Die beschleunigte Zunahme von Siedlungs- und Verkehrsflächen durch eine anhaltende Flächeninanspruchnahme und die mit ihr einhergehende Flächenversiegelung prägen die aktuelle Entwicklung des räumlichen Musters in Deutschland entscheidend. Die Siedlungs- und Verkehrsflächen haben sich in den letzten Jahren mehr als verdoppelt, wobei aktuell jeden Tag etwa 114ha Fläche neu in Anspruch genommen werden. Die Zielsetzung des Expertenrats für nachhaltige Entwicklung (RNE), die Flächeninanspruchnahme bis 2020 auf 30ha zu reduzieren, ist bei einem täglichen Flächenverbrauch von 15ha allein in Nordrhein-Westfalen nicht erreichbar. Die Beantwortung der Frage nach dem zukünftigen Flächenversiegelungsmuster und seinen Antriebskräften besitzt somit eine hohe tagespolitische Relevanz.
In der vorliegenden Magisterarbeit wurde mit Hilfe einer räumlich expliziten Landbedeckungs- und Landnutzungsmodellierung das zukünftige Flächenversiegelungsmuster der Region Bonn/ Rhein-Sieg simuliert. Die Stadt Bonn und der sie kragenförmig umschließende Rhein-Sieg Kreis zählen zu den Wachstumspolen Nordrhein-Westfalens. Verantwortlich hierfür zeichnet sich ein im Zuge des Hauptstadtverlustes endogen entstandener und exogen forcierter Entwicklungsschub. Eines seiner raumwirksamen Resultate sind neue Wohn- und Gewerbegebiete mit entsprechenden infrastrukturellen Anschlüssen. Das Ziel einer nachhaltigen Entwicklung der Städtelandschaft scheint also in der Region durch das sozioökonomische Wachstum torpediert wurden.
Im Zuge der Modellierung wurden mit Hilfe einer logistischen Regressionsanalyse die wesentlichen Antriebs- und Steuerungskräfte von Transformationen im räumlichen Muster urbaner und versiegelter Flächen detektiert, zwei validierte, regionalen Modelle (CLUE-S) auf Basis von antagonistisch klassifizierten, multispektralen Satellitendaten konstruiert und schließlich drei unterschiedlichen Zukunftsszenarien für das Jahr 2025 implementiert. Um die Kreation eines reinen Methodenartefakts zu verhindern, wurde eine bewusste Kombination von Theorie und Empirie angestrebt. Dies bedeutet, dass die einzelnen Prozessschritte der Modellierung mittels eines zuvor gebildeten theoretischen Fundaments durchgeführt worden sind.
Inhaltsverzeichnis
- Einführung
- Hintergrund und Problemlage
- Ziele und Gliederung der Arbeit
- Verzeichnisse
- Das Untersuchungsobjekt – Land als System
- Facetten des Landbedeckungs- und Landnutzungswandels
- Kategorisierung des Landbedeckungs- und Landnutzungswandels
- Ursachen und Steuerungskräfte
- Auf dem Weg zu einer Landsystemforschung - Theorien und Denkmuster
- Modellierung als Erkenntnismöglichkeit
- Die Rolle der Fernerkundung
- Flächenversiegelung und Flächenverbrauch – Muster, Prozesse und Folgen
- Flächenverbrauch und Flächenversiegelung
- Die Verstädterung als ubiquitärer Prozess
- Flächenverbrauch
- Ursachen und Antriebskräfte von Flächenversiegelung und Geoökologische und sozioökonomische Folgen
- Die Fernerkundung und der urbane Raum
- Die Untersuchungsregion – die Bundesstadt Bonn und der Rhein-Sieg-Kreis
- Geoökologische Grundlagen und naturräumliches Muster
- Funktionale Verflechtungen
- Historische Entwicklung der Siedlungsstruktur
- Der Hauptstadtverlust – Veränderte Rahmenbedingungen?
- Demographischer Wandel in einer Wachstumsregion?
