Berechnung von Ruhezonen für ein ausgewähltes Gebiet der Sächsischen Schweiz unter besonderer Berücksichtigung des Reliefs
©2001
Diplomarbeit
146 Seiten
Zusammenfassung
Inhaltsangabe:Einleitung:
Einhergehend mit der Entwicklung der menschlichen Gesellschaft nahm der Mensch im Laufe der Zeit immer stärkeren Einfluss auf seine natürliche Umwelt. Neben dem Wohnen, dem Arbeiten und dem Verkehr verlangen insbesondere die Freizeitaktivitäten nach immer mehr Fläche. Eine stetig wachsende Flächeninanspruchnahme durch den Menschen führt zu einem Zurückdrängen unbeeinflusster Natur auf immer kleiner werdende Restflächen. Damit kommt es, bezogen auf die Tierwelt, zur Zerschneidung, Verkleinerung oder Zerstörung von wichtigen Lebensräumen. Es ist demzufolge unbedingt notwendig, noch vorhandene natürliche oder relativ naturnahe Gebiete zu bewahren, und somit die natürlichen Werte wie Ästhetik der Landschaft, die Funktionsfähigkeit der Ökosysteme innerhalb einer Landschaft und deren Interaktion mit anderen Ökosystemen.
So gewinnen bei fortschreitendem Flächenverbrauch und zunehmender Belastungsintensität besonders Schutzgebiete einzigartiger Landschaftsräume, wie der Nationalpark Sächsische Schweiz, immer mehr an Bedeutung. Die entsprechenden Gebiete stellen jedoch gerade wegen ihres naturnahen Charakters oftmals auch beliebte und häufig aufgesuchte Fremdenverkehrsziele dar. Dadurch können auch in den Schutzgebieten erhebliche Nutzungskonflikte zwischen Naturschutz und der Erholung des Menschen entstehen. Aber auch außerhalb von Schutzgebieten muss die Vereinbarkeit verschiedenster Nutzungsansprüche gefunden werden, wobei die Frage nach den Flächenansprüchen der Nutzungen und der daraus resultierenden Überschneidungen und Konfliktpunkten von großer Relevanz ist.
Die Anregung zum Thema dieser Arbeit war die Wegekonzeption zur Ausprägung des Ruhecharakters im Nationalpark Sächsische Schweiz. Es gilt, die Störbereiche des Wegenetzes auf wissenschaftliche Art und Weise zu berechnen, um dadurch naturschutzfachlich wertvolle und differenzierte Aussagen über die Nutzungskonflikte treffen zu können. Schließlich muss es Ziel sein, ökologisch ungünstige Entwicklungen rechtzeitig zu erkennen, und damit Gefahren für die Umwelt wirkungsvoller begegnen zu können.
Ziel dieser Arbeit ist es, Methoden zu finden und zu untersuchen, um unter besonderer Berücksichtigung des Reliefs möglichst wirklichkeitsgetreue Einflussbereiche von Störquellen zu berechnen. Ausgangspunkt ist die herkömmliche Pufferbildung im 2D-Geoinformationssystem.
Im Bereich der Umweltüberwachung soll sich dabei hauptsächlich auf die Berechnung von Störbereichen in Bezug […]
Einhergehend mit der Entwicklung der menschlichen Gesellschaft nahm der Mensch im Laufe der Zeit immer stärkeren Einfluss auf seine natürliche Umwelt. Neben dem Wohnen, dem Arbeiten und dem Verkehr verlangen insbesondere die Freizeitaktivitäten nach immer mehr Fläche. Eine stetig wachsende Flächeninanspruchnahme durch den Menschen führt zu einem Zurückdrängen unbeeinflusster Natur auf immer kleiner werdende Restflächen. Damit kommt es, bezogen auf die Tierwelt, zur Zerschneidung, Verkleinerung oder Zerstörung von wichtigen Lebensräumen. Es ist demzufolge unbedingt notwendig, noch vorhandene natürliche oder relativ naturnahe Gebiete zu bewahren, und somit die natürlichen Werte wie Ästhetik der Landschaft, die Funktionsfähigkeit der Ökosysteme innerhalb einer Landschaft und deren Interaktion mit anderen Ökosystemen.
So gewinnen bei fortschreitendem Flächenverbrauch und zunehmender Belastungsintensität besonders Schutzgebiete einzigartiger Landschaftsräume, wie der Nationalpark Sächsische Schweiz, immer mehr an Bedeutung. Die entsprechenden Gebiete stellen jedoch gerade wegen ihres naturnahen Charakters oftmals auch beliebte und häufig aufgesuchte Fremdenverkehrsziele dar. Dadurch können auch in den Schutzgebieten erhebliche Nutzungskonflikte zwischen Naturschutz und der Erholung des Menschen entstehen. Aber auch außerhalb von Schutzgebieten muss die Vereinbarkeit verschiedenster Nutzungsansprüche gefunden werden, wobei die Frage nach den Flächenansprüchen der Nutzungen und der daraus resultierenden Überschneidungen und Konfliktpunkten von großer Relevanz ist.
Die Anregung zum Thema dieser Arbeit war die Wegekonzeption zur Ausprägung des Ruhecharakters im Nationalpark Sächsische Schweiz. Es gilt, die Störbereiche des Wegenetzes auf wissenschaftliche Art und Weise zu berechnen, um dadurch naturschutzfachlich wertvolle und differenzierte Aussagen über die Nutzungskonflikte treffen zu können. Schließlich muss es Ziel sein, ökologisch ungünstige Entwicklungen rechtzeitig zu erkennen, und damit Gefahren für die Umwelt wirkungsvoller begegnen zu können.
Ziel dieser Arbeit ist es, Methoden zu finden und zu untersuchen, um unter besonderer Berücksichtigung des Reliefs möglichst wirklichkeitsgetreue Einflussbereiche von Störquellen zu berechnen. Ausgangspunkt ist die herkömmliche Pufferbildung im 2D-Geoinformationssystem.
