ (1997, S. 34) und später auch PAULI (1999, S. 201) haben dies als Schlachthaus-Paradox
bezeichnet. Dies soll ausdrücken, dass eine gedankliche Entfremdung zwischen dem Produkt Holz und der
Produktion Forstwirtschaft besteht.
316 In begrenztem Rahmen und für wenige Individuen ist der Wald auch Arbeitsplatz. Deshalb wird die Mechanisierung
gesellschaftlich (schwach) unterstützt, da sich durch die vollmechaniserte Aufarbeitung eine
ergonomische Entlastung der Waldarbeiter ergibt (Reduktion der körperlichen Schwerarbeit; dafür nun
mentale Beanspruchung). Die neu geschaffenen Arbeitsplätze in den Maschinen sind für die Maschinenführer
außerdem mit einem hohen Sozialprestige verbunden.
317 ERLER (2000a, S. 673) weist auf die vielfältigen Mittel hin, die die Gesellschaft verwendet um den Verfügungsrahmen
der Forstleute einzuschränken und Kontrolle auszuüben. Dabei befürchtet er, dass durch einseitige
Überbetonung ges. Forderungen die Forstbetriebe in eine Situation geraten, in der sie nicht mehr
handlungsfähig und finanzierbar sein könnten.

Dokumentation 132
I
II
III
Forstwirtschaft
Preis-
Kosten-
Schere
Druck
Zunehmende
Mechanisierung
Technischer
Lösungsansatz:
•Breitreifen
•Niederdruckreifen
•Achslastverteilung
•Logistik,
Organisation
Risiko
Maßnahmen
Nachweis der
Fahrbewegungen
Wald
Wirt. Grundlage
Nat. Ressource
Gefahren für
Boden und
Bestand
Dokumentation
als Verknüpfung
techn. und
soz. Lösungen
Dauerhafte
Qualitätssicherung
in der Produktion
Gesellschaft
• ges. Normen
• ges. Forderungen
Kritische
Beobachtung
Reaktionen
Gesteigertes
ökologisches
Bewusstsein
Sozialer
Lösungsansatz:
•Verengung bestehender
Gebote, Verbote
•zusätzliche Normen
•ökonom. Druck
durch Kaufverhalten
Überprüfbarkeit der
Fahrbewegungen
Abb. 64: Einflussnahme von Forstwirtschaft und Gesellschaft auf die Mechanisierung im
Wald sowie mögliche Integration beider Lösungsansätze.
Druck

Dokumentation 133
Ebene III
Eine Verknüpfung der sozialen und technischen Lösung könnte durch die Dokumentation
der Befahrung geleistet werden, da hier sämtliche Fahrbewegungen von der Forstseite
nachgewiesen werden können (links).
Die Eingriffe wären dadurch für die Gesellschaft örtlich und quantitativ nachvollziehbar
(rechts). Durch Attributierung können zusätzliche qualitative Parameter erhoben werden.
Dadurch wird für die Gesellschaft das Ausmaß und Qualität der Fahrbewegungen transparent.
An dieser Stelle ist auf die einleitend gestellte Frage zurückzukommen: 318
Ist eine Befahrungsdokumentation notwendig?
Es wurde in Abb. 64 gezeigt, dass die Motivation von Gesellschaft und Forstwirtschaft,
eine Lösung zu finden hoch ist. Deshalb wurde auch von beiden Seiten die geschilderten
eigenen, in sich schlüssigen Lösungssysteme entwickelt. Eine Integration beider Lösungsansätze
zu einer gemeinsamen Lösung wurde bislang nicht versucht.
Der Ansatz Fahrbewegungen zu dokumentieren wird den Ansprüchen und Anforderungen
von Forstwirtschaft und Gesellschaft gerecht. Damit kann ein Verbindungsglied zwischen
dem sozialen und dem technischen Ansatz geschaffen werden und effiziente nachhaltige
Qualitätssicherung in der technischen Produktion eingeführt werden.
Die Frage ist deshalb zu bejahen, weil Bedarf von beiden Seiten gegeben ist.
318 siehe S. 71

Dokumentation 134
3.3 Bisherige Strategien zur Vermeidung von Befahrungsschäden
Beim Stand der Technik ist die Einführung der Rückegasse der wichtigste Ansatz, um Befahrungsschäden
zu minimieren. Alle Landesforstverwaltungen entwickelten Bestimmungen,
nach denen die maschinelle Holzernte von der Gasse aus zu erfolgen hat. 319 Dies erleichert
die Holzerntelogistik, da die Aufarbeitungslinien der Vollernter gleichzeitig die Abfuhrlinien
der Rückefahrzeuge sind, es strukturiert die Bestände und erhöht dadurch die
Übersichtlichkeit für alle Beteiligten; schließlich werden nicht vermeidbare Befahrungs- und
Bestandesschäden auf diese Linien konzentriert. Eine pflegliche, naturnahe und kleinflächige
Waldbewirtschaftung ist heute nur mit einem konsequent angelegten und benutzten
Feinerschließungssystem zu erreichen.
Zunächst soll in diesem Kapitel dargelegt werden, welcher Aufwand geleistet werden
muss, um dieses Feinerschließungssystem anzulegen, welche Schwierigkeiten und Lösungen
es derzeit gibt, um seine Einhaltung durchzusetzen. Ferner werden aktuell angewandte
Beurteilungssysteme und Management-Methoden vorgestellt, die helfen sollen,
den Boden zu schonen und das Bestandeskapital zu erhalten.
3.3.1 Anlage und Betrieb von Rückegassen
Die technischen Kriterien, deren Kenntnis zur Anlage eines gesamten Feinerschließungssystems
notwendig ist, das aus Rückegassen, Rückewegen und Seiltrassen besteht, ist ausführlich
bei DIETZ, KNIGGE und LÖFFLER (1984) beschrieben. Im Folgenden soll vor allem auf
das Vorgehen bei der Anlage einer einzelnen Gasse eingegangen werden.
3.3.1.1 Anlage
Rückegassen werden bei der Erstdurchforstung angelegt. 320 Mit Karte und Forstbussole
(Kompass) wird die Richtung festgestellt, in der die künftigen Gassen verlaufen sollen. Anschließend
wird mit Fluchtstäben die Visurlinie festgelegt. Werden die Gassen senkrecht
zum Weg angelegt, kommt in der Praxis mitunter auch der Winkelspiegel zum Einsatz. Der
Revierleiter oder Einsatzleiter bewegt sich im Bestand entlang dieser Visurlinie und markiert
entweder alle Bäume, die auf der künftigen Gasse stehen oder alle drei bis fünf Meter jeweils
einen Baum, der nahe der künftigen Gassenmitte steht. Diese Bäume werden mit
Sprühfarbe oder mit Band gekennzeichnet. Der Startpunkt der Nachbargasse wird mit
Bandmaß oder mit Schrittmaß festgestellt. Bei der Kennzeichnung der Nachbargassen
muss die Parallelität der Gassen gewahrt bleiben, um den Flächenverbrauch für das Feinerschließungssystem
gering zu halten. Mit zunehmender Länge der Gasse wirkt sich eine
Winkelabweichung mit einem größeren absoluten Betrag aus, was dazu führen kann, dass
Gassen, die nicht exakt angelegt wurden, sich am Ende schneiden. 321 Zu beachten ist dabei,
dass diese Gassenauszeichung unter schlechten Sichtverhältnissen in schwer zugänglichen
Dickungen stattfindet, was die Einhaltung der Visurlinie erschwert. Deshalb werden
Gassen oft in Zwei-Mann-Arbeit ausgezeichnet. In neuerer Zeit ist auch ein Gerät auf dem
319
MATTHIES (1999), S. 41 ff
320 Sind Pflegelinien im passenden Abstand vorhanden, werden diese übernommen und maschinenbefahrbar
erweitert.
321 Ein Winkelfehler von 1 Grad bewirkt eine absolute Abweichung von 1,74 m nach 100m, bei einem Fehler
von 2 Grad ist diese Abweichung schon nach 50m erreicht usf.. ( a � c �sin�
) c=Strecke, � =Winkelfehler,
a = Abweichung in m nach Strecke c

Dokumentation 135
Markt, das es bei Einmannarbeit erleichtert, die Linie zu halten. 322 Die Nachteile dieser
handwerklichen Verfahren sind ein relativ hoher Personaleinsatz sowie die Gefahr der Winkelabweichung.
Die physische Anlage der Gassen selbst wird heute überwiegend mit Vollerntemaschinen
geleistet, zumal im schwachen Holz, wo die Wirtschaftlichkeit von motormanueller Aufarbeitung
nicht mehr gegeben ist. Sind die Stöcke zu hoch, werden sie u.U. von Hand nachgeschnitten.
3.3.1.2 Einhaltung von Rückegassen
Um die Befahrungsschäden flächenmäßig zu minimieren und örtlich zu konzentrieren,
dürfen nur die Rückegassen befahren werden. 323 Dazu müssen diese Linien wieder auffindbar
sein. In dichten Jungbeständen sind die Gassen als Schneisen deutlich zu erkennen. Mit
zunehmendem Alter reduziert sich die Stammzahl des Bestandes in Abhängigkeit von Bonität,
Baumart und Durchforstungsmodell. Auch die Kronen schließen sich wieder über den
Gassen, so dass die Linien mit zunehmendem Bestandesalter nicht mehr klar erkennbar
sind (vgl. Abb. 50, S. 95). Um dennoch ein dauerhaftes Auffinden dieser Gassen sicherzustellen,
werden die Randbäume markiert. Dies geschieht entweder durch Kennzeichnung
dieser Randbäume mit Plastikband oder mit Sprühfarbe. Die Forstmaschinenführer orientieren
sich an den Markierungen und finden so die Linien der erlaubten Maschinenbewegung
auf.
Da sowohl Farbmarkierung als auch Plastikband eine begrenzte Dauerhaftigkeit besitzen,
ist eine turnusmäßige Erneuerung der Markierung unumgänglich. Geht man von einer -
eher hoch angesetzten - Haltbarkeit von 10 Jahren aus, und einer Erstkennzeichung im
Alter 70, so sind bei einem Umtrieb von 140 Jahren sieben Erneuerungen notwendig. Dabei
müssen konsequenterweise immer dieselben Gassen ausgezeichnet werden, eine Kontinuität,
die nicht immer leicht einzuhalten ist. Ein weiterer Nachteil dieser Markierungen
sind die Klagen der Öffentlichkeit über den bunten Wald. BURSCHEL (1993) hat dies thematisiert
und sich aus ästhetischen Gründen gegen eine übertriebene Markierung ausgesprochen.
324 Ein weiterer Nachteil sind die dabei entstehenden Kosten, die bei einer Kennzeichnung
durch Waldarbeiter ca. 10 bis 20 Euro je Hektar ausmachen. 325
3.3.2 Schonung der Gasse
3.3.2.1 Mechanische zeitliche und logistische Methoden
Bei der Aufarbeitung der Stämme fällt Astmaterial aus der Krone an. Das Vollernteraggregat
arbeitet vor der Maschine auf, dabei fällt Astmaterial zu Boden und bildet eine Reisigmatte,
auf der sich die Maschine bewegt. Fallen größere Aststücke oder sperrige Kronen
an, baut der Fahrer diese aktiv in die Unterlage mit ein. Sinn dieser Armierung ist es, den
Boden zu schonen und die technische Befahrbarkeit für die Maschine aufrecht zu erhalten
oder zu verbessern. VON WILPERT (1998, S. 33) spricht von mindestens 25 cm Reisigauflage,
322 Der "Gassenroller" funktioniert ähnlich wie eine Kabeltrommel. Dabei wird eine gelbe Schnur in eine vorher
bestimmte Marschrichtung ausgezogen. Auf dem Rückweg kann man sich an der Schnur orientieren und die
Gasse kennzeichnen. ROLLER (1999), S. 2
323 Reglements der Forstverwaltungen zusammengestellt bei MATTHIES (2000)
324 Rückegassen sollen nur dort gekennzeichnet werden, wo sie sich nicht zweifelsfrei aus der Umgebung
abheben. Wo dies nicht der Fall ist, sollen die Markierungen so klein wie möglich gehalten werden,
BURSCHEL (1993), S. 86.
325 Stundenleistung: 500 bis 1000 lfm; Lohnkosten € 25.-; Gassenabstand 20m, Gassenbreite 4m

Dokumentation 136
die bei Maschinen mit einem statischen Gesamtgewicht von 10 t bis 20 t notwendig sind,
um die kritische Grenze einer Bodenschädigung nicht zu überschreiten. 326
Allerdings ist die Verteilung des Materials sehr inhomogen, wodurch stellenweise eine
schwache oder gar keine Reisigauflage vorhanden ist. 327
Auch an den Maschinen haben sich inzwischen technische Veränderungen durchgesetzt,
die die Bodenbelastung verringern. Zu nennen sind hier zuallererst Breitreifen, die das
Gewicht der Fahrzeuge besser verteilen sollen. 328 Durch Steuerung des Reifeninnendrucks
dieser Reifen kann eine zusätzliche Optimierung erreicht werden. Auch Boogie-Achsen und
Boogie-Bänder führen durch eine bessere Gewichtsverteilung zu niedrigeren Bodendrücken.
Bindige Böden mit starkem Wassergehalt neigen bei Befahrung besonders zu plastischer
Verformung. Sind einmal Gleise vorhanden, bemühen sich die Fahrer, diesen auszuweichen,
was zur Folge hat, dass sich die Gassen zunehmend verbreitern. Andererseits sind
diese Böden bei Frost oder Trockenheit besonders tragfähig. Deshalb gestatten einige Bundesländer
leichten Maschinen bei Frost oder anhaltender Trockenheit sogar die flächige
Befahrung. 329 Für die dauerhafte Erhaltung der biologischen Befahrbarkeit von Rückegassen
auf solchen Standorten ist zeitlich angepasste Befahrung ausschließlich bei geeigneter
Witterung unabdingbar. Dabei verringert sich folgerichtig die mögliche Einsatzzeit der Maschine
in Abhängigkeit von ihrem Gewicht und dem zu befahrenden Standort. HAMPEL
(2000) 330 hat die Befahrbarkeit zweier Standorte im Tertiärhügelland für 38 Jahre modelliert.
Er hat festgestellt, dass auf einem wechselfeuchten Schlufflehm eine Maschine, die
mehr als 140 kPa Bodendruck ausübt, insgesamt 13 Jahre (!) überhaupt nicht eingesetzt
werden dürfte, was einem Drittel des betrachteten Zeitraumes entspricht. 331
326
SCHÄFER und SOHNS (1993, S.454) konnten eine Beziehung zwischen Eindringwiderstand eines Handpenetrometers
(als Maß für die Verdichtung des Bodens nach der Befahrung) und der Reisighöhe nachweisen.
327
BORT ET AL. (1993, S. 124). Die Reisigauflagen sind weitgehend unabhängig vom Rückegassenabstand und
zw. 0 cm und 30cm stark. SCHÄFFER ET AL. (1991, S. 552 ff) haben die Reisigmattestärken in zwei Befahrungsversuchen
gemessen und eine inhomogene Verteilung in der Höhe und Fläche festgestellt. An Haltepunkten
des Harvesters sind die Reisigmatten stärker, weil dort besonders viel Material anfällt. Sie empfehlen bei geringem
Reisiganfall weitere Rückegassenabstände. (vgl. auch V. WILPERT, 1998, S. 33)
328 vgl. auch die Ausführungen von Ziesak und Matthies (2001), S. 93
329
MATTHIES (1999), S. 44
330
MATTHIES und HAMPEL (2000), S. 2f
331 Dies entspricht z.B. einem Timberjack 810B mit Bereifung Nokia 600/50-22.5 PR12 und einem Reifeninnendruck
von 1,3 bar.