- Komponenten der Modellierung - Modell, Modellierungsplattform und Rasterdaten
- Das räumlich explizite Modell – CLUE-S
- Allgemeine Modellstruktur
- Das räumliche Modul - Logistische Regression
- Dummies, Multikollinearität und Räumliche Autokorrelation
- Das räumliche Modul – Nachbarschaftsbeziehungen
- Modellparameter von CLUE-S
- Der Allokationsprozess von CLUE-S
- Die Modellierungsplattform - XULU
- Die Landbedeckungs- und Landnutzungsdaten
- CORINE Land Cover - Landnutzung mit Aspekten von Landbedeckung
- Das NRW-Flächennutzungsprojekt – Landbedeckung mit Aspekten der Landnutzung
- Standardisierung der CORINE-Landoberflächendaten
- Standardisierung von NRW-Pro – Klassifikation einer Landsat-Szene
- Radiometrische Normalisierung
- Wissensbasierte ISODATA-Klassifikationen
- Differenzierung der Versiegelungsgrade mit dem NDVI
- Abschluss der Klassifikation und Accuracy Assessment
- Die „Pixelisierung“ der Antriebskräfte
- Räumlich explizite Modellierung der Flächenversiegelung
- Output des räumlichen Moduls
- Auswahl und Aufbereitung der Antriebsfaktoren für die logistische Regressionsanalyse
- Validierung der logistischen Regressionsmodelle
- Effektstärken der Antriebsfaktoren
- Das Produkt des räumlichen Moduls - Wahrscheinlichkeitskarten
- Parametrisierung von CLUE-S
- Output des nicht-räumlichen Moduls - der Bedarf
- Parametereinstellungen von CLUE-S
- Erste Ergebnisse und Validierung des Modells
- Modellprognosen für das zukünftige Flächenversiegelungsmuster der Region Bonn/ Rhein-Sieg
- Das zukünftige Flächenversiegelungsmuster – Nachhaltigkeit vs. Prosperität?
- Eine Zukunft, drei Szenarien
- Ballungsraum vs. ländlicher Raum
- Regionalplan vs. Modellierung
- Landsat-Klassifikation vs. CORINE Land Cover
- Schlussbemerkung
- Rückblick
- Ausblick
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die vorliegende Magisterarbeit befasst sich mit der räumlich expliziten Modellierung der Flächenversiegelung in der Region Bonn/ Rhein-Sieg auf der Basis von multispektralen Satellitendaten. Ziel ist es, die räumliche Entwicklung der Flächenversiegelung in der Region zu analysieren, die Ursachen und Steuerungskräfte des Flächenverbrauchs zu identifizieren und Prognosen für die zukünftige Flächenentwicklung zu erstellen.
- Räumliche Modellierung der Flächenversiegelung mit Hilfe von Fernerkundungsdaten
- Analyse von Ursachen und Antriebskräften des Flächenverbrauchs
- Prognose der zukünftigen Flächenentwicklung in der Region Bonn/ Rhein-Sieg
- Bewertung der Auswirkungen der Flächenversiegelung auf die Umwelt und die Gesellschaft
- Entwicklung von Handlungsempfehlungen zur nachhaltigen Flächennutzung
Zusammenfassung der Kapitel
Die Arbeit beginnt mit einer Einleitung, die den Hintergrund und die Problemlage der Flächenversiegelung beschreibt. Anschließend wird das Untersuchungsobjekt „Land als System“ vorgestellt, wobei die Facetten des Landbedeckungs- und Landnutzungswandels sowie die Ursachen und Steuerungskräfte beleuchtet werden. Darüber hinaus werden Theorien und Denkmuster der Landsystemforschung diskutiert.
Im dritten Kapitel werden Muster, Prozesse und Folgen von Flächenversiegelung und Flächenverbrauch behandelt. Dabei werden die Verstädterung als ubiquitärer Prozess und die Folgen der Flächenversiegelung für die Umwelt und die Gesellschaft beschrieben. Die Rolle der Fernerkundung in der Analyse von urbanen Räumen wird ebenfalls betrachtet.
Kapitel vier widmet sich der Untersuchungsregion Bonn/ Rhein-Sieg-Kreis. Es werden die geoökologischen Grundlagen und das naturräumliche Muster der Region vorgestellt. Darüber hinaus wird die historische Entwicklung der Siedlungsstruktur und die Rolle des demographischen Wandels in der Region untersucht.
Kapitel fünf beschreibt die Komponenten der Modellierung, einschließlich des räumlich expliziten Modells CLUE-S, der Modellierungsplattform XULU und der Landbedeckungs- und Landnutzungsdaten. Die Verwendung von multispektralen Satellitendaten und die Standardisierung der Daten werden detailliert erläutert.
Kapitel sechs stellt die räumlich explizite Modellierung der Flächenversiegelung vor. Es werden die Ergebnisse des räumlichen Moduls und die Parametrisierung von CLUE-S vorgestellt. Darüber hinaus werden erste Ergebnisse und die Validierung des Modells diskutiert.
Kapitel sieben enthält die Schlussbemerkung, die einen Rückblick auf die wichtigsten Ergebnisse der Arbeit und einen Ausblick auf zukünftige Forschungsarbeiten gibt.
Schlüsselwörter
Flächenversiegelung, Flächenverbrauch, Landnutzungswandel, Fernerkundung, CLUE-S, Modellierung, Region Bonn/ Rhein-Sieg, Nachhaltigkeit, Urbanisierung, Landbedeckung, Landnutzung
- Citation du texte
- Andreas Rienow (Auteur), 2009, Räumlich explizite Modellierung der Flächenversiegelung in der Region Bonn/Rhein-Sieg auf Basis von multispektralen Satellitendaten, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/148174
