Titelbild: Unterschiedliche Inhalte des Informationssystems Messen/Limpachtal (von links oben nach rechts unten): digitaler Bauzonenplan der Gemeinde Messen, synthetische perspektivische Ansicht des Limpachtals mit Parzellen und Gebäuden, Ausschnitt aus der Landsat-TM-Szene vom 7. Juli 1984 (Quelle: NPOC, © Eurimage, GIUB 1984), Objektfotografie aus dem Ortsbildschutz- inventar.

Vorwort

Das ursprüngliche Ziel der vorliegenden Diplomarbeit war der Aufbau eines digitalen Informationssystems für eine ländliche Gemeinde. Was daraus entstand, übertraf die anfänglichen Vorstellungen um ein Weites. Auch aus meiner Sicht reicht diese Arbeit über den wissenschaftlichen und technischen Aspekt hinaus. Ich habe dabei gelernt, ein grösseres Projekt durchzuziehen und konnte mir ein umfangreiches Wissen über die digitale Verarbeitung von Fernerkundungsdaten und über Geografische Informationssysteme aneignen. Geschätzt habe ich dabei den grossen mir zugebilligten Freiraum und die Möglichkeit, mich selbstständig zu entfalten. Weil es mir ermöglicht wurde, neben der Arbeit an diesem Projekt in verschiedenen der Geografie nahe stehenden Anstellungen tätig zu sein, konnte ich die Synergieffekte optimal nutzen, die sich aus Studium und Erwerbstätigkeit ergaben. So bin ich dankbar für das erworbene Wissen und fühle ich mich mit einem nicht unbeträchtlichen Erfahrungsschatz auch für künftige berufliche Herausforderungen gewappnet.

Mein Dank gilt allen Personen, die mich in dieser Zeit im Studium, beruflich und auch privat unterstützt und begleitet haben, insbesondere

• dem Initiator und Betreuer der vorliegenden Arbeit, PD Dr. Michael F. Baumgartner, für die Gelegenheit an einem herausfordernden und interessanten Projekt beteiligt zu sein, für die Kontakte zur Gemeinde Messen, die er zusammen mit Gabriela Apfl pflegte, sowie für die Chance, als Hilfsassistent im Rahmen der Übungen zur Vorlesung Fernerkundung I Erfahrungen zu sammeln,

• meinem Weggefährten Thomas Marti für die Freundschaft und die fruchtbare Zusammenarbeit,

• den Praktikanten, deren Beiträge in die vorliegende Arbeit einflossen, Martin Jaggi für das Digitalisieren der Höhenkurven des Übersichtsplans 1:1 0000, René Bossart für das Vektorisieren der Bodenkarte Lyss und David Oesch für die Evaluation der Funktionen von ArcView 3D-Analyst,

• der Einwohnergemeinde Messen, insbesondere Herrn Gemeindepräsident Bucher, für das Interesse an neuen Technologien und das entgegengebrachte Vertrauen,

• Herrn Perrinjaquet und Herrn Budmiger von der Firma Photogrammetrie Perrinjaquet, Gümligen, für die Unterstützung bei der Herstellung von Orthofotos für die vorliegende Arbeit,

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• Herrn Zuber vom Ingenieur- und Vermessungsbüro Widmer + Hellemann, Biberist, und Herrn Schmid von der Kantonalen Denkmalpflege des Kantons Solothurn für die bereitwillig zur Verfügung gestellten Daten,

• Herrn Perret vom NPOC (Bundesamt für Landestopographie) für die Unterstützung beim Bezug einer Spot-pan-Szene,

• Herrn Hubert Gerhardinger für die zahlreichen Hilfestellungen im Umgang mit Geografischen Informationssystemen,

• allen Mitgliedern der Gruppe für Fernerkundung, insbesondere den beiden Doktoranden Hannes Kleindienst und Stefan Voigt für die zahlreichen wer tvollen Hilfestellungen sowie ihre Geduld, als die Datenmengen der Orthofotos ab und zu das Netzwerk zum Erliegen brachten, Christoph Kull und Matthias Liechti, die mich in die Geheimnisse der digitalen Bildverarbeitung einweihten, sowie Beat Burri, Alex Gruber, Stefan Heilmann, Michael Koch, Rolf Ottersberg, Patrick Scheppler, Markus Pfister, Silvia Roth, Reto Siegenthaler und Ulli Winkler, denen ich für die Zusammenarbeit und die Kollegialität danken möchte,

• den Studentinnen und Studenten des damaligen 5. Semesters für die Mitarbeit und den Gedankenaustausch während der Übung und Exkursion Messen/Limpachtal im Mai 1998,

• in Liebe meinen Eltern für die Unterstützung in allen Bereichen, die mir dies alles ermöglichte, und besonders EJW für die Korrekturen und Anregungen bezüglich der grafischen Gestaltung.

im Mai 1999 Anatol Samuel Wuwer

Zusammenfassung

Die 1995 begonnene Revision der Ortsplanung der Gemeinde Messen (SO) führte zum Entschluss als digitale Grundlage ein Geografisches Informationssystem zu verwenden. Zusammen mit der Diplomarbeit von Thomas Marti (1999) beschreibt die vorliegende Arbeit den Aufbau des digitalen Informationssystems

Messen/Limpachtal , das in Zusammenarbeit mit der Ortsplanungskommission und dem an der Ortsplanung beteiligten Vermessungsbüro entstanden ist.

Neben der Verwendung von Grundbuchdaten auf Vektorbasis wurden als wesentliche Neuerung Satellitendaten und Orthofotos einbezogen, wodurch flächendeckende Daten erfasst und verarbeitet werden konnten. Die Satellitendaten liefern auf Grund ihrer spektralen Eigenschaften eine Fülle von relevanten Informationen, die sich beispielsweise für die Analyse von landwirtschaftlichen Kulturen oder von Siedlungsstrukturen eignen. Mit Hilfe von Luftbildern aus den Jahren 1937, 1951 und 1997 konnten die Veränderungen der Kulturlandschaft im Limpachtal im Verlaufe der vergangenen Jahrzehnte dokumentiert werden. Als weitere Informationsquellen wurden Pläne der im Zeitraum des Zweiten Weltkriegs ausgeführten Melioration des Tales sowie eine aktuelle Bodenkarte aufgenommen. Das Informationssystem wurde erweitert durch das Naturinventar der Gemeinde Messen und durch ein auf Grundlage des Inventars der Kantonalen Denkmalpflege Solothurn erstelltes Ortsbildschutzinventar.

Die Verarbeitung der benötigten Grundlagedaten erstreckte sich von der Datenbeschaffung bis zum Aufbau des Informationssystems. Neben den bereits in analoger oder digitaler Form vorhandenen Informationen wurden zahlreiche Daten neu erstellt, wobei insbesondere die Luftbilder von 1997 und die Gebäudefotografien des Ortsbildschutzinventars zu erwähnen sind.