Dokumentation 137
Anzahl der Tage mit Befahrbarkeit
350
300
250
200
150
100
50
0
350
300
250
200
150
100
50
0
1961
1964
1961
1964
STOE 308 - wechselfeuchter Schlufflehm
Abb. 65: Anzahl der Tage an
denen die STOE 308 und
103 mit Maschinen bis 110
kPa bzw. über 140 kPa befahren
werden können. Ermittelt
wurden die Daten mit
dem Boden-
Informationssystem „Forstbefahrung“;
leicht verändert
aus MATTHIES und HAMPEL
(2000, S. 3). 332
In der Praxis sind diese Zusammenhänge bekannt, werden aber oftmals aus ökonomischen
Zwängen oder organisatorischen Verpflichtungen bei Kalamitäten nicht berücksichtigt. 333
Rechtzeitige Ausschreibung, große Auftragsblöcke und das Vorsehen von Ausweichbeständen
ergänzen organisatorisch den Spielraum, um witterungsangepaßt arbeiten zu
können.
3.3.2.2 Konzept Niedersachsen 1992
1967
1970
1973
1976
1979
1982
1985
1988
1991
1994
1997
STOE 103 - mäßig frischer bis frischer lehmiger Sand
1967
1970
1973
1976
1979
1982
1985
1988
110 kPa
140 kPa
Die Landesforstverwaltung Niedersachsen hat 1992 eine Klassifikation ihrer Standortseinheiten
in vier Gefährdungsstufen vorgenommen, die zusätzlich nach Bewirtschaftungsmaßnahmen
unterteilt sind. 334 Als Klassifikationsparameter dienen dabei die Wasserhaushaltsstufe
und das Substrat.
332 STOE = Standorteinheit
333 HAUCK (2000) hat die Konzeption einer Windwurfaufarbeitung beschrieben.
334 NIEDERSÄCHSICHE LANDESFORSTEN (1992)
1991
1994
1997
Kalenderjahr

Dokumentation 138
Tab. 25: Bodenschutzkonzept Niedesachsen für pleistozänes Flachland. Nach MATTHIES
(1998, S. 25), vereinfacht.
Gefährdungsstufe
Risiko Wasserhaushalt Substrat Empfehlung für
Holzernte
I gering nicht, schwach oder
mäßig grundwasserbeeinflusst
Durch diese Einstufung ist dem Forstpersonal in Verbindung mit der Standortkarte eine
klare Bewirtschaftungsempfehlung vorgegeben. Nachteilig ist, dass der aktuelle Wassergehalt
und die konkreten Maschinendaten nur vage berücksichtigt werden. Es wird beispielweise
von „ungünstiger Witterung“ gesprochen; Maschinen werden nicht nach Gewicht,
sondern als Forstschlepper und Forstspezialmaschinen angesprochen. Konkrete Bodendrücke
werden nicht genannt. 335
3.3.2.3 Konzept Befahrungskarten (Bayern)
tragfähig, nicht zur
Verdichtung neigend
II mäßig staufrisch Z.B. Sandlöß über
anderen Substraten
III hoch staufeucht,
wechseltrocken
IV sehr
hoch
z.B. Sandlöß über
Geschiebelehm
Einsatz ohne Einschränkung
Bei ungünstiger Witterung:
Breitreifen,
Reisigmatte
ganzjährig nur auf
Rückelinien:
Breitreifen, Reisigmatte,
keine Flächenbefahrung
naß, staunaß Moore wie III, jedoch Befahrung
nur bei günstiger
Witterung auf
befestigten Linien
Ausgehend vom zunehmenden öffentlichen Druck, aber auch von der Sorge um die dauerhafte
technische Befahrbarkeit der Rückegassen werden in Bayern auf der Grundlage von
Standortkarten Befahrungskarten erarbeitet, aus denen Gefährdungsstufen ersichtlich sind
(vgl. Tab. 26). 336 Dabei werden die Böden in drei Belastbarkeitsstufen klassifiziert, die in
den drei Ampel-Farben auf der Karte dargestellt werden. Rote Flächen stehen für die empfindlichsten
Böden, die nur bei Frost oder mit Raupenfahrzeugen befahren werden sollten.
Gelb sind diejenigen Böden markiert, deren Befahrung in Abhängigkeit vom Wassergehalt
mehr oder weniger problematisch einzustufen sind. Grüne Flächen weisen auf Böden hin,
die ganzjähring stabil sind und jederzeit auch mit Radfahrzeugen befahren werden können
(Abb. 66). Diese Karten liegen für ausgewählte Bereiche Bayerns vor. Derzeit wird an einer
flächendeckenden Umsetzung gearbeitet.
335 MATTHIES (1998), S. 26
336 STEPHAN und KREIL (2000) und HUTTNER (2001); bereits 1988 hatte LÖFFLER angeregt Bodenempfindlichkeitskarten
durch Erweiterung der Standortskarten zu entwickeln. LÖFFLER (1988), S. 93

Dokumentation 139
Tab. 26: Ampelkarten in Bayern.
Farbe Böden Befahrung
Rot sehr empfindlich, z.B. Moorböden
Gelb
Grün
in Abh. vom Wassergehalt
m.o.w. problematisch
ganzj. stabil, z.B. skelettreiche,
sandige Böden
nur bei starkem Frost, sonst Seilsystem
empfohlen
in Abh. vom Wassergehalt
ganzjährig stabil
Nach STEPHAN und KREIL (2000) sind die Rücker bereit, in bodenschonende Systeme zu
investieren, sofern dies indirekt über höhere Rückesätze honoriert wird. Da die alternativen
Kosten für die Schadensbeseitigung relativ hoch sind, das Planieren einer beschädigten
Gasse kann bis zu 13 Euro je Laufmeter betragen, ist ein finanzieller Spielraum vorhanden,
in dem der Waldbesitzer den Unternehmern entgegenkommen kann. 337
Abb. 66: Beispiel einer "Ampelkarte", die aus der Standortkarte abgeleitet ist.
Das bayerische System ist zum einen eine Weiterentwicklung des niedersächsischen Ansatzes,
weil übersichtliche Karten eingesetzt werden. Zum anderen bringt es eine Vereinfachung,
weil von vier Gefärdungsstufen mit konkreten Bewirtschaftungsempfehlungen auf
drei Stufen ohne konkrete Empfehlung zurückgegangen wird. Von Nachteil ist, dass Maschinen-
und Reifendaten nicht miteinbezogen werden, ebensowenig die aktuelle Bodenfeuchte.
Die Arbeit mit den Karten ist für den Revierleiter bei der Vorbereitung und Pla-
337 STEPHAN und KREIL (2000), S. 2

Dokumentation 140
nung der Hiebe eine Hilfe. Fraglich bleibt, ob es praktikabel ist, die Fahrer zur Orientierung
mit diesen Karten auszustatten.
3.3.2.4 Das Boden-Informationssystem „Forstbefahrung“
Die Ausrichtung der bislang besprochenen Systeme ist einseitig auf den Standort orientiert.
Daten zu den Maschinen und Informationen zu den Reifen werden nicht berücksichtigt.
Die Tragfähigkeit des Bodens hängt aber sehr deutlich vom Gewicht der Maschine, der
Achslastverteilung und der Bereifung ab. Deshalb haben MATTHIES (1998) und ZIESAK (1999)
ein Informationssystem entwickelt, das die Belastbarkeit des Bodens in Abhängigkeit von
der Standortseinheit und den Maschinen- und Reifendaten ausgibt. Aufgabe des Systems
ist es, für einen gegebenen forstlichen Standort bei ebenfalls gegebenen technischen Parametern
einen maximal tolerierbaren Bodenwassergehalt anzugeben. Ferner gibt das Programm
Hinweise zu möglichen technischen Veränderungen (Luftdruck der Reifen), mit denen
die Befahrung durchgeführt werden kann, ohne Schäden zu verursachen. Das System
arbeitet im Hintergrund mit SQL-Datenbanken, in denen Informationen zu Maschinen und
Reifen sowie zu den Standortseinheiten in aktueller Form abgelegt sind. Die Standortseinheiten
sind in fünf Gefährdungseinheiten zusammengefasst, die sich aufgrund unterschiedlicher
plastischer Eigenschaften des Bodens definieren (vgl. Tab. 15, S.89). Eine
Schlüsselrolle spielen hier der aktuelle Wassergehalt des Bodens und der Beginn seiner plastischen
Verformung beim sogenannten Grenzwassergehalt. In der Maschinendatenbank
finden sich Informationen zum Gewicht der Maschine, der Zahl der Achsen sowie spezifische
Reifendaten. Die Informationen aus den beiden Datenbanken werden zusammengeführt
und mit einer Richtwerttabelle verglichen, in der diejenigen Grenzwerte des Bodenwassergehaltes
verzeichnet sind, bei der noch keine Bodenschädigung eintritt (Abb. 67).
Die Richtwerttabelle ermöglicht also die Zuordnung des durch die Maschine erzeugten Bodendrucks
zu einem standortspezifischen Grenzwassergehalt. Dabei orientieren sich diese
Grenzwerte des Bodenwassergehalts nicht an der technischen Befahrbarkeit, sondern an
der ökologischen Befahrbarkeit, was bedeutet, dass die Rückegasse dauerhaft als Produktionsfläche
erhalten bleiben soll.
Ebene der
Datenpflege
Informationsverarbeitung
Operationelle
Ebene
Gerätespez. Daten
Maschinen,
Reifen
Maschinendaten
Eingabe durch den Nutzer:
• spezielle Standorteinheit
• spezielle Maschine
Bodenspez. Daten
Standorteinheiten
Informationssystem
Bodendaten
Richtwertabelle
Ausgabe des Informationssystems:
• Grenzwassergehalt
• Hinweise zu geänderter Reifenausstattung
Abb. 67: Struktur und Funktionsweise des Bodeninformationssystems, verändert nach
ZIESAK (1999) und MATTHIES (1998).

Dokumentation 141
Fahrer oder Waldbesitzer können im Gelände den aktuellen Wassergehalt des Bodens mit
einer TDR-Sonde 338 messen und so für die konkrete Situation vor Ort über Befahrung oder
Nicht-Befahrung entscheiden.
Das System bietet den großen Vorteil, dass es maschinen- und bodenspezifische Daten
zusammenführt und durch die aktuelle Erhebung der Bodenfeuchte auf den konkreten Fall
bezieht. Damit liegt ein Instrumentarium vor, das dem Praktiker eine präzise Einschätzung
der individuellen Befahrungssituation erlaubt. 339 Ein gewisser Nachteil liegt darin, dass es
voraussetzt, dass Fahrer oder Waldbesitzer mit TDR-Sonden ausgestattet sind und auch
damit umgehen können. 340 Das System bietet eine Entscheidungshilfe, es hat keinen Einfluss
darauf, ob tatsächlich gefahren wird und wo.
3.3.2.5 Qualitätsmanagement bei der Holzernte
Werden Aufträge an Unternehmen erteilt, bilden die vertragliche Gestaltung, die klare
mündliche Einweisung anhand des schriftlichen Auftrags und eine eindeutige Definition
der geforderten Arbeitsqualität die Voraussetzungen, mit denen die Einhaltung des Gassensystems
eingefordert werden kann. Sie entscheiden somit auch über die Holzerntequalität,
die im Anschluss an die Hiebsmaßnahme kontrolliert wird. Dies ist umso wichtiger,
wenn nicht eingearbeitete, ortsunkundige Unternehmen eingesetzt werden.
Die Thurn und Taxis Waldpflege GmbH& Co. hat eigene Standards zur Qualitätssicherung
entwickelt, die sich auch auf den Prozess der mechanisierten Holzernte beziehen. 341 Dabei
wurde zusammen mit dem REFA-Fachausschuss Forstwirtschaft ein Formblatt entwickelt, in
dem nach Abschluss der Holzerntemaßnahme Qualitätsmerkmale getrennt nach Harvester
und Forwarder erfasst und den Stufen "o.k." bzw. "nicht o.k." zugeordnet werden. Die das
Feinerschließungssystem betreffenden Qualitätsmerkmale gehen aus Tab. 27 hervor.
Tab. 27: Ausschnitt aus der Qualitätscheckliste "Mechanisierte Holzernte" des REFA-
Fachausschusses Forstwirtschaft und der Thurn und Taxis Waldpflege GmbH& Co. 342
Qualitätsmerkmal Kontrollergebnis
Einhaltung der Fahrtrassen
Einhaltung der technischen Befahrbarkeit
Bodenschäden / Reißigmatte
Harvester Forwarder
ok. nicht ok. ok. nicht ok.
Die einzelnen Qualitätsmerkmale sind in einem Erläuterungsbogen definiert und die qualitätssichernde
Maßnahme mit "laufender Kontrolle" bei allen dreien identisch beschrie-
338 Time Domain Reflectometry. Der Bodenfeuchtegehalt wird über die elektrische Leitfähighkeit ermittelt. Es
ist ein einfaches, schnelles und weitgehend zuverlässiges Verfahren der Bodenfeuchtebestimmung. Wegen
der Variabilität müssen mehrere Messungen durchgeführt werden. Auf die Problematiken bei der Messung
haben ROTHE ET AL. (1997) dezidiert aufmerksam gemacht.
339
ZIESAK (1999), S. 57
340 Für das Verfahren taugliche TDR-Sonden kosten ca. 1000 Euro bis 3000 Euro.
341 V. HEIMENDAHL (2000), S. 16
342 aus V. HEIMENDAHL (2000), S. 94, verkürzt

Dokumentation 142
ben. 343 Die Kontrolle ist vom zuständigen Einsatzleiter durchzuführen und durch Unterschrift
zu quittieren.
Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass eine Kontrolle vor Ort durchgeführt wird und die
Checkliste dem Kontrollierenden die Arbeit erleichtert. Es hat den Nachteil, dass insgesamt
29 Punkte in der Checkliste abzuhaken sind und die Kontrolle sich i.d.R. auf Stichproben
beschränken muss. Ferner werden Schäden nur sehr grob erfasst ("o.k.", "nicht o.k."), ihr
Ausmaß aber nicht festgestellt
3.3.3 Schonung des Bestandes, Konzept der Investitionssicherung
Bei den bislang vorgestellten Instrumenten ist der Blick vor allem auf Einhaltung und Schonung
der Gasse gerichtet. Die strenge Einhaltung der Gasse kann aber auch als ein Weg
zur Erhaltung der Investition auf der Restfläche des Bestandes verstanden werden.
PRÖLS (1999) berichtet von einem waldsterbensgeschädigten Revier in Ostbayern, in dem
innerhalb weniger Jahre 500 ha Vorausverjüngung unterbaut wurden. Um diese Investition
zu überwachen und zu sichern, wurde folgendes Konzept entwickelt:
1. Anlage und Kennzeichnung eines dauerhaften Feinerschließungssystem vor jeglicher
Kulturmaßnahme im Altbestand.
2. Kartenmäßige Dokumentation der Lage der Rückegassen, um auch künftig verlorene
Gassen rekonstruieren zu können. Übertragung der Gassen auf die Karte im Gelände
nach Augenmaß.
3. Anfertigung einer Erschließungskarte für jeden Bestand, die nach jedem Bestandeseingriff
ergänzt wird.
4. Um einen schleichenden Verlust an Vorausverjüngung durch ungeregelte Rückearbeiten
zu verhindern, werden die Waldarbeiter dazu angehalten, bei ZE-Aufarbeitung in Beständen
mit schlecht markierter Feinerschließung zunächst die Markierung vor der Aufarbeitung
zu erneuern.
5. Daneben werden auch die Pflanzflächen sowohl in der Natur gekennzeichnet als auch
auf der Karte erfasst.
Der Autor geht davon aus, dass 10-12 Jahre konsequente Dokumentation notwendig sind,
um sukzessive die gesamte vorhandene Feinerschließung eines Betriebes zu erfassen. Durch
die Dokumentation von Erschließungssystem und Kulturbetrieb konnten im vorgestellten
Revier anspruchsvolle waldbauliche Ziele bei sinkenden Waldschutzkosten erreicht werden.
Das System stellt eine Dokumentation der Infrastruktur dar, was einem passiven Schutz
entspricht.
Das System setzt die konsequente Einhaltung von Kartierung, Markierung, sowie die strenge
Benutzung der Gassen auf allen operationellen Ebenen voraus. Allerdings ist durch die
Erfassung der Rückegassen nach Augenmaß eine individuelle Unschärfe vorgegeben. Damit
ist das System besonders anfällig bei hoher Personalfluktuation. Die kartenmäßige Nachführung
und Archvierung bindet Arbeitskapazität.
343 Darüberhinaus sind noch genannt: "Ausweicharbeiten für Schlechtwetterperioden vorsehen", "Planungspuffer"
und "Sanktionen".

Dokumentation 143
3.3.4 Zusammenfassung der bisherigen Lösungsansätze
Der physischen Anlage von Rückegassen geht bislang die Auszeichnung voraus, die zeitaufwändig
und handwerklich geprägt ist. Innovationen haben hier nur in sehr geringem
Maß stattgefunden.
Die Einhaltung der Rückegassen erfordert Disziplin und Verantwortung der Fahrer, die bei
ihrer Navigation auf die deutliche Auszeichnung des Feinerschließungsnetzes angewiesen
sind. Die Einhaltung der Gassen wird auch unterstützt durch die Organisation und Überwachung
des Revierleiters, sowie die Kontinuität im Markieren der Rückegassen.
In der Frage der Bodenschonung ist die Entwicklung am weitesten fortgeschritten. Inzwischen
ist es (in Grenzen) möglich, für die eingesetzte Maschine und den konkreten Standort
den kritischen Grenzwassergehalt festzustellen. Dennoch fehlt ein System, das dauerhaft
nachweisen kann, welche Böden mit welcher Belastung befahren wurden.
Hinsichtlich der Bestandesschonung wurde erkannt, dass es für Maschinen im Wald Gebotsflächen
geben muss (Erschließungssystem, Feinerschließungssystem) und Verbotsflächen,
da sonst jegliche Investition gefährdet und in Frage gestellt ist. Die bisherigen (spärlichen)
Lösungsansätze sind arbeitsaufwändig und erfordern hohes persönliches Engagement
(Individuallösungen).

