Naturdenkmal  -Kataster im Oberbergischen Kreis Einsatz von GPS, GIS und db  

Inhaltsverzeichnis

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0.  Zusammenfassung.  3

1.  Aufgabenstellung.  4

2.  Methodischer Ansatz.  6

3.  Durchführung.  8

3.1  GPS.  8

3.1.1  Gerät und die Software  8

3.1.2  Datenerhebung  9

3.1.3  Datenübertragung  10

3.1.4  Probleme und Lösungsversuche  10

3.2  GIS.  12

3.2.1  System/Software  12

3.2.2  Projekterstellung  12

3.2.3  Kontakt zur Datenbank  18

3.2.4  Probleme und Lösungsversuche  18

3.3  Datenbank.  21

3.3.1  Software  21

3.3.2  Datenbankaufbau  21

3.3.3  Kontakt zum GIS-Programm  25

3.3.4  Probleme und Lösungsversuche  25

4.  Auswertung.  27

5.  Anlagen.  30

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Naturdenkmal-Kataster im Oberbergischen Kreis Einsatz von GPS, GIS und db

0. Zusammenfassung

Die Betreuung von ca. 170 Gehölz-Naturdenkmälern, kurz „ND´s“ im Oberbergischen Kreis, Nordrhein-Westfalen, NRW soll erleichtert und die Datenverwaltung verbessert werden.

Zu diesem Zweck wurden in einem ersten Schritt die einzelnen Objekte vor Ort fotografiert und mit einem Global Positioning System (GPS) differentiell vermessen. Dabei ergab sich als grundlegendes Problem das Vorhandensein von Hindernissen zwischen GPS-Empfänger und Satelliten bzw. Korrektursignalempfänger und Korrektursignalquelle (hier: ebenfalls ein Satellit). Dadurch war bei einigen Objekten ein differentielles bzw. dreidimensionales Einmessen nicht möglich.

In einem zweiten Schritt wurden die erhobenen Daten aus der GPS-Software exportiert und mittels GI-Software aufbereitet. Hier traten zwei grundlegende Herausforderungen auf: Erstens konnte aufgrund der Zweiteilung des Oberbergischen Kreises in den zweiten und dritten Gauss-Krüger-Streifen kein gemeinsamer View für alle Objekte inklusive Rasterkarten im Maßstab 1:5.000 erstellt werden, da gleichzeitig die Möglichkeit der Ras-terdaten-Transformation fehlte. Immerhin war ein Überblick-View im Maßstab 1:25.000 möglich. Und zweitens war es nicht möglich, über einen Hyperlink gezielt den Datensatz des einzelnen Objektes in der Datenbank aufzurufen. Hier konnte lediglich ein allgemeiner Hyperlink auf die gesamte Datenbank erstellt werden. Der dritte Schritt bestand aus dem Aufbau, Befüllen und Testen der Datenbank. Das wesentliche Problem hier bestand in der Umkehrung desjenigen bei der Daten-Visualisierung in ArcView: Ein direktes Aufrufen einzelner Objekte aus der Datenbank heraus mittels Hotlink war nicht möglich. Es konnte nur das gesamte ArcView-Projekt gestartet werden.

In weiteren Schritten wurden bzw. werden die Ergebnisse im Intra- und Internet veröffentlicht sowie Baumkontrolleuren bzw. -pflegern zur Verfügung gestellt. Die grundsätzliche Erfassung der ND´s mittels GPS, ihre Visualisierung in einer GI-Software sowie der Anschluss an eine Datenbank sind gelungen. Damit können diese Grundlagen bei zukünftiger, externer ND-Betreuung weitergegeben werden. Im Detail verbleiben noch deutliche Verbesserungsmöglichkeiten. Ebenso muss ein quantitativer bzw. qualitativer Vergleich mit bisherigen, analogen Standortangaben verschoben werden.

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1. Aufgabenstellung

Im ca. 900 km ² großen Zuständigkeitsbereich meines Arbeitgebers (Untere Landschaftsbehörde, Oberbergischer Kreis, Nordrhein-Westfalen, BRD) befinden sich etwa 170 Naturdenkmäler (ND) gemäss § 22 Landschaftsgesetz Nordrhein-Westfalen (LG NW) in der momentan rechtskräftigen Fassung. Im Rahmen der fortschreitenden Landschaftsplanung werden noch zahlreiche ND´s hinzukommen.