Für die weitere Verarbeitung mussten die analogen Luftbilder, Pläne und Inventare digitalisiert werden. Die Verwendung in einem Geografischen Informationssystem erforderte die Georeferenzierung aller raumbezogenen Daten auf dem Netz der schweizerischen Landeskoordinaten. Als Grundlage wurde hierzu der digitale Übersichtsplan im Massstab 1:1 0000 eingesetzt, der eine hohe Genauigkeit der Georeferenzierung ermöglichte. Dadurch konnte die für den Einsatz in der Ortsplanung erforderliche Genauigkeitsanforderung von einem Meter erfüllt werden. Aus den Höhenkurven des digitalen Übersichtsplans wurde ein digitales Höhenmodell erstellt, das für die Orthorektifizierung der Luftbilder benötigt wurde. Die Rasterdaten wurden mit Hilfe der digitalen Bildverarbeitung für die Darstellung im Infor- mationssystem optimiert.

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In einem nächsten Arbeitsschritt wurden die Daten weiterverarbeitet und die verschiedenen im Informationssystem verwendeten Produkte erzeugt. Die digitalisierten Meliorationspläne und die Bodenkarte 1:25000 wurden vektorisiert und mit Attributen versehen. Aus den Vektorebenen des digitalen Grundbuchplans wurden der Bauzonenplan, der Erschliessungsplan und der Übersichtsplan Naturkonzept der Gemeinde Messen als Datenebenen des Informationssystems erstellt. Aus den Orthofotos entstanden synthetische perspektivische Ansichten und Videosequenzen, die den Landschafts- und Siedlungswandel dokumentieren. Die Objektblätter der Inventare Natur und Ortsbildschutz wurden als Microsoft Word-Dokumente abgelegt.

Zur Realisation des Informationssystems Messen/Limpachtal wurde das Programm ArcView GIS verwendet. Die erstellten Daten wurden in spezifischen Projektdateien thematisch geordnet und dargestellt. So entstanden Projektdateien zu den Themen Ortsplanung, Ortsbildschutz, Melioration, Landschaftswandel und Naturschutz. ArcView ermöglicht den kombinierten Einsatz von Raster- und Vektordaten und dient zur Darstellung, Verarbeitung, Analyse und Ausgabe der Daten des Informationssystems. Auf Grund der offenen Struktur ist es jederzeit möglich neue oder aktualisierte Daten zu integrieren. Die Verknüpfung von Datensätzen mit externen Daten wie Rasterbildern und Textdokumenten ermöglicht den Einbezug zusätzlicher Informationen. Das einfach zu bedienende Programm eignet sich auch auf Grund seiner Fähigkeit, die vorhandenen Daten anderen Geografischen Informationssystemen und Bildverarbeitungsprogrammen zur Verfügung zu stellen.

Die Datenebenen des Informationssystems können für weitere Projekte verwendet und durch neue Grundlagedaten ergänzt werden. Die hochpräzisen digitalen Grundbuchdaten bilden eine zuverlässige Grundlage für künftige Anwendungen wie das Erstellen eines Leitungskatasters oder die Organisation des Zivilschutzes. Bei Bedarf können weitere Satellitendaten und Luftbilder aufgenommen werden, die ein rasches Aktualisieren des Informationssystems ermöglichen. Durch den hohen Gehalt an spektralen Informationen und die verbesserte Auflösung von bis zu einem Meter eignen sich die Aufnahmen moderner Satellitensysteme gut für den Einsatz in Planungen. Entsprechende Programme erlauben die Visualisierung von Raster- und Vektordaten aus der Fernerkundung, aus der Raumplanung und aus dem Ingenieurwesen zur Veranschaulichung komplexer Zusammenhänge in Planungen und Umweltstudien. So können beispielsweise Flüge und Bewegungen durch ein Gelände in Echtzeit simuliert werden.

I  NHALTSVERZEICHNIS  11

Inhaltsverzeichnis

Vorwort.................................................................................................................................   7

