Abschlussbericht des Graduiertenkollegs (pdf) - Zentrum für ...
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9 Projekte am Fachbereich 22 (Geowissenschaften) 9.1 Ökologie und Planung Prof. Dr. V. Heidt, Univ.-Prof. Dr. M. Domrös und Mitarbeiter (Geographisches Institut) 9.1.1 Ökosystemare Bewertung des Bodens - Integrierter Bodenschutz anhand systematisch entwickelter Bodenqualitätsziele - Ein Betrag zur Umweltverträglichkeitsprüfung (UVP) Bearbeiterin: Dipl.-Geogr. Sabine Heinig Hauptbetreuer: Prof. Dr. V. Heidt Im Auftrag des Amtes für Grünanlagen und Naherholung der Stadt Mainz wurde die Universität Mainz 1993 mit der Bearbeitung der Stadtbiotopkartierung betraut. Die Arbeitsgruppe an der Universität Mainz setzt sich aus Fachleuten des Geographischen Institutes (Projektleitung und Ansprechpartner PD Dr. V. Heidt), des Institutes für Spezielle Botanik (Dr. W. Licht) und des Zoologischen Institutes (PD Dr. G. Eisenbeis) zusammen. Neben einer flächendeckenden Biotopkartierung nach dem Schlüssel zur Kartierung nach Vegetations- und Nutzungsformen werden gleichzeitig die abiotischen und ästhetisch / anthropogenen Faktoren des Stadtgebietes erfaßt. Das innovative an dem gewählten Ansatz, die Stadtbiotopkartierung von unterschiedlichen Fachdisziplinen durchführen zu lassen sowie nicht nur rein biotische Aspekte zu berücksichtigen, ist, daß über die Entwicklung einer ökosystemaren Zielkonzeption eine naturschutzfachliche Bewertung der natürlichen Ressourcen stattfindet. Neben der rein naturwissenschaftlichen Erfassung und Deskription und der naturschutzfachlichen Bewertung, werden über die Ermittlung von Belastungspotentialen und unterschiedlicher Wirkungsfaktoren (Vorbelastung und Wirkung von anthropogenen Beeinträchtigungen), Handlungsempfehlungen zum nachhaltigen Schutz der Umweltmedien im Mainzer Stadtgebiet erarbeitet. Im Rahmen der zu erfassenden Umweltmedien kommt dem Boden aufgrund seiner zentralen Stellung im Ökosystem sowie seiner Bedeutung als ” Integral“ der abiotischen, biotischen und ästhetisch/anthropogenen Funktionen eine zentrale Bedeutung zu. Er bestimmt die Biotopstruktur eines Raumes mit. Biotopkartierungen sind planerische Grundlagen für die Mitwirkung an der Umsetzung der Ziele des Naturschutzes und damit auch des Bodenschutzes. Bislang fehlen geignete, anerkannte und handhabbare Verfahren zur Erfassung und Bewertung der Böden. Die Erfassung und ökosystemar ausgerichtete Bewertung von Boden ist allerdings die Grundlage für einen ökologisch-naturräumlich orientierten Bodenschutz. Einem flächendeckend (z.B. bezogen auf ein Stadtgebiet) konzipierten, vorsorgenden Bodenschutz kommt demnach eine zentrale Bedeutung zu. Stadtbiotopkartierungen werden meist mit der Zielsetzung durchgeführt, eine möglichst große Biotopvielfalt in dem jeweiligen Stadtgebiet zu erhalten. Somit müssen gerade in der an Arten- und Strukturvielfalt naturgemäß reichen Stadt-Kulturlandschaft die Böden mit in die Überlegungen einbezogen werden. So erfolgt im Rahmen der Stadtbiotopkartierung die Erfassung der Bodengesellschaften, -typen, -spezifika, die Anwendung der entwickelten Bodenbewertungssystematik unter Berücksichtigung der • biotischen Faktoren (Verknüpfung der Vegetationsausprägung mit dem Ausgangs- substrat) • abiotischen Faktoren • anthropogenen Beeinflussung (Einwirkungsfaktoren und deren Auswirkungen), sowie die Zusammenstellung von Umweltqualitätszielen für definierte Raumein- heiten und die Bewertung des Naturraumpotentials des Bodens. 76
