Die vorliegende Diplomarbeit ist in ein finanziertes Projekt der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) zur Analyse und modellgestützten Prognose zukünftiger Landnutzung, Waldkonversion und Naturschutz im Tiefland Boliviens (Antragsteller: Prof. Dr. G. Gerold, Projektkoordination: R. Müller) eingebunden. Länderunspezifisch soll ein dynamisches, räumlich explizites Landnutzungsmodell zum Erstellen von Prognosen und Szenarien entwickelt werden. Darüber hinaus zielt das Projekt darauf ab, landnutzungsgebundene Risikofaktoren systematisch in die Naturschutzplanung zu integrieren. Aus dem übergeordneten Zielgedanken des Projektes leiten sich folgende Zielsetzungen und zentrale Fragestellungen für diese Arbeit ab: Finden LUCC-Modelle, die auf logistischen Regressionen basieren, weit verbreitete Anwendung in unterschiedlichen Fachrichtungen, sind die zugrunde liegenden (statistischen) Methoden komplex und kaum in eingängiger und ausführlicher Form dokumentiert. Aus diesem Grund liegt die grundlegende Zielsetzung dieser Arbeit in der allgemein verständlichen Vermittlung der wichtigsten Methoden und Techniken der räumlichen LUCC-Modellierung (auf logistischen Regressionsmodellen (LR-Modelle) beruhend). Diesem Anspruch unterliegen differenzierte Fragestellungen: 1. Können neue Methoden entwickelt werden, die das Verständnis für (LR-Modelle) vereinfachen bzw. erweitern und sind diese im Sinne einer optimierten LUCC-Analyse bedeutungsvoll? 2. Nachgegangen wird der Frage, was die vielfältigen Ergebnisse der LR-Modelle bedeuten und wie selbige in fehlerfreie Interpretationen der LUCC-Prozesse überführt werden können. 3. Haben räumliche Landnutzungsmodelle das Potential realistische Vorhersagen für LCLU-Veränderungen zu reproduzieren? Welche Methoden und qualitativen Grundlagen müssen für diesen Anspruch entwickelt bzw. eingesetzt werden? 4. Welche Rückschlüsse können aus den LR-Modellen bezüglich der Kausalität von Landnutzungsformen und Waldkonversionsprozesse in der Chiquitania in Ostbolivien (Department Santa Cruz) gezogen werden?
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Die Bedeutung von Landnutzungsmodellen
- Zielsetzung und Aufbau der Arbeit
- Das Untersuchungsgebiet
- Das Departement Santa Cruz (Ostbolivien)
- Das Untersuchungsgebiet - die Region Chiquitania
- Weidewirtschaft und Waldkonversion in Ostbolivien
- Bestimmungskriterien der Teilgebiete
- Intensive Weidewirtschaft im Westen der Chiquitania
- Die extensive Weidewirtschaft im Teilgebiet San Ignacio
- Theoretischer Rahmen
- Begriffseingrenzung: LUCC und Entwaldung
- Überblick über wichtige LUCC-Faktoren (driving forces)
- Der ökonomische Ansatz in der LUCC-Forschung
- Räumlich explizite Modelle
- Der Maßstab in der LUCC-Modellierung
- Methoden
- Modellentwicklung
- Die räumliche Entwaldungsmodellierung im Einklang wichtiger Werkzeuge
- Rasterdaten
- GIS
- Der Informationstransfer zwischen GIS und Statistikprogrammen
- Die logistische Regression in der LUCC-Modellierung
- Die Logit-Transformation
- Interpretation der Logits und Odds
- Kalibrierung der LR-Modelle: Likelihood-Ratio-Test und Wald-Test
- Die Koeffizienten in der logistischen Regression
- LR-Koeffizienten binärer unabhängiger Variablen (Effektkoeffizienten)
- LR-Koeffizienten kontinuierlich skalierter unabhängiger Variablen
- Standardisierte Koeffizienten
- Die Auswertung der Koeffizienten in Abhängigkeit der Konfidenzintervalle
- Validierung der LR-Modelle
- Wahrscheinlichkeitskarte (Prediction Map)
- Die Fehlermatrix
- Der Kappa-Index
- Kappa - Ein wertvoller Index für die Landnutzungsmodellierung?
- Die ROC-Kurve / der AUC-Index
- Residuen
- Datengrundlage
- Geophysikalische Variablen
- Sozioökonomische und politische Variablen
- Ergebnisse (A): Die Zeitreihenanalyse
- Die wichtigsten Entwaldungsfaktoren in den Teilregionen
- Die Koeffizienten der Transportkostenvariable - sinnvolle Informationen?