Im Bereich der Umweltüberwachung soll sich dabei hauptsächlich auf die Berechnung von Störbereichen in Bezug […]
Leseprobe
Inhaltsverzeichnis
ID 7899
Walter, Martina: Berechnung von Ruhezonen für ein ausgewähltes Gebiet der
Sächsischen Schweiz unter besonderer Berücksichtigung des Reliefs
Hamburg: Diplomica GmbH, 2004
Zugl.: Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden (FH), Fachhochschule,
Diplomarbeit, 2001
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VORWORT
Vorwort
Ziel der Arbeit sollte es sein, die Ruhezonen für ein ausgewähltes Gebiet der Sächsischen
Schweiz unter besonderer Berücksichtigung des Reliefs zu berechnen. Ausgehend von der
Diskussion zu den inhaltlichen Anforderungen an die Berechnung von Ruhezonen und
Lösungen zur Zonengenerierung unter Einbeziehung von Reliefdaten, waren die
Möglichkeiten, unter Nutzung der am Fachbereich vorhandenen Software, zu erproben.
Gegebenenfalls sollten auch Algorithmen für eine spätere Implementierung angegeben
werden. Im Laufe der Bearbeitung des Themas wurde aber deutlich, dass der Einfluss des
Reliefs untrennbar von vielen anderen Faktoren eines Ökosystems ist und deshalb für die
Berechnung von Ruhezonen immer im Zusammenhang betrachtet werden muss. Somit galt
es, neben einer Erläuterung von Grundlagenwissen, insbesondere die Methoden zur
Berechnung von Pufferflächen in Bezug auf ausgewählte Störgrößen zu untersuchen und zu
erproben. Dabei ist das Relief ein Einflussfaktor eines komplexen Gefüges, das sich in
Bezug auf einzelne Störgrößen unterschiedlich auswirkt und somit eine der wichtigsten
Grundlagen der Berechnungsmodelle darstellt. Grundsätzlich können nur auf diese Art und
Weise naturschutzfachlich wertvolle und somit auch sinnvolle Ergebnisse erzielt werden.
Deshalb verlagerte sich der Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit auf die Gesamtheit der
Berechnungen zur Ermittlung von Ruhezonen, sodass in großen Teilen der Arbeit die
Modellierung dieser untersucht wird.
Außerdem galt es ursprünglich, die Auswirkungen von Wegevarianten, wie z.B. ausgewählte
Wegsperrungen, auf Zusammensetzung und Größe der Störflächen im Wegenetz zu
untersuchen. Daraus resultierende Ergebnisse haben naturschutzfachlich aber nur wenig
Wert, denn im Wegenetz des Nationalparks ist viel mehr der Ruhecharakter des gesamten
Schutzgebietes von Bedeutung. Deshalb bezieht sich die Arbeit nicht nur auf die Berechnung
von Ruhezonen in Bezug auf den Nutzungskonflikt zwischen Tourismus und Naturschutz im
Nationalpark Sächsische Schweiz, sondern auf die Modellierung von Störflächen generell.
Aus diesen Gründen haben die Ergebnisse der Diplomarbeit für die Fortführung des Wege-
GIS in SICAD/SD keine große Bedeutung.
INHALTSVERZEICHNIS
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung...1
2 Beschreibung des ausgewählten Gebietes ...3
2.1 Naturräumliche Beschreibung ...3
2.2 Die Sächsische Schweiz als Nationalpark ...6
3 Inhaltliche Anforderungen an die Berechnung von Ruhezonen ...10
3.1 Grundlegende Zusammenhänge der Ökologie ...11
3.2 Wesentliche Störeinflüsse in der Sächsischen Schweiz ...14
3.3 Problem der Bewertung von Störeinflüssen ...16
4 Berechnung von Ruhezonen in der Ebene ...19
4.1 Definition Puffer...21
4.1.1 Pufferberechnung in SICAD/SD...21
4.1.2 Vereinigung der Pufferflächen in AutoCAD2000...23
4.1.3 Probleme beim Datenaustausch DXF nach C60 ...24
4.2 Definition Flächenverschneidung ...27
4.2.1 Berechnung der Flächenverschneidung ...29
4.3 Flächenbilanzierung ...30
5 Berechnung des DGM mit dem Programmsystem SCOP ...33
5.1 Definition Digitales Geländemodell ...33
5.2 Ausgangsdaten ...33
5.3 Das Programmsystem SCOP...38
5.3.1 Hinweis zur Arbeitsweise mit SCOP ...39
5.4 Datenvorbereitung mit SCOP.GVE ...41
5.5 DGM-Berechnung mit SCOP.DTM...41
5.5.1 Struktur des DGM durch Direktive DHM ...42
5.5.2 Interpolation des DGM durch Direktive PREDICT ...45
5.6 Schummerung mit SCOP.PIX ...47
5.7 Ausgabe mit SCOP.PRO ...48
INHALTSVERZEICHNIS
6 Voruntersuchung zur Berechnung der Ruhezonen unter besonderer
Berücksichtigung des Reliefs ...50
6.1 Allgemeine Untersuchungsergebnisse...51
6.2 Untersuchungsergebnisse zum 3D-BUFFER...55
6.3 Untersuchungsergebnisse zur Ausbreitungsberechnung...58
6.3.1 Sichtbarkeitsinformation...58
6.3.2 Lärm- und Stoffausbreitung...59
6.4 Das Modell im Geoinformationssystem...64
6.4.1 Entwicklungsstand ökologischer Modelle...67
6.5 Diskussion weiterer Denkansätze ...71
