Waldenburger, Henry

German

Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg: Elektronische Zeitschriften

-----·--- -ISSN 0018-0637 · Hercynia N. F. · Leipzig · 26 (1989) 2 · S. 121-128 Aus der Sektion Geographie der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenbcrg Wissenschaftsbereich Physische Geographie (Leiter des Wissenschaftsbereiches : Prof. Dr. H. Kugler) Erfassung von Landschaftselementen durch Luftbildinterpretation Von Henry Waidenburger Mit 2 Abbildungen und 2 Tabellen (Eingegangen am 16. ]uni 1986) 1. Ausgangspunkt und Zielstellung Die sozialistische Landwirtschaft als der volkswirtschaftliche Zweig mit der gröJj-ten Inanspruchnahme von Flächenfonds prägt in der DDR Agrarlandschaften mit einer rationellen GroJjschlagstruktur, die dem Einsatz effektiver Bewirtschaftungstechno-lagien in Verbindung mit der Höchstertragskonzeption Rechnung trägt. Die dadurch vielerorts zu beobachtende Tendenz zur Verstärkung der arealen Differenzierung ertragsbestimmender Standortfaktoren behandeln Riede! (1981), Sehröder (1982), Vill-wock (1983) und Odzuck (1986) mittels luftbildgestützter Analyseverfahren. Ein weiteres wesentliches Merkmal dieser Agrarlandschaft ist die Konzentration nicht direkt produktiv genutzter, jedoch landeskulturell und landschaftsökologisch wertvoller Landschaftselemente, wie Flurgehölze, kleinere Gewässer, Mikroformen des Reliefs, Feldraine, Wege und andere Elemente der Kulturlandschaft. Wegen der von Niemann (1978 und 1985) erörterten komplexen Funktionsleistungen solcher Land-schaftselemente wächst gegenwärtig das ökonomische und wissenschaftliche Interesse an diesen Objekten. Ausgehend von einer Inventur nach Art, Menge, arealer Vertei-lung, Zustand, Funktion u. a. sind ökonomisch und ökologisch begründete Planungs-und Entscheidungsgrundlagen zur optimalen Ausstattung der Agrarlandschaft mit solchen Elementen zu treffen. Die bisher mehrfach nachgewiesenen effektiven Möglichkeiten der Diagnose terri-torialer Strukturen und Prozesse mittels Unterstützung durch Methoden der Geofern-erkundung führten zu der Aufgabenstellung, über Inventuren von Landschaftselemen-ten in kleineren Gebieten durch Geländebegehungen und Auswertungen topographi-scher Unterlagen hinausgehend die zeit- und kostengünstigere Methode der flächen-deckenden Interpretation von Luftbildern zu prüfen und anzuwenden. Gegenüber her-kömmlichen Informationsquellen vereinen diese Datenträger eine Vielzahl bedeut-samer Vorzüge, wie die Abbildung komplexer Zusatzinformationen, die Erfassung individueller Ausprägungen und die synchrone Dokumentation saisonaler Zustände _und reversibler wie irreversibler Abweichungen von Normausbildungen. Die hier vorgestellten, innerhalb einer Forschungsgruppe arbeitsteilig geführten Untersuchungen fanden durchKuglerund Gassert (1985) eine erste zusammenfassende Darstellung, auf die sich die folgenden, detaillierenden Ausführungen mit stützen. 