Dokumentation 144
3.4 Befahrungs-Dokumentation für die Forstwirtschaft
- Begründung und Konzept
Dieses Kapitel fasst die Gründe zusammen, die eine Befahrungs-Dokumentation notwendig
machen. Es wird eine Idee entwickelt, wie eine solche Dokumentation gestaltet werden
kann. Ferner wird dargelegt, welche technischen Mittel geeignet sind, diese Idee umzusetzen
und Befahrungen von Maschinen in Beständen zu erfassen und darzustellen. Dazu
wird ein Konzept entwickelt, das den Datenfluss von der Erfassung der Befahrungsdaten
über die Bearbeitung und Speicherung bis hin zur Wiederverwendung dieser Daten zu Navigationszwecken
im Gelände ermöglicht.
3.4.1 Zweck der Dokumentation
Wie bereits im Kapitel 3.2 ausführlich dargelegt, steigt der gesellschaftliche Druck, schonend
mit der Ressource Waldboden umzugehen. Gleichzeitig nehmen die Zahl der Maschinen
und deren individuelle Größe in den letzten Jahren ständig zu. Die Beanspruchung
von Rückegassen über eine Umtriebszeit hinweg ist so intensiv, dass ein Leit- und Management-System
für die Befahrung im Sinne eines vorsorgenden Bodenschutzes erforderlich
wird. Lösungsansätze sind bereits vorhanden (Kapitel 3.3), nutzen aber nicht die informationstechnischen
Möglichkeiten, die heute zur Verfügung stehen und die die Navigation
sowie die komplette Dokumentation der Fahrbewegungen erlauben.
Datenbereitstellung
Navigation
Geländeanwendung
Datenerhebung
Dokumentation
Datenspeicherung Datenbearbeitung
Abb. 68: Dokumentation ist ein Prozess, bei dem im Gelände anfallende Daten erfasst,
nachbearbeitet, dauerhaft gespeichert und für Folgeanwendungen im Gelände wieder bereitgestellt
werden.
Dokumentation ist der Prozess des Umgangs mit und der Verwaltung von Daten (Abb. 68).
Sie liefert Grundlagen für die Evaluierung und stellt Orientierungsinformationen für Folge-
Anwendungen im Gelände bereit. Dokumentation ist in vier Bereiche zu untergliedern: die
Erhebung von Informationen im Gelände bei der mechanisierten Arbeit; die thematische
Bearbeitung und Auswertung dieser Daten; die Datenspeicherung in Formaten, die auch

Dokumentation 145
noch in Zukunft lesbar sein werden, und schließlich die Bereitstellung dieser Daten für den
nächsten mechanisierten Eingriff als Navigationshilfe im Gelände.
Eine solche Dokumentation ist notwendig, um die Befahrungsquantität und -qualität zu
erfassen und hinsichtlich ökologischer Kriterien zu beurteilen. Damit soll zum einen dem
Waldbesitzer ein Überblick über die Schadschöpfung 344 bei der Holzernte im Sinne
HEINIMANNS (1999) gegeben werden, zum anderen soll ihm damit die Möglichkeit eröffnet
werden, steuernd in die Abläufe bei der technischen Produktion einzugreifen.
Zunächst wird in einem Soll-Ist-Vergleich die reale Befahrung an den geometrischen Vorgaben
gemessen und dem Fahrer für Korrekturbewegungen dargestellt sowie für Zwecke
des Controllings in einer Datei dokumentiert (Abb. 69). Analog zum Befahrungsprogramm
MATTHIES/ZIESAK kann in einem zweiten Schritt die ökologische Qualität der Befahrung erfasst
und am Soll verglichen und dargestellt werden.
3.4.2 Idee der Befahrungs-Dokumentation
3.4.2.1 Voraussetzung
Um Maschinen im Gelände geometrisch und ökologisch korrekt führen zu können, müssen
Sollvorgaben vorhanden sein, an denen sich die Maschinenführer orientieren. Auch für
eine zeitlich nachgeordnete Evaluierung des Eingriffs müssen Vorgaben für die Bewertung
vorhanden sein.
Sollgeometrien (Grunddatensatz Feinerschließung)
Die Lage des vorhandenen Feinerschließungsnetzes muss digital erfasst sein und dem Fahrer
für die Orientierung am Rechner zur Verfügung gestellt werden. Diese Linien bilden den
„Grunddatensatz Feinerschließung“, an dem der Fahrer die aktuelle Position seiner Maschine
im Gelände ablesen und sich orientieren kann. Da dieser Grunddatensatz Feinerschließung
ein Liniennetz abbildet, und die vom GPS-Empfänger übermittelten Positionen stets
eine Unschärfe aufweisen, wird sich die Maschine nicht völlig exakt auf dieser Soll-Linie
bewegen können. Deshalb muss ein Toleranz-Korridor um die jeweilige Einzellinie herum
definiert werden, dessen Einhaltung der Sollvorgabe entspricht. Auf Erfassung und Darstellung
eines solchen Grunddatensatzes Feinerschließung wird in Kapitel 3.4.3.2, S. 155
datailliert eingegangen.
Sollvorgaben zum angepassten Bodendruck (Richtwerttabelle)
Für jeden forstlichen Standort ist - in Abhängigkeit von der Bodenfeuchte- ein Grenzwert
festzustellen, der den zulässigen ökologischen Bodendruck beschreibt und ein Grenzwert,
der den Bodendruck der technischen Befahrbarkeit beschreibt. Diese Grenzwerte für die
jeweilige zulässige Bodenfeuchte sind für Standorteinheiten zu Tabellen zusammenzufassen
(Abb. 69). Diese Tabelle entspricht den Vorschlägen, die MATTHIES und KREMER (1999)
und ZIESAK (1999) gemacht haben. 345
344 Werden Werte produziert, bleiben Schäden im forstlichen System zurück. Der Begriff Schadschöpfung ist
als Gegenbegriff zu Wertschöpfung gemeint. Vgl. auch S. 77.
345 Diese Tabellen enthalten allerdings bislang nur Grenzwerte zu ökologischen Befahrbarkeit und liegen bislang
nur beispielhaft fur einige Standorte vor.

Dokumentation 146
Die Geländelage der Standorteinheiten soll digital als Polygon vorliegen. 346 Diesen Polygonen
ist die jeweilige Richtwerttabelle als Attribut zugeordnet.
3.4.2.2 Durchführung des Soll-Ist-Vergleichs während der Aufnahme im Gelände
(operative Ebene)
Der Vorgang der Datenerhebung bei der Dokumentation ist in Abb. 69 dargestellt.
Während der Bewegung im Gelände wird die aktuelle Ist-Position der Maschine durch GPS
erfasst und angezeigt. Diese Ist-Position wird an der geometrischen Soll-Vorgabe, dem
Grunddatensatz Feinerschließung gemessen. Angezeigt wird dem Fahrer sowohl die aktuelle
Lageposition der Maschine im Netz der Feinerschließung, als auch eine eventuell vorhandene
Abweichung von der jeweiligen Bezugslinie. Diese Einhaltung bzw. Abweichung
des Ists vom Soll wird aufgezeichnet und beschreibt die geometrische Qualität des Eingriffs.
Der individuelle Ist-Bodendruck der benutzten Maschine hängt zunächst vom Eigengewicht,
ihrer Beladung und der Bereifung ab (Abb. 69). Daneben spielen aber auch die Eigenschaften
des befahrenen Bodens und sein aktueller Feuchtegehalt eine Rolle. Über Sensoren
können die Achslast und der Reifeninnendruck abgefragt werden. Die aktuelle Bodenfeuchte
kann manuell mit einer TDR-Sonde gemessen werden. 347 Damit liegen alle Daten
vor, um den aktuellen Bodendruck mit der Soll-Vorgabe des Grenzwertes in der Richtwerttabelle
zu vergleichen. Die Sollwert-Überschreitung bzw. Unterschreitung gibt die
ökologische Qualität des Eingriffs wieder. Auch sie ist dem Maschinenführer anzuzeigen
und abzuspeichern.
Durch die Anzeige von geometrischer und ökologischer Qualität der aktuellen Befahrung
besteht für den Maschinenführer die Möglichkeit, seine Fahrbewegungen (geometrisch) zu
korrigieren bzw. den Reifenfülldruck (ökologisch) anzupassen oder gar die Arbeit abzubrechen.
348
Ist
Geometr.Qualität Ökolog. Qualität
Soll
Darstellung
Aktuelle
Position
Geometrische
Vorgaben
Abweichung
Achslast
Anzeige am Display
Eintrag in Datei
Aktueller
Bodendruck
Richtwerttabelle
für Standort
346 Quelle dazu ist die Standortskarte
347 Vgl. Fußnote 338, S. 141
348 Letzteres nach Absprache oder nach einer im Vorhinein getroffenen Vereinbarung.
Abweichung
Reifeninnendruck
Bodenfeuchte
Abb. 69: Soll-Ist-Vergleich
von geometrischer und ökologischer
Qualität der Befahrung.

Dokumentation 147
Während das beschriebene Vorgehen zur Feststellung der geometrischen Qualität mit relativ
geringem Aufwand und überschaubarer Vorarbeit verbunden ist, ist das beschriebene
automatisierte Verfahren zur Erfassung der ökologischen Qualität des Eingriffs bereits im
Gelände noch weitgehend Vision. Zum einen ist die Sensortechnik noch nicht für diese
Fragestellung erprobt, zum anderen liegen bislang die Richtwerttabellen nur für einige wenige
Standorteinheiten vor.
3.4.2.3 Qualitätsbeurteilung nach Abschluss der Aufzeichnung (Steuerungsebene)
Während der Soll-Ist-Vergleich im Gelände (operative Ebene) sich auf die aktuelle Situation
bezieht und zum Ziel die unmittelbare Korrektur durch den Fahrer hat, betrachtet der Soll-
Ist-Vergleich auf Steuerungsebene die Qualität des gesamten Einsatzes. Das Ziel ist hier die
Nachbearbeitung der gesamten erfassten Daten und ihre Bewertung.
Legt man die Daten der realen Befahrung einer Holzerntemaßnahme wie eine Schablone
über den Grunddatensatz Feinerschließung, kann die geometrische Qualität der erfolgten
Gesamt-Befahrung festgestellt werden. Unzulässige Abweichungen werden in ihrem Ausmaß
fassbar, dadurch können das Befahrungsprozent, die Länge der regulären Gassenbefahrung
sowie die Länge der irregulären Bestandesbefahrung berechnet werden. Sind bereits
mehrere Eingriffe dokumentiert worden, kann auch eine Bilanz der Gesamtzahl der
Befahrungen erstellt werden, wie die Summe aller gefahrenen Laufmeter im Bestand, die
verbrauchte Fläche oder die Zahl der Überfahrten in bestimmten Bereichen. 349
Maschinendaten
Bodendaten
Einhaltung d.
Gassen
Realität
Vergleich
Richtwerttabelle,
aktuelle
Bodenfeuchte
Grunddatensatz
Feinerschliessung
Beurteilung
Ökolog. Qualität
der Befahrung
Geometr. Qualität
und Quantität
der Befahrung
Richtwerte Ergebnis
Abb. 70: Verfahrensweg, um die Qualität des Maschineneinsatzes festzustellen.
Neben diesem quantitativen geometrischen Vergleich sind im Nachhinein auch ökologische
Bewertungen der Befahrung möglich, wenn qualitätsbeschreibende Attributdaten während
des Eingriffs erfasst werden und die Grenzwerte des Bodendrucks für den jeweiligen
Standort bekannt sind. Bei den Attributen handelt es sich um die Achslast der Maschine,
den Reifeninnendruck und den Wassergehalt des Bodens zum Zeitpunkt der Befahrung.
349 Hierbei ist es sinnvoll Überfahrungsklassen zu bilden, ähnlich wie dies MCMAHON (1997) getan hat.

Dokumentation 148
Diese Werte können dann mit der Richtwerttabelle für den speziellen Standort dahingehend
verglichen werden, ob der für die ökologische bzw. technische Befahrbarkeit kritische
Grenzwassergehalt überschritten wurde oder nicht. Sind Befahrungen mit Richtwertüberschreitungen
erfolgt, können diese Flächen graphisch dargestellt und ihr Anteil berechnet
werden. Dabei sind prinzipiell acht Fälle denkbar:
Tab. 28: Mögliche Orte (Geometrie) und mögliche Qualitäten (Bodendruck) der Befahrung.
Links: Bodenschonung (Druck) / rechts: Einhaltung der Vorgabelinien (Orte)
Geometrie
Richtwerte zum zulässigen Bodendruck für ...
.. ökologischen Schaden .. technischen Schaden
unterschritten überschritten unterschritten Überschritten
Fahrereignis auf der Gasse 0 / 0 1 / 0 0 / 0 1 / 0
Fahrereignis im Bestand 0 / 1 1 / 1 0 / 1 1 / 1
Damit werden die ökologische 350 und die geometrische Qualität der Befahrung messbar
und in ihrem Ausmaß darstellbar. Diese Information kann als Kartenausdruck dem örtlichen
Wirtschafter zur gezielten Überprüfung vor Ort zur Verfügung gestellt werden. Dadurch
kann er sich nach der Hiebsmaßnahme ein Bild über die Qualität des Maschineneinsatzes
machen. Er kann kritische Orte gezielt im Gelände aufsuchen und überprüfen, sie
auf der Karte mit Ergänzungen oder Änderungen versehen und an die Dokumentationsstelle
zurückgeben.
Grunddatensatz
Feinerschließung
Reale Befahrung
Einhaltung RG: 87%
Befahrung
des Bestands: 13%
Befahrung bei
krit. Wassergehalts
auf Fläche: 0%
Abb. 71: Die reale Befahrung
wird mit den Vorgaben des
Grunddatensatzes Feinerschließung
verglichen. Abweichungen
werden graphisch
mit Raumbezug dargestellt
und als Werte ausgegeben.
350 Incl. der technischen Qualität, die bezüglich des Schadens eine Teilmenge der ökologischen Qualität ist.

Dokumentation 149
3.4.3 Konzept zur Umsetzung der Befahrungsdokumentation
Da bislang keinerlei Erfahrungen zur Dokumentation vorliegen bzw. keine Navigationseinsätze
gefahren werden, soll im Folgenden versucht werden, die grundlegenden Notwendigkeiten
und Erfordernisse zu entwickeln, die das System der Befahrungs-Dokumentation,
wie es oben skizziert wurde, beinhalten muss (Abb. 68, S. 144).
3.4.3.1 Datenerhebung
Der Fahrer ist mit dem Führen des Fahrzeuges und dem Arbeitsvorgang voll ausgelastet.
Deshalb soll die Datenerhebung weitgehend automatisiert erfolgen, ohne zusätzliche Tätigkeiten
durch den Maschinenführer. Dabei stellt sich die Frage nach der Hardware-
Ausstattung der Maschine, der verwendeten Software, die dem Fahrer darstellt, wo er sich
gerade bewegt, und dem Format, in dem die erhobenen Daten für die Weiterbearbeitung
abgespeichert werden.
3.4.3.1.1 Hardware
Ein gegen Erschütterungen und Vibrationen unempfindlicher Rechner (ruggedized) ist zu
verwenden, der in der Lage ist, Grafiken für die Orientierung anzuzeigen. Deshalb ist ein
blendfreies Display mit Kontrastregelung ebenso notwendig wie ausreichend Speicherplatz
zur Ablage der Daten. Solche Rechner arbeiten heute üblicherweise auf PC-Basis mit Windows-Betriebssystemen.
Die Dateneingabe sollte über Folientastatur erfolgen, um Verschmutzungen
zu vermeiden. Beim Einsatz auf Harvestern muss der Rechner multi-taskingfähig
sein, da neben der Dokumentations-Software auch noch das Programm zur Einschnittoptimierung
laufen muss. Es werden so viele serielle Schnittstellen (RS 232) benötigt,
wie externe Sensoren oder Geräte angeschlossen werden. Notwendig ist ferner ein
GPS-Empfänger, der die aktuellen Positionsdaten der Maschine erfasst und an den Rechner
weitergibt. Die Genauigkeit, mit der dieser Empfänger arbeitet, sollte im Bereich von
+/- 1 m liegen, damit die Unschärfe der Erhebung innerhalb der Rückgassenbreite bleibt.
Dazu ist es heute noch erforderlich, neben dem reinen GPS-Signal auch das differenzielle
Korrektur-Signal zu verwenden (vgl. Kap. 1.4.4, S. 16).
3.4.3.1.2 Software
Um die Positions-Daten aufzuzeichnen und die anfallenden Attributdaten zu erfassen, bedarf
es einer Software, die automatisiert Informationen aus verschiedenen Quellen wie z.B.
externen Sensoren aufzeichnen kann und zu einem Datensatz verbindet. 351 Dazu sind diverse
handelsübliche GIS-Programme in der Lage bzw. sind heute Software-Werkzeuge 352
vorhanden, mit denen spezielle Anwendungen erstellt werden können. Das Programm
muss Daten darstellen, filtern und fortlaufend in eine Datei ablegen können, die über eine
oder mehrere RS 232-Schnittstellen einlaufen. Ferner muss es einfach zu bedienen sein,
weil es sich bei den Anwendern um Waldarbeiter ohne EDV-Ausbildung handelt.
Die Darstellung muss wegen der besseren Orientierung in graphischer Form erfolgen. Eine
Karte des Einsatzgebietes mit den einzuhaltenden Linien ist anzuzeigen. Ebenso sind die
aktuell gemessenen Positionsdaten der Maschine in dieser Karte darzustellen. Wichtig ist
ferner, dem Fahrer nicht nur die Linien in ihrer Topologie zu visualisieren, sondern auch
351 Ein händischer Start und Stop der Datenaufzeichnung hat den Nachteil, dass Aufzeichnungen vergessen
werden können.
352 auch als Tools bezeichnet

Dokumentation 150
den absoluten Betrag der Abweichung in Metern anzugeben, wie dies beispielsweise bei
der im Rahmen dieser Arbeit entwickelten Anwendung WaldNAV gelöst wurde. 353 Die Bildschirmdarstellung
soll dynamisch entsprechend der Fahrbewegung rotieren, um die Orientierung
beim Navigationsvorgang zu erleichtern. Aufgezeichnet werden sollen nur die Bewegungen
des Fahrzeuges, weshalb Positionen auszufiltern sind, die bei Stand der Maschine
gemessen wurden. Dadurch wird nur dann aufgezeichnet, wenn die Maschine sich
auch bewegt. 354
Zumindest auf Harvestern läuft parallel ein Programm zur Einschnittoptimierung. Hier wären Anpassungen zwischen den
Programmen vorzunehmen und Umschaltmechanismen einzubauen, wann welches Programm im Vordergrund erscheinen
soll.
3.4.3.1.3 Format und Datenstruktur
Es ist zu unterscheiden zwischen dem Format und der Datenstruktur des Grunddatensatzes
Feinerschließung und dem Format der Dateien, die beim Soll-Ist-Vergleich zur Qualitätsbeurteilung
des Eingriffs erhoben werden. Vor allem beim Grunddatensatz Feinerschließung
ist die Dauerhaftigkeit des Datenformats wegen der Langfristigkeit der Nutzung eines Feinerschließungssystems
von überragender Bedeutung.
Format des Grunddatensatzes Feinerschließung
Es muss gewährleistet sein, dass die Daten des Grunddatensatzes von allen jetzigen und
zumindest in mittelfristiger Zukunft zu erwartenden Programmen und Betriebssystemen
lesbar sind. Deshalb ist es angebracht, kein proprietäres 355 sondern ein möglichst allgemeingültiges
Format zu verwenden. Hierbei bietet sich das ASCII-Format an. 356 Zu verwenden
ist eine Datenstruktur, die, durch Kommata getrennt, die einzelnen Informationen in
Kette aneinanderreiht. Dabei ist für jede Gasse ein Anfangs- und ein Endpunkt zu speichern
sowie alle Brechpunkte der verbindenden Linie. Die Datensätze sind durch Zeilensprung
getrennt.
Sind die Abstände zwischen den gespeicherten Positionen des Grunddatensatzes nicht größer als ca. 5 m, können auch
die Einzelpositionen dem Fahrer zur Orientierung dargestellt werden. Es handelt sich dann um Pseudolinien, die eine
Abfolge von Punkten darstellen, aber keine Topologie 357 im Sinne eines Geographischen Informationssystems besitzen.
Sie benötigen mehr Speicher liefern dafür aber auch detaillierte Geländeinformation. Für solche „Primitivdatensätze“ kann
ohne Aufwand ein Skript geschrieben werden, das den Import der Punkte und ihre Verkettung zu Linien mit topologischen
Beziehungen in speziellen Programmen erlaubt.
Die abgespeicherten Rechtswerte und Hochwerte sind durch zwei Attribute zu ergänzen
(Tab. 29). Das erste Attribut kann die Werte (1/2/0) annehmen und gibt an, ob es sich um
einen Gassenanfang oder ein Gassenende handelt oder um einen Brechpunkt auf der Linie
dazwischen. Diese Information ist notwendig, wenn die Daten von GIS-Programmen in
Linien umgewandelt werden sollen. Das zweite Attribut ist die numerische Bezeichnung
353 Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden., S.Fehler! Textmarke nicht definiert. und , S. 39
354 Zusätzlich denkbar, aber nicht zwingend notwendig ist es, den Fahrer aktiv Attribute erfassen zu lassen.
Diese Attribute sind auf jeden Fall händisch einzugeben, da sie lokalen oder zeitlichen Bezug haben und sich
mit der Bewegung der Maschine und dem Zeitfortschritt ändern. Bei der lokalen Attributinformation handelt
es sich zum einen um Punktinformation, z.B. Stellen, an denen die technische Befahrbarkeit nicht mehr gegeben
ist, zum anderen können Linieninformationen notwendig sein, beispielsweise um eine Gasse komplett
als beschädigt zu markieren. Punktinformation bezieht sich nur auf die Position, an der die Maschine stand,
als das Attribut eingegeben wurde, Linieninformation bezieht sich auf die gesamte abgefahrene Linie.
355 spezielles Produktformat
356 Die Fortentwicklung des ASCII-Formats ist der Unicode, bei dem ein Zeichen durch 2 Byte definiert werden.
Der Unicode ist abwärtskompatibel. UNICODE ( 2001) http://www.unicode.org
357 = Nachbarschaftsbeziehung von geometrischen Objekten