6.5.1 Definition von Pufferbreiten in AutoCAD Map2000 ...71
6.5.2 3D-Verschneidung ...73
6.5.3 Differentialfläche mit AutoTerrain...73
6.5.4 Konstruktion eines Profilkörpers mit Autoterrain ...74
6.5.5 NURBS-basierte 3D-Modellierung in den Geowissenschaften ...75
6.5.6 3D-Puffer-Berechnungen durch Profilschnitte...76
7 Berechnung der Ruhezonen unter besonderer Berücksichtigung des Reliefs...77
7.1 Pufferberechnung...78
7.1.1 Interpolation der Wegegeometrie mit AutoTerrain ...78
7.1.2 Berechnung der Pufferflächen mit 3D-Studio MAX R3 ...82
7.2 Ausbreitungsberechnung ...91
7.2.1 Berechnung eines Lärmausbreitungsmodells ...91
7.2.1.1 Schallausbreitung im Freien ...95
7.2.1.2 Abschirmwirkung an Hindernissen ...101
7.2.2 Berechnung einer Sichtbarkeitskarte ...107
8 Zusammenfassung und Ausblick ...112
Abbildungsverzeichnis
Literatur- und Quellenverzeichnis
Anlagenverzeichnis
EINLEITUNG
1
1 Einleitung
Einhergehend mit der Entwicklung der menschlichen Gesellschaft nahm der Mensch im
Laufe der Zeit immer stärkeren Einfluss auf seine natürliche Umwelt. Neben dem Wohnen,
dem Arbeiten und dem Verkehr verlangen insbesondere die Freizeitaktivitäten nach immer
mehr Fläche. Eine stetig wachsende Flächeninanspruchnahme durch den Menschen führt zu
einem Zurückdrängen unbeeinflusster Natur auf immer kleiner werdende Restflächen. Damit
kommt es, bezogen auf die Tierwelt, zur Zerschneidung, Verkleinerung oder Zerstörung von
wichtigen Lebensräumen. Es ist demzufolge unbedingt notwendig, noch vorhandene
natürliche oder relativ naturnahe Gebiete zu bewahren, und somit die natürlichen Werte wie
Ästhetik der Landschaft, die Funktionsfähigkeit der Ökosysteme innerhalb einer Landschaft
und deren Interaktion mit anderen Ökosystemen. [12, S.2 / 2, S.5 f. / 9, S.11]
So gewinnen bei fortschreitendem Flächenverbrauch und zunehmender Belastungsintensität
besonders Schutzgebiete einzigartiger Landschaftsräume, wie der Nationalpark Sächsische
Schweiz, immer mehr an Bedeutung. Die entsprechenden Gebiete stellen jedoch gerade
wegen ihres naturnahen Charakters oftmals auch beliebte und häufig aufgesuchte
Fremdenverkehrsziele dar. Dadurch können auch in den Schutzgebieten erhebliche
Nutzungskonflikte zwischen Naturschutz und der Erholung des Menschen entstehen. Aber
auch außerhalb von Schutzgebieten muss die Vereinbarkeit verschiedenster
Nutzungsansprüche gefunden werden, wobei die Frage nach den Flächenansprüchen der
Nutzungen und der daraus resultierenden Überschneidungen und Konfliktpunkten von
großer Relevanz ist. [2, S.5]
Die Anregung zum Thema dieser Arbeit war die Wegekonzeption zur Ausprägung des
Ruhecharakters im Nationalpark Sächsische Schweiz. Es gilt, die Störbereiche des
Wegenetzes auf wissenschaftliche Art und Weise zu berechnen, um dadurch
naturschutzfachlich wertvolle und differenzierte Aussagen über die Nutzungskonflikte treffen
zu können. Schließlich muss es Ziel sein, ökologisch ungünstige Entwicklungen rechtzeitig
zu erkennen, und damit Gefahren für die Umwelt wirkungsvoller begegnen zu können.
Ziel dieser Arbeit ist es, Methoden zu finden und zu untersuchen, um unter besonderer
Berücksichtigung des Reliefs möglichst wirklichkeitsgetreue Einflussbereiche von Störquellen
zu berechnen. Ausgangspunkt ist die herkömmliche Pufferbildung im 2D-
Geoinformationssystem. Im Bereich der Umweltüberwachung soll sich dabei hauptsächlich
auf die Berechnung von Störbereichen in Bezug auf den Naturschutz konzentriert werden.
Die Methoden sollen wissenschaftlich wertvolle Ergebnisse liefern, um Ausmaße von
EINLEITUNG
1
Störungen realitätsnah abschätzen zu können. Die Bewertung der Störeinflüsse zur
Ermittlung von tatsächlichen Ruhezonen kann nur durch entsprechende Fachwissenschaften
durchgeführt werden und wird deshalb nur kurz umrissen.
Die Aufgabenstellung dieser Arbeit befindet sich im Überschneidungsgebiet mehrerer
Wissenschaftsbereiche und verschiedener methodischer Ansätze. Die Disziplinen
Geoinformatik, Naturschutz, Ökologie, Akustik u.a. kommen zum Einsatz, welche zum Teil
eng miteinander verflochten sind.
BESCHREIBUNG DES AUSGEWÄHLTEN GEBIETES
3
2 Beschreibung des ausgewählten Gebietes
Ziel dieses Kapitels ist es, die Vielfalt des Naturraums Sächsische Schweiz hervorzuheben
und das damit verbundene Grundlagenwissen in den wesentlichen Punkten zu vermitteln.
Die gewonnenen Eindrücke, sind hinsichtlich möglicher Störeinflüsse auf die empfindlichen
ökologischen Prozesse, beim Studium des Kapitels "Inhaltliche Anforderungen" immer zu
bedenken.