2. B e s t i m m u n g d e s U n t e r s u c h u n g s o b j e k t e s Der mehrdeutige Landschaftselementbegriff (Leser et al. 1984) bedarf im Hin-blick auf den Ansatz der Untersuchungen eine klare Ansprache. Niemann (1978, 1985), Reuter (1981) und Hentschel et al. (1979) verstehen Landschaftselemente 16 Hercynia 26/2 122 H . Waidenburger: Erfassung von Landschaftselementen als Objekt und Ergebnis nutzungsgebundener und landeskultureHer gesellschaft-licher Einwirkungen auf den natürlichen Teilkomplex der Landschaft, - als areal elementare Nutzungsobjekte, - als Träger landeskulturell relevanter Nutzungen für Landschaft und Territorium. Ihren Geokomplex- und Geosystemcharakter betont Reuter (1981). Als areale Struktureinheiten der genutzten Landschaft können sie bei arealer Homogenität topische Dimensionen aufweisen (z. B. Feuchtwiese mit homogenen Naturraumbedin-gungen), bei arealer Heterogenität über Nanochorenqualität verfügen (z. B. Gebüsch im Wechsel mit Feuchtwiese auf einheitlichem Physiotop). Entsprechend Hentschel et al. (1979) und Reuter (1981) untersucht diese Arbeit Objekte des Agrarraumes mit landeskultureHer Bedeutung, die keiner ständigen geplanten produktiven Vorrang-nutzung durch Pflanzen- und Tierproduktion unterliegen und demzufolge zwischen Nutzflächen, an deren Grenzen oder als derzeit nicht effektiv zu bewirtschaftende Standorte innerhalb von Nutzflächen liegen. Als Landschaftselemente an Sonderstand-orten sind sie genetisch und funktional äuljerst vielgestaltig. So umfassen sie in Über-einstimmung mit Kugler und Gassert (1985) durch Bergbau und Rohstoffabbau ent-standene Hohl- und Vollformen( mit oder ohne Gewässer bzw. Flurgehölz), aus histo-rischen Flureinteilungen und Bewirtschaftungsweisen überkommene Objekte (ver-schieden begrünte Ackerrandstufen, Lesesteinwälle u. ä .), durch Melioration und Wege-bau geschaffene Objekte (gehölzgesäumte oder -freie Gräben und Wege) ebenso wie aus natürlichen Standortbedingungen resultierende Landschaftselemente (Steilhänge, Kuppen, Täler u. a. mit oder ohne Flurgehölz bzw. Gewässer). Ihre landschaftsökolo-gische Bedeutung und ihre Funktionsleistungen reichen über die der intensiv bewirt-schafteten landwirtschaftlichen Nutzfläche hinc:.:s. Zugleich verfügen sie über breit-gefächerte soziale und ökonomische Wirkungen. 3. U n t e r s u c h u n g s g e b i e t e u n d D a t e n b a s i s Die durchgeführten Beispieluntersuchungen konzentrieren sich auf einen Teil des Mansfeldischen Plateaulandes (Kugler et al. 1984) im Gebiet Halle - Friedeburg -Petersberg. Die Geländegliederung in die Talsohle der Saale, ihre Hänge, die Kerb-und Sohlenkerbtäler der Nebenflüsse und die Hochflächen mit dem aufsitzenden Vul-kanitkomplex des Petcrsberges bestimmt im wesentlichen die naturräumliche Aus-stattung dieses Gebietes. Den neuesten Erkenntnisstand der Gebietsbearbeitung legen das Musterblatt Halle zur Naturraumtypenkartierung der DDR sowie Neuss und Zühlke (1982) und Kugler (1985) vor. Vergleichsuntersuchungen beziehen sich auf die Unstrutniederung zwischen Roljleben und Memleben und auf die Aue der Mulde nördlich Eilenburg. Die untersuchten Landschaftselemente sind eng an die jeweilige naturräumliche Situation gebunden. Sie beschränken sich z. B. auf den Löljhochflächen um Halle auf die Grenzsäume landwirtschaftlicher Groljschläge, häufen sich aber auf den Porphyr-durchragungen sowie im Bereich des Zechsteinausstriches bei Halle auf Haldenstand-orten des Kupferbergbaus. Beiderseits des Saaletales bevorzugen sie dessen steil-geneigten Hänge und die einmündenden Kerbtäler. In den Fluljauen sind sie hingegen häufig an Altwasserarme und Naljsenken gebunden. Zur Ermittlung der Möglichkeiten und Grenzen der Luftbildinterpretation wurden Aufnahmen verschiedener Maljstäbe und differenzierter spektraler Informationsgehalte entsprechend Tabelle 1 verwendet. 