Haller Integratives Geoinformationsmanagement in der Schutzgebietsforschung

Räumliche Genauigkeit als Schlüsselelement des Wissenstransfers
1. Auflage 2011
ISBN: 978-3-258-40000-6
Verlag: Haupt Verlag
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, Band 95, 283 Seiten

Reihe: Nationalpark-Forschung in der Schweiz

Was wäre, wenn ungenaue räumliche Daten zu falschen Ergebnissen in ökologischen Studien und daraus folgend zu falschen Schlüssen im Schutzgebietsmanagement führen würden? Dieses Buch geht dieser grundsätzlichen Frage nach und überprüft dabei bisher gängige Konzepte.
Nach einem ersten Teil, der in die Grundlagen der Arbeit einführt, beschäftigt sich der zweite Teil der Arbeit in Fallstudien mit der Frage, wie genau gewisse Datensätze wirklich sind, und wie die Genauigkeit dieser Datensätze mit vertretbarem Aufwand bestimmt werden kann. Im Fokus stehen dabei wildtierökologische Daten sowie Basisdaten, welche für Habitatanalysen immer wieder Verwendung finden. Es zeigte sich, dass die Datenqualität erheblich vom räumlichen Bezugsrahmen beeinflusst wird, und die spezifische Verwendung der Geodaten in der ökologischen Aussage beachtet werden muss. Fehlen bei einem Datenaustausch oder dem Wechsel in der Betreuung einer langfristigen Arbeit die entsprechenden Dokumentationen und Metadaten, geht wertvolles, unkodiertes Wissen verloren. Daher zeigt das Buch in einem dritten Teil einen Weg zur Erhaltung dieses Wissens auf und präsentiert einen Ansatz eines eigentlichen Wissensmanagements für Geodaten. Diese 'Meta-Meta-Datenbank' genannte Anwendung wird am Beispiel des Schweizerischen Nationalparks praktisch eingeführt und erklärt.

Autoren/Hrsg.