Bei diesen ND´s handelt es sich um Einzelgehölze, Gehölzreihen oder -gruppen, also kartographisch gesehen um punkt-, linien- oder flächenförmige Objekte. Durch die Ausweisung als ND übernimmt der Oberbergische Kreis die Verkehrsicherungspflicht, d.h. er haftet für etwaige Sach- und Personenschäden verursacht durch die Bäume. Um dieser Pflicht nachzukommen bzw. um Schäden vorzubeugen, werden die ND´s - möglichst jährlich - auf ihren Zustand hin kontrolliert. Ggf. werden dann Sicherungsmaßnahmen (baumchirurgische Maßnahmen vom Schnitt bis hin zur Fällung) veranlasst.

Die Kontrolle wurde bisher teilweise von Zivildienstleistenden oder Praktikanten durchgeführt, die die ND´s mittels gedruckten, analog erstellten Karten aufsuchten. Dabei hat sich häufig herausgestellt, dass die Standortangaben in den Karten so sehr von der Realität abweichen, dass die o.g. Personen die ND´s nicht oder schlecht finden. Häufig genügt eine Abweichung von wenigen Metern, um ein ND zu verfehlen. Dies ist z.B. der Fall, wenn ein Kontrolleur aufgrund einer solchen Abweichung das Objekt auf der EINEN Seite eines Gebäudes sucht, das Objekt sich aber in Wirklichkeit auf der ANDEREN Seite befindet. Zukünftig soll die Kontrolle eventuell grundsätzlich an Externe (Unternehmen) vergeben werden. Gleichzeitig erweitert sich fast jährlich bei der Ausschreibung der baumchirurgischen Maßnahmen der Kreis der Bewerber bzw. der zum Einsatz kommenden Firmen. Beide Zielgruppen werden zunehmend nicht aus dem Oberbergischen Kreis kommen. Dadurch fehlt eine detaillierte Ortskenntnis. Deshalb sind genaue Standortangaben - sei es in gedruckter oder anderer, z.B. digitaler Form - wichtig.

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Außerdem soll die Verwaltung der ND-Daten vereinheitlicht bzw. erweitert werden und der Zugriff auf ND-Daten vereinfacht werden. Dies bedeutet, dass in Anlehnung an bereits vorhandene und eingesetzte Systeme bzw. Programme (z.B. eine Datenbank für die Eingriffsregelung gemäß §§ 4-6 LG NW) alle ND-Daten digital erfasst, verwaltet, visualisiert und ggf. ausgewertet werden. Schließlich können Teile der Ergebnisse im Rahmen der Bürgerinformation bzw. zur Umsetzung des Umweltinformationsgesetzes auf der Homepage des Oberbergischen Kreises veröffentlicht werden.

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2. Methodischer Ansatz

Vor dem in Kapitel 1 geschilderten Hintergrund bietet sich als erster Schritt die Erfassung der genauen Positionen langfristig aller Objekte mittels GPS an. Die Anforderung an die Genauigkeit liegt im Bereich von einer Abweichung < 5 m. Trotz seit Mai 2000 abgeschalteter „selective availability“ (absichtliches militärisches Störsignal der GPS-Satelliten) wird diese Genauigkeit zuverlässig nur durch ein differentielles GPS erreicht.

Die Daten sollen in einem zweiten Schritt in ArcView visualisiert werden. Diese Visualisierung dient vorrangig der Informationsgewinnung am Arbeitsplatz-PC. Gleichzeitig werden die gewonnenen Erkenntnisse in die digitale Herstellung gedruckter Karten einfließen. Langfristig wird davon ausgegangen, dass die analoge bzw. ausgedruckte Karte durch GIS-Pads ersetzt wird.

Die Visualisierung soll sich auch auf Arbeitsplätze ohne ArcView-Lizenz erstrecken. Dazu ist ein Zwischenschritt nötig: Ich werde aus dem bzw. den ArcView-Projekten ArcExplorer-Projekte machen, die dann über die Freeware ArcExplorer allgemein aufrufbar sind.

Im dritten Schritt sollen alle Daten in eine Datenbank eingegeben werden. Diese Datenbank muß aber zuvor erst erstellt werden. Anschließend wird sie mit samt den Daten - als Runtime-Version - über das Intranet bzw. das vorhandene Netzwerk allen MitarbeiterInnen der Unteren Landschaftsbehörde zur Verfügung gestellt.

Viertens sollen die Ergebnisse zukünftig den Kontrolleuren und Baumpflegern zwecks Auffinden und Datenverwaltung übergeben werden bzw. zum Pflichtbe-standteil bei einer Auftragsvergabe gemacht werden. Im Idealfall würde dies bedeuten, dass auch ein nicht-ortskundiger Kontrolleur oder Baumpfleger das gesuchte ND mittels GPS aufsucht, eine Kontroll- bzw. Pflegemaßnahme durchführt und den Datensatz des entsprechenden ND um die neuen Daten ergänzt.