Dokumentation 151
der Gasse in der jeweiligen Erschließungseinheit (Gassenschlüssel). Eine laufende Nummerierung
der Datensätze ist verzichtbar, wenn die Reihenfolge streng eingehalten wird.
Tab. 29: Vorschlag für das Format des Grunddatensatzes Feinerschließung.
Rechtswert Hochwert Lage in
der Gasse
Gassennummer
4474801.6 5363617.9 1 1
4474802.6 5363616.7 0 1
4474807.4 5363605.8 2 1
4474821.6 5363637.9 1 2
4474822.6 5363636.7 0 2
4474827.1 5363626.7 0 2
4474827.4 5363625.8 2 2
Ein solcher Datensatz stellt sicher, dass die Werte in Mapping-Systemen und Geographischen
Informationssystemen als Linien abgebildet werden können. Der Vorteil der Darstellung
als Linie gegenüber einer Pseudolinie ist, dass ein Korridor um die Linie gelegt werden
kann, der als Sollbereich der Navigation akzeptiert wird. 358
Die Pufferung des Toleranzkorridors um die Linien des digital abgebildeten Feinerschließungsnetzes
kann im Navigationsprogramm selbst erfolgen.
Im Grunddatensatz Feinerschließung müssen keine Bestandesgrenzen abgespeichert sein.
Diese sind für die Einhaltung der Linien als Information unerheblich. Auch Negativ-
Geometrien müssen nicht enthalten sein, da alle Flächen, die sich außerhalb des Toleranzkorridors
befinden, per definitionem als zu meidende Flächen gelten. 359 Negativ-
Geometrien, also z.B. Flächen mit Vorausverjüngung, sind sinnvoller Weise in einen eigenen
"Grunddatensatz Schonflächen" aufzunehmen. So kann dem Fahrer zusätzliche Information
über besonders zu schonende Flächen gegeben werden.
Der Speicherbedarf des Grunddatensatzes Feinerschließung beträgt für Pseudolinien ( 20 m
Gassenabstand und 20 Brechpunkten je 100 lfm Gasse), 2 KB je ha. Mit durchschnittlich 5
Brechpunkten je 100 Laufmeter Gasse (was der Realität nahe kommen dürfte, aber für die
Orientierung den Import als Linie zwingend erforderlich macht) beträgt der Speicherbedarf
0,5 KB je ha. Auf 1000 ha bezogen sind dies 2 MB Speicherbedarf für das gesamte Feinerschließungssystem.
Format der Dokumentationsdatei
Die für die Dokumentation (Qualitätsnachweis) erhobenen Daten sind in einem Format
abzulegen, das die wechselseitige Kommunikation von Programm und Vorgaben aus der
Datenaufbereitung sicherstellt. Da davon auszugehen ist, dass Rechner und Software ver-
358 Der Nachteil ist, dass diese Punkte für sich allein für die Navigation nicht genügen, sondern erst in Linien
umgewandelt werden müssen.
359 Positiv-Geometrien sind von der Maschine einzuhalten, Negativ-Geometrien sind zu meiden (vgl. Abb. 74
und Erläuterungen S. 156).

Dokumentation 152
schiedener Hersteller eingesetzt werden, ist auch hier ein einheitlicher Kommunikationsund
Datenstandard anzustreben, ähnlich wie dies bei den Einschnittoptimierungsprogrammen
mit StanForD erreicht wurde. 360
Bei der Befahrungs-Dokumentation bietet es sich an, die Datenstruktur an das NMEA-
Format anzulehnen, in dem die GPS-Daten gesendet werden. 361 Dabei handelt es sich um
einen ASCII-Code, dessen einzelne Daten fortlaufend durch Kommata getrennt dargestellt
werden. Die Datensätze sind durch Zeilensprung getrennt. Jeder Datensatz enthält neben
der Zeit und der Position auch noch Informationen zur Qualität des empfangenen Signals.
Deren Erfassung ist notwendig, um bei der Nachbarbeitung u.U. auf die Qualität der Positionsmessung
filtern zu können.
Tab. 30: Beispiel eines NMEA-183 Datensatzes.
GPGGA,085752,4922.5905,N,00745.7419,E,1,05,1.20,430.3,M,47.9,M,3,0000,*7B
Nimmt man diesen Datensatz und seine Struktur als Grundlage für das Dokumentationsformat
kann Attributinformation ergänzt werden, die Zusatzinformationen zur geometrischen
und ökologischen Qualität der Befahrung gibt (Abb. 72). 362
GPS-Daten
Datensatz
DGPS-Qualitätsinfo Geometriedaten Zeit
Qualität
geometrisch
Abb. 72: Aufgliederung der während einer Befahrung erfassten Daten
(Positionsdatendatei).
Attributdaten
Qualität
ökologisch
Dabei ist zu unterscheiden zwischen permanenten Attributdaten, die i.d.R. für ein ganzes
Projekt gültig sind und leicht veränderlichen Attributdaten.
Leicht veränderliche Attributdaten ändern sich häufig innerhalb eines Projektes, wie z.B.
der Reifeninnendruck oder die aktuelle Achslast. Deshalb müssen sie über Sensoren raumbezogen
erfasst und direkt an die Positionsdaten angehängt werden. So kann beispielsweise
je nach Ladezustand sich verändernde aktuelle Achslast von Forwardern abgefragt werden
und als Attribut in den Datensatz miteingehen.
360
BERGMANN (1997), S. 55. StanForD bedeutet Standard for Forest Data and Communications und wurde
von SkogForsk 1986 initiiert.
361 Vgl. auch Fußnote 93.
362 Die gesammelten Positionsdaten lassen eine Aussage zur geometrischen Qualität der Befahrung zu, wenn
man sie mit dem Grunddatensatz Feinerschließung vergleicht (vgl. Kapitel zu Erstellung des "Grunddatensatzes
Feinerschließung", S. 155).

Dokumentation 153
Tab. 31: Vorschlag für ein Format zur Dokumentation auf Basis des NMEA 183-Formats .
Nr. Typ Beispiel Beschreibung Quelle
1 Zeit 71512 UTC-Zeit, [h,min,sec] NMEA 183
2 Zeit 170200 Datum Systemdatum
3 Position 4951.9764 Breite [Grad, dez. Minuten] NMEA 183
4 Position N Hemisphäre [Nord, Süd] NMEA 183
5 Position 0710.4519 Länge [Grad, dez. Minuten] NMEA 183
6 Position E Hemisphäre [Ost, West] NMEA 183
7 Position 554.4 Höhe über Meer NMEA 183
8 GPS-Qualität 2 Korrektursignal (GPS=1, DGPS=2) NMEA 183
9 GPS-Qualität 7 Satellitenanzahl NMEA 183
10 GPS-Qualität 2 GPS-Qualitätsindikator NMEA 183
11 GPS-Qualität 4 Alter des Korrektursignals [sec] NMEA 183
12 GPS-Qualität 1.47 HDOP NMEA 183
13 Befahrungs-Q., geo. 2.3 Abweichung von der Soll-Linie [m] Programm
14 Befahrungs-Q., geo. 2.5 Toleranzgrenze [m] 363
Programm
15 Befahrungs-Q., geo. 0/1 im / außerhalb des Sollkorridors Programm
16 Befahrungs-Q., öko. 1.3 Aktueller Reifeninnendruck [bar] Sensor
17 Befahrungs-Q., öko. 6.3 Aktuelle Achslast [t] Sensor
18 Befahrungs-Q., öko. 0/1 Überschreitung des zulässigen
ökologischen Bodendrucks
19 Befahrungs-Q., öko. 0/1 Überschreitung des zulässigen
technischen Bodendrucks
... n .... x.y Sonstige Information ....
Programm
Programm
Diese automatisiert erfassten GPS-Daten und Sensorinformationen (=leicht veränderliche
Attributdaten) sind in einer Positionsdatei abzulegen, deren Inhalt und Format in Tab. 31
beschrieben ist. Daneben finden auch noch Informationen Eingang in den Datensatz, die
das Navigationsprogramm vergibt.
363 Das entspricht einem Korridor von 5 m, in dem die Antenne (und damit das Fahrzeug) sich aufhalten darf,
ohne dass eine Überschreitung (Nr. 17) festgestellt wird.

Dokumentation 154
Durch die abgespeicherte Systemzeit ist eine Überprüfung der zeitlichen Abfolge der Vorgänge
sichergestellt (Zeile 1 und 2). Der GPS-Empfänger liefert die Koordinaten
(Zeile 3 -7). 364 Damit kann die Abweichung von der Soll-Linie berechnet und vermerkt werden
(Zeile 13). Sinnvoll ist es neben diesem absoluten Betrag der Abweichung und der
Weite des Toleranzkorridors (Zeile 14) auch die Überschreitung dieses Sollbereiches (Sollkorridor)
binär zu vermerken (Zeile 15). Die aus Sensoren stammenden Informationen (Zeile
16 und 17) können später bei der Auswertung zu einem spezifischen Bodendruck verrechnet
und mit den Sollwerten verglichen werden (teilautomatisierte Variante). Werden die
standortspezifischen Sollwerte für den Bodendruck während des Einsatzes im Rechner mitgeführt,
kann der aktuelle spezifische Bodendruck in Echtzeit mit diesem Sollwert verglichen
und die Über- bzw. Unterschreitung als 0 oder 1 im Datensatz vermerkt werden (vgl.
Zeilen 18 und 19). Es handelt sich dann um eine vollautomatisierte Variante.
Um bei der Nachbearbeitung der Daten Ausreißer identifizieren zu können, ist Information
über die Qualität des empfangenen GPS-Signals sinnvoll (Zeile 8 - 12).
Durch die einfache Struktur ist ein Import in alle Standard-Programme sichergestellt.
Die bereits erwähnten permanenten Attributdaten beschreiben eine ökologische Qualität
des Eingriffs bzw. bilden das Soll für die Beurteilung des Eingriffs, die sich in aller Regel auf
den gesamten Bestand bezieht. Dies sind Reifen- und Maschinendaten sowie Informationen
zum forstlichen Standort und zur aktuellen Bodenfeuchte. Da sie sich während eines
Projektes selten ändern, ist es sinnvoll, diese permanenten Daten nicht raumbezogen, sondern
projektbezogen zu erfassen und in einer separaten Datei abzuspeichern. Dies erfolgt
in der Datei der Metadaten, in der bereits die Kopfdaten enthalten sind, die vor Beginn der
Projektarbeiten eingegeben wurden und Informationen wie Fahrer und Waldort, Bestandeskennziffer
o.ä. enthalten. (Abb. 73). 365 Durch das Abspeichern der permanenten Attributdaten
in der Metadatei werden Redundanzen vermieden. Ein Programm wie "Forstbefahrung"
366 liefert z.B. diese Informationen als Text, die über eine noch zu definierende
Schnittstelle an die Metadatei zu übergeben sind. Erfolgen während der Durchführung des
Projektes Änderungen, die permanente Attribute betreffen, beispielsweise hinsichtlich der
Bereifung oder der Bodenfeuchte, sind diese Änderungen händisch im Sinne einer Protokollnotiz
in die Metadatei nachzutragen, wobei dieser Nachtrag mit der aktuellen Systemzeit
attributiert wird. Da die Datensätze der Positionsdatei ebenfalls mit der Zeit attributiert
sind, kann später festgestellt werden, für welche Datensätze diese Änderung gilt.
364 In der Tabelle sind WGS 84 Koordianten dargestellt, es können aber auch GK-Koordinaten abgespeichert
werden.
365 Metadaten sind "Daten über Daten". Sie beschreiben Eigenschaften von Datensätzen und stellen den inhaltlichen
Kontext her. Aus sehr allgemeiner Perspektive gesehen, machen erst Metadaten aus Daten Informationen
(STROBL, 1995, S. 276). In diesem Sinne sind die permanenten Attributdaten keine Metadaten,
sondern nur die ebenfalls in der Metadatei gespeicherten Kopfdaten.
366 Kap. 3.3.2.4, S.140

Dokumentation 155
Maschinendaten
Bodendaten
Fahrbewegungen
(geometr. Qualität)
Sensor-Info
(ökolog. Qualität)
Abb. 73: Projektbezogene Ablage der Daten während der Datenerhebung. Verknüpfung
über die Zeit.
Die Benennung der beiden Projekt-Dateien soll das Projekt und den Dateityp erkennen lassen.
3.4.3.2 Datenbearbeitung
Projekt 1
Datei:
Metadaten
(permanente Attribute)
Datei:
Positionsdaten
(veränderliche Attribute)
Für das gesamte Datenmanagement spielt die Datenbearbeitung eine entscheidende Rolle.
Hier sind personelle Ressourcen für die computergestützte Informationsverarbeitung bereitzustellen.
Die Bearbeitungsschritte sollen zwar weitgehend automatisiert erfolgen, bedürfen
aber kompetenter Überwachung.
Die Datenbearbeitung hat zwei Aufgaben: zum einen soll aus den realen Befahrungsdaten
der "Grunddatensatz Feinerschließung" abgeleitet und, soweit notwendig, ergänzt werden.
Zum anderen soll aus denselben Befahrungsdaten eine Grundlage zur ökologischen Qualitätsbeurteilung
des Maschineneinsatzes aufbereitet werden.
In jedem Fall ist vor der Weiterverarbeitung und -verwendung der Daten deren Qualität zu
überprüfen. 367 Dies geschieht zunächst durch visuelle Überprüfung, ob sich Ausreißer hinsichtlich
der Lage im Datensatz befinden, die durch Erfassungsfehler und nicht durch Fehlbefahrung
entstanden sind. In einer zweiten Stufe können diese Lage-Ausreißer in ihrer
attributierten GPS-Qualitätsinformation überprüft werden (vgl. Tab. 31). Diese Fehler sind
zu entfernen soweit sie erkennbar sind.
3.4.3.2.1 Erstellung des "Grunddatensatzes Feinerschließung"
Aus der aufgezeichneten realen Befahrung eines Bestandes, also dem Gassenaufhieb und
den Folgebefahrungen, kann das vorhandene Feinerschließungsnetz digital abgebildet
werden (Abb. 74). Erfolgt die Anlage der Linien mit dem Programm WaldNAV, das zur
Anlage von Mulchlinien ebenso eingesetzt werden kann wie zur Anlage von Rückegassen,
wird deren tatsächliche Lage während des Arbeitsvorgangs automatisch aufgezeichnet.
Wird das Erschließungssystem konventionell vom Revierleiter ausgezeichnet, kann eine der
Holzerntemaschinen mit GPS ausgestattet werden und durch ihre Fahrbewegungen die
367
LIEBIG (1999), S. 18 beschreibt die notwendigen Schritte der Qualitätsprüfung von Daten für ein GIS allgemein.
Zeit

Dokumentation 156
Lage der Linien im Gelände kinematisch erfassen. Diejenigen Vektoren der real angelegten
Feinerschließung, die dem Erschließungskonzept entsprechen, sind zum "Grunddatensatz
Feinerschließung" zusammenzufassen (Abb. 74). Die anderen, z.B. die Befahrung von
Forststrassen durch den Rücker, sind zu entfernen. Dieser Grunddatensatz stellt die positiven
Geometriedaten dar, an denen sich alle Folgeeingriffe zu orientieren haben. 368
Damit ist dem Fahrer ein Netz von Soll-Linien an die Hand gegeben, das ihm die Orientierung
erleichtert, Qualitätsarbeit ermöglicht und letztlich den Produktionsfaktor Boden
schont.
Der Vorteil, den "Grunddatensatz Feinerschließung" aus realen Befahrungsdaten abzuleiten,
liegt darin, dass es sich um Linien handelt, die schon dem Gelände angepasst sind. Beim
umgekehrten Vorgehen, der Erzeugung von Ideal-Linien im Büro und der anschließenden
Umsetzung dieser Linien im Bestand, kann es zu Schwierigkeiten kommen, wenn Geländehindernisse
beim Design eines solchen Feinerschließungssystems nicht bekannt waren. Dieser
"Grunddatensatz Feinerschließung" kann durch Sondererhebungen ergänzt werden, bei
der bestimmte Flächen von der Befahrung ausgegrenzt werden, z.B. Flächen mit Voranbau.
Dadurch ergibt sich ein pragmatisches, an die tatsächlichen Verhältnisse angepasstes
System, das dennoch die Belange des Flächen- und Bodenschutzes berücksichtigt. 369
Befahrung
Harvester
Befahrung
Rücker
Nachbearbeitung
Grunddatensatz
Feinerschließung
zu schonende
Flächen
Abb. 74: Erstellung des Grunddatensatzes Feinerschließung. Diese für künftige Befahrungen
einzuhaltenden Linien (positive Geometrien) können ergänzt werden durch geometrische
Figuren, deren Befahrung zu vermeiden ist (negative Geometrien).
368 In der Landwirtschaft spricht man von Referenzkurs. Das ist eine digitale Linie, die ein Fahrzeug bei der
Erstbefahrung aufgezeichnet hat. Bei Folgebefahrungen kann diese als Leitlinie verwendet werden. STOLL und
KUTZBACH (2000, S. 132)
369 Sinnvollerweise ist die Befahrungsdokumentation in ein Gesamtlogistikkonzept zu integrieren wie BECKER
(1998) oder RÖSLER (1999) es beschrieben haben. Schlüsseltechnologie für ein solches Logistikkonzept ist GPS
oder ein vergleichbares System.
+
-