Haller, Rudolf

Haller, Rudolf Michael

Inhaltsverzeichnis

1;Summary;7
2;Zusammenfassung;9
3;Dank;11
4;Inhaltsverzeichnis;13
5;Abbildungsverzeichnis;17
6;Tabellenverzeichnis;20
7;1 Einführung;23
7.1;1.1 Motivation;23
7.2;1.2 Problemstellung;26
7.3;1.3 Aufbau der Arbeit;27
8;Teil 1 Konzepte;29
8.1;2 Grundlagen;31
8.1.1;2.1 Der interdisziplinäre Bezugsrahmen;31
8.1.2;2.2 Fehler, Genauigkeit und räumliche Unsicherheit;33
8.1.3;2.3 Universe of discourse;36
8.1.4;2.4 Datenqualität;38
8.1.5;2.5 Standards zur Datenqualität;40
8.1.6;2.6 Von Qualitätskriterien für Daten zur ”Fitness for use”;41
8.1.7;2.7 Metadaten;44
8.1.8;2.8 Raum, Skalen und Massstab;45
8.1.9;2.9 Fehlerquellen räumlicher Daten;48
8.1.10;2.10 Das Messen räumlicher Genauigkeit;49
8.1.11;2.11 Räumliche Fehler in Beobachtungsdaten;50
8.1.12;2.12 Geodateninfrastruktur, Geodatenzentren und Geoinformationsmanagement;52
8.2;3 Grundlagen der Fallstudien;55
8.2.1;3.1 Räumliche Daten in der Ökologie;55
8.2.2;3.2 Geländemodelle;57
8.2.2.1;3.2.1 Einführung;57
8.2.2.2;3.2.2 Repräsentationen von digitalen Geländemodellen (DGM);58
8.2.2.3;3.2.3 DGM als Ressourcenvariable in der Ökologie;59
8.2.2.4;3.2.4 Fitness for use von DGM;59
8.2.2.5;3.2.5 Methoden der Beschreibung positionaler Genauigkeit von DGM;60
8.2.2.6;3.2.6 Vertikale Genauigkeit;62
8.2.2.7;3.2.7 Horizontale Genauigkeit;62
8.2.2.8;3.2.8 Räumliche Autokorrelation;63
8.2.3;3.3 Referenzpunkte;63
8.2.4;3.4 Luftbilder und Orthophotos in Schutzgebieten;64
9;Teil 2 Fallstudien;67
9.1;4 Untersuchungsgebiet und Fallstudien;69
9.1.1;4.1 Der Schweizerische Nationalpark;69
9.1.2;4.2 Forschung in Schutzgebieten;70
9.1.3;4.3 Das GIS des SNP;71
9.1.4;4.4 Überblick über die Fallstudien;72
9.2;5 Die Ungenauigkeit von Wildtier-Beobachtungsdaten;75
9.2.1;5.1 Einführung;75
9.2.2;5.2 Untersuchungsgebiet;77
9.2.3;5.3 Methoden;77
9.2.4;5.4 Resultate;79
9.2.4.1;5.4.1 Antennenstandorte;79
9.2.4.2;5.4.2 Die Genauigkeit der VHF-Peilung;80
9.2.4.3;5.4.3 Genauigkeit der GPS-Messung;81
9.2.4.4;5.4.4 Genauigkeit der Punkte, ausgelesen aus Karte 1:25'000.;82
9.2.4.5;5.4.5 NAVSTAR GPS Satelliten-Verfügbarkeit im SNP;82
9.2.5;5.5 Diskussion;83
9.2.5.1;5.5.1 Schlussfolgerungen;85
9.3;6 Die vertikale Genauigkeit von DGM;87
9.3.1;6.1 Fragestellungen;87
9.3.2;6.2 Methoden und verwendete Software;88
9.3.3;6.3 Datenmaterial;89
9.3.3.1;6.3.1 Referenzpunkte;89
9.3.3.2;6.3.2 Verfügbare DGM;90
9.3.3.3;6.3.3 Qualitätsberichte und -angaben;95
9.3.3.4;6.3.4 Die Genauigkeit von DHM25, DTM10 und DTM20;97
9.3.3.5;6.3.5 Qualitätsangaben mit zufällig verteilten Stichproben.;103
9.3.3.6;6.3.6 Zur statistischen Genauigkeit einiger weiterer DGM;105
9.3.3.7;6.3.7 Verteilung von Referenzpunktstichproben in DGM;106
9.3.3.8;6.3.8 Erhebungsaufwand räumlicher Stichprobenverteilungen;111
9.3.4;6.4 Diskussion;113
9.3.5;6.5 Konsequenzen für Anwender und Datenverwalter;116
9.4;7 Die Genauigkeit der Hangneigung;119
9.4.1;7.1 Fragestellung;119
9.4.2;7.2 Methoden;120
9.4.3;7.3 Resultate;123
9.4.3.1;7.3.1 Höhenfehler;123
9.4.3.2;7.3.2 Fehler in der Hangneigung;126
9.4.4;7.4 Schlussfolgerungen;127
9.5;8 Qualitätskontrolle der horizontalen Genauigkeit von Orthofotos;131
9.5.1;8.1 Einführung;131
9.5.2;8.2 Das Orthofoto 2000 des Schweizerischen Nationalpark;132
9.5.3;8.3 Die Anwendung von Datenqualitätselementen beim Orthofoto;134
9.5.4;8.4 Gültigkeitsbereich der Qualitätsprüfung;135
9.5.5;8.5 Referenzdaten;137
9.5.6;8.6 Datenqualitätsmethoden und –masse für Orthofotos;138
