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Der Einsatz höchstauflösender Satellitendaten zur Ableitung räumlicher Umweltdaten und -indikatoren für das Monitoring von Naturschutzflächen in Brandenburg

The Use of Very High Resolution Satellite Data for the Derivation of Spatial Environmental Data and Indicators for the Monitoring of Nature Conservation Areas in Brandenburg, Germany

  • Das EU-weite Naturschutznetz Natura 2000 (FFH) umfasst über 11% der terrestrischen Ökosystemfläche. Zur langfristigen Erhaltung dieser Gebiete fehlt ein funktionierendes Monitoringsystem mit geeigneten Indikatoren, Parametern und Datenprodukten, die eine regelmäßig wiederholbare, flächendeckende und vor allem kosteneffiziente Erhebung ermöglichen. Hierfür untersucht diese Dissertation moderne, höchstauflösende Satellitendaten und die Möglichkeiten ihrer Anwendung im Naturschutz, insbesondere als Grundlage zur Indikatorenableitung. Es wurden konkrete Anforderungen von Behörden und NGO bzgl. Daten und Indikatorwerten gesammelt und für zwei Untersuchungsgebiete im Naturpark "Hoher Fläming" in Brandenburg umgesetzt. Dazu wurden zwei Aufnahmen des QuickBird-Satelliten akquiriert und mit vorhandenen GIS-Daten kombiniert. Der praktische Teil der Arbeit beschreibt Eigenschaften und Vorverarbeitung aller Daten, ihre Auswertung nach einem objektbasierten Ansatz und die Ableitung spezifischer quantitativer Parameter. Diese beschreiben den Zustand der Ökosysteme und berücksichtigen die sozio-ökonomischen Belastungen, die auf die Flächen einwirken und Nutzungskonflikte verursachen. Auf der Basis dieser Parameter wurden räumliche Indikatoren erprobt. Zur Anwendung auf der lokalen Ebene in bewaldeten Gebieten und für das Monitoring von Offenland-Flächen werden je zwei Indikatoren vorgeschlagen. Für die regionale Ebene wird ein sozio-ökomischer Indikator empfohlen. Diese fünf Indikatoren sind dazu geeignet, ausgewählte Aspekte der (Bio)Diversität in Schutzgebieten zu beschreiben. Sie analysieren Komposition, Struktur und Funktion der Habitat-Typen sowohl auf der regionalen Landschafts-Ebene, als auch auf der lokalen Ökosystem- bzw. Schutzgebiets-Ebene. Alle Indikatoren besitzen einen Nutzen für das Management von Schutzgebieten und bieten zumindest indirekte Hilfe für die Berichterstattung im Sinne der FFH-Richtlinie. Die vorgeschlagenen Indikatoren sind zwar spezifisch auf die lokalen Untersuchungsgebiete zugeschnitten, doch sind die ökologischen Rahmenbedingungen allgemein gültig. Es ist möglich, diese Indikatoren auch in anderen europäischen Regionen mit den gleichen natürlichen Gegebenheiten und sozio-ökonomischen Strukturproblemen anzuwenden. Für die Anwendung verschiedener Fernerkundungsdaten zur Erfüllung von Monitoringaufgaben sprechen die positiven Ergebnisse der durchgeführten Kosten-Nutzen-Analyse. Vor- und Nachteile von Daten und Auswertungsmethoden werden ausführlich diskutiert.
  • The European nature conservation system Natura 2000 contains more than 11% of terrestrial ecosystem areas in the EU. To realize long-term conservation and restoration, a monitoring system with useful indicators, parameters and data products is necessary, to enable a regular repeatable, area-wide and cost-effective data collection. This is the framework of this dissertation, which examines modern, very high resolution satellite data and the possibilities of their use in nature conservation, particularly as a basis for the development of spatial environmental indicators. Tangible and current requirements of official agencies and NGO for the use of data and indicators were collected and applied to two test sites of the Naturepark "Hoher Fläming" in Brandenburg, Germany. For this purpose two QuickBird satellite images were acquired and combined with available GIS data. The practice part of this thesis explains characteristics and pre-processing of all data, the evaluation using an object-oriented approach and the derivation of specific quantitative parameters, which describe the state of the ecosystems as well as the socio-economic pressures, affecting the areas and causing conflicts of landuse. These parameters were the basis for the assessment of spatial indicators. There are four indicators proposed for the local level: two for application in forest areas and two for the monitoring of open areas. A socio-economic indicator is additionally suggested for the regional level. These five indicators are useful to describe specific aspects of (bio)diversity in conservation sites. They analyse composition, structure and function of habitat types on the regional landscape level, as well as on local ecosystem and site level. All indicators are useful for the management of conservation sites and help at least indirectly to fulfil the reporting obligations of the EC Habitats Directive. The recommended indicators were chosen especially for the local test sites, but their ecological conditions are universal. So it is possible to apply these indicators as well in other European regions with comparable natural characteristics and socio-economic structural problems. The cost-effective use of different remote sensing data in nature monitoring is proven by the positive results of the cost benefit analyses in this work. Advantages and disadvantages of data and evaluation methods are discussed comprehensively.

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Metadaten
Author:Ellen Marion Sell
URN:urn:nbn:de:hbz:385-3936
Advisor:Joachim Hill
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Date of completion:2007/02/14
Publishing institution:Universität Trier
Granting institution:Universität Trier, Fachbereich 6
Date of final exam:2006/05/24
Release Date:2007/02/14
Tag:FFH-Richtlinie; Kosten-Nutzen-Analyse; Natura2000; Naturschutzmanagement; eCognition
EON2000; Earth Observation; Environmental Management; Habitats Directive; Remote Sensing
GND Keyword:GIS; Satellitenfernerkundung; Umweltindikator
Institutes:Fachbereich 6 / Geographie und Geowissenschaften
Dewey Decimal Classification:5 Naturwissenschaften und Mathematik / 55 Geowissenschaften, Geologie / 550 Geowissenschaften

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