Zusammenfassung.   9

Inhaltsverzeichnis   11

Abbildungsverzeichnis.   15

Tabellenverzeichnis. 17   

Verzeichnis  der verwendeten Abkürzungen.  19

1  Einleitung.  21

1.1  Einführung.  21

1.2  Aufgabenstellung  23

1.3  Vorgehensweise  24

1.4  Gliederung der Arbeit.  26

2  Untersuchungsgebiet  29

2.1  Einführung.  29

2.2  Geografische Angaben  30

2.2.1  Naturräumliche Voraussetzungen.  30

2.2.2  Wandel der Kulturlandschaft.  31

2.2.3  Wirtschaftliche und soziodemografische Entwicklung.  32

2.3  Abgrenzung des Untersuchungsgebiets.  33

3  Aufbau des Informationssystems  35

3.1  Einleitung  35

3.2  Bestandteile von ArcView GIS.  36

3.2.1  Übersicht  36

3.2.2  Projekte.  37

3.2.3  Views.  38

3.2.4  Themen  39

3.2.5  Tabellen  40

3.2.6  Layouts.  40

3.2.7  Skripten  41

12  I NHALTSVERZEICHNIS  

3.3  Aufbau des Informationssystems Messen/Limpachtal  41

3.4  Organisation der Daten.  43

3.5  Genauigkeitsanforderungen.  45

4  Theoretische Grundlagen.  47

4.1  Einleitung.  47

4.2  Kartografische Grundlagen  47

4.2.1  Koordinatennetz der offiziellen schweizerischen Karten.  47

4.2.2  Grundbuchplan und Übersichtsplan.  49

4.3  Digitale Bildverarbeitung.  50

4.3.1  Einleitung.  50

4.3.2  Geometrische Entzerrung.  50

4.3.3  Radiometrische Korrekturen.  52

4.3.4  Bildverbesserungen.  53

4.4  Geografische Informationssysteme  55

4.4.1  Einleitung.  55

4.4.2  Definitionen.  55

4.4.3  Eigenschaften Geografischer Informationssysteme.  56

4.4.4  Darstellung von Raster- und Vektordaten  56

4.4.5  Geocodierung.  57

5  Grundlagedaten.  59

5.1  Einleitung.  59

5.2  Übersichtsplan 1:10000  59

5.3  Luftbilder  61

5.4  Spot-pan-Szene  61

5.5  Landsat-TM-Szene  62

5.6  Meliorationspläne.  64

5.7  Grundbuchdaten  65

5.8  Naturinventar  65

5.9  Ortsbildschutzinventar  65

5.10  Bodenkarte.  66

6  Datenverarbeitung.  69

6.1  Einleitung.  69

6.2  Vorgehensweise  69

6.2.1  Arbeitsschritte der Datenverarbeitung.  69

6.2.2  Benötigte Geräte.  71

6.2.3  Verwendete Programme  72

I  NHALTSVERZEICHNIS  13

6.3  Der Übersichtsplan 1:10 000 als Grundlage der Georeferenzierung.  73

6.4  Das Digitale Höhenmodell  74

6.4.1  Einleitung.  74

6.4.2  Herstellung des digitalen Höhenmodells.  75

6.5  Orthorektifizierung der Luftbilder von 1937 und 1951.  75

6.5.1  Einleitung.  75

6.5.2  Digitalisieren der Luftbilder.  75

6.5.3  Erfassen der Passpunkte zur Georeferenzierung.  76

6.5.4  Orthorektifizierung der Luftbilder  76

6.6  Herstellung der Orthofotos 1997  78

6.6.1  Einleitung.  78

6.6.2  Planung des Bildfluges.  79

6.6.3  Signalisation.  79

6.6.4  Resultate des Bildfluges.  80

6.6.5  Digitalisieren der Luftbilder.  80

6.6.6  Orthorektifizierung der Luftbilder  80

6.7  Georeferenzierung und Korrektur der Satellitendaten.  82

6.7.1  Allgemeines zur Georeferenzierung der Satellitendaten.  82

6.7.2  Georeferenzierung und Darst ellung der Spot-pan-Szene.  83

6.7.3  Georeferenzierung und Darstellung der Landsat-TM-Szene.  85

6.8  Aus den Bilddaten abgeleitete Produkte.  86

6.8.1  Einleitung.  86

6.8.2  Synthetische perspektivische Ansichten.  86

6.8.3  Videosequenzen.  87

6.8.4  Kartierungen Hochstammhostetten und Wald.  88

6.9  Meliorationspläne  88

6.10  Digitale Grundbuchdaten.  91

6.10.1  Einleitung.  91

6.10.2  Verarbeitung des digitalen Grundbuchplans.  91

6.10.3  Aufbau des digitalen Bauzonenplans.  92

6.10.4  Aufbau des digitalen Erschliessungsplans.  93

6.10.5  Aufbau des digitalen Übersichtsplans Naturkonzept  94

6.11  Naturinventar  96

6.11.1  Einleitung.  96

6.11.2  Digitalisieren der Objektblätter  97

6.12  Ortsbildschutzinventar  99

6.12.1  Einleitung.  99

6.12.2  Bearbeitung der Fotografien.  99

6.12.3  Erstellen der Objektblätter  100

6.13  Bodenkarte.  100

6.14  Fazit der Datenverarbeitung.  103

6.14.1  Einleitung.  103

6.14.2  Fehlerquellen in der Datenverarbeitung  104

14  I NHALTSVERZEICHNIS  

7  Fazit und Ausblick  105

7.1  Einleitung.  105

7.2  Vorzüge des Informationssystems.  105

7.3  Einsatz als Hilfsmittel der Gemeinde Messen  106

7.4  Künftige Ausbaumöglichkeiten.  108

Literaturverzeichnis.   111

Internet  -Adressen.  113

Urheberrechte  und Warenzeichen  115

Anhang A:  Ebenen des Grundbuchplanes Gemeinde Messen  117

Anhang B:  Herstellung der Orthofotos 1937 und 1951.  121

Anhang C:  Berechnung des Bildfluges von 1997.  127

Anhang :D  Herstellung des Orthofotos 1997  131

Anhang E:  Übersicht Objektblätter und Fotografien Naturinventar  137

Anhang F:  Übersicht Objektblätter und Fotografien Ortsbildschutzinventar  145

ABBILDUNGSVERZEICHNIS   

Abbildungsverzeichnis   

Abbildung  1: Landsat-TM-Szene mit dem Untersuchungsgebiet Limpachtal  

und  der Gemeinde Messen  

Abbildung  2: Schematische Übersicht der Arbeitsschritte von den Grund-  

lagedaten  bis zum Informationssystem  

Abbildung  3: Luftaufnahme des Limpachtals.  

Abbildung  4: Abgrenzung des Untersuchungsgebietes Messen/Limpachtal  

Abbildung  5: Darstellung der Oberfläche von ArcView  

Abbildung  6: Übersicht über die Datenablage des Informationssystems.  

Abbildung  7: Entwurf der schweizerischen Landeskarte  

Abbildung  8: Darstellung der Schweiz im Netz der geografischen Koordi-  

naten  und der Landeskoordinaten  

Abbildung  9: Überlagerung eines geometrisch nicht korrigierten Eingabe-  

bildes  auf ein entzerrtes Ausgabebild.  

Abbildung  10: Unterschiedliche Verfahren der Kontrastverbesserung.  

Abbildung  11: Darstellung der Geometrie eines Linienstücks in Vektorform  

und  in Rasterform.  

Abbildung  12: Orientierung von Daten in einem geografischen Referenz-  

system  am Beispiel ausgewählter Datenebenen des Infor-  

mationssystems   

Abbildung  13: Wellenlängenabschnitte der erfassten elektromagnetischen  

Strahlung  der Sensoren der Satelliten Landsat-5 und Spot  

Abbildung  14: Schematische Darstellung der Datenverarbeitung  

Abbildung  15: Orthofotomosaik 1937.  

Abbildung  16: Orthofotomosaik 1951.  

Abbildung  17: Orthofotomosaik 1997.  

Abbildung  18: Ausschnitt aus der Spot-pan-Szene vom 4 August 1994  

16  ABBILDUNGSVERZEICHNIS  

Abbildung  19: Ausschnitt aus der Landsat-TM-Szene vom 7. Juli 1984  

Abbildung  20: Synthetische perspektivische Ansicht des Orthofotos 1997  

Abbildung  21: Kartierung der Hochstammobstanlagen der Gemeinde Messen  

auf  Grundlage der Orthofotos 1937 und 1951.  

Abbildung  22: Ausschnitt aus dem Meliorationsplan von 1939  

Abbildung  23: Digitaler Bauzonenplan der Gemeinde Messen  

Abbildung  24: Digitaler Erschliessungsplan der Gemeinde Messen  

Abbildung  25: Digitaler Übersichtsplan Naturkonzept der Gemeinde Messen.  

Abbildung  26: Objektblatt Höllgraben-Bord aus dem digitalen Naturinventar  

der  Gemeinde Messen  

Abbildung  27: Objektblatt Reformierte Pfarrkirche aus dem digitalen  

Ortsbildschutzinventar  der Gemeinde Messen  

Abbildung  28: Ausschnitt aus der Bodenkarte der Schweiz, Blatt 1146 Lyss.  

Abbildung  29: Visualisierung der Parzellengrenzen und Gebäude des  

Bauzonenplans  der Gemeinde Messen.  