2.1 Naturräumliche Beschreibung
Die Sächsische Schweiz erstreckt sich südöstlich von Dresden zwischen Pirna und der
deutsch-tschechischen Grenze beiderseits der Elbe. Ein Großteil der Sächsischen Schweiz
wird von der geologisch relativ abgeschlossenen Einheit des sogenannten
Elbsandsteingebirges eingenommen. Geomorphologisch gesehen handelt es sich dabei
nicht um ein Gebirge, sondern um eine Erosionslandschaft aus der Kreidezeit, welche sich
aber im Gegensatz zur Sächsischen Schweiz über die Staatsgrenze hinaus auf
tschechischer Seite fortsetzt. Die Sächsische Schweiz weist eine große Höhendifferenz auf,
sie reicht von 114 Meter an der Elbe bis 560 Meter auf dem Großen Zschirnstein. Die
höchste Erhebung im Nationalpark Sächsische Schweiz ist der Große Winterberg mit 556
Meter. Das mittlere Höhenniveau liegt bei 300 bis 400 Meter. [31, S.3 / 32, S.6]
Naturräumlich gliedert sich das Gebiet der Sächsischen Schweiz in folgende Hauptformen,
wobei die ersten vier den integralen Bestandteil des Elbsandsteingebirges bilden:
-
Sandsteinfelsreviere
-
Ebenheiten mit Tafelbergen
-
Basaltberge
-
Elbtal
-
Lausitzer Granitgebiet
-
Vorgebiet des Erzgebirges
In der Oberkreidezeit vor ca. 100 Mio Jahren erstreckte sich ein Meer auf dem heutigen
Gebiet des Elbsandsteingebirges. Aus umliegenden Nebenflüssen lagerten sich sandige
Verwitterungsprodukte zu einer 400 bis 600 Meter dicken Schicht an, die mit
wasserundurchlässigen Tonschichten durchzogen war. Nachdem sich das Meer
zurückgezogen hatte und die Sandsteinplatte durch tektonische Prozesse herausgehoben
wurde, kam es zu größeren Gefällen in den Läufen der Urelbe und ihrer Nebenflüsse. Mit
BESCHREIBUNG DES AUSGEWÄHLTEN GEBIETES
4
einer hohen Erosionskraft und durch chemische Reaktionen schnitten sich die Flüsse tief in
das damals reliefarme Gelände ein. Aufgrund dieser Abtragungen kam es zur Bildung von
schmalen Graten und einzelnen Säulen. So entstanden die heutigen bizarren
Felsformationen und Einzelfelsen, die durch ihre steilen Hänge, senkrechten Wände und
isolierten Felsnadeln einen hohen landschaftlichen Wert darstellen. [31, S.4]
Abb. 1: Typische Felsformationen in der Sächsischen Schweiz, [eigene Fotografie]
Die reiche Naturausstattung der Landschaft spiegelt sich in einer hohen Vorkommensdichte
gefährdeter und vom Aussterben bedrohter Tierarten wider. So leben im sächsischen
Elbsandsteingebirge u.a. 16 Fledermausarten, Fischotter, Luchs, Schwarzstorch,
Wanderfalke, Birkhuhn, Uhu und Eisvogel. Im stark gegliederten Relief der Sandsteinformen
befinden sich Höhen- und Tallagen auf engem Raum dicht beieinander. In ihnen entstehen
mikroklimatische Unterschiede, wodurch sich im kleinräumigen Wechsel ganz verschiedene
Biotoptypen entwickeln konnten. So finden sich montane und subalpine Arten in den feucht-
kühlen, tiefen und engen Schluchten (Kellerklima), während wärme- und
trockenheitsliebende Arten auf den extrem trockenen und sonnenexponierten Plateaus,
Terrassen und Gipfellagen vorkommen. Die für sich einzigartige und vielfältige Flora und
Fauna steht damit eng mit der Morphologie des Geländes in Verbindung. Ein Großteil der
naturnahen ursprünglichen Waldgesellschaften ist durch die seit über vier Jahrhunderten
währende Einflussnahme des Menschen verdrängt worden. Reste davon sind noch an
besonders unzugänglichen Orten erhalten geblieben. Derzeit dominieren Monokulturen von
Fichten und Kiefern. Das Gebiet ist zu 93 % bewaldet. [31, S. 4,11 / 35, S.23]
BESCHREIBUNG DES AUSGEWÄHLTEN GEBIETES
5
Das ausgewählte Gebiet der Sächsischen Schweiz, in dem die Berechnung der Ruhezonen
vorgenommen werden soll, ist durch die Nutzung einer vorangegangen Diplomarbeit zum
Aufbau eines Wege-GIS von Matthias Reinhardt festgelegt. Bei diesem Gebiet handelt sich
um den Großen Zschand im hinteren Nationalparkteil. Grund dafür war das Vorhandensein
einer vollständigen und detailgetreuen Studie zum Wegenetz. Ergebnisse der Studie werden
im darauffolgenden Abschnitt kurz zusammengefasst.
Abb. 2: Übersichtskarte, [47]
Das Projektgebiet liegt an der deutsch-tschechischen Staatsgrenze, wobei 11,5 % des
Gebietes auf tschechischer Seite liegen. Es hat eine Ausdehnung von 2 km Breite und 3 km
Länge und liegt bis auf kleine Randbereiche in der Kernzone des Nationalparks
(siehe Abb. 2). Deshalb finden dort grundsätzlich keine forstwirtschaftlichen Eingriffe in die
Waldentwicklung mehr statt. Weite Teile des Gebietes sind durch die besonders geschützten
Biotope der Beerstrauch-Riffkiefernwälder der Felsgebiete, die Buchenwälder und die
Sümpfe geprägt. Die zusammenhängenden Bereiche sind Lebensraum und Rückzugsgebiet
für eine Vielzahl von gefährdeten Tier- und Pflanzengesellschaften. Im Gebiet des Großen
Zschand liegen landschaftsbestimmende Gipfel und Kletterziele von herausragender
Bedeutung. Die großen Sandsteinblöcke sind in der Regel von geringer Festigkeit. Der große
Zschand hat viele Besonderheiten, wie z.B. die besonders strukturreichen Waldbestände.
Einzelne Klettergipfel wurden auch nach längeren Trockenperioden in permanent feuchten
Zustand und überwiegend mit Vegetation bedeckt vorgefunden. Einige potentielle Brutfelsen
BESCHREIBUNG DES AUSGEWÄHLTEN GEBIETES
6
und -bereiche werden jährlich jeweils vom 15.02. bis zum 01.04. gesperrt, um den Vögeln
durch ein möglichst störungsfreies Gebiet die Suche nach einer geeigneten Brutstätte zu
erleichtern. Zum Schutz der besonders gefährdeten Biotope (trittempfindliche
Beerstrauchheiden) wurde der bergseitige Zugang zum Grottenwächter für 5 Monate
gesperrt. [32, S.7 / 45]
Das untersuchte Gebiet nimmt 38 % der Kernzone des hinteren Nationalparkteils ein. Damit
erscheinen die Untersuchungsergebnisse zum bestehenden Wegenetz auch für die gesamte
Nationalparkkernzone repräsentativ. Einige davon sind hier kurz aufgeführt [33, S.10]:
-
Das Wegenetz der Sächsischen Schweiz ist seit etwa 120 Jahren stabil mit einem
geringen Anstieg von etwa 10 % pro 100 Jahren.
