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VERSIEGELUNG IM
STADTRAUM FLÄCHEN-
SCHARF BERECHNEN
Herausforderungen einer
GIS-basierten Analyse
Christopher Barron
11. DFNS - 08.04.2019
11. Dresdner Flächennutzungssymposium, April 2019, Christopher Barron2
https://interaktiv.morgenpost.de/gruenste-staedte-deutschlands/
11. Dresdner Flächennutzungssymposium, April 2019, Christopher Barron3
Quelle: Mannheimer Morgen (24.10.2018)
11. Dresdner Flächennutzungssymposium, April 2019, Christopher Barron
INHALT
4
1. Bodenversiegelung
2. Daten
3. Methodik
4. Ergebnisse & Validierung
5. Problematische Flächen
6. Ausblick
11. Dresdner Flächennutzungssymposium, April 2019, Christopher Barron
1. BODENVERSIEGELUNG
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Hydrologisch: „Anthropogene Flächen, durch die das Wasser nicht in den Boden infiltrieren
kann; wie Straßen, Gehwege, Parkplätze, Dächer etc.“ (übersetzt nach Weng 2012).
Pedologisch: irreversibel durch nichtnatürliche Materialen verschlossener Boden (vgl. Prokop
et al. 2011).
Guter, beständiger Indikator für Fragen bezüglich der Umweltqualität.
WAS IST BODENVERSIEGELUNG?
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Erhöhter Oberflächenabfluss Überschwemmungen, Erosion
Verstärkung der städtischen Wärmeinsel.
Verlust von Bio- und Pedodiversität.
Gegen- und Präventionsmaßnahmen als wichtiger Bestandteil der Stadtplanung.
KONSEQUENZEN VON BODENVERSIEGELUNG
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2. DATEN
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Befliegung des gesamten Stadtgebiets im März
2017.
CIR: rot – grün – nahinfrarot
Stärken
NDVI-Berechnung: 𝑁𝐼𝑅 −𝑅
𝑁𝐼𝑅+𝑅 Filtern der Vegetation
starke Korrelation
Hochauflösend (10 x 10 cm) bisher kaum
verwendet.
Schwächen
Vegetation noch nicht vollständig ausgeprägt.
Baumkrone ≠ unversiegelte Fläche
Dachbegrünung wird als unversiegelt klassifiziert.
Keine Informationen zu unterirdischer Versiegelung.
COLOURED INFRARED IMAGERY (CIR)
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Beschreibt Landnutzung in verschiedenen
Kategorien.
Stärken
Datensätze zu Gebäuden und Verkehrsflächen als
Polygone.
Schwächen
Landnutzung ≠ Landoberfläche
Begrenzte Aussagen zu privaten Flächen.
Häufig Ungenauigkeiten
(z.B. Fehlen des Straßenbegleitgrüns)
ALKIS
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Darstellung aller Grünflächen, die städtisch gepflegt
werden.
Stärken
Sehr präzise Darstellung.
Schwächen
Beschränkt auf einige wenige Bereiche der Stadt.
Keine Informationen über private Gärten oder
staatliche gepflegte Flächen.
GRÜNFLÄCHENKATASTER
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2004 gegründetes Projekt Erstellung einer „freien
Weltkarte“.
Bekanntestes Beispiel sogenannter Volunteered
Geographic Information (VGI) bzw. User-Generated
Content.
Stärken
Sehr präzise Darstellung
Schwächen
Datenmodell: Wege und Straßen zumeist
Linienzüge (ways)
Vollständigkeit der Attribute
OPENSTREETMAP
© OpenStreetMap-Mitwirkende
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GEOFACHDATEN
Befliegung im März 2017 Feldfrucht teilweise noch nicht erfasst.
Lösung: Integration von Vektordaten.
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GEOFACHDATEN
Klassifikation aus Luftbildern durch Indizes möglich (v. a. NDWI).
Entscheidung: Integration von OpenStreetMap Daten.
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3. METHODIK
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Berechnung der Flächenversiegelung auf der Grundlage einer Datenbasis ist nicht sinnvoll.
Verschiedene Datenquellen müssen kombiniert werden.
Analyse der Stärken und Schwächen aller Datensätze ist notwendig.
Python Skript für ArcGIS 10.*
https://github.com/zehpunktbarron/pervious_area_calculator (GNU General Public License
v3.0)
METHODISCHES VORGEHEN
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METHODISCHES VORGEHEN
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Vorgehen
Erstellung eines Python-Skripts zur Automatisierung und Wiederholbarkeit.
Grundlage für unversiegelte Flächen: NDVI + landwirtschaftliche Flächen.
Grundlage für versiegelte Flächen: Gebäude + Verkehrsflächen + Sportfelder.
Wasserflächen werden separat betrachtet.
METHODISCHES VORGEHEN
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4. ERGEBNISSE & VALIDIERUNG
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Flächenscharfe Darstellung aller
unversiegelten Flächen.
UNVERSIEGELTE FLÄCHEN
Oststadt
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Flächenscharfe Darstellung aller
unversiegelten Flächen.
UNVERSIEGELTE FLÄCHEN
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Innenstadt Wasserturmanlage
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Innenstadt/Quadrate Almenhof
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Darstellung des Versiegelungsgrades auf
Blockebene.
VERSIEGELTE FLÄCHEN
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VALIDIERUNG
25
92 % wurden
korrekt klassifiziert
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5. PROBLEMATISCHE FLÄCHEN
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BRÜCKEN
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FRIEDHÖFE
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ZOOLOGISCHE GÄRTEN & PARKANLAGEN
29
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SPORTANLAGEN
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KLEINGARTENANLAGEN
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VEGETATIONSARME FLÄCHEN / FAHRZEUGE
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GLEISANLAGEN
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PARKPLÄTZE
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6. AUSBLICK
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Methodik ist reproduzierbar Monitoring der Flächenversiegelung.
Berechnung kann für andere Städte durchgeführt werden ( z.B. Urban Audit); Gesamtstadt
vs. Innenbereich
Kleinräumige Darstellung ist für stadtplanerische Fragestellungen hilfreich.
Daten können für unterschiedlichste Planungen eingesetzt werden ( Stadtklimaanalyse
2020, Wettbewerb Friedrichspark, etc.)
AUSBLICK
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VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT!
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Literatur (Auswahl):
Prokop, G. / Jobstmann, H. / Schönbauer, A. (2011): Report on best
practices for limiting soil sealing and mitigating its effects.
Weng, Q. (2012): Remote sensing of impervious surfaces in the urban
areas: Requirements, methods, and trends. In: Remote Sensing of
Environment (117), S. 34-49.
Christopher Barron
Dipl.-Geogr.
Freiraumplanung
Stadt Mannheim