Entwicklung einer GIS-gestützten Methodik zur automatisierten Identifizierung erheblich veränderter Gewässerabschnitte unter Verwendung von Landnutzungsdaten

Abstract

Die Bewertung von Fließgewässern hinsichtlich einer intakten Biologie stellt seit langem einen wichtigen Forschungsbereich in den Naturwissenschaften dar. Durch die Verbesserung der Gewässerchemie in den letzten Jahrzehnten rückt die Gewässermorphologie als abiotisches ökologisches Einflusskriterium immer weiter in den Vordergrund. Das Inkrafttreten der EG-Wasserrahmenrichtlinie verstärkte die Forderung nach Entwicklung von Bewertungsmethoden der morphologischen Gewässerstrukturen. Ziel der Richtlinie ist die Erreichung des guten ökologischen Zustands für alle Binnengewässer, Küstengewässer und das Grundwasser auf dem Gebiet der Europäischen Gemeinschaft. In der Wasserrahmenrichtlinie spielt besonders der Konfliktbereich zwischen den ökologischen Anforderungen an ein Gewässer auf der einen Seite und Nutzungen am und im Gewässer auf der anderen Seite eine wichtige Rolle. Die Ermittlung von so genannten <i>erheblich veränderten Gewässerabschnitten</i> zielt auf diesen Konfliktbereich ab und ist in der Richtlinie als Ausnahmekriterium für solche Gewässerabschnitte formuliert, an denen sich die ökologischen Ziele nicht mit bestehenden nachhaltigen Nutzungen vereinbaren lassen. Die im Umsetzungsprozess der EG-Wasserrahmenrichtlinie definierten Anforderungen und Spezifikationen dienen als Rahmenbedingungen, auf deren Einhaltung die in dieser Arbeit entwickelte Methodik zugeschnitten ist. Die Vorgehensweise kann sowohl als Teil dieses Umsetzungsprozesses, aber auch als eigenständiges Verfahren eingesetzt werden. Dabei dienen die Grundlagen der Fließgewässerökologie als fachlicher Hintergrund. <br /> Die zentrale Frage der in dieser Arbeit behandelten Thematik ist es, herauszuarbeiten, mit welchen Auswertungsmethoden bereits existierende Datenbestände in einem automatisierten Identifizierungsverfahren für erheblich veränderte Gewässerabschnitte genutzt werden können. Die Auswertung ist nicht auf bestimmte Datensätze festgelegt, sondern kann prinzipiell beliebige Daten nutzen, wenn diese die relevanten Informationen Landnutzung, Gewässerlinien und Querverbauungen enthalten. Diese abstrakte Herangehensweise ermöglicht eine überregionale Anwendung. Im Bewertungsprozess werden die einzelnen Kriterien in ihrer Ausprägung analysiert und in verschiedenen Fuzzy-Funktionen miteinander verrechnet. Das Endergebnis stellt eine Fuzzy-Zugehörigkeit bezogen auf erheblich veränderte Gewässer dar. <br /> Mit der hier vorgestellten Methodik wird gezeigt, dass für die Aufgabe eines flächendeckenden Grobscreenings ganzer Einzugsgebiete zur Bewertung der Gewässermorphologie keine Detailaufnahme von Einzelparametern notwendig ist, wenn entsprechende Geoinformationen vorliegen. Es ist dann möglich, aus bereits existierenden Geodaten die für die Bewertung relevanten Informationen zu erhalten, um eine erste Einstufung der Gewässer vornehmen zu können. <br /> Angesichts der Möglichkeit, die in dieser Arbeit beschriebene Methodik prinzipiell EU-weit als Screening-Verfahren einzusetzen, ist eine weite räumliche und zeitliche Perspektive für einen operativen Einsatz vorhanden. Die Methodik kann eingesetzt werden, um bei neuen Mitgliedstaaten die Ersterfassung zu unterstützen. Sie bietet gleichzeitig die Perspektive, als Monitoring-Instrument zu dienen und die Ergebnisse der Mitgliedstaaten zu vergleichen.