Abschätzung des Bodenversiegelungsgrades der Siedlungsfläche der Stadt Karlsruhe

Inhaltsverzeichnis

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 ENTSIEGELUNGPOTENTIALE

12 KOSTEN DES VERFAHRENS

13 BEARBEITUNG DURCH NICHT WISSENSCHAFTLICH GESCHULTE PERSONEN

14 PERSPEKTIVE

Zielsetzung & Themen

Die Diplomarbeit hat zum Ziel, den Bodenversiegelungsgrad der Siedlungsfläche der Stadt Karlsruhe mithilfe multispektraler Satellitendaten kosteneffizient zu ermitteln und zu kartieren. Dabei soll insbesondere geprüft werden, ob das entwickelte Verfahren auch für Anwender ohne Expertenwissen, wie beispielsweise Mitglieder von Umweltverbänden oder Schulklassen, als Arbeitsgrundlage dienen kann.

• Methoden zur quantitativen Erfassung von Bodenversiegelung
• Anwendung der Fernerkundung mit Satellitenscannern
• Erstellung und Kalibrierung von Vegetationsindizes
• Ableitung des Versiegelungsgrades aus dem Flächenanteil der Vegetation
• Kosten-Nutzen-Analyse des beschriebenen Verfahrens

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1 EINLEITUNG: Darstellung der Motivation und Zielsetzung, den Bodenversiegelungsgrad von Karlsruhe kostengünstig durch Satellitendaten zu ermitteln.

2 PROBLEMATIK BODENVERSIEGELUNG: Erörterung der ökologischen Folgen von Versiegelung und der Notwendigkeit einer flächendeckenden Bestimmung für die Stadtplanung.

3 SCHWIERIGKEITEN BEI DER ERFASSUNG DES VERSIEGELUNGSGRADS: Kritische Analyse bestehender Methoden wie amtlicher Statistiken und terrestrischer Kartierungen sowie die Einordnung der Fernerkundung.

4 ARBEITSGEBIET: Beschreibung der naturräumlichen Einheiten und der Siedlungsentwicklung des Stadtgebiets Karlsruhe.

5 FERNERKUNDUNG MIT SATELLITENSCANNERN: Theoretische Grundlagen der Bildgewinnung durch Sensoren und deren spezifische Anwendung auf siedlungsökologische Fragestellungen.

6 KURZBESCHREIBUNG DES VERWENDETEN VERFAHRENS: Überblick über den methodischen Ansatz, der auf der Auswertung spektraler Daten und deren Kalibrierung basiert.

7 VERWENDETE HARD- UND SOFTWARE: Dokumentation der verwendeten kostengünstigen IT-Ausstattung zur Durchführung der Analyse.

8 DATENGRUNDLAGE: Spezifikation der genutzten Satellitendaten des Systems IRS-1C LISS 3.

9 ERSTELLUNG DER BODENVERSIEGELUNGSKARTE: Detaillierte Darstellung des Arbeitsablaufs von der Geocodierung über die Vegetationsindex-Berechnung bis hin zur Kalibrierung und Überprüfung der Daten.

10 ERMITTLUNG DES VERSIEGELUNGSGRADES DER SIEDLUNGSFLÄCHE: Definition des Siedlungsbegriffs und methodische Umsetzung der Maskierung für die Stadt Karlsruhe.

11 BESTIMMUNG DER VERSIEGELUNGSSCHWERPUNKTE KARLSRUHES UND MÖGLICHER ENTSIEGELUNGPOTENTIALE: Analyse von Verdichtungsgebieten und Diskussion von ökologischen Verbesserungsmaßnahmen.

12 KOSTEN DES VERFAHRENS: Aufstellung der finanziellen Aufwendungen für das gesamte Projekt.

13 BEARBEITUNG DURCH NICHT WISSENSCHAFTLICH GESCHULTE PERSONEN: Evaluation der Durchführbarkeit der Methode durch Laien am Beispiel von Schülern.

14 PERSPEKTIVE: Ausblick auf zukünftige Möglichkeiten durch höher auflösende Satellitendaten.

Schlüsselwörter

Bodenversiegelung, Karlsruhe, Satellitenbilder, Fernerkundung, Vegetationsindex, NDVI, Flächennutzung, Stadtplanung, Geocodierung, GIS, Umweltvorsorge, ökologische Raumeinheiten, Versiegelungsgrad, Bodenfunktionszahl, Idrisi

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?

Die Arbeit befasst sich mit der Entwicklung und Anwendung eines kostengünstigen Verfahrens zur Abschätzung des Bodenversiegelungsgrades in städtischen Gebieten, exemplarisch durchgeführt am Stadtgebiet von Karlsruhe.

Was sind die zentralen Themenfelder?

Die zentralen Themen sind der Bodenschutz, die städtische Klimatologie, ökologische Stadtplanung sowie die praktische Anwendung der Fernerkundung mittels Satellitenscannerdaten zur Landnutzungsanalyse.

Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?

Das primäre Ziel ist die Erstellung einer Karte des Bodenversiegelungsgrades für Karlsruhe, wobei gleichzeitig die Eignung des Verfahrens für fachfremde Anwender (Laien) evaluiert werden soll.

Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?

Es wird eine multispektrale Bildauswertung eingesetzt, bei der vegetationsähnliche Spektralsignaturen zur indirekten Bestimmung des Versiegelungsgrades mittels Kalibrierung über terrestrische Referenzdaten genutzt werden.

Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?

Der Hauptteil umfasst die methodische Herleitung der Versiegelungsgrad-Abschätzung, die Beschreibung der Datengrundlage und die Durchführung der computergestützten Auswertung inklusive der Überprüfung der Genauigkeit.

Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?

Wichtige Begriffe sind Bodenversiegelung, Fernerkundung, NDVI, Idrisi, Siedlungsfläche und ökologische Stadtplanung.

Welche Bedeutung haben die terrestrischen Referenzdaten?

Die Referenzdaten dienen als Grundlage für die Kalibrierung der Vegetationsindizes und ermöglichen es, durch die Erstellung einer Regressionsfunktion den tatsächlichen Versiegelungsgrad aus den Spektraldaten abzuschätzen.

Kann die Arbeit auch von Personen ohne Fachstudium durchgeführt werden?

Ja, laut der Studie ist das Verfahren grundsätzlich von Laien wie Schülern durchführbar, erfordert jedoch grundlegende Computerkenntnisse und eine gewisse Einarbeitungszeit in die genutzte Software.