Abbildung  30: Übersicht Objektfotografien Naturinventar  

Abbildung  31: Übersicht Objektfotografien Ortsbildschutzinventar  

T  ABELLENVERZEICHNIS  17

Tabellenverzeichnis   

Tabelle 1:  Die im Informationssystem Messen/Limpachtal verwendeten  

Datenebenen.   41

Tabelle 2:  Grundlegende Unterschiede zwischen Vektor- und Rasterdaten  57

Tabelle 3:  Die verwendeten Grundlagedaten und die daraus erstellten  

Produkte.   60

Tabelle 4:  Ausgewählte Kenngrössen von Spot-1 bis Spot-3  62

Tabelle 5:  Ausgewählte Kenngrössen von Landsat-4 und  Landsat-5

Thematic  Mapper  64

Tabelle 6:  Zwischen- und Endprodukte des Orthofot omosaiks 1997.  82

Tabelle 7:  Inhalte des Bauzonenplans der Gemeinde Messen.  93

Tabelle 8:  Inhalte des Erschliessungsplans der Gemeinde Messen.  93

Tabelle 9:  Inhalte des Übersichtsplans Naturkonzept der Gemeinde Messen  95

Tabelle 10:  Übersicht aller aus dem Grundbuchplan exportierten und  

abgeleiteten  ArcView-Themen  96

Tabelle 11:  Die aus der Bodenkarte erstellten ArcView-Themen und deren  

Inhalte.   102

Tabelle 12:  Verteilung der Ebenen der digitalen Grundbuchdaten.  119

Tabelle 13:  Report der Funktion PPOINT für das Luftbild Nr. 1082  124

Tabelle 14:  Report der Funktion CAMERA für das Luftbild Nr. 1082  126

Tabelle 15:  Die zur Georeferenzierung der Luftbilder von 1997 verwendeten  

Triangulationspunkte   134

Tabelle 16:  Übersicht Objektblätter Naturinventar  139-140

Tabelle 17:  Übersicht Objektblätter Ortsbildschutzinventar  147-149

Verzeichnis der verwendeten Abkürzungen

ASCII

CAD Computer Aided Design - computerunterstütztes Zeichnen CD-ROM Compact Disc-Read Only Memory CNES Centre National d’ Etudes Spatiales, Frankreich DHM digitales Höhenmodell DPI dots per inch - Punkte pro Zoll DXF Dateiformat für CAD-Daten EROS Earth Resources Observation System ESA European Space Agency ESRI Environmental Systems Research Institute GCP ground control point - Passpunkt GIF Graphics Interchange Format - Format für Rasterdaten GIS Geografisches Informationssystem GIUB Geographisches Institut der Universität Bern HRV Haute Résolution Visible, ein Sensor der Spot-Satelliten IHS Intensity, Hue, Saturation - Intensität, Farbton, Sättigung ISOS Inventar der schützenswerten Ortsbilder der Schweiz JPEG Joint Photographic Experts Group - Format für Rasterdaten LZW Lempel-Ziv - Kompressionsverfahren für TIFF-Bilddaten Mikrometer µm MSS Multi-Spectral Scanner, ein Sensor der Landsat-Satelliten NASA National Aeronautics and Space Administration nm Nanometer NPOC National Point of Contact Switzerland - Nationales Informations- und Archivzentrum für Satellitendaten OCR Optical Character Recognition - optische Zeichenerkennung pan panchromatisch Pixel Picture Element - Bildelement RGB Red, Green, Blue - Rot, Grün, Blau Spot

TIFF Tagged Image File Format - Format für Rasterdaten TM Thematic Mapper, ein Sensor der Landsat-Satelliten TXT Dokument im ASCII-Format, reiner Text USG Bundesgesetz über den Umweltschutz

1 Einleitung

1.1 Einführung

Im Frühjahr 1997 wurde am Geographischen Institut der Universität Bern im Auftrag der Einwohnergemeinde Messen (Kanton Solothurn) mit der Arbeit am Projekt Informationssystem Messen/Limpachtal begonnen. Dies geschah in der Absicht, eine umfassende, digitale Planungsgrundlage für die Gemeinde Messen aufzubauen. Mit einer Sammlung von digitalen, raumbezogenen Grundlagen sollte der Gemeinde für die Ortsplanung ein modernes, einfach zu bedienendes Hilfsmittel in Form eines Geografischen Informationssystems (GIS) zur Verfügung gestellt werden. Als wesentliche Neuerung wurden dabei digitale Luftbilder und Satellitendaten ver wendet (siehe Abbildung 1).

Abbildung 1: Der Ausschnitt aus der Landsat-TM-Szene vom 7. Juli 1984 zeigt das Untersuchungsgebiet Limpachtal mit der Gemeinde Messen in der Mitte (Massstab rund 1:86 000). Quelle: NPOC, © Eurimage, GIUB (1984).

22

Diese Aufnahmen enthalten eine Fülle von verwertbaren Informationen, die in der Orts- und Regionalplanung eingesetzt werden können. Durch den Einbezug dieser Bilddaten wird ein für Geografische Informationssysteme neuer Ansatz verfolgt. An Stelle der Repräsentation von Daten mittels linearer Vektorelemente werden durch Bilddaten Informationen flächenhaft dargestellt. Ein weiterer Vorteil der Bilddaten liegt darin, dass es jederzeit möglich ist, neue Luftbilder und Satellitendaten in das Informationssystem zu integrieren und somit die Inhalte zu aktualisieren. Eine Serie von Aufnahmen ermöglicht zudem die Darstellung und Analyse von Veränderungen über die Zeit, sei es über eine Vegetationsperiode oder über Jahre bis Jahrzehnte. Durch die fortlaufende Verbesserung der räumlichen Auflösung von Satellitendaten werden die Möglichkeiten immer vielfältiger. Satellitendaten können bereits heute für Planungen und Kartennachführungen eingesetzt werden.

Mit einem GIS können räumliche Informationen auf einem EDV-System verwaltet, verarbeitet und auf digitalen Karten dargestellt werden. Den Benutzerinnen und Benutzern steht dabei eine Vielfalt von Möglichkeiten offen, diese Daten in thematischen Anwendungen zu kombinieren. Solche Systeme wurden in den vergangenen Jahren vermehrt auch auf Gemeindeebene eingesetzt. Im vorliegenden Projekt sollten die Möglichkeiten Geografischer Informationssysteme exemplarisch an der Gemeinde Messen und der Region Limpachtal aufgezeigt werden. Die dabei ange-wandten Methoden und die daraus gewonnenen Erkenntnisse lassen sich auch auf andere Gemeinden und Regionen unterschiedlicher Grösse übertragen.

Mit der Einberufung einer kommunalen Ortsplanungskommission (siehe dazu auch M ARTI 1999, Kapitel 3.6) begann Ende 1995 die Revision der Ortsplanung der Gemeinde Messen, die zum Entschluss führte, ein GIS als Hilfsmittel für die Raumplanung aufzubauen. Die revidierten Planungsgrundlagen zur Raumordnung der Gemeinde Messen sollten in digitaler Form verfügbar sein. Der von der Ortsplanungskommission in Zusammenarbeit mit dem Vermessungsbüro Widmer + Hellemann überarbeitete Bauzonenplan sollte deshalb in einem digitalen Informationssystem zur Verfügung stehen. Da die Raumplanung ein breiteres Feld abdeckt als nur die Ordnung der zulässigen Nutzung des Bodens innerhalb des Siedlungsgebietes, sollte sich das Informationssystem nicht ausschliesslich auf den Bauzonenplan konzentrieren. Auch andere Bereiche wie Natur und Landschaft oder Aspekte des Ortsbildschutzes wurden berücksichtigt und die entsprechenden räumlichen Grundlagen in das Informationssystem integriert.