9.5.6.1;8.6.1 Der National Standard for Spatial Data Accuracy;140
9.5.6.2;8.6.2 Beschreibende Statistik und Normalverteilungstests;140
9.5.6.3;8.6.3 Maximal tolerierbare Abweichung;142
9.5.6.4;8.6.4 Fehlerrichtung;142
9.5.7;8.7 Resultate;142
9.5.7.1;8.7.1 Der NSSDA;143
9.5.7.2;8.7.2 Resultate der beschreibenden Statistik und Normalverteilungstests;145
9.5.7.3;8.7.3 Resultat der maximal tolerierbaren Abweichung;148
9.5.7.4;8.7.4 Zur Auswertung der Fehlerrichtung;150
9.5.8;8.8 Schlussfolgerungen;152
9.6;9 Die Qualität von kategorialen Daten mit wechselnden Genauigkeitsanforderungen;157
9.6.1;9.1 Einführung und Zielsetzung;157
9.6.2;9.2 Fallstudie;159
9.6.3;9.3 Material und Methoden;160
9.6.3.1;9.3.1 Lebensraumkartierung HABITALP;160
9.6.3.2;9.3.2 Thematische Genauigkeit;163
9.6.3.3;9.3.3 Auswahl der Kontrollflächen;163
9.6.3.4;9.3.4 Datenaufnahme;165
9.6.3.5;9.3.5 Geometrische Genauigkeit;166
9.6.3.6;9.3.6 Festlegung der Genauigkeitsanforderungen;167
9.6.3.7;9.3.7 Bestimmung der Kontrolleinheiten;170
9.6.3.8;9.3.8 Vorbereitung der visuellen Überprüfung;171
9.6.3.9;9.3.9 Kontrolle der Lagegenauigkeit;171
9.6.4;9.4 Ergebnisse;173
9.6.4.1;9.4.1 Thematische Genauigkeit;173
9.6.4.2;9.4.2 Gesamtauswertung für alle Habitatklassen;173
9.6.4.3;9.4.3 Einzelne Habitatklassen;176
9.6.4.4;9.4.4 Abgrenzungsqualität;177
9.6.5;9.5 Diskussion;181
9.7;10 Der Unterschied zwischen berichteten und wahren Lokalisationen;183
9.7.1;10.1 Einführung;183
9.7.2;10.2 Methoden und Zielsetzung;183
9.7.3;10.3 Resultate;185
9.7.4;10.4 Diskussion;188
9.7.5;10.5 Schlussfolgerungen und Empfehlungen;189
9.8;11 Fehlerabschätzung bei raumzeitlichen Analysen von Huftieren;191
9.8.1;11.1 Einführung, Fragestellung;191
9.8.2;11.2 Material und Methoden;193
9.8.2.1;11.2.1 Aufnahmemethode und Datenerfassung;193
9.8.2.2;11.2.2 Analysemethoden;195
9.8.3;11.3 Resultate;197
9.8.3.1;11.3.1 Erfasste Bestände aus der Erhebung der räumlichen Verteilung;197
9.8.3.2;11.3.2 Qualitätsabschätzung der Bestandsangaben bei der räumlichen Verteilung;203
9.8.4;11.3.3 Sensitivitätsanalyse und Abschätzung der Lagegenauigkeit bei der räumlichen Verteilung;204
9.8.5;11.4 Diskussion;206
9.8.5.1;11.4.1 Aufnahmemethode;206
9.8.5.2;11.4.2 Analysemethoden;207
9.8.6;11.5 Ausblick;207
10;Teil 3 Wissensmanagement für Geodaten;209
10.1;12 Von der räumlichen Genauigkeit zum integrativen Wissen zu Geodaten;211
10.1.1;12.1 Zwischenbilanz;211
10.1.2;12.2 Wissen, Erkenntnis und Wahrheit – Ein Exkurs in die Erkenntnistheorie;214
10.1.3;12.3 Vom Geodatenmanagement zum Wissensmanagement;216
10.2;13 Wissensmanagement für Geodaten – ein praktischer Ansatz;219
10.2.1;13.1 Einführung;219
10.2.2;13.2 Von der Information zum Handeln;223
10.2.3;13.3 Fragen beim Aufbau einer Meta-Meta-Datenbank;223
10.2.4;13.4 Die Meta-Meta-Datenbank (MMD);226
10.2.4.1;13.4.1 Die Informationstypen;226
10.2.4.2;13.4.2 Die Anforderungen;227
10.2.4.3;13.4.3 Das Konzept;228
10.2.4.4;13.4.4 Die Basisinformation für jeden Eintrag;229
10.2.4.5;13.4.5 Die Beziehungen der Einträge;233
10.2.5;13.5 Datenbank-Design und die Implementation;234
10.2.6;13.6 Das Public Interface;235
10.2.7;13.7 Das Administrationsinterface;239
10.2.8;13.8 Schlussfolgerungen;240
10.3;14 Schlussbetrachtungen und Ausblick;243
10.3.1;14.1 Beiträge dieser Arbeit;243
10.3.2;14.2 Erkenntnisse;244
10.3.3;14.3 Ausblick;247
10.4;15 Literaturverzeichnis;249
10.5;16 Abkürzungsverzeichnis;269
10.6;17 Glossar;271