Dokumentation 157
Handelt es sich bei den zu bearbeitenden Befahrungsdaten um einen Folgeeingriff, sind
diese mit dem Grunddatensatz abzugleichen. Abweichungen werden festgestellt und gehen,
falls unzulässig, in die Qualitätsbeurteilung mit ein. Zulässige Abweichungen, z.B. die
Neuanlage von Gassen, gehen als Ergänzungen in den Grunddatensatz Feinerschließung
ein.
Ziel eines solchen Grunddatensatzes Feinerschließung ist es, über mindestens eine Umtriebszeit
dieselben Fahrlinien zu halten und für Extremsituationen (Sturmwurf) Orientierungshilfen
bereitzustellen.
Die Nachbearbeitung erfolgt zum einen als technische Tätigkeit, zum anderen als Management-Tätigkeit.
Die technische Durchführung der Datenbearbeitung erfordert, dass die erfassten Punkteketten
(Pseudolinien) geglättet werden, d.h. es sind aufnahmebedingte Ausreißer zu entfernen.
Ferner muss entschieden werden, welche der aufgenommenen Daten für die künftige
Navigation im Bestand verwendet werden sollen (Managementtätigkeit).
Sondererhebungen von Biotopen oder anderen von Fahrzeugen zu meidenden Flächen sollten als Polygone, Punkte oder
Linien im "Grunddatensatz Schonflächen" z.B. mit Brutzeiten etc. mit eingebracht werden. Bei der Anzeige am Display
sind die einzuhaltenden Positiv-Geometrien von den zu meidenden Negativ-Geometrien farblich deutlich zu unterscheiden,
um die Orientierung für den Fahrer eindeutig zu signalisieren. 370
3.4.3.2.2 Aufbereitung zur Qualitätsbeurteilung
Wesentliche Schritte wurden bereits unter Kap. 3.4.2.3 beschrieben. Deshalb soll im Folgenden
v.a. auf die technische Umsetzung der Aufbereitung zur Qualitätsbeurteilung eingegangen
werden.
Die die geometrische Qualität und die Quantität der Befahrung kann festgestellt werden,
indem die gemessenen Positionsdaten der aktuellen Befahrung mit dem Grunddatensatz
Feinerschließung verschnitten werden, also das Ist am Soll gemessen wird. Dabei gilt
(Formel 6):
Formel 6: Zusammensetzung der Quantität
Befahrung gesamt = Befahrung Rückegasse + Befahrung Bestand
Es werden also nur zwei Fälle unterschieden. Um einen aktuellen Holzernte-Vorgang zu
beurteilen, bietet es sich an, Relativwerte zu verwenden. Die absoluten Werte, also die gefahrenen
Laufmeter, sind für die Befahrungsbilanz eines Bestandes über einen längeren
Zeitraum wichtig.
Die qualitative Auswertung basiert auf den Attributdaten. Die notwendigen Informationen
dazu befinden sich in verschiedenen Dateien, die nun zusammengeführt werden müssen
(in Metadatei und Positionsdatei). Haben Befahrungen Richtwerte überschritten, können
diese Linien graphisch dargestellt und ihr Anteil berechnet werden. Damit gibt es auch bei
der Qualitätsbeurteilung nur 2 Fälle für die Auswertung (Formel 7).
370 WEIGEL (1998, S. 1256) beschreibt, wie die Waldbiotopkartierung in die forstliche Planung integriert wird
und dass auf Grund dieser Kartierung in Einzelfällen bestimmte Holzerntemaßnahmen planerisch angepasst
werden. Durch einen "Grunddatensatz Schonflächen" wäre auch die Informationslücke zum operativen Einsatz
geschlossen, die Information immer aktuell.

Dokumentation 158
Formel 7: Zusammensetzung der Qualität.
Befahrung gesamt = Befahrung über Richtwert + Befahrung Befahrung unter Richtwert
Dabei kann noch graduell unterschieden werden in Befahrung mit ökologischem Schaden
und Befahrung mit technischem Schaden. Im Folgenden soll nur die ökologische Schädigung
betrachtet werden.
Nachdem festgestellt ist, welche Positionen diese Merkmale aufweisen, ist das Flächenausmaß
dieser Schadflächen zu berechnen. GPS erfasst aber nur Punktinformationen, die
nachträglich zu Linien verkettet werden können. Um von der Linie auf die Fläche umzurechnen,
ist es zunächst sinnvoll, zwischen Bestand und Rückegasse zu unterscheiden. Bei
Projektbeginn ist aus dem Arbeitsauftrag bzw. dem Grunddatensatz Feinerschließung die
Breite der Rückegassen bekannt. Diese Breite ist im Metadatensatz vermerkt. Sie ist zu verwenden,
um die Fläche des befahrenen Feinerschließungsnetzes zu berechnen, unabhängig
davon, wie breit die befahrende Maschine ist.
Das lässt sich damit begründen, dass auf den Gassen Mehrfachüberfahrten erfolgen, die nicht immer in einer Spur, sondern
auf der ganzen Breite der Gasse stattfinden. Auch die Gassenmitte erfährt bei Langholzaufarbeitung Beeinträchtigung.
Deshalb ist es zulässig, bei Flächenberechnungen im Bezug auf die Rückegasse stets von der ganzen Breite der
Gasse auszugehen.
Die irreguläre Befahrung im Bestand erfolgt als Erstbefahrung auf der Breite der Maschine.
Deshalb sind bei Flächenberechnungen die Länge der gefahrenen Strecke und die Breite
der Maschine zu verwenden, wie sie ebenfalls in der Metadatei abgespeichert ist.
Das Ergebnis der Datenaufbereitung sind eine Karte und eine Tabelle, in der die beiden
quantitativen und die beiden qualitativen Fälle dargestellt sind. Dabei sind die vier Werte
sowohl als Zahl herauszuarbeiten, die das Ausmaß beschreibt, als auch in kartenmäßiger
Darstellung (Tab. 32):
Tab. 32: Qualitätsindikatoren der Forstbefahrung.
Gassenlänge befahren unter Richtwert Bestandesfläche befahren unter Richtwert
Gassenlänge befahren über Richtwert Bestandesfläche befahren über Richtwert
Die qualitativen Befahrungsdaten werden zusammengefasst, berechnet und visualisiert
(Abb. 75). Die Datenbearbeitung bereitet diese Informationen für die Geländekontrolle auf,
die der Revier-/Einsatzleiter durchführt.

Dokumentation 159
Abb. 75: Ergebnis der Datenaufbereitung: graphische und textliche Grundlage zur Überprüfung
und ggf. Ergänzung/Änderung durch den örtlichen Wirtschafter.
Seine Ergänzungen zu dieser Karte (Abb. 75) können in den Metadatensatz mitaufgenommen
werden. Anschließend wird die dauerhafte Speicherung dieser Bestandesbilanz
als Ergebnisdatei veranlasst.
Die Daten der Ergebnisdatei gehen ferner in eine Gesamtbilanz aller mechanisierten Eingriffe
des Bestandes ein. Auch die Gesamtbilanz mit den Positionsdaten der irregulären
Befahrung durch die einzelnen Maschinen ist als Tabelle und als Graphik abrufbar. Damit
bietet das System eine Basis für die ökologische Evaluierung von mechanisierten Eingriffen.
Um Zeitaufwand zu vermeiden (und um die Dokumentationsstelle nicht aufzublähen),
sollte die Auswertung weitgehend automatisiert erfolgen. Werden Soll- und Istwerte schon
bei der Datenerhebung im Gelände verglichen, können geometrische und ökologische
Qualität binär erfasst werden. 371 Dadurch sind bei der Nachbearbeitung nur Ausreißer und
Plausibilitäten von einer Fachkraft zu prüfen. Diese Tätigkeit könnte von privaten Forstbüros
wahrgenommen werden; für die Staatsforstverwaltungen bieten sich die Forstdirektionen
an, die bereits heute für ihren Bereich dezentral GIS-Daten erfassen und fortführen. 372
3.4.3.3 Datenspeicherung
Gefahrene Strecke:
Rückegasse: 87 % (435m)
Bestand: 13 % (65m)
Grenzwertüberschreitung
(ökolog.):
Rückegasse: 20 % (400m²)
Bestand: 23 % (55m²)
Da die Feinerschließung permanent, zumindest aber über eine Umtriebszeit benutzt werden
soll, ist der Grunddatenatz Feinerschließung dauerhaft in digitaler Form zu verwalten.
Auch eine Bilanz über die maschinellen Eingriffe in den Bestand kann nur geführt werden,
wenn die Abweichungen und Besonderheiten dieser Eingriffe dauerhaft gespeichert wer-
371 Tab. 31, S. 153, Zeilen 15, 18, 19
372 z.B. LOTHER und ROTTMANN (1999), S. 62, HÖHNE (1998), S. 1230. In den nord- und ostdeutschen Ländern
ist die GIS-Bearbeitung an den Landesanstalten oder vergleichbaren Einrichtungen angesiedelt (z.B. KRANZ
1998, S. 1240 und HANSTEIN und THIEL, 1998, S. 1234), die wegen der Konzentration von Fachwissen ebenfalls
für die Bearbeitung geeignet wären.

Dokumentation 160
den. Deshalb sind zumindest das Ergebnis der Befahrungsauswertung sowie die Positionsdaten
irregulärer Befahrung digital zu archivieren.
SCHULZE ET AL. (1999, S. 28) haben den Begriff des nachhaltigen Datenmanagements eingeführt.
Sie verstehen darunter Aufbereitung, Dokumentation und Bereitstellung von
Fachdaten in einer Form, die dem Anspruch genügt, Daten dauernd und optimal zum Nutzen
der gegenwärtigen und künftigen Generationen zur Verfügung zu stellen. Dabei sind
die Daten den Nutzern so zu präsentieren bzw. zu hinterlassen, dass sie als Entscheidungsgrundlage
jederzeit nutzbar sind. Ferner müssen die Daten im Wesentlichen so verwaltet
werden, dass sich aus Einzeldaten Informationen auf höheren Aussageebenen ableiten
lassen.
Folgt man diesem Ansatz sind an die die Strukturen und das Format der Datenspeicherung
besondere Anforderungen gestellt, um sie auch künftig noch lesen zu können.
Auch die Hardware spielt bei der dauerhaften Speicherung eine wichtige Rolle. Zum einen
wegen des Speicherplatzes, zum anderen wegen ihrer Dauerhaftigkeit. Da jedoch keine
Grafiken oder sonstige speicheraufwändige Daten abgelegt werden sollen, kann das erforderliche
Speichervolumen gering gehalten werden. 373 Die mit der Einführung jeder neuen
Hardwaregeneration notwendige Portierung von Daten von Alt- auf Neusysteme ist heute
gängige Praxis und mehr ein organisatorisches denn ein technisches Problem. Die Einflussmöglichkeiten
des Anwenders sind hier gering.
Einfluss auf die Dauerhaftigkeit hat der Anwender allerdings beim Format, das er auswählt
wie bereits ausführlich beschrieben wurde. 374 Ergänzend soll festgestellt werden: je einfacher
das Format, desto sicherer sind die Daten auch in Zukunft lesbar. Deshalb ist es sinnvoll,
sowohl den Grunddatensatz Feinerschließung als auch die Dokumentationsdateien
nicht im speziellen GIS-Format eines Herstellers zu speichern, sondern als ASCII-Datensatz
in Dateien oder in einer SQL-Datenbank mit ASCII-Import/Export-Möglichkeit.
Das Speicherkonzept geht aus Abb. 76 hervor. Im Gelände wird für jede beteiligte Maschine
eine Positionsdatei mit der Information über die reguläre und irreguläre Befahrung erhoben.
Die vor dem Start der Projektbearbeitung angelegte Metadatei zur Maschine wird
im Gelände gegebenenfalls ergänzt (z.B. bei Reifenwechsel). Aus der Positionsdatei wird
durch Filterung die Befahrungsdatei gebildet. Dabei werden in dieser Datei die Daten irregulärer
Befahrung abgelegt, also alle Positionen, die außerhalb des zulässigen Feinerschließungskanals
liegen.
Grundsätzlich müssen nicht alle Datensätze gespeichert werden. Regulären Befahrung stellt
keine Einschränkung für den Waldbesitzer dar, die Dokumentation dieser Daten könnte
also entfallen. Damit würde sich der Speicherbedarf deutlich vermindern. Allerdings kann
auch die temporäre Speicherung der positiven Befahrung Sinn machen, wenn nämlich
nach außen nachgewiesen werden soll, dass umweltschonend produziert wurde.
373 Der Grunddatensatz Feinerschließung hat weniger als 1 KB je Hektar. Für den größten Waldbesitzer Europas,
die bayerische Staatsforstverwaltung, würde dies ein Speichervolumen von etwa 400 MB für alle ihre
Flächen bedeuten.
374 Kap. 3.4.3.2, S. 155

Dokumentation 161
Gelände Speicherung
(Erfassungdateien) (Dokumentationsdateien)
Positionsdatei
•reg. Befahrung
•irreg. Befahrung
Metadatei
•Maschinentyp
•Reifendaten
•Boden
M1
M1
Mn
Mn
Filter
Berechnung
Übergabe
Attributierung 0 / 1
M1
Befahrungsdatei
•irreguläre Befahrung
Ergebnisdatei
•Maschine1 ... Masch. n
•Reifendaten
•Bodendaten
•Befahrungs-%
•Schädigungs-%
Abb. 76: Die im Gelände
erhobenen Dateien der beteiligten
Maschinen (M1bis
Mn) werden bearbeitet. Die
wesentlichen Daten werden
in der Ergebnisdatei zusammengeführt.
Es werden
nur die Positionsdaten irregulärer
Befahrungen gespeichert.
Die Befahrungsdatei wird also für jede beteiligte Maschine separat gespeichert. Der Inhalt
der Metadatei wirkt sich über Programmverknüpfungen auf die Befahrungsdatei aus und
geht somit in diese indirekt als Attribut 0 oder 1 ein. Damit wird markiert, ob eine Grenzwertüberschreitung
stattfand oder nicht. 375
Für einen Bestand wird aus der Summe der Befahrungen aller Maschinen eine Ergebnisdatei
gebildet. Sie enthält die Metadaten aller eingesetzten Maschinen und des Standortes. 376
Aus den Daten der Positionsdatei gehen durch Berechnung Kennzahlen zur geometrischen
und ökologischen Qualität der Befahrung in die Ergebnisdatei mit ein, nicht jedoch die
Orte der Beschädigung, die befinden sich in der Befahrungsdatei der jeweiligen Maschine.
Die Befahrungsdatei und die Ergebnisdatei werden dauerhaft gespeichert.
Im Idealfall werden die Daten so abgelegt wie sie erhoben wurden (vgl. Tab. 31) und stehen
somit auch für künftige Auswertungen zur Verfügung. Alle GIS-Programme verfügen
über Import-Module für ASCII-Daten, oder zumindest die Möglichkeit diese zu entwickeln.
Die Zuordnung zum Bestand kann über die heute üblichen Bestandeskennziffern erfolgen
oder die abgespeicherten Koordinaten der Feinerschließung selbst.
375 Bei vollautomatischer Erfassung schon im Gelände, bei teilautomatischer Erfassung bei der Nachbearbeitung
in der Dokumentationszentrale.
376 Dies ist notwendig um die Berechnung der befahrenen Bestandesfläche nachvollziehen zu können, da
diese sich mit der individuellen Maschinenbreite berechnet.
Mn

Dokumentation 162
Jahr n
Jahr 2
Jahr 1
Harvester Rücker
Harvester Rücker
Harvester Rücker
Maschine 1
Maschine 2
Ergebnis des
Einsatzes
Gesamtbilanz
Abb. 77: Die Befahrungsdaten der einzelnen eingesetzten Maschinen fließen in das Projektergebnis
ein, die einzelnen Projektergebnisse gehen in eine Gesamtbilanz mit ein.
Somit werden im Regelfall je Einsatz drei Dateien gespeichert: Befahrungsdatei Rücker,
Befahrungsdatei Harvester, Ergebnisdatei (Abb. 77). 377 Neben diesen auf einen Eingriff bezogenen
Daten wird eine jeweils aktualisierte Gesamtbilanz der maschinellen Eingriffe in
den Bestand geführt, die nur die Zusammenfassung der Ergebnisse der einzelnen Eingriffe
darstellen soll. Eine graphische Darstellung ist durch Zusammenführung der Einzeldateien
möglich. Eine bestandesweise Darstellung und Zuordnung kann erreicht werden durch
Verschneiden im GIS mit Bestandesgrenzen.
Nimmt man zwei Eingriffe je Jahrzehnt an, die jeweils mit einem Harvester und einem Rükkefahrzeug
erfolgen, sind 6 Dateien zu speichern, sowie eine in diesem Zeitraum zweimal
aktualisierte Gesamtbilanz. Geht man davon aus, dass die Gassen zu mindestens 50 % eingehalten
werden, werden je ha und Jahrzehnt 3 - 5 KB Speicherplatz benötigt. In der Praxis
dürfte der Speicherbedarf eher noch geringer sein.
Soll auch die reguläre Befahrung dauerhaft nachgewiesen werden können, ist zusätzlicher Speicherbedarf
notwendig.
Damit ist eine umfassende, dauerhafte Dokumentation der Befahrung gewährleistet, die
Redundanzen vermeidet und jederzeit Abfragen ermöglicht.
Aus darstellungstechnischen Gründen wurde bislang von Dateien gesprochen, in denen die
jeweiligen Daten verwaltet werden. Es bietet sich aber an, alle Geometrie- und Sachdaten
in einer Datenbank zu halten, eventuell in verschiedenen Tabellen getrennt, aber über
Schlüsselspalten verknüpfbar. Gegenüber der Verwaltung von Einzeldateien bringt die Archivierung
der Informationen in einer Datenbank Vorteile bezüglich der Datensicherheit,
der Übersichtlichkeit und der optimalen Datenverwaltung. 378 Die Abfrage einer solchen
Datenbank sollte mit SQL (Standard Query Language) möglich sein, einer unabhängigen
Abfragesprache, die von den meisten Datenbanken unterstützt wird.
Die Gesamt-Datenbank wird vom Waldbesitzer oder einem Beauftragten verwaltet und
gepflegt. Während des Einsatzes werden die Daten online über leistungsfähige Mobilfunk-
377 Deren Speichervolumen wird in der Größenordnung des Grundatensatzes Feinerschließung liegen.
378 BILL und FRITSCH (1994), S. 273 f. Dort auch Ausführliches zu Datenbanksystemen und GIS.