Dieser Ansatz liefert einen wesentlichen Beitrag zur Durchführung von Umweltverträglichkeitsprüfungen. Im Rahmen der Umweltverträglichkeitsstudie sollen die Auswirkungen von bestimmten Vorhaben (anthropogene Beeinflussungen) auf die Umweltmedien bewertet werden. Biotopkartierungen dienen als Datenbasis für die Durchführung von UVP und anderer kommunaler Planungen. Sie sind aber auch als methodisches Konzept zur Ermittlung, Beschreibung und Bewertung ökosystemarer Zusammenhänge sowie zur Klassifizierung spezifischer Belastungssituationen und x-faktoren in dem abgesteckten Untersuchungsraum (Stadt Mainz) zu verstehen. Bei diesem, im Rahmen der Stadtbiotopkartierung entwickelten Leitfaden mit ökosystemar ausgerichteten Bewertungsmaßstäben für sämtliche Umweltmedien und deren Wechselwirkungen sowie mit Beurteilungskriterien für die Einschätzung von Wirkungen und Austauschprozessen bedingt durch anthropogene Beeinträchtigungen (chemischer, physikalischer oder mechanischer Art) auf die Umwelt, kommt der Interdisziplinarität eine wesentliche Rolle zu. 9.1.2 Eine neue Methode der Informationsverknüpfung zur Klassifizierung der Landnutzung auf der Grundlage hochauflösender Satellitenbilddaten am Beispiel von Landau und Umgebung Bearbeiterin: Dipl.-Geogr. Wanxiao Sun Hauptbetreuer: Prof. Dr. V. Heidt Satellite image classification involves designing and developing efficient image classifiers. With satellite image data and image analysis methods multiplying rapidly, selecting the right mix of data sources and data analysis approaches has become critical to the generation of quality land-use maps. In this study, a new postprocessing information fusion algorithm for the extraction and representation of land-use information based on high-resolution satellite imagery is presented. This approach can produce land-use maps with sharp interregional boundaries and homogeneous regions. The proposed approach is conducted in five steps. 1. A GIS layer - ATKIS data - was used to generate two coarse homogeneous regions, i.e. urban and rural areas. 2. A thematic (class) map was generated by use of a hybrid spectral classifier combining Gaussian Maximum Likelihood algorithm (GML) and ISODATA classifier. 3. A probabilistic relaxation algorithm was performed on the thematic map, resulting in a smoothed thematic map. 4. Edge detection and edge thinning techniques were used to generate a contour map with pixel-width interclass boundaries. 5. The contour map was superimposed on the thematic map by use of a region-growing algorithm with the contour map and the smoothed thematic map as two constraints. For the operation of the proposed method, a software package is developed using programming language C. This software package comprises the GML algorithm, a probabilistic relaxation algorithm, TBL edge detector, an edge thresholding algorithm, a fast parallel thinning algorithm, and a region-growing information fusion algorithm. The county of Landau of the State Rheinland-Pfalz, Germany was selected as a test site. The high-resolution IRS-1C imagery was used as the principal input data. 9.2 Altlasten Univ.-Prof. Dr. J. Preuß und Mitarbeiter (Geographisches Institut) 77
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9.1.1 Ökosystemare Bewertung <strong>des</strong> Bodens - Integrierter Bodenschutz anhand systematisch<br />
entwickelter Bodenqualitätsziele - Ein Betrag zur Umweltverträglichkeitsprüfung (UVP)<br />
Bearbeiterin: Dipl.-Geogr. Sabine Heinig<br />