Bereits im Wintersemester 1994/95 wurde im Rahmen der Vorlesung Fernerkundung I am Geographischen Institut unter der Leitung von PD Dr. Michael F. Baumgartner eine Übung durchgeführt, die sich mit dem Wandel der Kulturlandschaft im Limpachtal auseinander setzte. Anhand von Luftbildern aus verschiedenen Jahren wurden Überlegungen zur Dynamik der Landschaft und der Siedlungen im Limpachtal angestellt. Die Veränderung der Kulturlandschaft im Rahmen der gross-

flächigen Entwässerung und Güterzusammenlegung sowie die Korrektur des Limpachs während des Zweiten Weltkriegs bildeten die Schwerpunkte dieser Übung. Somit wurden Informationen über die nähere Vergangenheit des Untersuchungsgebietes Limpachtal erarbeitet, die zusammen mit geeigneten Kartengrundlagen in ein GIS aufgenommen werden konnten.

Das Informationssystem Messen/Limpachtal beschränkt sich also nicht nur auf den heutigen Zustand der Siedlung Messen und der Kulturlandschaft im Limpachtal, sondern berücksichtigt auch den historischen Aspekt. Dieser konnte anhand räumlicher Grundlagen über die vergangenen sechzig Jahre hinweg dokumentiert werden. Zur operativen Umsetzung und Lösung der Aufgabenstellung wurden flächendeckend historische und aktuelle Luftaufnahmen sowie Satellitenbilder herangezogen. Diese Bilddaten bilden einen zentralen Bestandteil des Projektes und illustrieren auch die zeitlichen Veränderungen.

1.2 Aufgabenstellung

Das ursprüngliche Thema der vorliegenden Arbeit umfasste die

Ortsplanungsrevision und den Landschaftswandel der Gemeinde Messen im Kanton Solothurn. Die Gemeinde befand sich zu dieser Zeit in der Revision der Ortsplanung und wollte dabei mit möglichst modernen Methoden und Techniken arbeiten. Gemeinsam mit der Ortsplanungskommission und dem beteiligten Vermessungsbüro sollte eine digitale Planungsgrundlage für das Gemeindegebiet von Messen aufgebaut werden. Ebenso von Bedeutung war der Landschaftswandel seit den Dreissigerjahren, wobei die Veränderungen durch die Melioration und die Korrektur des Limpachs im Vor dergrund standen. Diese digitale Grundlage sollte zu einem späteren Zeitpunkt ein einfaches Aktualisieren der Daten sowie ein effizientes Umsetzen von künftigen Planungsaufgaben und Umweltkonzepten ermöglichen. Als Datengrundlage sollten digitale Luftbilder und Orthofotos, Grundbuchpläne sowie Karten zur Melioration und zur Korrektur des Limpachs dienen.

Aus dieser Ausgangslage entwickelte sich das im Sommer 1998 fertig gestellte Informationssystem Messen/Limpachtal. Neben den ursprünglich vorgesehenen Grundlagen wurden jedoch weitere Daten verarbeitet, und es entstanden Produkte, aus denen sich vielfältige neue Anwendungsmöglichkeiten ergaben.

Als Thomas Marti im Frühling 1997 zur Gruppe für Fernerkundung stiess, beschäftigte er sich vorwiegend mit dem Landschaftswandel im Limpachtal, während sich der Verfasser auf die Ortsplanung konzentrierte. Beide Diplomanden konnten ihre in einem Praktikum beim Amt für Gemeinden und Raumordnung des Kantons Bern erworbenen Kenntnisse in den Bereichen Raum- und Landschaftsp lanung sowie Geografische Informationssysteme einfliessen lassen. Mit dem Einbezug historischer

24

und aktueller Luftbilder, der Verwendung von Satellitendaten sowie der Aufnahme von Inventaren aus den Bereichen Natur und Ortsbildschutz seien an dieser Stelle nur einige der wichtigsten Etappen der vorliegenden Arbeit erwähnt.

1.3 Vorgehensweise

Der Verlauf der Arbeiten von den Grundlagedaten bis hin zum Informationssystem liess sich in fünf Schritte unterteilen, die in Abbildung 2 dargestellt sind. Dabei handelt es sich jedoch nicht um einen chronologischen, sondern einen funktionalen Ablauf, da sich gelegentlich neue Daten zur Aufnahme in das Informationssystem anboten und die Arbeitsschritte für die einzelnen Daten sich teilweise überschnitten. Im Zusammenhang mit der Datenverarbeitung sei auch auf die schematische Darstellung der Datenverarbeitung in Abbildung 14 (Seite 70) verwiesen.

Zusammengefasst entstand das Informationssystem Messen/Limpachtal in diesen fünf Schritten:

1. Datenbeschaffung

Im Rahmen der Konzeption wurde erwogen, welche Daten sinnvoll im Informationssystem einzusetzen sind. Dazu galt es vor dem Bezug abzuklären, ob und zu welchen Kosten die Daten verfügbar waren, in welcher Form sie vorlagen und wie sie in das Informationssystem integriert werden konnten. Selbstverständlich mussten die noch nicht existierenden Daten neu erstellt werden; einige Daten wurden aber auch selbst erstellt, weil der Erwerb zu kostspielig gewesen wäre.

2. Digitalisieren der analogen Daten

Da nur ein Teil der Grundlagedaten bereits in digitaler Form vorhanden war, galt es die anderen Daten in eine digitale Form zu überführen. Dieser Vor gang gestaltete sich für Bilder relativ einfach, da diese mit Hilfe von Scannern digitalisiert und als Rasterdaten weiter verwendet werden konnten. Daten, die in Form von Vektoren eingesetzt werden sollten, erforderten hingegen wesentlich aufwändigere Arbeitstechniken.

3. Zwischenverarbeitung der digitalen und digitalisierten Daten Vor einer weiteren Verwendung war es erforderlich, sämtliche Daten auf einer gemeinsamen Grundlage zu georeferenzieren und die Darstellung der Rasterdaten mit Hilfe der digitalen Bildverarbeitung zu optimieren. Zur Herstellung der schlussendlich im Informationssystem eingesetzten Daten waren Zwischenschritte notwendig, deren Produkte zur Erzeugung weiterer Daten unerlässlich waren. Die Orthorektifizierung der Luftbilder etwa erfor derte ein aus dem Übersichtsplan 1:1 0000 abgeleitetes digitales Höhen- modell.

Abbildung 2: Schematische Übersicht der Arbeitsschritte von den Grundlagedaten bis zum Informationssystem.

26

4. Weiterverarbeitung der Daten

In diesem Arbeitsschritt wurden die endgültig im Informationssystem verwendeten Produkte erstellt. Die Inventare Natur und Ortsbildschutz wurden in digitaler Form erzeugt, die bis zu diesem Schritt in Rasterform vorliegenden Meliorationspläne und die Bodenkarte wurden vektorisiert, aus den Vektorebenen des digitalen Grundbuchplanes wurden die in der Ortsplanung verwendeten Pläne erstellt und aus den Orthofotos entstanden synthetische perspektivische Ansichten und V ideosequenzen.