-
Die Wegedichte im manifesten Wegenetz beträgt 89 lfm/ha, im nicht manifesten
Netz 118 lfm/ha, wobei die geomorphologischen Besonderheiten der Region zu
beachten sind.
-
40 % aller Wege sind Pfade, als typische und beliebteste Wegeklasse in der
Sächsischen Schweiz. Im Laufe der Jahre werden manche breiter, manche
wachsen zu. Gegenden werden unwegsam und später wiederentdeckt.
-
Weitere Einflüsse wie Forstnutzung, Heidelbeerernte, Wandel des touristischen
Zeitgeschmacks, Ersatzwegebau, Unwegsamwerden durch Holzverbruch und
Besucherlenkung gleichen sich in der Summe aus.
-
Von den 1,9 Mio Touristen pro Jahr besuchen 50 % nur den Bereich der Bastei.
-
Diese Felslandschaft ist für den Fremdenverkehr oder die Erholung hochattraktiv,
wobei es kleinräumig zu unterschiedlichen Frequentierungen kommt.
-
Starke touristische Tradition bei Wanderern und Klettersportlern.
2.2 Die Sächsische Schweiz als Nationalpark
Schon Ende des 19. Jahrhunderts kamen in der Gegend erste Gedanken zum Naturschutz
auf. Es wurde mit Schutzmaßnahmen einzelner Felsen begonnen. Ab 1962 folgten
Ausweisungen von Naturschutzgebieten, vor allem in der hinteren Sächsischen Schweiz.
1965 erfolgte die Ausweisung der gesamten Sächsischen Schweiz als
Landschaftsschutzgebiet (LSG). Im Zuge der politischen Wende wurden 1990 zwei Teile des
LSG als Nationalpark ausgewiesen. Dieser nimmt insgesamt 93 km² des
Elbsandsteingebirges ein. Die südöstliche Nationalparkgrenze ist gleichzeitig die
Staatsgrenze zur Tschechischen Republik. Dort schließt sich der im Jahr 2000 neu
gegründete Nationalpark Böhmische Schweiz mit einer Fläche von 79 km² direkt an (siehe
BESCHREIBUNG DES AUSGEWÄHLTEN GEBIETES
7
Abb. 2), somit ist ein grenzüberschreitendes Großschutzgebiet zur Sicherung der komplexen
natürlichen Abläufe möglich. [31, S.10]
Ziele und Aufgaben wurden im Sächsischen Naturschutzgesetz benannt. Da ein
Nationalpark eine international anerkannte Schutzgebietskategorie ist, sollten die
internationalen Richtlinien für Nationalparks der International Union for Conservation of
Nature (IUCN) berücksichtigt werden. Diese Vereinigung setzt sich weltweit für eine
Erhaltung der natürlichen Vielfalt und für eine nachhaltige Nutzung ein. Der Nationalpark
entspricht der Kategorie II, die wie folgt durch die IUCN definiert wurde:
,,Ein Nationalpark ist ein natürliches oder marines Gebiet, das ausgewiesen wurde, um ...
1. die ökologische Unversehrtheit eines oder mehrerer Ökosysteme im Interesse
der heutigen und kommender Generationen zu schützen;
2. Nutzungen oder Inanspruchnahme, die den Zielen der Ausweisung abträglich
sind, auszuschließen;
3. eine Basis für geistig-seelische Erfahrungen sowie Forschungs-, Bildungs-
und Erholungsangebote für Besucher zu schaffen.
Sie alle müssen umwelt- und kulturverträglich sein." [40]
Weitere Managementziele und Auswahlkriterien sind in Anlage 1 zusammengestellt.
Um den Konflikt zwischen "in Ruhe lassen" der Natur und Erholung des Menschen zu
begegnen, sind Zonen unterschiedlicher Schutzintensität auszuweisen, denn einerseits
sollen bedrohte Arten geschützt werden und auf der anderen Seite gilt es, den Menschen die
Möglichkeit zur Erholung und Naturerfahrung zu erhalten. Die Zone des strengen Schutzes
soll die Erhaltung und Entwicklung der Naturlandschaft gewährleisten und muss für die
internationale Anerkennung als Kategorie II Nationalpark ca. 75 % der Gesamtfläche
betragen. Diese Kernzone muss mindestens 10 km² groß sein, sodass eine Sicherung der
komplexen natürlichen Abläufe in einem oder auch mehreren Ökosystemen möglich ist.
[2, S.5 / 40]
In Gebieten mit hohem Wert für die Erholung des Menschen müssen Kompromisse
gefunden werden. Großräumige Sperrungen (Ruhigstellungen) können nicht die Lösung des
Konfliktes darstellen, da die kulturellen, erzieherischen und zur Erholung dienenden Zwecke
des Menschen in der Natur ebenfalls von großer Bedeutung sind. Da der Hauptkonflikt in der
BESCHREIBUNG DES AUSGEWÄHLTEN GEBIETES
8
Störung und Beunruhigung der Tiere durch Erholungssuchende besteht, werden in
betreffenden Gebieten die Ruhezonen im Lebensraum der wildlebenden Tiergemeinschaften
mittels Besucherlenkung vergrößert. Gleichzeitig soll der Besucher Landschaft und Natur
intensiv erleben können. Nach § 4 Abs.1 der Nationalparkverordnung Sächsische Schweiz
ist es im Nationalpark geboten, ,,...durch geeignete Maßnahmen der Verkehrs- und
Besucherlenkung den Ruhecharakter des Gebietes insgesamt stärker auszuprägen." [30]
Durch eine geschickte Vernetzung von Maßnahmen werden nachhaltige Effekte der
Verhaltensänderung der Menschen im Umgang mit der Natur erreicht. Dadurch lassen sich
die von Störungen des Wegenetzes beeinflussten Pufferflächen im Schutzgebiet gezielt
reduzieren. Naturschutz und Erholung des Menschen sollen dabei in erster Linie
koexistierende und keine konkurrierenden Nutzungen sein. Im folgenden werden solche
Maßnahmen im Wesentlichen geschildert.