Dokumentation 163
netze übertragen 379 , um Verluste und Zeitverzögerungen in der Aufbereitung zu vermeiden.
Aus Sicherheitsgründen sollte aber zusätzlich eine Speicherung auf dem Bord-
Computer des Einsatzfahrzeuges stattfinden.
3.4.3.4 Datenbereitstellung
Daten aus der Dokumentation werden in erster Linie bereitgestellt für Navigationszwecke
und zum Öko-Controlling. Darüber hinaus können die Daten zur Ergänzung der Forsteinrichtungskarten
verwendet werden und in eine Ökobilanz des Betriebes mit eingehen. Als
wichtige Arbeitsunterlagen müssen sie permanent verfügbar und abrufbar sein. Ähnlich
wie das Revierbuch Informationen über Maßnahmen und entnommene Mengen liefert, soll
auch die Datenbank 380 für Abfragen bereitstehen, um zeitlich unabhängige Darstellungen
und Auswertungen zuzulassen.
3.4.3.4.1 Navigation von Maschinen
Wichtige Teilaufgabe der Dokumentation ist es, den Grunddatensatz Feinerschließung aus
der realen Befahrung abzuleiten, zu aktualisieren und für Navigationszwecke zur Verfügung
zu stellen.
Der Grunddatensatz ist den Maschinenführern bei Folgebefahrungen im Bestand digital
zur Verfügung zu stellen. Dadurch wird sichergestellt, dass eine Navigation auf den alten
Linien erfolgen kann, auch wenn diese im Gelände nicht gekennzeichnet oder nicht mehr
erkennbar sind. Diese positiven Geometriedaten können dem Fahrer auf konventionellen
Speichermedien zur Verfügung gestellt werden, oder sie werden über eine Telefonverbindung
auf den Bordcomputer übertragen. In diesem Fall müssen die Daten in der Zentrale
permanent verfügbar und abrufbar sein, um den Navigationsvorgang nicht zu gefährden.
Ist ein Unternehmen über einen längeren Zeitraum in einem Betrieb tätig, kann es sinnvoll
sein, diesem den kompletten Grunddatensatz Feinerschließung eines Distriktes oder des
ganzen Forstbetriebes zur Verfügung zu stellen. Gerade bei der Aufarbeitung von ZE ist
dies erforderlich.
3.4.3.4.2 Controlling, Ökomonitoring
Nach Abschluss des Hiebes sind die Befahrungsdaten unmittelbar auszuwerten und als
Karte und Tabelle dem zuständigen Forstpersonal für die Qualtitätskontrolle zuzuleiten. 381
Dieses stellt die Übereinstimmung von Befahrungskarte und realer Befahrung fest und
kann Orte irregulärer Befahrung gezielt aufsuchen und beurteilen. Nur durch einen engen
zeitlichen Bezug zwischen Datenerhebung und Evaluierung ist eine effiziente Überprüfung
und Abstimmung mit den beteiligten Unternehmen möglich. Nach der Überprüfung vor
Ort können ergänzende Informationen in die Dokumentation mit aufgenommen werden,
bzw. müssen Schritte des Forstbetriebes folgen, die den Beteiligten die Verantwortung am
Geschehen zuweisen.
3.4.3.4.3 Kartenerstellung im Rahmen der Forsteinrichtung
Die Forsteinrichtung hat als Inventur, Planungs- und Kontrollelement eine zentrale Stellung
im Forstbetrieb. Folglich muss ein Instrument wie die Forsteinrichtung den Betrieb mit In-
379
PALATIN (2001), S. 19 und UUSKOSKI (2000), S. 14
380 Vorher wurde aus darstellungstechnischen Gründen von Dateien gesprochen, für die Praxis handlicher ist
die Verwaltung aller Daten in separaten Bereichen einer Datenbank.
381 Es ist auch denkbar, dass eine Navigationsdatei zur Verfügung gestellt wird und der Controller die Flächen
GPS-gestützt aufsucht.

Dokumentation 164
formationen zur Steuerung, Anpassung und Kontrolle versorgen. Deshalb ist der Grunddatensatz
Feinerschließung auch in die digitalen Forsteinrichtungskarten mitaufzunehmen.
Seine Darstellung auf dem Ausdruck macht natürlich nur Sinn, wenn ein entsprechender
Maßstab gewählt wird. Die Übernahme der Daten erspart eigene Datenerhebungen der
Forsteinrichtung im Gelände und Digitalisierarbeit. Ferner haben die beim Dokumentationsvorgang
erhobenen Daten den Vorteil, dass sie bis auf eine geringe Unschärfe weitgehend
den realen Geometrieverhältnissen entsprechen und so gut auf den Hintergrund eines
georeferenzierten Luftbildes dargestellt werden können. Denn im Gegensatz dazu zeigt
die Überlagerung von Distrikt- und Abteilungslinien mit dem Luftbild häufig große Abweichungen,
die auf alte Fehler in den Forstkarten hinweisen. 382
3.4.3.4.4 Ökobilanz, Zertifizierung
Mit der Ergebnisdatei für jeden Einsatz und der Gesamtbilanz über alle Befahrungen bei
Holzerntemaßnahmen stehen aufbereitete Informationen über den mechanisierten Input
zur Verfügung, die die Qualität der Eingriffe im Naturraum Wald belegen können. Damit
sind quantitative und qualitative Informationen zur Flächenbenutzung vorhanden, wie
THOROE sie für die Einbindung der Naturraumbeanspruchung in die Ökobilanz gefordert
hat. 383
Ferner ist auch eine Datengrundlage für die Evaluierung im Rahmen einer Zertifizierung
vorhanden, mit der der Forstbetrieb schonendes Wirtschaften belegen kann, sofern auch
die Daten der regulären Befahrung gespeichert wurden.
3.4.4 Zusammenfassung
Es wird ein Konzept der Befahrungsdokumentation entwickelt, das aufbaut auf zwei Sollvorgaben:
zum einen einer Orientierungsvorgabe von digitalen Linien, die das vorhandene
Feinerschließungsnetz abbildet (Grunddatensatz Feinerschließung), zum anderen einer
Vorgabe von zulässigen Druckbelastungen spezifischer forstlicher Standorte bei spezifischer
Feuchte (Richtwerttabelle). Beim Geländeeinsatz wird das Ist der aktuellen Befahrung an
diesen Sollvorgaben gemessen und eröffnet dem Fahrer Korrekturmöglichkeiten. Die Daten
der Befahrung werden aufgezeichnet, dazu wird ein Format vorgeschlagen. Mit den erhobenen
Daten kann eine Evaluierung des gesamten Holzernteeinsatzes erfolgen.
Die Erstellung des Grunddatensatzes Feinerschließung aus realen Befahrungsdaten wird
beschrieben, ein Format vorgestellt.
Es wird ein Speicherkonzept entwickelt, das bei geringer Datenmenge und hoher Datensicherheit
Dauerhaftigkeit gewährleistet. Neben der projektbezogenen Auswertung wird eine
stets aktualisierte Gesamtbilanz aller Eingriffe geführt.
Die Datenbereitstellung für diverse forstliche Anwendungen kann über konventionelle
Speichermedien oder online über Mobilfunk erfolgen.
382 DUVENHORST und NIEHAUS-UEBEL (1996), S. 69
383 THOROE (1999), S.92

Kritische Würdigung und Ausblick 165
4 Kritische Würdigung und Ausblick
Die vorliegende Arbeit hat zum Ziel, den operativen Maschineneinsatz durch die DGPS-
Navigation bei strukturierten Maschinenbewegungen in Waldbeständen zu unterstützen
und ferner ein Verfahren zu entwickeln, das die dauerhafte Dokumentation dieser Fahrbewegungen
erlaubt und der Steuerungsebene die Überprüfung dieser Maschinenbewegungen
erleichtert.
Die sonst übliche Spiegelung anhand der in der Literatur vorliegenden Ergebnisse ist hier
nur bedingt möglich. Es wurde sowohl bei der Entwicklung des Navigationsverfahrens als
auch bei der Konzeption der Befahrungsdokumentation Neuland betreten.
Ein Vergleich mit der Landwirtschaft mag sich zunächst aufdrängen ist aber nicht zielführend,
da in der Landwirtschaft homogene Befahrungsverhältnisse vorliegen (Bodenoberfläche,
Pflanzenbewuchs) und die Vermeidung flächiger Befahrung einen anderen Stellenwert
hat als in der Forstwirtschaft. 384
4.1 Navigation
Das im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Arbeitsverfahren zum Anlegen paralleler Linien in
Waldbeständen hat sich als praktikabel erwiesen. Im Folgenden sollen die Auswahl der
Untersuchungsbestände, die erforderliche Hard- und Software sowie die Ergebnisse zusammenfassend
bewertet werden.
4.1.1 Kritische Würdigung des methodischen Vorgehens
Bestandesauswahl
Der Versuch diente dazu, Software für den operativen Navigationseinsatz zu entwickeln
und zu testen. Die Aufnahmen wurden in Beständen durchgeführt, deren Höhe einen uneingeschränkten
Empfang von DGPS erlaubt (mittl. Höhe max. 6,2 m). Signaleinschränkungen
des Kronendachs behinderten die Untersuchung nicht, zumal die Aufnahmen im
winterkahlen Zustand stattfanden. Deshalb gelten die Ergebnisse, die quasi für Freiflächen
erzielt wurden, nur für optimale Empfangsverhältnisse und nicht für Altbestände mit
signalabschattenden Kronen.
Die Bestände, die für den Versuch zur Verfügung standen, waren wegen des starken
Durchmessers für die Mulchmaschine gerade noch zu bearbeiten. Deshalb war der Anteil
von Birken, die nicht mehr gemulcht werden konnten und folglich umfahren werden
mussten, besonders hoch. Bei typischen Mulchbeständen wären Umfahrungen in diesem
Ausmaß nicht notwendig gewesen.
Software
Die eingesetzte Software basiert auf Windows-Betriebssystemen, die heute weitgehend
den Standard von EDV-Anwendungen vorgeben. Sie wurde speziell für diese Anwendung
entwickelt.
384 Die Fahrzeugführung in der Landwirtschaft ist wegen dieser Homogenität monoton und ermüdend für
den Fahrer. Die Fahrzeuge sind saisonal stark ausgelastet (Nachtarbeit). Es werden deshalb bereits Versuche
zur automatisierten Fahrzeugsteuerung mit Lenkungsregelung durchgeführt. Dabei geht es um Genauigkeiten
der Fahrzeugführung, die deutlich unter einem Dezimeter liegen. STOLL und KUTZBACH (2000, S. 131)

Kritische Würdigung und Ausblick 166
Die am Markt befindliche GIS- und Desk-Top-Mapping-Software ist in der Lage, über
Schnittstellen übermittelte GPS-Positionen darzustellen. Ferner können auch Linien abstandstreu
gepuffert werden. Allerdings sind diese marktgängigen Anwendungen komplex
und erfordern zur Erstellung dieser Linien mehrere Arbeitsschritte. Ihre Bedienung setzt
Expertenwissen voraus. Daher war es nicht möglich, marktgängige Software für die Untersuchung
zu verwenden, zumal die Generierung von Ideal-Linien, ausgehend vom aktuellen
Standort der GPS-Antenne, von keiner bislang verfügbaren Anwendung geleistet werden
kann.
Bei der Programmentwicklung wurde auf Klarheit und Eindeutigkeit der Darstellung besonderer
Wert gelegt. Deshalb wurde auch auf Hintergrundkarten verzichtet, die beim Rotieren
des Bildschirms zu Unübersichtlichkeit und Orientierungsproblemen führen. Das
Programm arbeitet weitgehend selbstständig, der Benutzer wird bei seinen wenigen Bedieneingriffen
eng geführt. Dadurch wird der Fahrer entlastet und kann sich weitgehend
auf das Steuern der Maschine und die Beobachtung des Bildschirms konzentrieren. Da mit
dem Programm die Fahrbewegungen aufgezeichnet und Attribute für den aktuellen
Standort der Maschine vergeben werden können, ist es auch für die Aufnahme von Geländeinformation
geeignet.
Hardware
Im Versuch wurde ein halb-rüttelfestes Notebook verwendet, das allen gesetzten Ansprüchen
gerecht wurde. Ein dauerhafter Einsatz erfordert aber eine Hardware, die bestmöglich
an die Umstände im Fahrzeug angepasst ist: Enge des Raumes, schwere Erschütterungen,
Schmutzeinwirkung. Solche Computer werden bereits heute mit Erfolg in Holzernte- und
Holztranportfahrzeugen eingesetzt.
Einmessung der gemulchten Linien
Um die Genauigkeit der mit DGPS aufgezeichneten Koordinaten an einer Sollvorgabe messen
zu können, wurde zum einen die Sollrichtung festgelegt und zum anderen die Lage
der Gassenanfangspunkte als Startpunkt dieser Sollrichtung erfasst. Dabei wurde mit dem
Gerät Ledha-Geo Anschluß genommen an einen Punkt der statisch DGPS-eingemessen
worden war. Durch die Ungenauigkeit der beiden eingesetzten Geräte kann es zu einer
Unschärfe in der Lage der Gassenanfänge von bis zu 0,5 m kommen.
Nach dem Mulchvorgang wurde der Verlauf der einzelnen Gasse im Gelände mit dem Laserdistanzmesser
mit integriertem Kompass (Ledha-Geo)in polaren Koordinaten in Kette
erfasst. Da es sich um Linienerhebungen handelte, fand keine Rückmessung vom Endpunkt
zum Startpunkt der Messung statt. Deshalb konnte kein Abschlussfehler festgestellt werden.
Zur Überprüfung der Einmessgenauigkeit wurde in einem Fall derselbe Endpunkt von
zwei Linien aus eingemessen (nach 101 m bzw 111 m). Dabei wurde eine Abweichung der
beiden Positionen von 1, 5 m festgestellt. Damit liegt die Unschärfe der Messung noch
innerhalb der Rückegassenbreite und deutlich innerhalb des vorgegebenen Pufferbandes
von 5 m.

Kritische Würdigung und Ausblick 167
Arbeitsuntersuchung
Die Zeitstudien erfolgten nach den anerkannten Vorschlägen des Verbandes für Arbeitsstudien
und Betriebsorganisation (REFA, 1991).
Zeitstudien beim DGPS-Verfahren wurden nur im Bestand B durchgeführt. Außer auf den
10 Gassen von Bestand A lagen beim Fahrer keinerlei Erfahrungen vor, d.h. er befand sich
während der gesamten Versuchs hinsichtlich der Navigation noch weit unter der Übungsschwelle.
385 Da das Verfahren aber stark mechanisiert ist, und der Verbesserungseffekt der
DGPS-Navigation v.a. bei den Systemkosten und weniger in der Leistungssteigerung zu
erwarten ist, bedeutete dies nur eine geringe Versuchseinschränkung. 386
Bei der ergonomischen Untersuchung wurde auf eine Erfassung der Vibration verzichtet.
Sie ist bei beiden untersuchten Verfahren gleich und hätte keine Erkenntnisse gebracht, die
bei der vergleichenden Beurteilung der beiden Verfahren helfen. Ein Unterschied zwischen
den beiden Verfahren in der ergonomischen Belastung besteht vor allem in den für die
Orientierung notwendigen Kopfwendungen. Auch hier wirkte sich die geringe Einarbeitung
in das DGPS-Verfahren sicherlich erhöhend auf die Frequenz der Kopfwendungen
aus. Die Datengrundlage bei der Untersuchung beider Verfahren ist gering, lässt aber wegen
des erheblichen Frequenz-Unterschieds mindestens trendmäßige Schlüsse zu.
4.1.2 Würdigung der Ergebnisse
Die Carakteristika der beiden Verfahren wurden bereits ausführlich unter Kapitel 2.5, S. 66
beschrieben. Im Folgenden soll vergleichend auf die wesentlichen Kriterien eingegangen
werden.
Arbeitsverfahren / Ergonomie / Arbeitssicherheit
Hinsichtlich der Gliederung der Arbeitszeiten unterscheiden sich die beiden Verfahren nur
unwesentlich. V.a. das Mulchen überstarker Stämme macht einen gewissen Unterschied
zwischen beiden Verfahren aus (5%). Dieser Anteil ist relativ gering und wirkt sich auf die
Leistung nicht aus. Die erheblichere Auswirkung dieses zusätzlichen Ablaufabschnitts liegt
in der größeren Vibrationsbelastung des Fahrers und der gesteigerten mechanischen Beanspruchung
der Maschine.
Die Verdrehungen des Kopfes vermindern sich bei der DGPS-Navigation auf ca. 1/10 der
Kopfwendungen bei der Fluchtstab-Orientierung. Damit ist das DGPS-Verfahren ergonomisch
deutlich günstiger einzustufen als das Fluchtstab-Verfahren.
Der Gefahrenbereich um die mulchende Maschine ist bei der DGPS-Navigation personenfrei,
ein Zurücksetzen während des Mulchvorgangs entfällt, da Hindernisse umfahren werden.
Das macht dieses Arbeitsverfahren gegenüber dem Vergleichsverfahren sicherer und
385 Nach STAMPFER (1999, S.1 f) braucht ein Maschinenführer auf Harvestern mindestens ein Jahr, um die
Übungsschwelle zu überschreiten. Es braucht sicher weniger Zeit, um das optimale Führen von Mulchmaschinen
zu erlernen. Um routinierte Navigation nach dem Bildschirm zu betreiben, braucht es aber deutlich
mehr als die knapp acht Stunden GAZ, die in den Beständen A und B zur Verfügung standen.
386 Auch der hohe Anteil versuchsbedingter Pausen bei der DGPS-Navigation von 34% (bei der Fluchtstab-
Orientierung nur 21%) weist darauf hin, dass das Arbeitsverfahren während des Versuchs noch im Entwicklungsstadium
war.