5. Aufbau des Informationssystems

Die Vielfalt der verwendeten Daten verlangte nach einer übersichtlich strukturierten Ablage, die durch das Einrichten von funktional konzipierten Verzeichnissen am physikalischen Speicherort der Daten gewährleistet werden konnte. Zur Realisation des Informationssystems Messen/Limpachtal wurden die Daten im Programm ArcView GIS dargestellt und in thematischen Projektdateien abgelegt.

1.4 Gliederung der Arbeit

Das Projekt Informationssystem Messen/Limpachtal wird durch zwei Diplomarbeiten dokumentiert. Während sich die vorliegende Arbeit auf die theoretischen Grundlagen, auf die Verarbeitung der Daten und auf den Aufbau des Informationssystems konzentriert, befasst sich die Arbeit von Thomas Marti mit dem Umfeld, dem Inhalt und den Anwendungsmöglichkeiten des Projekts (M ARTI, 1999). In beiden Arbeiten sind Querverweise angebracht, so dass sich beide Teile zu einer vollständigen Dokumentation ergänzen.

Die vorliegende Arbeit ist in sieben Hauptkapitel und in Anhänge eingeteilt:

• Auf die einleitende Darstellung der Ausgangslage und der Vorgehensweise folgt in Kapitel 2 eine Beschreibung der naturräumlichen Voraussetzungen und der Entwicklung des Limpachtals seit 1850 sowie eine Definition des Untersuchungsgebietes. Ausführliche Informationen über das Untersuchungsgebiet finden sich in Kapitel 3 der Arbeit von M ARTI (1999).

• Kapitel 3 befasst sich mit dem Aufbau des Informationssystems und soll als Einführung in die Benutzung von ArcView dienen. Dieses für die Arbeit mit den Daten eingesetzte Programm wird vorgestellt und seine Funktionen und Einsatzmöglichkeiten werden erläutert. Die Daten des Informationssystems werden von ArcView in so genannten Projektdateien organisiert, deren Aufbau und Inhalt ebenfalls in Kapitel 3 erläutert wird. Die für die Erstellung eines Informationssystems notwendigen Genauigkeitsanforderungen werden an dieser Stelle ausführlich diskutiert. Für eine detaillierte Beschreibung des Aufbaus und des Inhalts der Projektdateien sei auf Kapitel 4.4 der Arbeit von Marti (1999) verwiesen.

• In Kapitel 4 werden die theoretischen Grundlagen der Datenverarbeitung und des Informationssystems beschrieben. Da für die Verarbeitung der Grundlagedaten und für den Aufbau des Informationssystems ein verbindliches geografisches Referenzsystem notwendig war, werden das offizielle schweizerische Koordinatennetz und die darauf aufbauenden Planwerke der amtlichen Vermessung erläutert. Ebenfalls aufgezeigt werden die Methoden der digitalen Bildverarbeitung, die für geometrische Entzerrungen, radiometrische Korrekturen und weitere Verbesserungen der Rasterdaten eingesetzt wurden. Des Weiteren werden in diesem Kapitel die Grundlagen und Eigenschaften Geografischer Informationssysteme beschrieben.

• Die Quellen und Eigenschaften der für den Aufbau des Informationssystems eingesetzten Daten werden in Kapitel 5 beschrieben. Dieses Kapitel vermittelt einen Überblick über die Fülle der Grundlagedaten und weist auf die vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten hin, die sich aus den Eigenschaften der verschiedenen Daten ergeben.

• Die Verarbeitung der einzelnen Grundlagedaten und die dazu notwendigen Arbeitstechniken sind in Kapitel 6 detailliert erläutert. Neben der Vorgehensweise werden auch die eingesetzten Geräte und Programme vorgestellt. Ein Schwerpunkt der Datenverarbeitung lag auf der Georeferenzierung, die auf Grundlage des Übersichtsplans 1:10 000 erfolgte. Von dieser Grundlage ausgehend konnten die nicht georeferenzierten Daten für den Einsatz im Informationssystem vorbereitet werden. Im Verlaufe der Arbeit entstanden auch neue Produkte wie Videosequenzen und synthetische perspektivische Ansichten, die im Informationssystem verwendet werden. In einem Fazit werden die Resultate der Datenverarbeitung hinsichtlich ihrer Qualität beurteilt.

• Das Kapitel 7 beschreibt die Vorzüge des Informationssystems Messen/ Limpachtal und bietet einen Ausblick sowohl auf dessen Einsatz als Hilfsmittel in der Ortsplanung der Gemeinde Messen, als auch auf künftige Anwendungsmöglichkeiten in Verbindung mit Vektordaten und digitalen, flächenhaften Aufnahmen.

• In den Anhängen befinden sich ergänzende, ausführliche Informationen zur Verarbeitung der Grundlagedaten und zu den erstellten Produkten.

Die Arbeit von Thomas Marti (1999) konzentriert sich auf das Umfeld des Informationssystems, dessen Inhalt und die daraus abgeleiteten Folgerungen:

• In Kapitel 2 wird ein kurzer Überblick über bestehende Ansätze von Geografischen Informationssystemen und deren Anwendung in kantonalen und kommunalen Verwaltungen vermittelt. Weiter wird das Informationssystem Messen/Limpachtal anderen in der Schweiz eingesetzten Informations- systemen gegenübergestellt.

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• Das Umfeld des Informationssystems - das Untersuchungsgebiet Limpachtal und die Gemeinde Messen - wird in Kapitel 3 näher vorgestellt. Neben einer Beschreibung der politisch-administrativen Struktur der Gemeinde Messen und deren Ortsplanung wird die Region Limpachtal aus geografischer, wirtschaftlicher und soziodemografischer Sicht betrachtet (Geologie, Böden, Klima, Nutzung und Wandel der Kulturlandschaft, Struktur von Wirtschaft und Landwirtschaft, Bevölkerungsentwicklung).

• In Kapitel 4 wird das Informationssystem Messen/Limpachtal eingehend beschrieben. Einleitend werden die wichtigsten Datengrundlagen und Anwendungsbereiche sowie die Anforderungen der Gemeinde an das Informationssystem kurz diskutiert. Des Weiteren werden Organisation und Struktur der Datenablage beschrieben. Anschliessend werden die im Informationssystem integrierten thematischen Projektdateien aus kulturgeografischer Sicht vorgestellt und diskutiert. Diese Projekte stellen Kombinationen digitaler räumlicher Daten aus den Bereichen Ortsplanung, Ortsbildschutz, Melioration sowie Natur und Landschaft dar. Das Kapitel wird mit einem kurzen Fazit abgeschlossen, zudem wird auf mögliche Schwierigkeiten digitaler Informationssysteme hingewiesen, insbesondere bei deren Betreuung.

