1 Einleitung
Die grundlegende Motivation zu dieser Arbeit entstammte dem Willen, eine Diplomarbeit mit praktischem Bezug zu erarbeiten und dies in der Region, in der sich mein Lebensmittelpunkt befindet. Eine umweltrelevante Erhebung, die für Karlsruhe noch nicht vorlag, war eine Karte zur Darstellung des Bodenversiegelungsgrades. Eine Totalerhebung durch direkte Kartierung schied wegen des hohen Aufwandes aus. Da das Umweltamt der Stadt Karlsruhe dabei ist, ein geographisches Informationssystem (GIS) aufzubauen und wegen der Entwicklung in der Geographie hin zur digitalen Verarbeitung, beschloß ich, den Bodenversiegelungsgrad aus digitalen Daten zu ermitteln. Es bot sich hier an, multispektrale Satellitendaten zu verwenden. Hierzu lagen bereits Erfahrungen vor. (KLAEDTKE 1991; ACHEN 1993; SPITZER 1996)
Schon bei den Vorbereitungen zeigte sich, daß die Probleme nicht im Verstehen der Grundlagen der Arbeitsmethoden lagen, sondern in der Finanzierung und im Umgang mit dem Computer bestand. Die Fragestellung wurde dahingehend erweitert, ob es möglich ist, mit relativ geringem finanziellem Aufwand und ohne Expertenwissen multispektrale Satellitendaten auszuwerten.
Die Diplomarbeit zielt daher einerseits darauf, eine Karte des Bodenversiegelungsgrades der Siedlungsfläche der Stadt Karlsruhe zu erstellen. Andererseits wird geprüft, ob auch Ortsgruppen von Umweltverbänden oder Schulklassen den Bodenversiegelungsgrad über Satellitenbilder abschätzen können.
Die Arbeit soll als Arbeitsgrundlage für Nicht-ExpertInnen dienen können. Der Text ist daher so einfach geschrieben, daß er möglichst auch von wissenschaftlich nicht geschulten Menschen verstanden werden kann, aber trotzdem den Anforderungen einer wissenschaftlichen Arbeit genügt. Um die Arbeit am Computer zu vereinfachen, werden im Anhang die Arbeitsschritte für die verwendeten Computerprogramme dargestellt.
Die Länge vieler wissenschaftlicher Arbeiten ist für viele Menschen bereits ein Hindernis dieses durchzulesen. Daher wird auf Kürze geachtet.
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Inhaltsverzeichnis (Table of Contents)
- 1 Einleitung
- 2 Problematik Bodenversiegelung
- 2.1 Bodenversiegelung als Teil der Bodenschutzproblematik
- 2.2 Definitionen der Bodenversiegelung
- 2.3 Ökologische Wirkungen von Bodenversiegelung
- 3 Schwierigkeiten bei der Erfassung des Versiegelungsgrads
- 3.1 Amtliche Statistik
- 3.2 Möglichkeiten der Ermittlung des Bodenversiegelungsgrades
- 3.2.1 Flächendeckende terrestrische Kartierung
- 3.2.2 Ermittlung des Versiegelungsgrades anhand von Nutzungs- und Strukturtypen
- 3.2.3 Visuelle Auswertung von Farbinfrarot-Luftbildern
- 3.2.4 Erfassung aus Flugzeugscannerdaten
- 3.2.5 Erfassung aus Satellitenscannerdaten
- 4 Arbeitsgebiet
- 4.1 Naturräumliche Einheiten
- 4.2 Siedlungsfläche
- 5 Fernerkundung mit Satellitenscannern
- 5.1 Grundlagen der Fernerkundung mit Satellitenscannern
- 5.2 Anwendung im Siedlungsbereich
- 6 Kurzbeschreibung des verwendeten Verfahrens
- 7 Verwendete Hard- und Software
- 8 Datengrundlage
- 9 Erstellung der Bodenversiegelungskarte
- 9.1 Geometrische Entzerrung des Satellitenbildes
- 9.2 Ermittlung des Flächenanteils der Vegetation
- 9.2.1 Erstellung von Vegetationsindizes
- 9.2.2 Erstellung von Referenzdaten (terrestrische Kartierung)
- 9.2.3 Zusammenhang zwischen terrestrisch kartiertem Flächenanteil der Vegetation und den Vegetationsindizes
- 9.2.4 Kalibrierung des Vegetationsindex
- 9.3 Ermittlung des Versiegelungsgrades
- 9.4 Überprüfung der Ergebnisse
- 10 Ermittlung des Versiegelungsgrades der Siedlungsfläche
- 11 Bestimmung der Versiegelungsschwerpunkte Karlsruhes und möglicher Entsiegelungspotentiale
- 12 Kosten des Verfahrens
- 13 Bearbeitung durch nicht wissenschaftlich geschulte Personen
- 14 Perspektive
Zielsetzung und Themenschwerpunkte (Objectives and Key Themes)
Die Arbeit hat das Ziel, eine Karte des Bodenversiegelungsgrades der Siedlungsfläche der Stadt Karlsruhe zu erstellen und zu überprüfen, ob auch Laien mit geringem finanziellen Aufwand und ohne Expertenwissen multispektrale Satellitendaten auswerten können.