4. Ab b i 1 du n g v o n Land s c h a f t s e 1 e m e n t e n im Luft b i 1 d Dechiffrierbare Merkmale der untersuchten Objekte repräsentiert das Luftbild durch seine spezifischen geometrischen und spektralen Informationsträger und Signa-turen. H. Waidenburger : Erfassung von Landschaftsele menten Tab~lle 1. Verwendetes Luftbildmaterial Testgebiet Bildtyp Raum Halle-Friedeburg panchromatische Me.(jreihenbilder Unstrut-Niederung panchromatische Me.(jreihenbilder Raum Wettin-Friedeburg Farbsynthesen aus Multi-spektralbildsätzen Mulde-Aue Farbsynthesen aus Multi-nördlich Eilenburg spektralbildsätzen Aufnahme-ma.flstab 1 : 13 200 1 : 6 200 1 :55 000 etwa 1 :50 000 123 Aufnahmeda turn Aufnahmezeit 11.5. 1980 8.00 Uhr 13. 3. 1981 13.30 Uhr 5. 7. 1978 9.00 Uhr 23.9. 1976 12.30 Uhr Die Aufnahmeparameter Flughöhe, Mafjstab und Kammer-Film-Filter-Kombina-tion beeinflussen die geometrische Auflösung des Luftbildes und somit die Detail-erkennbarkeit von Landschaftselementen hinsichtlich Form-, Ausstattungs-, Lage- und Verbreitungsmerkmalen. WährendKuglerund Gassert (1985) die Erfafjbarkeit kleiner bzw. schmaler Gewässer, Gehölze und Reliefformen in Mafjstäben gröfjer 1 : 3000 selbst im Dezimeterbereich und in Mafjstäben 1 : 15 000 von Objekten der Meter-dimension versichern, billigen sie Multispektralaufnahmen des untersuchten Mafjstabes 1 : 55 000 immer noch eine teilweise Erfafjbarkeit von Objekten mit Ausmaljen von wenigen Metern zu, wobei insbesondere hier Überschirmungen (z. B. vegetationsüber-dachte Gewässer) beeinträchtigend wirken. Die im "Aufnahmeschlüssel Habitats-strukturtypen von Landschaftselementen und ihrer Zustandsformen" geforderten klein-sten grundrifjbezogenen Strecken- und Flächengrenzwerte (5 m; 1 a) und die Grenz-werte der horizontalen Überschirmung bzw. Schlufjgrade (25, 30, 40, 75 %) lassen Mafjstäbe gröfjer 1 : 15 000 als akzeptabel erscheinen. Aufrifjmerkmale relief- und/oder vegetationsbestimmter Landschaftselemente sind durch stereoskopische Auswertung von Bildpaaren verteilbar. Neben der geometrischen Auflösung ermöglichen reflexionswirksame Material-eigenschaften die Interpretation abiotischer und biotischer stofflicher Merkmale (z. B. Bodenfeuchtebedingungen; Gehölzarten) und des Zustandes (z. B. Gewässertrübung; phänologisches Stadium) durch den Grau- bzw. Farbton. Multispektrale Luftbilder ver-bessern dank getrennter Aufzeichnungen verschiedener Wellenlängenbereiche die Unterscheidung der untersuchten Bildgestalten wesentlich, z. B. bei Analysen vege-tationsbestimmter Landschaftselemente durch die Nutzung der Kanäle 2, 4 und 6 der Kammer MKF 6 (Kugler et al 1983, Schmidt 1985) (vgl. auch Tab. 2). Die einfache und rasche Baumvitalitätskartierung nach Infrarotaufnahmen belegen u. a. Fietz 1983) , Delbard und Jouannet (1984) sowie Kenneweg (1980) und Kadro (1981) mit weiteren Literaturverweisen. Allerdings zwingt die Abhängigkeit der objektspezifischen Bild-tönung von atmosphärischen Einflüssen und Aufnahme-, Verarbeitungs-, Bildart- und Expositionsbedingungen zur Nutzung relativer, nicht aber absoluter Tönungsunter-schiede mittels Zuhilfenahme von Grau- bzw. Farbkeilen oder sensiblerer Densito-metermessungen. Unterschreiten Bildstrukturen auf Grund der Feinheit der Reflexionsdifferen-zierung die areale Erfassung, so bieten selbst diese arealinternen Tonvariationen als Feinstrukturen bzw. Texturen weitergehende präzisierende Aussagen. Bei Unsicher-heiten