• Das fünfte Kapitel bietet einen Ausblick auf künftige Einsatzmöglichkeiten des Informationssystems. Hier werden unter anderem Überlegungen zu thematischen sowie räumlichen Erweiterungen angestellt.

2 Untersuchungsgebiet

2.1 Einführung

Das Untersuchungsgebiet Limpachtal befindet sich im nordwestlichen Mittelland, im Grenzgebiet der Kantone Bern und Solothurn. Das Limpachtal, ein Seitental der Emme, wird vom Limpachkanal durchflossen und ist ungefähr 13 km lang mit einem bis zu 2 km breiten Talgrund. Es erstreckt sich von Westen nach Osten und wird im Norden durch die Hügel des Bucheggbergs, im Süden durch das Rapperswiler Plateau begrenzt. Die Kulturlandschaft wird vorwiegend durch den Agrarsektor geprägt, der hier gute naturräumliche Voraussetzungen findet (siehe Abbildung 3).

Abbildung 3: Diese Luftaufnahme des Limpachtals zeigt im Vordergrund die Gemeinde Messen, dahinter die offene Fläche der Limpachebene. Vor den bewaldeten Hügeln des Bucheggbergs ist die Gemeinde Balm bei Messen erkennbar. Bei den Erhebungen im Hintergrund handelt es sich um den Jura.

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Das Limpachtal besteht aus insgesamt zehn Gemeinden, die 1990 zwischen 90 und 722 Einwohner zählten ( LUTERBACHER, 1992, p. 34 ff.). Die Gemeinden Balm bei Messen, Oberramsern, Unterramsern und Aetigen befinden sich nördlich des Limpachkanals und gehören zum Kanton Solothurn. Von den Gemeinden südlich des Kanals gehören Messen und Brunnenthal ebenfalls zu Solothurn, während Wengi, Ruppoldsried, Mülchi und Limpach im Kanton Bern liegen (siehe auch Abbildung 4, Seite 33).

Durch die Korrektur des Limpachs und die Melioration zur Zeit des Zweiten Weltkriegs sowie die anschliessende Intensivierung der landwirtschaftlichen Nutzung wurde die Landschaft in ihrem Erscheinungsbild grundlegend verändert. Neben der Betrachtung dieser Veränderungen im Limpachtal lag der Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit auf der Gemeinde Messen. Das Dorf bildet den südlichsten Teil des Solothurnischen Bezirks Bucheggberg im Grenzgebiet zum Kanton Bern und ist die flächenmässig grösste und bevölkerungsstärkste Gemeinde des Untersuchungsgebiets.

Messen liegt auf einer Hügelzone auf der Südseite des Limpachtals. Während das nördliche Gemeindegebiet flach zum Limpachkanal hin abfällt und landwirtschaftlich genutzt wird, ist der südliche, hügelige Teil der Gemeinde vorwiegend bewaldet. Bis zum Zweiten Weltkrieg präsentierte sich Messen als kompakt um den Dorfplatz und die Kirche herum angeordnetes Haufendorf. Weitere Höfe existierten auch im Dorfteil Eichholz entlang der Strasse nach Balm bei Messen. In den vergangenen Jahrzehnten entstanden neue Bauten vorwiegend zwischen dem Dorfzentrum und Eichholz, und auch Richtung Süden wurde das Siedlungsgebiet merklich vergrössert.

Das Untersuchungsgebiet wird an dieser Stelle nur kurz vorgestellt. Für weiterführende Informationen sei auf Kapitel 3 der Arbeit von M ARTI (1999) verwiesen, in dem die naturräumlichen Voraussetzungen, der Landschaftswandel, die wirtschaftliche und soziodemografische Entwicklung des Untersuchungsgebiets sowie die Administration der Gemeinde Messen ausführlich beschrieben werden.

2.2 Geografische Angaben

2.2.1 Naturräumliche Voraussetzungen

Das Limpachtal entstand durch Auswaschung der Molassefelsen. Die verschiedenen Fels- und Schuttböden stammen aus dem Tertiär und aus dem Quartär, vorwiegend aus der Eiszeit und der Nacheiszeit. Der Untergrund des Limpachtals besteht aus den Sandsteinschichten und Mergeln der Molasseformationen.

Der im Limpachtal vorherrschende Bodentyp ist die Braunerde, die vor allem auf den relativ trockenen, höhergelegenen Gebieten südlich des Talgrundes vorkommt. Diese Böden sind im Gegensatz zu jenen im vernässten Talgrund ertragreich und werden meist für den Anbau von Hackfrüchten genutzt. Bei den Waldböden nördlich und südlich des Limpachtals handelt es sich weitgehend um saure Braunerden. Im Umkreis des Limpachkanals und der zuführenden Bäche existieren durch Grundwasser beeinflusste Gleye in unterschiedlicher Ausprägung, die sich in der Landwirtschaft vorwiegend zur Produktion von Getreide eignen. Im Talgrund sind auch Halbmoore vorhanden, die häufig bis zur Oberfläche mit Grundwasser gesättigt sind. Diese Böden sind auf Grund ihrer hohen Feuchte jedoch nur eingeschränkt nutzbar ( PEYER, FLÜCKIGER et al., 1984). Eine ausführliche Beschreibung der Bodentypen und des Wasserhaushalts des Limpachtals findet sich bei M ARTI (1999) in den Kapiteln 3.1.2 und 4.4.5.

Die durchschnittliche jährliche Niederschlagsmenge liegt zwischen 1000 mm und 1100 mm, wobei die meisten Niederschläge in den Monaten Juni, Juli und Dezember fallen. Minimale Niederschlagsmengen werden dagegen im Februar und im Oktober gemessen. In den kälteren Jahreszeiten kommt es entlang des Limpachkanals häufig zur Bildung von Nebel. Die mittlere Jahrestemperatur im Limpachtal liegt bei ungefähr 8.5 °C. Im Sommer betragen die Monatstemperaturen um die 18 °C, im Winter etwa -1°C. Die Windverhältnisse entsprechen durch die Ausrichtung des Limpachtals parallel zur südlichsten Jurakette weitgehend denjenigen des Mittellandes ( LUTERBACHER, 1992, p. 1 ff.).

2.2.2 Wandel der Kulturlandschaft

Die Landschaft des Limpachtals wurde in diesem Jahrhundert grundlegend umgestaltet. Die von den Regierungen der Kantone Bern und Solothurn verordnete und in der Zeit des Zweiten Weltkriegs vollzogene Güterzusammenlegung trug massgeblich zur Veränderung der Kulturlandschaft bei. Die im Verlauf der Limpachkorrektur eingeleitete Entwässerung von vormals unproduktivem Land im Talgrund stellte der Landwirtschaft neue Anbauflächen zur Verfügung. Zwischen 1939 und 1950 vergrösserte sich das Ackerland von 438 auf 590 ha (STÄHLI 1953, p. 90). Durch die Güterzusammenlegung konnte das Land effizienter und intensiver genutzt werden.