- Bodenversiegelung als ein wachsendes Problem im Umweltschutz
- Methoden zur Erfassung des Bodenversiegelungsgrades
- Anwendung der Fernerkundung mit Satellitenscannern zur Analyse des Bodenversiegelungsgrades
- Entwicklung und Anwendung eines Verfahrens zur Abschätzung des Bodenversiegelungsgrades anhand von Satellitenbilddaten
- Bewertung der Möglichkeiten und Grenzen der Anwendung des Verfahrens durch nicht wissenschaftlich geschulte Personen
Zusammenfassung der Kapitel (Chapter Summaries)
- Kapitel 1: Einleitung: Die Motivation und Zielsetzung der Diplomarbeit werden dargelegt. Die Verwendung von Satellitendaten zur Ermittlung des Bodenversiegelungsgrades wird begründet und die Problematik der Finanzierung und des Umgangs mit dem Computer hervorgehoben.
- Kapitel 2: Problematik Bodenversiegelung: Das Kapitel beschäftigt sich mit den Auswirkungen der Bodenversiegelung auf den Wasserhaushalt, das Klima und die Tier- und Pflanzenwelt. Es werden verschiedene Definitionen von Bodenversiegelung und Versiegelungsgrad vorgestellt.
- Kapitel 3: Schwierigkeiten bei der Erfassung des Versiegelungsgrads: Das Kapitel analysiert die Möglichkeiten und Schwierigkeiten der Erfassung des Bodenversiegelungsgrades anhand verschiedener Verfahren wie amtlicher Statistik, Flächendeckender Kartierung, Nutzungstypenanalyse und Fernerkundung. Die Stärken und Schwächen der einzelnen Verfahren werden aufgezeigt.
- Kapitel 4: Arbeitsgebiet: Das Kapitel beschreibt die naturräumliche Gliederung und die Siedlungsentwicklung des Arbeitsgebiets Karlsruhe.
- Kapitel 5: Fernerkundung mit Satellitenscannern: Das Kapitel bietet eine Einführung in die Grundlagen der Fernerkundung mit Satellitenscannern. Es werden die Funktionsweise von Scannern, die Aufnahme von multispektralen Bildern und die Anwendung der Fernerkundung im Siedlungsbereich erläutert.
- Kapitel 6: Kurzbeschreibung des verwendeten Verfahrens: Das Kapitel beschreibt das Verfahren zur Abschätzung des Bodenversiegelungsgrades, das in der Arbeit angewandt wird. Es werden die Arbeitsschritte und die spezifischen Eigenschaften des Verfahrens hervorgehoben.
- Kapitel 7: Verwendete Hard- und Software: Das Kapitel beschreibt die verwendete Hardware und Software. Es wird darauf geachtet, preisgünstige Lösungen zu präsentieren.
- Kapitel 8: Datengrundlage: Das Kapitel beschreibt die Satellitendaten und die Auswahl des Satellitenbildes für die Arbeit.
- Kapitel 9: Erstellung der Bodenversiegelungskarte: Das Kapitel erläutert die einzelnen Arbeitsschritte zur Erstellung der Bodenversiegelungskarte, die in der Arbeit angewandt werden. Es beschreibt die geometrische Entzerrung des Satellitenbildes, die Ermittlung des Flächenanteils der Vegetation und die Berechnung des abgeschätzten Versiegelungsgrades.
- Kapitel 10: Ermittlung des Versiegelungsgrades der Siedlungsfläche: Das Kapitel beschreibt die Abgrenzung der Siedlungsfläche in Karlsruhe und die Berechnung des durchschnittlichen Versiegelungsgrades der Siedlungsfläche.
Schlüsselwörter (Keywords)
Bodenversiegelung, Bodenschutz, Fernerkundung, Satellitenbilddaten, Vegetationsindex, Stadtplanung, Karlsruhe, Entsiegelungspotentiale, Laienbeteiligung
- Quote paper
- Timo Stadler (Author), 1999, Abschätzung des Bodenversiegelungsgrades der Siedlungsfläche der Stadt Karlsruhe, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/115