Kritische Würdigung und Ausblick 168
bringt eine zusätzliche Entlastung für den Fahrer der Mulchmaschine, der für die Sicherheit
des Fahrbetriebs verantwortlich ist. 387
Genauigkeit
Beide Verfahren halten die Soll-Linie ein. Dabei geschieht dies bei der Fluchtstab-
Orientierung mit statischem Einmessverfahren und starrer Bewegungsrichtung der Maschine.
Dadurch ist die Geradlinigkeit in hohem Maße gewährleistet, eine Korrektur oder Anpassung
der Bewegungsrichtung ans Gelände ist dadurch allerdings nicht möglich. 388 Bei
der DGPS-Navigation erfolgt die Einmessung dynamisch immer am aktuellen Aufenthaltsort
der Antenne, die Bewegungsrichtung der Maschine ist flexibel an die Geländeerfordernisse
anpassbar. Korrekturen der Bewegungsrichtung sind jederzeit möglich.
Auf Flächen, auf denen viele Hindernisse zu umfahren sind, ist ein größerer Gassenabstand
sinnvoll (mindestens 20 m), um einen zu geringen Abstand von Ausweichstellen auf benachbarten
Gassen zu vermeiden.
Wirtschaftlichkeit
Die Systemkosten für eine MAS bei der Fluchtstab-Orientierung betragen 125 Euro, davon
entfallen 25 Euro auf personelle Fixkosten für den Fluchtstabsetzer. Bei der DGPS-
Navigation kommen statt dessen variable Kosten für das Navigationssystem hinzu. Ab einer
jährlichen Auslastung von 172 Stunden ist die DGPS-Navigation der Fluchtstab-
Orientierung wirtschaftlich überlegen. Die ökonomischen Vorteile der DGPS-Navigation
gegenüber der Fluchtstab-Orientierung steigen mit zunehmender Auslastung, da die Kosten
je MAS sinken. Bei einer Auslastung von 400 MAS, wie sie für solche Maschinen die
Regel ist, betragen die Kosten des Navigationssystems mit 10,8 Euro weniger als die Hälfte
der Kosten, die bei der Fluchtstab-Orientierung anfallen.
Technik und Organisation
Bei der Fluchtstab-Orientierung ist eine Zweitperson beteiligt, dadurch sind Abstimmungen
zur Arbeitszeit, Umsetzen usw. notwendig, was bei der DGPS-Navigation völlig entfällt. Die
technische Ausrüstung bei der Fluchtstab-Orientierung ist primitiv und dadurch absolut
störunanfällig. Hingegen kann die DGPS-Navigation nur durchgeführt werden, wenn Rechner
und GPS-Empfänger funktionieren, die Stromversorgung sichergestellt ist und Signale
empfangen werden. Damit ist die Störanfälligkeit dieses Systems deutlich höher als beim
Vergleichsverfahren. Soweit möglich muss deshalb die technische Zuverlässigkeit des Navigations-Systems
hergestellt werden, da Ausfälle hohe Standkosten der Maschine verursachen
würden. Diese Risikominimierung ist mit unempfindlichen Spezialrechnern möglich,
deren Kosten höher sind, was aber bereits in die Kostenvergleichsrechnung eingegangen
ist.
Die Sicherheit des Signalempfangs darf auf allen Flächen der ersten Altersklasse als gegeben
angesehen werden, da diese Bestände bei allen Baumarten und Bonitäten eine geringere
Höhe als 10 m aufweisen und damit gute Empfangsbedingungen für das GPS-Signal
vorliegen. Damit können für den Einsatz des Systems in Mulchbeständen weitgehend zuverlässige
Verhältnisse unterstellt werden.
387 WÖRTERBUCH ARBEITSSICHERHEIT (2000), S. 305 f
388 Geradenverlauf nur mit Fluchtstäben ausgesteckt, daher keine Möglichkeit der Richtungskorrektur

Kritische Würdigung und Ausblick 169
Erfassung von Befahrungsdaten
Durch das Vorhandensein eines Speichermediums und eines Gerätes zur Positionsbestimmung
auf dem Fahrzeug können bei der DGPS-Navigation die Orte der Fahrbewegungen
aufgezeichnet und gegebenenfalls ausgewertet werden. Auch eine Ergänzung der Forstbetriebskarte
mit der Lage der aktuellen Feinerschließungslinien ist dadurch möglich. Eine
vergleichbare Möglichkeit bei der Fluchtstab-Orientierung gibt es nicht.
4.1.3 Wertung
In allen Kriterien ist die DGPS-Navigation der Fluchtstab-Orientierung überlegen, außer bei
der absoluten Parallelität der Gassen und dem technischen Aufwand. Dafür bietet die
DGPS-Navigation eine flexible Orienteriung an der Soll-Linie und die Möglichkeit der Datenaufzeichnung.
Die Aufzeichnung der Daten ist die Voraussetzung für den Prozess der
Befahrungsdokumentation, in dessen Verlauf der Grunddatensatz Feinerschließung abgeleitet
und die Qualität der Befahrung überprüft werden können.
Ein wichtiger Punkt für die praktische Investitionsentscheidung ist die Wirtschaftlichkeit.
Hier übertrifft die DGPS-Navigation die Fluchtstab-Orientierung erheblich. Deshalb ist bei
Abwägung aller Vorteile und Nachteile der beiden Systeme der DGPS-Navigation der Vorzug
zu geben.
Es wurde eine Anwendung entwickelt für eine Fragestellung, für die es in der Praxis bislang
nur unbefriedigende Lösungen gab, nämlich die Orientierung für strukturierte räumliche
Maschinenarbeit in unübersichtlichen Beständen. Die Lösung wurde für Mulchbestände
entwickelt, ist aber auch übertragbar auf die Aufarbeitung von Stammholz auf Sturmwurfflächen.
Die Anlage von Rückegassen in Altbeständen ist softwaretechnisch ebenfalls gelöst,
kann aber durch den eingeschränkten Empfang des Satellitensignals behindert werden.
4.2 Dokumentation
Während die Navigationsentwicklung stark praktischen Charakter hat, wird im Abschnitt
Dokumentation ausgehend von einer umfassenden Situationsanalyse der Forstwirtschaft
und einer Modellanalyse der umtriebszeitbezogenen Befahrung ein Bedarf an Befahrungsnachweisung
abgeleitet. 389 Es wird ein Lösungsansatz auf Basis moderner Informationstechnologie
konzipiert. Im Folgenden soll dieses Konzept aus verschieden Blickwinkeln gewürdigt
werden.
4.2.1 Das Konzept
Aus alledem wurde ein Konzept zur Befahrungsdokumentation entwickelt, das einen Soll-
Ist-Vergleich auf operativer Ebene während der Befahrung im Gelände erlaubt und das
auch eine Evaluierung der Befahrung auf Steuerungsebene im Nachhinein ermöglicht. Ziel
dabei ist, ein Verfahren vorzuschlagen, das den Bedürfnissen von Waldbesitzer und Unternehmer
gerecht wird, aber auch die Ansprüche der Gesellschaft befriedigt.
Ein ähnliches System beschreibt REYNOLDS (1999) in Grundzügen. Dabei geht es darum, was ein Navigationssystem für
Flugzeuge im forstlichen Einsatz leisten soll. Zum einen braucht der Pilot wegen der hohen Geschwindigkeit des Fahrzeuges
Orientierungslinien und Grenzen. Weil Flugzeugeinsätze teuer und im Einsatzes vom Auftraggeber kaum kontrollierbar
sind, bedarf es der Erfassung der Flugroute, die nach Abschluss der Maßnahme in einem GIS überprüft werden kann.
389 Die Würdigung von Analyse und Modell erfolgte bereits in Kap. 3.2.3, S. 122.

Kritische Würdigung und Ausblick 170
4.2.1.1 Aus Sicht der Marktpartner
Waldbesitzer
Die Dokumentation bietet eine Option, die verschiedenen Arten und Qualitäten der Befahrung
nach betrieblich spezifizierten Kriterien und mit Indikatoren zu erfassen. 390 Als Bestandteil
der forstlichen Bewirtschaftung liefert sie Informationen für die Betriebsplanung
und den Umgang mit Holzerntedienstleistern. Da die Qualität der Holzerntemaßnahme
quantifizierbar ist, kann über ein Bonussystem eine zusätzliche Vergütung stattfinden. 391
Umgehrt wird natürlich auch eine besonders grobe und bodenschädigende Holzernte in
ihrem Ausmaß erkannt. Visuelle Kontrollen können dann gezielt und zeitsparend an kritischen
Orten durchgeführt und mit Abschlägen versehen werden. In beiden Fällen ist es
unumgänglich, dass die Marktpartner vor dem Eingriff vertraglich die Schadstufen und die
zugeordneten Zu- und Abschläge festlegen.
Befahrungsdaten, und damit Lagedaten des Feinerschließungssytems, können sukzessive
erhoben werden um aus ihnen denGrunddatensatz Feinerschließung zu generieren. Durch
dieses "wachsende Verfahren" der Datenerhebung, bei dem jeweils nur die befahrenen Bestände
einer Einschlagssaison im Forstbetrieb zum Datenbestand hinzukommen, können
Kosten gespart werden, da keine eigene Erhebung stattfinden muss. Andererseits sind die
Daten kinematisch erhoben und weisen eine geringere Genauigkeit auf als statische Einmessungen
der Gassen, wie sie beispielsweise WAAGELAAR (2001, S. 512) vorschlägt. Statische
Lageeinmessungen erfordern aber ein zeitaufwändiges Aufsuchen und Einmessen
jeder Gasse. 392 Bei einer völligen Neuanlage des Gassensystems könnte die Planung auch
digital in einem GIS erfolgen und die Maschine das reale Feinerschließungssystem nach
diesen virtuell erzeugten Daten anlegen. Dieses Verfahren kann allerdings nur ungestörter
Geländeoberfläche und in der Ebene stattfinden, wie beispielsweise JÄGER ET AL. (2000, S.
104) dies in der Norddeutschen Tiefebene vorgestellt haben.
Bei der periodischen Betriebsplanung (Forsteinrichtung) können die Daten über das neu
angelegte Feinerschließungsnetz zur Ergänzung der Forstbetriebskarte verwendet werden.
Dies entlastet den Forsteinrichter, der die Lage der Rückegassen bislang beim Begang erhebt.
393 Die Forsteinrichtung geht als ein Bestandteil des Controllings auch in periodisch
wiederkehrenden Betriebsprüfungen der Frage nach: Werden die Dinge richtig getan? 394
Das sollte sich nicht nur auf ökonomische oder waldbauliche Belange beziehen, sondern
auch auf die Befahrung. Zur Überprufung der Bestandesbefahrung im letzten Einrichtungszeitraum
können dazu die Befahrungsdaten der Bestände der Gesamtbilanz (Abb. 77, S.
162) entnommen und überprüft werden.
Unternehmer
Unternehmer müssen in ein solches System zunächst investieren, haben dadurch aber
mehrere Vorteile. Zum einen sind die Fahrer durch die Orientierung an vorgegebenen
Geometriedaten unabhängiger von den Einweisungen des Waldbesitzers und haben ein
hohe Ortssicherheit ("Ich weiß, wo ich bin."). Die Maschinen können deshalb auch leichter
bei Dunkelheit betrieben werden, was eine bessere Auslastung und damit einen wirtschaft-
390
MROSEK und BALSILLIE (2001, S. 193) empfehlen die Benutzung solcher Kriterien und Indikatoren um nachhaltige
Waldbewirtschaftung auf Forstbetriebsebene zu ermöglichen.
391
STEPHAN und KREIL (2000), S. 2
392
WAAGELAAR (2001, S. 512) spricht von ca. 130 Euro je Hektar, die dafür zu investieren sind.
393
SALDER (1999), S. 1053
394
LUGER ET AL. (1999), S. 1051

Kritische Würdigung und Ausblick 171
licheren Einsatz der Fahrzeuge ermöglicht als ohne das Navigationssystem. 395 Der wichtigste
Vorteil ist, dass der Unternehmer schonendes Arbeiten transparent nachweisen und
sich vom Waldbesitzer honorieren lassen kann (Bonussystem). Dieser Nachweis bietet vor
allem dann eine Sicherheit, wenn Einschlag und Rückung von verschiedenen Unternehmen
durchgeführt werden, weil dadurch entstandene Befahrungsschäden zugeordnet werden
können.
Damit bringt die Befahrungsdokumentation auch wesentliche Voraussetzungen für ein
Umweltmanagement-System für Lohnunternehmer. Die Betriebe können "Umweltbetriebsprüfungen"
ihrer Maßnahmen durchführen lassen und dafür ein Zertifikat erhalten. 396
Während des Einsatzes wird die Position der Maschine relativ zur Sollgeometrie angezeigt
ebenso wie die aktuelle Wirkung des Bodendrucks der Maschine (Richtwertüber- bzw.
-unterschreitung). Deshalb ist dem Fahrer bekannt, ob gerade ein Schaden entsteht. Er
kann dann reagieren, indem er die Maschinenposition korrigiert, den Reifenfülldruck anpasst
oder den Waldbesitzer informiert, dass eine weitere Befahrung nur noch mit Schäden
möglich ist. Damit hat der Waldbesitzer die Möglichkeit der Entscheidung, der Fahrer ist
von der Verantwortung entlastet.
Auch das unterschiedliche Fahrverhalten der Fahrer selbst kann damit aufgedeckt werden.
Dabei geht es nicht um den "gläsernen Fahrer", sondern um die Qualitätsarbeit und deren
Nachweis. 397 Im Transportgewerbe wurden gute Erfahrungen mit einem System erzielt, das
mit Sensoren Motordrehzahl und Geschwindigkeit der Fahrzeuge und damit die Qualität
der individuellen Fahrweise erfasste. Den Fahrern selbst wurden Zuschläge für schonende
Fahrweise zugesagt. Die Fahrer passten in der Folge ihr Fahrverhalten an, was zu Materialschonung
und zu einer Verminderung des Spritverbrauchs führte. 398
Ähnlich wie der Waldbesitzer dem Unternehmer kann auch der Unternehmer dem Fahrer
Zuschläge für sorgfältiges Arbeiten gewähren.
4.2.1.2 Aus Sicht der Zertifizierungsorganisationen
Dokumentation leistet einen Beitrag anhand dessen ordnungsgemäße Forstwirtschaft
nachvollziehbar betrieben werden kann. Die erfassten Daten der Befahrungsdokumentation
können gleichzeitig als Grundlage und Nachweis der schonenden Holzernte in einem
beliebigen Zertifizierungsverfahrens verwendet werden.
Deshalb ist es sinnvoll, alle Befahrungsdaten über einen bestimmten Zeitraum hinweg zu
speichern, um so auch die reguläre Befahrung nachweisen zu können. 399 Nach der periodischen
Überprüfung und Beurteilung sollten nur noch die Daten der irregulären Befahrung
im Speicher gehalten werden, da nur diese den Forstbetrieb in seinem Wirtschaften einschränkt.
Durch die Vorlage der relevanten Daten kann die Effizienz des Zertifizierungsprozesses
bzw. die der turnusmäßigen Überprüfung des zertifizierten Betriebes gesteigert werden.
395
REYNOLDS (2000) hat die Wirtschaftlichkeit des Nachteinsatzes beschrieben.
396
BAUMGART und SCHNEIDER (2000), S. 799
397
BECKER (1998), S. 991 beschreibt analog ein Konzept der informationstechnischen Begleitung von Holztransporten.
398
CLEARY (2000), S. 20 ff
399 z.B. eine Forsteinrichtungsperiode

Kritische Würdigung und Ausblick 172
4.2.1.3 Aus wissenschaftlicher Sicht (Erstellung von Ökobilanzen)
Verglichen mit einer Zertifizierung, die letztlich nur eine Ja / Nein-Entscheidung zu Nachhaltigkeit
darstellt, ist die Ökobilanzierung das anspruchsvollere Instrument zur Ermittlung
des Umweltverbrauchs einer Landnutzungsform. Ökobilanzen wollen die Inanspruchnahme
von Naturraum darstellen. Mit Ökobilanzen sollen potenzielle Umwelteinflüsse über den
gesamten Lebenszyklus eines Produktes identifiziert werden Dabei stellt die Inanspruchnahme
von Naturraum eine wichtige Größe innerhalb der Wirkungsabschätzung dar. 400
Bislang fehlt es aber an einer Methodik, die Landnutzung qualitativ (Intensität der Beanspruchung)
und quantitativ (Ausmaß der Beeinflussung) zu erfassen. 401 Dazu sind Parameter
gefordert, die die Qualität der Flächen quantifizieren. 402 Die Befahrungsdokumentation
könnte als Instrument verwendet werden, um diese Lücke zu schließen. Sie kann einen
Beitrag leisten, die Inanspruchnahme von Naturraum mit den Daten zur geometrischen
und ökologischen Qualität der Befahrung zu belegen. Damit könnten aus dem Bereich der
technischen Holzproduktion dataillierte Informationen der Ökobilanzierung zur Verfügung
gestellt werden.
Über ein dauerhaftes Monitoring der Befahrung können diese Informationen aktualisiert
fortgeschrieben werden. 403
Auch zur Ermittlung der Ökoeffizienz könnte die Befahrungsdokumentation Informationen
liefern. Die Ökoeffizienz beschreibt das Verhältnis der Wertschöpfung, die bei der Holznutzung
entsteht, zum Umweltverbrauch (Schadschöpfung), der durch den Ressourcenverbrauch
bei derselben Holznutzung verursacht wird. 404 Konkrete Aufgabe der Befahrungsdokumentation
könnte es sein, präzise Informationen zum Verbrauch an ökologisch unbeschädigter
Bodenfläche zu liefern.
4.2.1.4 Derzeitige Einschränkungen
Das Verfahren wurde bislang so beschrieben, als ob es bereits heute uneingeschränkt eingesetzt
werden kann, was aber nicht Fakt ist. Trotzdem ist dieses Vorgehen legitim, da nur
so ein schlüssiges Konzept entwickelt werden kann, das alle Bereiche angemessen berücksichtigt.
Für die praktische Umsetzung bestehen derzeit noch zwei wesentliche Einschränkungen:
1. Der Empfang des GPS- und des Korrektursignals in Beständen mit größeren Baumhöhen
unterliegt Unwägbarkeiten (Genauigkeit, Abschattung).
2. Die Erfassung der ökologischen Qualität setzt das flächendeckende Vorhandensein von
Richtwerttabellen zu den Standorteinheiten voraus.
Bereits mehrfach wurde auf die Empfangsschwierigkeiten von GPS im Wald eingegangen.
Durch die Überschirmung kann es zu Empfangsausfall oder zu Ungenauigkeiten der Positionsbestimmung
kommen. Es werden Punktewolken aufgezeichnet, die aber über verschie-
400
BAITZ ET AL. (2000), S. 128 ff
401
HOLLENSTEIN (2000), S. 383
402
BAITZ ET AL. (2000), S. 129
403 Dies wäre eine Ergänzung zum Öko-Monitoring Level-II-Programm der EU wie es z.B. bei HAUßMANN und
KENNEL (2000) oder bei SCHÄFER und DIECKMANN (2001) beschrieben ist. Denn dort werden nur stoffliche Einträge
und Veränderungen beobachtet.
404
KNECHTLE (2000), S. 83 beschreibt die Ökoeffizienz als den Umweltverbrauch je produzierte Mengeneinheit.