Hauptbetreuer: Prof. Dr. V. Heidt<br />
Im Auftrag <strong>des</strong> Amtes <strong>für</strong> Grünanlagen und Naherholung der Stadt Mainz wurde die Universität Mainz<br />
1993 mit der Bearbeitung der Stadtbiotopkartierung betraut. Die Arbeitsgruppe an der Universität Mainz<br />
setzt sich aus Fachleuten <strong>des</strong> Geographischen Institutes (Projektleitung und Ansprechpartner PD Dr. V.<br />
Heidt), <strong>des</strong> Institutes <strong>für</strong> Spezielle Botanik (Dr. W. Licht) und <strong>des</strong> Zoologischen Institutes (PD Dr. G.<br />
Eisenbeis) zusammen.<br />
Neben einer flächendeckenden Biotopkartierung nach dem Schlüssel zur Kartierung nach Vegetations- und<br />
Nutzungsformen werden gleichzeitig die abiotischen und ästhetisch / anthropogenen Faktoren <strong>des</strong> Stadtgebietes<br />
erfaßt.<br />
Das innovative an dem gewählten Ansatz, die Stadtbiotopkartierung von unterschiedlichen Fachdisziplinen<br />
durchführen zu lassen sowie nicht nur rein biotische Aspekte zu berücksichtigen, ist, daß über die<br />
Entwicklung einer ökosystemaren Zielkonzeption eine naturschutzfachliche Bewertung der natürlichen Ressourcen<br />
stattfindet. Neben der rein naturwissenschaftlichen Erfassung und Deskription und der naturschutzfachlichen<br />
Bewertung, werden über die Ermittlung von Belastungspotentialen und unterschiedlicher<br />
Wirkungsfaktoren (Vorbelastung und Wirkung von anthropogenen Beeinträchtigungen), Handlungsempfehlungen<br />
zum nachhaltigen Schutz der Umweltmedien im Mainzer Stadtgebiet erarbeitet. Im Rahmen der<br />
zu erfassenden Umweltmedien kommt dem Boden aufgrund seiner zentralen Stellung im Ökosystem sowie<br />
seiner Bedeutung als ” Integral“ der abiotischen, biotischen und ästhetisch/anthropogenen Funktionen eine<br />
zentrale Bedeutung zu. Er bestimmt die Biotopstruktur eines Raumes mit.<br />
Biotopkartierungen sind planerische Grundlagen <strong>für</strong> die Mitwirkung an der Umsetzung der Ziele <strong>des</strong> Naturschutzes<br />
und damit auch <strong>des</strong> Bodenschutzes. Bislang fehlen geignete, anerkannte und handhabbare<br />
Verfahren zur Erfassung und Bewertung der Böden. Die Erfassung und ökosystemar ausgerichtete Bewertung<br />
von Boden ist allerdings die Grundlage <strong>für</strong> einen ökologisch-naturräumlich orientierten Bodenschutz.<br />
Einem flächendeckend (z.B. bezogen auf ein Stadtgebiet) konzipierten, vorsorgenden Bodenschutz kommt<br />
demnach eine zentrale Bedeutung zu. Stadtbiotopkartierungen werden meist mit der Zielsetzung durchgeführt,<br />
eine möglichst große Biotopvielfalt in dem jeweiligen Stadtgebiet zu erhalten. Somit müssen<br />
gerade in der an Arten- und Strukturvielfalt naturgemäß reichen Stadt-Kulturlandschaft die Böden mit<br />
in die Überlegungen einbezogen werden. So erfolgt im Rahmen der Stadtbiotopkartierung die Erfassung<br />
der Bodengesellschaften, -typen, -spezifika, die Anwendung der entwickelten Bodenbewertungssystematik<br />
unter Berücksichtigung der<br />
• biotischen Faktoren (Verknüpfung der Vegetationsausprägung mit dem Ausgangs- substrat)<br />
• abiotischen Faktoren<br />
• anthropogenen Beeinflussung (Einwirkungsfaktoren und deren Auswirkungen), sowie die Zusammenstellung<br />
von Umweltqualitätszielen <strong>für</strong> definierte Raumein- heiten und die Bewertung <strong>des</strong> Naturraumpotentials<br />
<strong>des</strong> Bodens.<br />
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