der Abgrenzung von Textur zur Struktur (z. B. :2: 1 mm nach Meienberg 1966, aber :2: 0,5 mm laut Pelz und Pofahl 1982) gibt die Körnigkeit des Films die Unter-grenze der Texturerfassung vor. Texturen vegetationsbestimmter Landschaftselemente verkörpern z. B. in Bildmafjstäben bis 1 : 5000 arealinterne Gliederung von Flur-124 H . Waidenburger : Erfassung von Landschaftselemente n gehölzen und Obstanlagen durch Bäume und Büsche, bis etwa 1 :3000 die Kronen-gliederungen von Solitärbäumen. So verfeinern sie ma6stabsabhängig die Differen-zierung von Gehölzen und deren Kronenschäden, von Grünlandflächen oder auch von Nutzflächen im Umland der Objekte. Die aus bestimmten Tonverteilungen und Texturkennwerten resultierenden gro6-flächigen arealen Bildmuster informieren als Bildstruktur über die areale Verbreitung, Anordnung und Häufigkeit der repräsentierten Landschaftselemente, wobei grö6ere Ma6stäbe eine Abstands-, Dichte- und Häufigkeitsanalyse zulassen. Die arealen An-ordnungsmuster zeigen ursächliche Standortbildung und historisch und aktuell deter-minierte Nutzflächenstrukturen auf. Lagebeziehungen zur Umgebung sind gut, zu Naturraumeinheiten und Standorttypen unter Vorbehalten ableitbar. Wegen der saisonalen und episodischen Veränderlichkeit der Landschaftselemente gewinnt der Aufnahmetermin Bedeutung. Bieten Aufnahmen des Frühsommers eine recht gut differenzierte Abbildung der Vegetation durch deren volle Entfaltung, so gewähren Luftbilder zum Zeitpunkt des Scheitels von Frühjahrshochwässern optimale Erfassungsmöglichkeiten von Überflutungs- und Nutzflächen. Daher empfiehlt sich die kombinierte Auswertung von März- und Juni-Aufnahmen. Beispiele zur Identifizierung von Landschaftselementen beinhaltet Tabelle 2. Anband der 3 aufgeführten Beispiele deuten sich bereits die vielfältigen Möglich-keiten der Ansprache von Landschaftselementen an. Weitere Analysen, z. B. zu Funk-tions- und Genesemerkmalen erscheinen durchaus möglich, sofern sie abbildungs-wirksam sind. Die in der Tabelle 2 berücksichtigten spektralen Bildmerkmale Ton und Textur dienen in besonderer Weise der Kennzeichnung von Art und Zustand der Elemente. Bereits visuelle Tonwertbestimmungen mittel Graukeil in den MKF-6-Kanälen 2, 4 und 6 (K 2, K 4, K 6) erbringen gute Differenzierungen. 5. L u f t b i I d g e s t ü t z t e K a r t i e r u n g d e r G e b i e t s -ausstattung mit Landschaftselementen Auf der Grundlage der dargelegten Erkenntnisse wurde die Ausstattung der Test-gebiete mit den untersuchten Landschaftselementen inventarisiert. Die Klassifizierung erfolgte hinsichtlich der Bindung dieser Elemente an eine oder mehrere Geokompo-nenten (Relief, Wasser, Vegetation; vgl. Schürer und Waidenburger 1986) gemä6 Ab-bildung 1. V Vegetationsbestimmte L E VW Vegetations -und gewässerbestimmte LE VR Vegetations -und reliefbestimmte LE VWR Vegetations -.gewässer-und rel iefbestimmte LE W Gewässerbestimmte LE WR Gewässer -und reliefbest immte LE R Reliefbestimmte LE o o Cl Grenzen von Landschaftseinheiten -- Straßen ~ Siedlungen Abb. 1. Typen der Landschaftselemente Tabelle 2. Beispiele zur Identifizierung von Landschaftselementen und deren Merkmale (verändert nach Kugler und Gassert 1985) Bezeichnung Lage Form Relief- Gewäs- Vegetations- Grauton des Landschafts- merkmale ser- merkmale elements merk-male pan K2 K4 K6 1. Kleinhalde innerhalb kreisförmige 1.1. ohne 1.1. Ackerschlag Kuppe, Kuppengipfel ohne 0,60 0,15 0,15 1,65 (/) = 11,5m 1.2. 