Kritische Würdigung und Ausblick 173
dene Filtermechanismen zu Linien verdichtet werden können. 405 Dennoch ist in diesen Fällen
der Soll-Ist-Vergleich schwierig, weil am Bildschirm nicht eindeutig festgestellt werden
kann, ob die Befahrung regulär oder irregulär war. Hier werden sich mittelfristig mit der
Implementierung des Systems Galileo deutliche Verbesserungen auftun, weil durch den
Zuwachs an Satelliten auch die Signalzuverlässigkeit und Genauigkeit gesteigert wird. Eine
andere technische Möglichkeit ist es, GPS-gemessene Fahrzeugpositionen im Falle des Signalausfalls
mit Hilfe anderer Navigationssysteme über eine bemessene Zeit fortzuschreiben.
406
Die Gestaltung von Richtwerttabellen wurde in einem Forschungsprojekt bislang nur für
ausgewählte Standorte Nordrhein-Westfalens durchgeführt. 407 Dabei wurden auch nur
Grenzwerte für die ökologische Befahrbarkeit erfasst. Die Grenzwerte für die technische
Befahrbarkeit wurden nicht berücksichtigt. Im zugehörigen Programm "Forstbefahrung"
wird die bearbeitete Standorteinheit bislang händisch ausgewählt. Denkbar wäre auch,
dass die Standorteinheiten digital als Polygonzüge vorliegen und die entsprechenden
Richtwerttabellen bei Einfahrt der Maschine auf die Fläche der Standorteinheiten (bzw. in
das Polygon am Bildschirm) automatisch abgefragt werden.
Die software-technische Realisierung ist dabei kein technisches Problem. Sie besteht in der
Entwicklung eines Navigations- und Dokumentationsprogramms, das auf der Architektur
von WaldNAV aufbaut, aber um einige Darstellungsmöglichkeiten erweitert ist. Ferner
muss eine Schnittstelle zum Programm "Forstbefahrung" geschaffen werden, das die Informationen
zur ökologischen Qualität der Befahrung liefert.
Die Datenbearbeitung und -aufbereitung (Kap. 3.4.3.2, S. 155) kann von handelsüblichen
GIS-Programmen geleistet werden. Dabei empfiehlt es sich, für die standardmäßige Auswertung
entsprechende Makros und eine spezielle Programm-Oberfläche zu schaffen.
4.2.2 Wertung
Der „Schwerlastverkehr“ im Bestand hat in den letzten Jahren deutlich zugenommen. Dadurch
entstehen Verkehrströme auf den Rückegassen, die zeitlich und örtlich geleitet werden
müssen, um eine Erhalt der Produktionskraft der Standorte nachhaltig sicherzustellen.
Mit dem entwickelten Navigations- und Dokumentationssystem kann eine Forstmaschine
auf einer Sollbewegungslinie geleitet werden. Da Bewegungs- und Einwirkungsdaten auf
den Boden automatisiert erfasst werden, ist feststellbar, zu welchem Zeitpunkt und in welchem
Ausmaß die Maschine mit der Produktionseinheit Boden in Berührung gekommen
ist. Dies ist auch für Maßnahmen möglich, die aus mehreren Einzeleingriffen bestehen.
Somit stehen wichtige quantitative und qualitative Daten für die Auswertung und Planung
zur Verfügung.
Der Vorteil der Koppelung von Sensorinformation mit Positionsinformation bei der automatisierten
Erfassung ist, dass Zahlen die Qualität belegen können und nicht gutachtliche
persönliche Einschätzungen, wie dies beispielsweise bei dem auf S.141, Tab. 27 beschriebenen
Verfahren der Fall ist. Dadurch wird das Verfahren objektiviert und ggf. Streit verhindert.
405 DAFFNER (2001) hat bei seiner Filterentwicklung mit gleitenden Mittelwerten gute Erfahrungen gemacht.
406 Man sprich von Koppelnavigationssystemen. z.B. HOFMANN-WELLENHOF ET AL. (1994), S. 300 f
407 MATTHIES und KREMER (1999)

Kritische Würdigung und Ausblick 174
Das beschriebene System dient als Leitsystem auf operativer Ebene und als Managementsystem
auf Steuerungsebene.
HEINIMANN beschreibt in Anhalt an die ISO-Normen das Öko-Controlling als eine Art ökologischer
Buchhaltung bei der Systemeinwirkungen auf "Schadschöpfungsstellen" und
"Schadschöpfungsträger" umgelegt werden. 408 Mit der Erfassung und Dokumentation von
geometrischer und ökologischer Qualität der Befahrung ist eine Datengrundlage geschaffen,
die eine umfassende Analyse und ökologische Evaluierung des Engriffs ermöglicht. Ziel
dieses Öko-Controllings ist es, die Einhaltung bestimmter Auflagen zu verfolgen. 409
Damit hilft das System der Befahrungsdokumentation, die beiden Ziele des ökologisch verträglichen
Handelns , nämlich die Minimierung des Umweltverbrauchs und die Minimierung
der negativen Nebenwirkungen unseres Handelns auf die natürliche Umwelt 410 , für
den Bereich des forstlichen Maschineneinsatzes zu erreichen.
Daneben ist für den Forstbetrieb aber auch wichtig zu beobachten, wie sich der Anteil der
befahrenen Fläche entwickelt (Monitoring) und eine langfristige Prozesse beobachten zu
können.
Der beschriebene Ansatz, geometrische und ökologische Qualität zu dokumentieren, ist
grundsätzlich neu und weltweit noch nicht realisiert worden. Es existieren zwar Teillösungen,
bei denen konventionelle Methoden und z.T. auch moderne Instrumente der Informations-Technologie
eingesetzt werden (Kap. 3.3, S. 134). Diese bringen aber keine
durchgängige Lösung, die gleichzeitig im operativen Einsatz und beim Öko-Controlling
befriedigt. Das vorgeschlagene Konzept versorgt beide Ebenen mit vollständiger Information,
schafft Transparenz und unterstützt ökologisches Handeln bei der technischen Produktion.
Damit bietet das System einen sich selbst kontrollierenden Arbeitsprozess, bei dem Daten
preiswert, sicher und zeitnah gewonnen werden können, die dann die Basis für die ökologische
Evaluierung des Forstmaschineneinsatzes bilden. 411
408 HEINIMANN (1999), S. 75 und 78
409 JACKE (1999), S. 41
410 HEINIMANN (1996), S. 308 und BUND/MISEREOR (1996), S. 53 ff
411 EISELE (1998), S. 1246 hat in seinen sechs Thesen zu Strategischen Anforderungen an forstliche
Informationssysteme die preiswerte sichere und zeitnahe Datenerfassung gefordert.

Zusammenfassung/Summary 175
5 Zusammenfassung/Summary
Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es ein Verfahren zu entwickeln, das die Navigation von
Forstmaschinen im Bestand nach digitalen Vorgaben ermöglicht und die Dokumentation
dieser Fahrbewegungen erlaubt. Der Bedarf an nachhaltiger Qualitätssicherung bei der
technischen Produktion wird aufgezeigt. Dazu wird ein Konzept der Befahrungsdokumentation
entwickelt.
Einleitend wird ein Überblick über die Anwendung von GPS in der Forstwirtschaft und die
besonderen Probleme der Messung im Wald gegeben.
Navigation
Für das Mulchen von Zugangslinien in Beständen der ersten Altersklasse wird ein DGPSgestütztes
Arbeitsverfahren entwickelt. Kernstück dieses Arbeitsverfahrens ist eine Navigations-Software,
die es auch bei vollkommener Unübersichtlichkeit des Geländes erlaubt, ein
Fahrzeug auf einem vorgegeben Weg zu halten. Dazu wird kontinuierlich die Drift des
Fahrzeugs gegenüber dem Soll-Weg bestimmt und dem Fahrzeugführer am Display angezeigt.
Dadurch ist dieser permanent in der Lage seinen Kurs zu halten bzw zu korrigieren.
In einer empirischen Untersuchung wird das entwickelte Verfahren der DGPS-Navigation
neben das konventionelle Verfahren der Fluchtstab-Orientierung gestellt. Dazu wird für
beide Verfahren eine Arbeitsstudie durchgeführt sowie die Genauigkeit und die ökonomischen
Kenndaten beider Verfahren miteinander verglichen.
Bei der Gliederung der Arbeitszeit ergeben sich nur geringe Unterschiede, die Leistung beider
Verfahren ist identisch. Ergonomische Unterschiede bestehen bei der Arbeitsweise des
Fahrers, der bei der DGPS-Navigation vom verdrehten Sitzen bzw. von orientierenden
Kopfwendungen entlastet wird. Die hohe Unfallgefährdung der Zweitperson bei der
Fluchtstab-Orientierung entfällt bei der DGPS-Navigation wegen des Ein-Mann-
Arbeitsverfahrens.
Die Fluchtstab-Orientierung weist eine ausgeprägte Geradlinigkeit der angelegten Linien
aus. Die absolute Abweichung von der Sollrichtung wächst mit zunehmender Entfernung
vom Ausgangspunkt. Dabei erschweren Geländehindernisse dieses statische Orientierungsverfahren.
Die DGPS-Navigation ermöglicht es die Vorgabelinie einzuhalten und bei Hindernissen
die Fahrbewegungen dynamisch anzupassen.
Die ökonomischen Kenndaten der beiden Verfahren wurden mit der Kostenvergleichsrechnung,
der Kapitalwertmethode und der Interne Zinsfuß Methode verglichen. Dabei erwies
sich die DGPS-Navigation durch die Möglichkeit der Ein-Mann-Arbeit als die ökonomisch
günstigere Alternative.
Dokumentation
In einer umfassenden Situationsanalyse wird das Umfeld untersucht, in dem die Forstwirtschaft
heute operiert. Dabei wird in Normen und Forderungen unterschieden, mit denen
die Gesellschaft an die Waldbewirtschafter herantritt.
Die Ertragslage der Forstwirtschaft wird analysiert und ein Zwang zur Rationalisierung belegt.
Die Entwicklung der Maschinen und des Maschineneinsatzes bei der mechanisierten
Holzernte werden aufgezeigt und die Auswirkungen der Maschineneigenschaften auf die
Gestaltung des Feinerschließungssystems vorgestellt.

Zusammenfassung/Summary 176
Die Parameter, die im Falle der Befahrung zu einem Bodenschaden führen können, werden
besprochen. Die Häufigkeit der Befahrung wird als Teil des Risikos bei der Enstehung von
Schäden gedeutet. Deshalb werden die Parameter, die sich quantitativ auf die Befahrung
auswirken, modelliert. Die Auswirkungen der Gestaltung des Feinerschließungssystems sowie
der Baumart, Bonität und Sortimentsbildung auf die umtriebszeitbezogene Befahrungsfrequenz
werden aufgezeigt.
In drei Varianten werden die Folgen unterschiedlicher Orientierungsverfahren auf den Anteil
der befahrenen Bestandesfläche gezeigt (Befahrungsprozent). Die drei Varianten unterscheiden
sich v.a. dort, wo die klassischen Orientierungshilfen verlorengehen (Dickung,
Sturmwurf).
Basierend auf den Ergebnissen der Situationsanalyse und der Modellsimulation wird ein
Bedarf an dauerhafter Qualitätssicherung bei der technischen Produktion aufgezeigt. Dies
wird mit einer historischen Analyse des forsttechnischen Geschehens der vergangenen 50
Jahre ergänzend begründet.
Die bisherigen Ansätze und Methoden werden vorgestellt, mit denen versucht wird, diese
Qualitätssicherung zu erreichen. Dabei werden bei allen Systemen ein mehr oder minder
großer Aufwand, eine Unschärfe in der Qualitätserfassung bzw. mangelnde Überprüfbarkeit
festgestellt.
Ausgehend von den Analyseergebnissen und dem Mangel der bisherigen Systeme wird ein
Konzept der Befahrungsdokumentation entwickelt, das sowohl die ökologische Navigation
im operativen Einsatz der Forstmaschine beinhaltet, als auch das zeitlich nachgeordnete
Öko-Controlling unterstützt. Dabei wird ein umfassender Ansatz vorgestellt, der die Darstellung
und Erfassung sowohl von ökologischer als auch von geometrischer Befahrungsqualität
zum Inhalt hat. Nachhaltiges Datenmanagement mit dauerhaften Formaten und
einem schlüssigen Speicherkonzept bildet die Voraussetzung für diese nachhaltige Qualitätssicherung
bei der technischen Produktion.

Zusammenfassung/Summary 177
Summary 412
This paper has two main aims: firstly to develop a method which enables forest machines
to navigate in the stand according to digital specifications, and secondly, to draft a documentation
system which permits the monitoring of these vehicle movements. The requirement
for sustainable quality management in technical production was highlighted. In addition
a concept was developed for the documentation of the vehicle movements in the
stands.
As an introduction, an overview of the use of GPS in forestry and the special problems of
measurement in the forest is given.
Navigation
A DGPS-supported working procedure was developed for the mulching of access corridors
in age class I stands. The core of this working procedure is navigation software which
makes it possible to keep a vehicle on a pre-determined path, even where visibility in the
area is very poor. In order to do this, the drift of the vehicle in relation to the course it is
supposed to take is determined continuously and displayed to the driver on the on-board
PC. Thus he is able hold the course or to correct it constantly.
In an empirical investigation, the developed DGPS navigation procedure was compared to
the conventional stake orientation procedure. In addition, a working study was carried out
for the two procedures, and the accuracy and economic characteristics of both were compared.
The relative proportions of individual work elements within the processes are similar. The
productivity is the same. There are ergonomic differences for the driver with the two
procedures. During the stake orientation procedure he has to twist round in his seat for
orientation, under heavy vibration. With DGPS navigation he does not need to turn his
head. With the stake orientation procedure there is a high risk of accident for the person
setting the stakes. DGPS navigation is a one-man working procedure, so nobody has to
work in the danger zone.
Stake orientation is characterised by very straight mulching lines. Deviation from the prescribed
route increases with increasing distance from starting point. Obstacles in the area
complicate this static orientation procedure. DGPS navigation enables the driver to keep to
the prescribed line and to adapt vehicle movements dynamically to the obstacles in the
area.
The economic characteristics of the two procedures were compared using the cost comparison
method, the net present value method (NPV) and the internal rate of return method
(IRR). The DGPS navigation procedure was found to be better economically because the
work was carried out by one man only.
412 Die Übersetzung übernahm freundlicherweise Tessa Feller.

Zusammenfassung/Summary 178
Documentation
The social and economic environment in which forestry operates today was investigated by
way of a comprehensive situation analysis. A distinction was made between legal standards
and social demands. Society uses both to influence forest management.
The income from forestry was analysed. An obligation to rationalise was detected. The development
of machines and the use of machines in mechanised timber harvesting were
highlighted. The effects of machine characteristics on how stands are accessed was presented.
Parameters causing soil damage were discussed. The frequency of machines driving over
the forest grounds was interpreted as one factor contributing to soil damage. Parameters
having a quantitative effect on vehicle movement were therefore reproduced in a model. It
was shown how the frequency of vehicle movement in a rotation (100 years) depends on
the layout of skidding lines, the tree species, site class and logging assortments.
Three scenarios for different orientation procedures in stands were presented and the different
consequences in terms of the proportion of the area which is impacted were shown
(percentage of area impacted by wheels). The three scenarios differ mainly in situations
and stands where orientation is difficult, such as thickets, or stands with storm damage).
Based on the results of the situation analysis and the simulation in the model, a need for
sustainable quality assurance in technical forest production was pointed out. A historical
analysis of trends in forest technology in the past 50 years completed the investigation and
gave reasons for quality assurance.
The approaches and methods used up to now to achieve this quality assurance were presented.
All the systems considered are work-intensive or high-cost, and measurement of
quality assurance is vague and difficult to assess.
On the basis of the results of the analysis and the detected problems of the systems in use,
a concept for documenting vehicle movements was developed. This concept includes ecological
navigation when the forest machine is in operation and allows an evaluation to be
made (eco-controlling) once harvesting has finished. In this a comprehensive approach was
presented, which recorded and presented the ecological and geometric aspects of driving
quality. Sustainable data management with permanent data formats and a conclusive data
storage concept is the prerequisite for this sustainable quality assurance in technical forestry
production.

Literaturverzeichnis 179
6 Literaturverzeichnis
Abkürzungen:
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