Leseproben

5 Die Ungenauigkeit von Wildtier-Beobachtungsdaten (S. 73-74)

5.1 Einführung

Es gibt eine lange Tradition von Forschungsprojekten zu den Huftieren im SNP. Zum Beispiel werden die Zahlen aller Huftiere im SNP seit 1918 gezählt (Filli 2001). Seit 1998 (mit Vorstudien 1997) werden zusätzlich in zwei Gebieten des SNP vier Mal jährlich die Standorte der Tiere oder der Tiergruppen aufgenommen. Aus diesem Fundus von Daten und einer Reihe weiterer spezifischer Erhebungen sind in den letzten 50 Jahren zahlreiche Studien zu Rothirschen Cervus elaphus, Steinböcken Capra ibex und Gämsen Rupicapra rupicapra entstanden (Haller 2002a, Filli und Suter 2006).

1992 wurde ein Projekt mit dem Ziel lanciert, Basisinformation zum Management von Steinböcken im Raum Nationalpark-Oberengadin zu erhalten (Abderhalden 2005). Dazu wurden zahlreiche Steinböcke eingefangen und mit VHF-Halsbandsendern versehen (Buchli und Abderhalden 1998). Dies war der Beginn der VHF-Telemetrie im Schweizerischen Nationalpark. Später wurde mit derselben Technologie auf die Raumnutzung der Gämsen fokussiert (Campell und Trepp 1968, Filli und Suter 2006).

Zunehmend sind die Studien nicht mehr nur auf die Raumnutzung, sondern auch auf die Frage des Einflusses der Huftiere auf die Vegetation ausgerichtet (Schütz et al. 2000). Dafür sind räumlich und zeitlich hoch aufgelöste Beobachtungsdaten von hoher Genauigkeit erforderlich. Nur so lassen sich kleinräumige Bewegungen und Bewegungsmuster der Verteilung im Zusammenhang mit Vegetationseinheiten erkennen und analysieren.

In jedem Untersuchungsgebiet ist das Verhalten eines Radiosignals unterschiedlich. Verschiedene Ansätze, wie das Problem der ungenauen Peilungen überwunden werden könnte, wurden von White und Garott (1990) diskutiert. In den späten 1980er-Jahren kamen die ersten kommerziellen GPS-Geräte für die Wildtierbiologie auf den Markt (Kenward 2001). Als diese ersten NAVSTAR-GPS Geräte getestet und für erste Studien eingesetzt wurden, wurden auch einige technische Berichte zur Genauigkeit und zum Einfluss verschiedener Vegetationstypen auf die Genauigkeit publiziert (Moen et al. 1996, Moen et al. 1997, Rempel und Rodgers 1997, Dussault et al. 1999). Der Einfluss der Topografie im Gebirge einschliesslich der rauhen, felsigen Oberfläche wurde hingegen kaum untersucht.

Im SNP ist die VHF-Telemetrie mit ein paar Einschränkungen verbunden. Da der Nationalpark nach IUCN ein Schutzgebiet der Kategorie 1 (strict nature reserve/ wilderness area) ist, sind nur menschliche Eingriffe und Störungen gestattet, welche der Erhaltung des Parks dienen. Temporäre Einrichtungen für die Forschung können in Ausnahmefällen bewilligt werden. Trotzdem ist die Methode des homing in für den SNP grundsätzlich ungeeignet. Zudem führen die Topografie und die alpinen Verhältnisse zu weiteren Problemen bei den Peilungen. Die Zugänglichkeit zu optimalen Beobachtungspunkten ist unter Umständen weit und je nach Verhältnissen gefährlich.