,,Besucherlenkungsmaßnahmen sollen helfen, den menschlichen Einfluss auf ein Gebiet zu
minimieren, um ökologische Prozesse möglichst ungehindert ablaufen zu lassen." [25, S.68]
Sie folgen dem Abwägungsgebot und haben zum Ziel, so gering wie möglich restriktiv zu
wirken und trotzdem die gewünschten kanalisierenden Effekte zu erzielen. Der Wanderer
bevorzugt schmale, naturbelassene Wege und Steige, denen entsprechende Bedeutung
beigemessen werden soll. Touristisch wertvolle Wanderwege sollen zugänglich bleiben. Die
Lenkungsmaßnahmen werden sinnvollerweise in ein Lenkungskonzept, im vorliegenden Fall
dem Wanderwegkonzept, eingebunden. Bildungs-, Aufklärungs- und
Informationsmaßnahmen lohnen sich besonders, da die meisten Besucher wiederkehrende
Gäste sind und nur der informierte Wanderer freiwillig Einschränkungen akzeptiert. Die
Chance auf Akzeptanz steigt mit zunehmender Nachvollziehbarkeit, das beweisen die
Umfrageergebnisse aus der Sozialgeografischen Studie von Gerald Krug [25]. So können
z.B. auch Trittschäden an geschützter Vegetation und Erosionsschäden am porösen
Sandstein der Felsreviere minimiert werden. Forststraßen haben in der Kernzone keine
Daseinsberechtigung, da dort so gut wie keine waldbaulichen Maßnahmen mehr
durchgeführt werden. Auch kleinere Wanderwege können die im Elbsandsteingebirge
auftretenden Wandererzahlen gut verkraften, da abnorme Spitzenwerte zu Ostern und
Pfingsten keinesfalls Wochenendrealität sind. Wer betritt schon ein ökologisch sensibles
Aussichtsriff, wenn die Blickbeziehung dazu fehlt und ein ,,offizieller" Aussichtspunkt unweit
davon sichtbar ist. Schutzziele lassen sich also auch durch psychologisch durchdachte und
unmerkliche Lenkungen verwirklichen. ,,Oft sind es Kleinigkeiten, die entscheiden, ob ein
sensibler Bereich wirkungsvoll beruhigt werden kann." [25, S.68] Bei nur sporadisch
begangenen Wegen in besonders empfindlichen Gebieten (z.B. Brutplätze) genügt es, auf
eine Unterhaltung des Weges zu verzichten, sodass nicht wirklich benötigte Wege im Laufe
BESCHREIBUNG DES AUSGEWÄHLTEN GEBIETES
9
der Zeit wieder zuwachsen und sich damit die Fläche einer völlig störungsfreien Zone
vergrößert. ,,Einige unausgeschilderte Wege mit vergleichsweise hohen Begehungszahlen
können bei ökologisch vertretbar bleibender Belastung ggf. auch zu ausgewiesenen
Wanderwegen aufgewertet werden." [25, S.69] Wenn sich ein Schutzziel letztendlich nur
durch eine Sperrung erreichen lässt, sollte diese zeitlich begrenzt werden und auf
Verbotschildern nachvollziehbar begründet sein. Die Verbotsmaßnahmen stellen damit die
Messlatte für die Güte der vorgeschalteten Besucherlenkung durch Aufklärung und der
psychologisch durchdachten Lenkung dar.
An Wegen und Plätzen, an denen der Verkehrssicherungspflicht ohne Abstriche
nachgekommen werden muss, sollten Gefahren beiderseits von Wegen bis in die Tiefe von
ca. 30 Metern beseitigt werden. Dadurch würden Pufferflächen entstehen, in denen durch die
Beschneidung von Bäumen der natürliche Entwicklungsprozess beeinträchtigt wird. Einem
Durchschnittswanderer wird aber ein Maß an Erfahrung und Vorsicht beigemessen, sodass
er mit Unwegsamkeiten und Gefahren in der Natur (z.B. Steinschlag in felsigen Gelände,
Astbruch bei Sturm) rechnet. Somit müssen im Rahmen der Verkehrssicherungspflicht nur
atypische und nicht erkennbare Gefahren beseitigt werden. Diese Forderung richtet sich
stark nach der Bedeutung des Weges. Dabei genügt bei den zahlreich vorhandenen
Fichtenwäldern in der Sächsischen Schweiz eine Tiefe von 10 Metern beiderseits des
Weges, da Fichten erfahrungsgemäß 3 m bis 5 m von der Spitze her abbrechen, bei
Laubbäumen ist die Tiefe einer Bäumlänge notwendig. [33, S.21,22]
Am 12.02.2001 konnte die im Rahmen des Pflege- und Entwicklungsplans für den
Nationalpark Sächsische Schweiz erstellte Wegekonzeption bekannt gegeben werden. Sie
wurde in Übereinstimmung mit den Anliegergemeinden des Nationalparks, dem
Tourismusverband Sächsische Schweiz, den sächsischen Wander- und
Bergsportverbänden, den anerkannten Naturschutzverbänden und der Forstverwaltung
erarbeitet. In ihr heißt es: ,,Besucher des Nationalparks Sächsische Schweiz sollen Natur und
Landschaft intensiv erleben können. Gleichzeitig muss die Naturausstattung dauerhaft
geschützt werden. Dazu werden Besucher auf geeigneten Wegen geleitet." [29] In der
Kernzone dürfen alle gekennzeichneten Wanderwege, Bergpfade und Kletterzugänge
betreten werden. Außerhalb der Kernzone dürfen alle im Gelände vorhandenen Wege,
soweit sie nicht ausdrücklich gesperrt sind, begangen werden. ,,Außerhalb dieser Wege ist
das Betreten des NLP nicht gestattet... ...Die Wege besitzen einer ihrer Funktion
entsprechenden Zustand und Unterhaltungsgrad... ...Die in der Kernzone des NLP
gekennzeichneten Kletterzugänge führen zu den von den Naturschutzbehörden
zugelassenen Kletterfelsen und Kletterwegen." [29]
INHALTLICHE ANFORDERUNGEN AN DIE BERECHNUNG VON RUHEZONEN
10
3 Inhaltliche Anforderungen an die Berechnung von Ruhezonen
Kenntnisse und Eindrücke zu diesem Thema gewann der Autor vor allem durch Gespräche
mit Fachleuten aus dem Naturschutz. Einblicke und Schlussfolgerungen in den folgenden
Abschnitten zeigen, dass diese Berechnungen viel komplexer sind, als im Vorfeld
angenommen.
