christopher barron 11. dfns -...

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/

https://interaktiv.morgenpost.de/gruenste-staedte-deutschlands/

http://11dfns.ioer.info/


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



1. BODENVERSIEGELUNG



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?



Erhöhter Oberflächenabfluss Überschwemmungen, Erosion

Verstärkung der städtischen Wärmeinsel.

Verlust von Bio- und Pedodiversität.

Gegen- und Präventionsmaßnahmen als wichtiger Bestandteil der Stadtplanung.

KONSEQUENZEN VON BODENVERSIEGELUNG



2. DATEN



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)



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



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



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



GEOFACHDATEN

Befliegung im März 2017 Feldfrucht teilweise noch nicht erfasst.

Lösung: Integration von Vektordaten.



GEOFACHDATEN

Klassifikation aus Luftbildern durch Indizes möglich (v. a. NDWI).

Entscheidung: Integration von OpenStreetMap Daten.



3. METHODIK



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

https://github.com/zehpunktbarron/pervious_area_calculator



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.




4. ERGEBNISSE & VALIDIERUNG



Flächenscharfe Darstellung aller

unversiegelten Flächen.

UNVERSIEGELTE FLÄCHEN

Oststadt



Flächenscharfe Darstellung aller

unversiegelten Flächen.

UNVERSIEGELTE FLÄCHEN



Innenstadt Wasserturmanlage



Innenstadt/Quadrate Almenhof



Darstellung des Versiegelungsgrades auf

Blockebene.

VERSIEGELTE FLÄCHEN



VALIDIERUNG

25

92 % wurden

korrekt klassifiziert



5. PROBLEMATISCHE FLÄCHEN



BRÜCKEN

27



FRIEDHÖFE

28



ZOOLOGISCHE GÄRTEN & PARKANLAGEN

29



SPORTANLAGEN

30



KLEINGARTENANLAGEN

31



VEGETATIONSARME FLÄCHEN / FAHRZEUGE

32



GLEISANLAGEN

33



PARKPLÄTZE

34



6. AUSBLICK



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



VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT!


38

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

[email protected]

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