Die Melioration veränderte nicht nur das Aussehen der Landschaft von Grund auf, sie wirkte sich auch auf Flora und Fauna aus. Durch die Limpachkorrektur wurden die natürlichen Gewässerläufe beseitigt und die vernässten Stellen trockengelegt, durch die Güterzusammenlegung wich die kleinparzellige, abwechslungsreiche Struktur einer ausgeräumten Landschaft. Das Verschwinden von biologischen Nischen entzog vielen Pflanzen- und Tierarten ihre Lebensgrundlage.

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In den vergangenen Jahrzehnten führten insbesondere die Intensivierung und Mechanisierung der landwirtschaftlichen Nutzung in Verbindung mit einer veränder ten Betriebsstruktur zu einem weiteren Wandel. Besonders augenfällig war der Rückgang des Bestandes an Obstbäumen. Die Waldfläche veränderte sich nur geringfügig, es kam indes zu einer Verschiebung der Artenzusammensetzung des Waldes zu Gunsten der Fichte.

Das besiedelte Gebiet wandelte sich unter dem Einfluss neuer gesellschaftlicher Rahmenbedingungen. Die durch die zunehmende Mobilität der Bevölkerung verursachte Tendenz zur Periurbanisierung führte insbesondere in der Gemeinde Messen zu einer veränderten Siedlungsstruktur. In den vergangenen Jahren wurden durch die steigende Nachfrage nach Wohnraum auf dem Lande zahlreiche neue Häuser erstellt.

2.2.3 Wirtschaftliche und soziodemografische Entwicklung

Die periphere Lage des Limpachtal abseits der Verkehrsachsen zwischen Bern, Biel und Solothurn verhinderte eine bedeutende wirtschaftliche Entwicklung in der Zeit der Industrialisierung. Von 1850 bis 1950 konnte sich der sekundäre Sektor kaum etablieren, und in der Erwerbsstruktur blieb die Landwirtschaft dominant. Im Allgemeinen stagnierten bis 1990 die Bevölkerungszahlen oder waren gar rückläufig. Einzig die Gemeinde Messen wies seit 1900 ein leichtes Wachstum auf, das sich seit 1980 verstärkte. Die Einwohnerzahl von Messen blieb zwischen 1880 und 1980 mit ungefähr 600 bis 650 Einwohnern relativ stabil, danach erfolgte bis 1998 ein starkes Bevölkerungswachstum auf etwa 920 Einwohner. Diese Entwicklung dürfte auf die wirtschaftliche Bedeutung Messens als grösste Gemeinde des Limpachtals zurückzuführen sein. Seit den Sechzigerjahren nahmen die Pendlerströme im Limpachtal wie in anderen ländlichen Gebieten der Schweiz deutlich zu. Dabei handelt es sich vorwiegend um Wegpendlerbewegungen in die Städte und kleineren Zentren in der Umgebung.

In den Gemeinden des Limpachtals verringerte sich von 1960 bis 1990 der Anteil der Beschäftigen im landwirtschaftlichen Sektor. Der primäre Sektor ist jedoch mit einem Anteil der Erwerbstätigen von 13 % bis 35 % nach wie vor von grosser Bedeutung. Der industrielle Sektor, der sich bis 1970 tendenziell vergrössert hatte, erfuhr seither einen Rückgang zu Gunsten des Dienstleistungssektors. Dessen Anteil der Beschäftigten betrug 1990 40 % oder mehr. Bei den Erwerbstätigen des sekundären und des tertiären Sektors handelt es sich aus Mangel an entsprechenden Arbeitsplät- zen im Limpachtal weitgehend um Wegpendler.

2.3 Abgrenzung des Untersuchungsgebiets

Das Untersuchungsgebiet umfasst mit dem Koordinatenausschnitt von 596500/213700 bis 602 500/218000 einen grossen Teil des Limpachtals (siehe Abbildung 4).

Abbildung 4: Das schwarze Rechteck umfasst das Untersuchungsgebiet Messen/Limpachtal. Die Gemeindegrenzen werden als rote Linien auf der Spot-pan-Szene von 1994 dargestellt (Massstab rund 1:50 000). Quelle: NPOC, © CNES 1994/Spot Image.

Es erfasst die Gemeinden Messen, Balm bei Messen und Ruppoldsried vollständig, die Gemeinden Brunnenthal, Mülchi, Oberramsern, Rapperswil (BE), Biezwil, Wengi und Schnottwil teilweise, sowie am Rande die Gemeinden Lüterswil-Gächliwil, Etzelkofen, Scheunen und Iffwil. Dabei ist zu beachten, dass zu Beginn der Arbeit das Hauptinteresse auf der Gemeinde Messen lag, weshalb das Untersuchungsgebiet relativ kleinräumig um diese Gemeinde herum definiert wurde. Die verwendeten Daten erfassen nicht alle den gleichen geografischen Raum, sondern überlappen sich gegenseitig (siehe dazu auch M ARTI, 1999, Kapitel 4.2).

3 Aufbau des Informationssystems

3.1 Einleitung

Zur Visualisierung, Verarbeitung und Ausgabe der Daten des Informationssystems wird das Programm ArcView GIS 3.1 verwendet. Es bildet die interaktive Schnittstelle zwischen den Benutzerinnen und Benutzern und den Daten des Informationssystems. Dieses Programm, das sich in früheren Versionen hauptsächlich zur grafischen Darstellung von ARC/INFO-Daten eignete, verfügt ab Version 3 auch über grundlegende Funktionen geografischer Informationssysteme.

ArcView ist ein weit verbreitetes GIS, das auch in der Schweiz häufig von Behörden und Firmen eingesetzt wird. Seine Vorteile bestehen in der einfachen Handhabung und der damit verbundenen kurzen Einarbeitungszeit, in der Möglichkeit Vektor-und Rasterdaten kombiniert einzusetzen, und in den vielfältigen Darstellungs- und Ausgabeoptionen.

ArcView ist ein Werkzeug, mit dem Daten raumbezogen visualisiert, erforscht, abgefragt und analysiert werden können. Jedoch ist auch zu erwähnen, dass ArcView nur über einen Teil der Funktionen anderer Geografischer Infor mationssysteme verfügt. Gerade die Digitalisierung und Georeferenzierung von Daten, komplexe geografische Analysen sowie Import- und Exportfunktionen lassen sich nur mit Hilfe von ARC/INFO verwirklichen. Eine vertiefte Arbeit mit geografischen Daten ist deshalb nur in Kombination beider Programme möglich.

Da die Daten im Informationssystem Messen/Limpachtal vor allem visualisiert und ausgegeben werden sollen, eignet sich ArcView gut für diesen Einsatz. Die weite Verbreitung des Programms, die Unterstützung von Standardformaten und die Kompatibilität zu ARC/INFO und anderen Geografischen Informationssystemen und Bildverarbeitungsprogrammen bieten Gewähr für künftige

Verwendungsmöglichkeiten der Daten und des Informationssystems. Alle Daten des Informationssystems können je nach Bedarf exportiert, bearbeitet und in anderen Anwendungen eingesetzt werden.