Der Berechnung von Ruhezonen geht die Berechnung der Pufferzonen voraus. Dafür ist der
Begriff des ,,Puffers" näher zu erläutern. In der Datenverarbeitung ist die Pufferbildung in der
Vektorwelt auf die Bestimmung von Parallelen zurückzuführen, während sie in der
Rasterwelt rechentechnisch durch die Abstandstransformierte realisiert wird. Somit sind
Linienpuffer im Sinne eines Geoinformationssystems Flächen statischer Breite, deren
Ausdehnung dem Abstand der Parallelen entspricht [4, S.32]. Deshalb können mit einer
statischen Pufferbreite keine individuellen Einflüsse des Reliefs erfasst werden. Es
widersprechen sich also in diesem Zusammenhang die Begriffe Puffer und Abhängigkeit.
Dagegen wird im ökologischen Sinne die Pufferzone laut Marion Czeranka wie folgt definiert:
,,Pufferzonen sind Übergangsbereiche, die bewahrt oder entwickelt werden sollen, damit ein
ökologischer Ausgleich zwischen Biotoptypen (bzw. Ökosystemen) erfolgen kann." [9, S.23]
Dieser ökologische Ausgleich besteht aus einem komplexen Zusammenspiel
verschiedenster Umwelteinwirkungen, die als Immissionen bezeichnet werden. Nach
Bundes-Immissionsschutzgesetz §3 Abs.2 sind Immissionen auf Menschen, Tiere und
Pflanzen, den Boden, das Wasser, die Atmosphäre sowie Kultur- und sonstige Sachgüter
einwirkende Luftverunreinigungen, Geräusche, Erschütterungen, Licht, Wärme, Strahlen und
ähnliche Umwelteinwirkungen [8]. Die durch diese Immissionen beanspruchten
Ausgleichsflächen sind nicht in einer Pufferfläche statischer Breite vereinbar. Somit sind die
Pufferflächen aus ökologischer Sichtweise dynamische Ausbreitungsflächen aller
auszugleichenden Faktoren in Abhängigkeit von ausbreitungsbeeinflussenden Dingen wie
z.B. Relief, Bewuchs oder Witterung. Solche Anwendungen beruhen in der
Datenverarbeitung auf dem Prinzip der Ausbreitungsberechnung. Sie beziehen sich auf ein
zu berechnendes dynamisches Ausmaß eines gewählten Ausbreitungsthemas, welches
durch Hindernisse, wie z.B. Relief und viele andere ausbreitungshindernde Wirkungen,
beeinflusst wird. Kern dieser Berechnungen sind fachspezifische Algorithmen in
verschiedensten Themenbereichen. In dieser Arbeit ist besonders die Ausbreitung von Lärm
und Sichtbarkeit von Bedeutung.
Da die inhaltlichen Anforderungen an die Berechnung von Ruhezonen insbesondere für
Wirbeltiere mit großen Raumanspruch ein so komplexes System von Faktoren und
INHALTLICHE ANFORDERUNGEN AN DIE BERECHNUNG VON RUHEZONEN
11
Wechselwirkungen darstellt, sollen in den folgenden Abschnitten die Grundzusammenhänge
solcher Anforderungen erläutert werden und darüber hinaus ein Überblick über dieses
vielseitige Gefüge gegeben werden. Es ist die Basis für eine wirklichkeitsnahe Diskussion,
wie an dieser Stelle sinnvolle Ergebnisse erreicht werden können. Zum Verständnis ist
vorwegzunehmen, dass die Grundlage zur Berechnung von Ruhezonen die Bewertung der
Störbereiche ist. Diese Bewertung bezüglich eines Schutzgutes stellt das eigentliche
Problem der Thematik dar. Um anhand eines Beispiels auf konkrete Anforderungen eines
Einflussfaktors einzugehen, werden diese im Rahmen einer Berechnung zur
Lärmausbreitung im Einzelnen erläutert (siehe Abschnitt 7.2.1).
3.1 Grundlegende Zusammenhänge der Ökologie
Die inhaltlichen Anforderungen an die Berechnung von Pufferflächen im
naturschutzfachlichen Sinne stehen im unmittelbaren Zusammenhang mit den
Gesetzmäßigkeiten der Ökologie, welche im folgenden auszugsweise definiert und
beschrieben werden. Sie sind aber nicht nur in Bezug auf das Wegenetz des Nationalparks
zu betrachten, sondern auch auf gravierendere Störquellen, wie z.B. Autobahnen, da dort die
negativen Effekte auf den Naturraum viel deutlicher werden.