1.2. h=12m HaldenfuJj, Laubgehölz 0,45 0,30 0,60 0,15 A =400m2 NW-Exposition 1.3. 1.3. HaldenfluJj, Buschgruppe, 1,05 0.45 0,75 0,30 andere Ex- Stauden positionen 2. Kleinstufe innerhalb 1 =224m Mittel- ohne Grasland mit 0,75 - - -Ackerschlag b= Sm hanglage, Laubba-um' lz= 3m W-Exposition und Strauch 3. aufgelassene zwischen 1 =145m Hohlform ohne 3.1. Tongrube Ackerschlag, b =120m ohne 0,10 - - -Bahnlinie und t= 12m 3.2. Kleingärten Grasbewuchs 0,60 - - -Textur ohne körnig körnig kleinflockig netzförmig flockig fC ~ " 0. $ ::l er c .., "" $ '1 M :1, " "' "' c ::l "" < 0 ::l 1:" "' ::l c. Ul g. " ::1! "' $ '" 3 " ::l c; ::l ..... N <J1 126 H . Waidenburger : Erfassung von Landschaftselementen Eine Beispielkartierung des nordwestlichen Saalkreises zeigt Abbildung 2. Das Untersuchungsgebiet bei Halle kennzeichnet ein gegenüber dem Empfeh-lungswerte von Schrödl (1982) (1,5-4,5 Ofo der landwirtschaftlichen Nutzfläche) durch Berücksichtigung von Restwäldern recht hoher Grad der Ausstattung mit Landschafts-elementen. Er basiert u. a. auf dem Reichtum an Trockenrasenstandorten, Bergbau-halden und Restlöchern des Rohstoffabbaus. Der Vergleich der Flu[Jauen offenbart, da[J die Anzahl und Mannigfaltigkeit der Elemente mit der Ausstattung dieser Niederungen mit Altwasserrinnen, Na[Jsenken und rezenter Ufergestaltung steigt, während wirtschaftliche Einflüsse mit wachsender Intensität gegenteilige Wirkung hervorrufen. Daher prägt die Mulde- und Saale-Aue ein ungleich höherer Besatz als die Unstrut-Aue. Abb. 2. Ausstattung der Agrarlandschaft mit landeskulturell wichtigen Landschaftselemen-ten f Raum Halle- Wettin (Raster entsprechend Abb. 1) H. Waidenburger: Erfassung von Landschaftselementen 127 6. E r g e b n i s s e Die erfolgreiche Anwendung der Methode der Luftbildinterpretation eröffnet die Möglichkeit groJjflächiger Inventuren und Kartierungen der Landschaftselemente an Sonderstandorten für die territorialplanerische Praxis, besonders als Entscheidungs-hilfe für Landschaftsplanung und -gestaltung, zur Erstellung thematischer Betriebs-karten für die Landwirtschaft (Villwock 1983) und für die Aufbereitung für digitale territoriale Informationssysteme (Trachsler 1980). Für einen Einsatz der hier um-rissenen Methode für flächendeckende Inventuren wird folgender Arbeitsablauf vor-geschlagen: Erste orientierende Bilddurchmusterung betreffs Art und Verteilung der Land-schaftselement-Typen; Referenzdatengewinnung in Schlüsselflächen durch direkte Objektanalyse im Ge-lände; - densitometrische Stichprobenmessungen; gerätegestützte Bildauswertung des Gesamtgebietes; Ergänzung durch Zusatzinformationen aus Geländeaufnahmen, Karten; kartographische Umsetzung mit Luftbildumzeichner oder Kartoflex. Schrifttum Delbard, R., und D. ]ouannet: Das Grüne Kataster - Ein Experiment zur Erkundung der Baumvegetation im Pariser Raum. Jenaer Rdsch. 29 (1984) 25-28. Fietz, M.: Berliner Stra.f)enbäume im Color-Infrarotluftbild. Berliner Geowiss. Abh., Reihe A, 47 (1983) 179-188. Hentschel, P., et al. : Präzisierte Richtwerte der Menge, Verteilung und Ersehbarkeit von Landschaftselementen. Unveröff. Mskr., Inst. f. Landschaftsforsch. u. Natursch. Halle 1979. 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Erfassung von Landschaftselementen durch Luftbildinterpretation

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