- Waldranddistanz - Ein Indikator für intensive Weidewirtschaft
- Niederschlag
- Indigene Reservate und Konzessionen
- Die Exposition der Hänge
- Zusammenfassung
- Vergleichende Analyse der Modellierung verschiedener Zeitabschnitte und Teilgebiete (>Zeitreihenanalyse)
- Der Nutzen von Teilgebietsmodellen
- Die LR-Modelle nach dem Ausschluss der Waldranddistanz
- Collinearität und ihre Auswirkungen auf LR-Modelle
- Anwendung von Zeitreihen - Entwicklung von verbesserten Vorhersagemodellen
- Die Konstruktion von Vorhersagemodellen - eine qualitative Beschreibung
- Zusammenfassung
- Ergebnisse (B): Anwendung und Interpretation der LR-Modelle
- Räumlich-deskriptive Analyse der Entwaldungsprozesse
- Der Einfluss von Schutzgebieten und indigenen Reservaten
- Die Wirkung der Hangneigung auf Entwaldung- allgemein
- Das Relief und Waldkonversion in Concepcion
- Die Höhe als Kriterium zur räumlichen Differenzierung
- Multicollinearität
- Hangneigung und Entwaldung in den unteren Höhenbereichen
- Hangneigung und Entwaldung in den oberen Höhenbereichen
- Fehlerquellen
- Zusammenfassung
- Wichtige und allgemeingültige Eigenschaften der LR-Modelle
- Der Informationsgewinn aus Teilgebietsmodellen
- Was zeigen Koeffizienten der logistischen Regression an?
- Konstruktion und Bedeutung von Effektvariablen
- Der Einfluss des Maßstabes
- Die Grenzen der Effektvariablen
- Analyse der räumlichen und zeitlichen Muster der Waldkonversion
- Identifizierung der wichtigsten Treiber der Entwaldung, wie z.B. Weidewirtschaft, Infrastruktur und demographische Veränderungen
- Entwicklung und Validierung von räumlich expliziten Modellen zur Vorhersage der zukünftigen Waldkonversion
- Bewertung des Einflusses von Schutzgebieten und indigenen Reservaten auf die Entwaldung
- Untersuchung der Bedeutung des Maßstabs in der Landnutzungsmodellierung
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Diplomarbeit untersucht die Landnutzungsänderung im tropischen Tiefland des Departments Santa Cruz in Bolivien, mit einem besonderen Fokus auf die Waldkonversion. Ziel ist es, die wichtigsten Treiber der Entwaldung zu identifizieren und zu quantifizieren, um zukünftige Entwicklungen besser vorhersagen zu können.
Zusammenfassung der Kapitel
Die Einleitung erläutert die Relevanz von Landnutzungsmodellen und definiert die Zielsetzung der Arbeit. Das Untersuchungsgebiet, das Department Santa Cruz in Bolivien, wird vorgestellt, mit einem Fokus auf die Region Chiquitania und die dort stattfindende Waldkonversion. Der theoretische Rahmen beleuchtet die Begrifflichkeiten der Landnutzungsänderung und Entwaldung, sowie wichtige Einflussfaktoren und den ökonomischen Ansatz in der Forschung. Das Kapitel "Methoden" beschreibt die Modellentwicklung und die Anwendung der logistischen Regression. Die Datengrundlage umfasst geophysikalische und sozioökonomische Variablen. Die Ergebnisse der Zeitreihenanalyse werden vorgestellt und analysiert, wobei die wichtigsten Entwaldungsfaktoren in den Teilregionen und der Einfluss von Schutzgebieten und indigenen Reservaten untersucht werden. Die Anwendung und Interpretation der logistischen Regressionsmodelle, sowie deren Eigenschaften und Grenzen werden ausführlich diskutiert.
Schlüsselwörter
Landnutzungsänderung, Entwaldung, Waldkonversion, Weidewirtschaft, Tropisches Tiefland, Bolivien, GIS, Logistische Regression, Modellentwicklung, Validierung, Zeitreihenanalyse, Schutzgebiete, Indigene Reservate, Maßstabseffekte
- Quote paper
- Florian Schierhorn (Author), 2008, Landnutzungsänderung im tropischen Tiefland im Department Santa Cruz (Bolivien), Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/118899