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Fünftens sollen die Ergebnisse langfristig auf den Amts-Seiten der Homepage des Oberbergischen Kreises veröffentlicht werden. Angaben wie Eigentümer-Adressen sind aus Datenschutz-Gründen natürlich davon ausgenommen. Am Rande dieses Projektes soll eventuell einerseits ein Ausdruck und andererseits ein - statistischer - Vergleich mit den alten, analogen Standortangaben erfolgen.

In der schematischen Übersicht sieht das Projekt wie folgt aus:

Abb. 1: Projekt-Ablaufschema

3. Durchführung

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3.1 GPS

3.1.1 Gerät und die Software

Bei dem eingesetzten GPS-Gerät handelte es sich um den Geoexplorer XRS der Firma Trimble samt Controller und Korrekturdatenempfänger mit externer Antenne. Als Korrektursignal dient ein UKW-Signal, dass von dem geostationären Satelliten OmniSTAR ausgesendet wird.

Die dazugehörige Software zum Überspielen der erfassten Daten vom Controller auf den PC im Büro und zum Exportieren in ArcView-shapfiles bzw. in das dbf-Format ist das Pathfinder Office 2.51.

Das ganze System wurde für eine Arbeitswoche (13.-17.11.2000) bei einem Vermessungsbüro ausgeliehen. Das Ausleihen diente gleichzeitig als Entscheidungshilfe bezüglich einer eventuellen Anschaffung eines eigenen GPS-Systems für die im folgenden beschriebene sowie weitere Arbeiten (z.B. Flächenermittlung von landwirtschaftlich extensivierten Flächen zum Zweck der flächenabhängigen Ausgleichszahlung).

Von Seiten des Verleihers wurde die GPS-Einheit so vorbereitet, dass

- mindestens 3 Messungen mit den nötigen 4 GPS-Satelliten und mit dem OmniSTAR-Signal pro Objekt zu erfassen waren,

- zwischen den Messungen 5 Sekunden vergingen,

- der pdop, ein dimensionsloser Wert für die Gunst oder Ungunst der räumlichen Satellitenverteilung <= 10 sein musste,

- je eine Datei für Einzelgehölze, Gehölzreihen und Gehölzflächen zur Verfügung stand. Darin konnten einzelne Arten vor Ort eingegeben werden.

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3.1.2 Datenerhebung

Mit der GPS-Einheit, einer digitalen und einer konventionellen Kamera wurden die einzelnen ND´s aufgesucht. Häufig waren noch einige Gehminuten zwischen Kfz-Stellplatz und dem eigentlichen Objekt nötig. Auf dem Weg zum Objekt wurde die GPS-Einheit eingeschaltet, damit schon die Verbindung zu den Satelliten hergestellt wurde. Am ND angelangt wurde eine Position gesucht, bei der möglichst viele GPS-Satelliten und der OmniSTAR-Satellit empfangen wurden. Sodann wurde die Mindestanzahl von Messsignalen registriert und gespeichert. Wurde die Mindestanzahl von GPS-Satelliten und bzw. oder das OmniSTAR-Signal nicht empfangen, versuchte ich eine nur zweidimensionale bzw. nicht-differentielle Messung zu erhalten. Des weiteren notierte ich mir Auffälligkeiten am Objekt und in dessen Nähe wie z.B.

- größere Beschädigungen,

- Materiallager oder Versiegelungen im Traufbereich,

- Beweidung

um diese Angaben später eventuell in die Datenbank aufzunehmen. Schließlich fotografierte ich jedes Objekt, vorzugsweise mit einer Digital-Kamera (Olympus C- 820 L mit 114.000 Pixeln pro Bild) wegen der schnelleren Übertragung auf den Büro-PC. Wenn deren Speicher voll war ( maximal 14 Fotos in HQ) oder die Lichtverhältnisse zu schlecht oder die Batterien leer waren, kam eine Minox 35 GT (35mm-Objektiv, Lichtstärke 1:2,8) zum Einsatz.

Gelegentlich waren vor, während oder nach den o.g. Arbeitsschritten Gespräche mit den ND-Eigentümern nötig, um den Zweck meiner Anwesenheit und Tätigkeit zu erklären. Allerdings hatte ich - soweit postalisch bekannt - die Eigentümer ca. 2 Wochen zuvor schriftlich benachrichtigt.

Bei diesem Vorgehen und in Abhängigkeit vom ausreichenden Tageslicht (ca. 8:30 h bis 15:30 h) im genannten Zeitraum (13.-17.11.2000) konnte ich die Daten von 80 Objekten erheben.

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