Begriffsbestimmungen:
Definition Ökologie: ,,Die Ökologie ist Teilgebiet der Biologie, welches die Wechselwirkungen
der Organismen untereinander und zu ihrer Umwelt untersucht." [61]
Definition Ökosystem: ,,Ein Ökosystem ist ein Wirkungsgefüge von Lebewesen und deren
anorganischer Umwelt, das zwar offen aber bis zu einem gewissen Grad zur
Selbstregulation befähigt ist... Ein solches System ist nie eine additive Summe sondern
eine Einheit der Ganzheit." [6, S.87]
Definition Population: ,,Eine Population ist eine Lebensgemeinschaft von Organismen einer
Art in ihrem Lebensraum." [61]
Definition Habitat: ,,Das Habitat sei der potentielle Lebensraum, an dem Organismen einer
Art regelmäßig anzutreffen sind. Habitatqualität oder Habitatgüte bezeichnet ein Maß für die
Eignung eines Landschaftsausschnittes als Lebensraum für Pflanzen und Tiere." [7, S.224]
INHALTLICHE ANFORDERUNGEN AN DIE BERECHNUNG VON RUHEZONEN
12
Definition Habitatfragmentierung: ,,Die Habitatfragmentierung ist der Prozess einer
zunehmenden Isolation bei gleichzeitiger Reduktion der Fläche." [11, S.73]
In der Kulturlandschaft existieren Barrieren, wie z.B. Straßen, Eisenbahnen, Siedlungen,
Kanäle etc., welche die Verbreitung von Tieren effektiv unterbinden und in der Regel mit
einem Anstieg der Störungen in der Umgebungsfläche verbunden sind. Dieser sogenannte
Randeffekt führt zu der Entstehung von Pufferflächen, die dem ökologischen Ausgleich
dienen. Solche Pufferflächen nehmen an Verkehrswegen natürlich ganz andere Ausmaße
an, als sie durch das Wegenetz der Sächsischen Schweiz verursacht werden. Durch diesen
Randeffekt entstehen folgende Nachteile [11, S.73, 78 ,86, 87]:
-
Durch Randflächen verliert das Habitat an Qualität und Fläche.
-
Die Reduktion der Flächengröße zieht unweigerlich eine Reduktion des
Artenbestandes nach sich, da kleinere Flächen weniger stabile Populationen
verschiedener Arten enthalten können.
-
Der Qualitätsverlust des Habitats führt zu einem starken Verlust sensitiver Arten, weil
Spezialisten durch Generalisten ersetzt werden.
-
Durch die Existenz starker Randeffekte strömen zusätzlich habitatfremde Arten bzw.
Habitatgeneralisten hinzu.
-
Der Räuberdruck wird in kleinen Waldinseln bzw. am Waldrand übermäßig. Er wurde
in 300-600 m Entfernung vom Waldrand noch nachgewiesen.
-
Habitatfragmentierung führt also in vielen Fällen auch zu einer Verschiebung in den
Wechselwirkungen der Arten.
Zu kleine Naturschutzgebiete können nicht die Ansprüche einer langfristig stabilen
Population erfüllen. Sie können in vielen Fällen keinen Schutz gewähren und sind zu klein für
Arten mit räumlicher und zeitlicher Dynamik. Sie sind zu isoliert, um den Austausch mit
anderen Populationen zu ermöglichen [11, S.49]. Je größer eine Fläche, um so mehr Arten
enthält sie. Grund dafür ist zunehmende Habitatdiversität mit anwachsender Flächengröße
und eine Verringerung der Aussterberate auf großen Flächen. Für den Flächenbedarf von
Tierpopulationen sind folgende Parameter relevant:
-
Entfernung zwischen Teilflächen des Gesamtlebensraumes
-
Aktionsraumgröße der Individuen
-
Habitatqualität/ Habitatreichtum
-
Konkurrenz zwischen Arten
-
Risikofaktoren, wie demographische und genetische Stochastizität
-
Umweltschwankungen/Umweltkatastrophen
-
Breitengrad
INHALTLICHE ANFORDERUNGEN AN DIE BERECHNUNG VON RUHEZONEN
13
Abb. 3: The effects of increasing the area of a census plot on the relative areas
of edge and interior habitat (below) and on the rates of accumutation of `edge'
and `interior' bird species in the census (above) [11, S.60].
Eine Aussage über die Minimalfläche eines Ökosystems ist nur anhand einer Schätzung der
Qualität eines solchen Lebensraumes für eine bestimmte Art möglich. Beispielsweise sagt
der Begriff Buchenwald als Ökosystem nichts darüber aus, wie viele Spechte dort leben.
Diese Größe hängt nicht nur von den Flächen sondern auch von der Erfüllung der
artspezifischen Anforderungen an einen Lebensraum ab. Selbst die Form der
Geländeoberfläche kann ein artspezifisches Kriterium für einen Lebensraum darstellen.
Daher gibt es Arten, die bevorzugt im zerklüfteten Gelände leben und solche, die nur in
ebenen Gebieten anzutreffen sind. Neben Habitatreichtum hat auch die Isolation einen
wesentlichen Einfluss auf den Artenreichtum. Habitatqualität kann mangelnde Größe
eventuell in einem gewissen Umfang kompensieren. In der Praxis ist allerdings eine
Reduktion der Fläche meistens mit einer Verringerung der Habitatqualität verbunden.
Letztlich ist es erforderlich, für jede einzelne Art die Bedeutung der verschiedenen Faktoren
für ihre Verbreitung und Häufigkeit zu untersuchen. [11, S.49, 64]
Zusammenfassend muss festgestellt werden, dass beim Naturschutz die größte Bedeutung
dem Flächenbedarf zukommt, weil große Flächen mehr Arten enthalten als kleine Flächen.
,,Der Erhalt von Fläche ist für den Naturschutz durch keine andere Maßnahme ersetzbar."
[11, S.49] Deshalb ist für die Sächsische Schweiz ein grenzüberschreitendes
Großschutzgebiet zum Nationalpark Böhmische Schweiz von besonders großer Bedeutung.
INHALTLICHE ANFORDERUNGEN AN DIE BERECHNUNG VON RUHEZONEN
14
3.2 Wesentliche Störeinflüsse in der Sächsischen Schweiz
In Bezug auf den Anwendungsfall des Großen Zschand im Nationalpark Sächsische Schweiz
können unter ökologischen Gesichtspunkten folgende inhaltliche Anforderungen an die
Berechnung von Ruhezonen festgestellt werden. Da Tiere ihre Umwelt mit den drei primären
Sinnen Hören, Sehen und Riechen wahrnehmen, können besonders der Schall (Lärm), aber
auch Geruch und Sichtkontakt ein störender Faktor sein. Deshalb sollten die Pufferzonen
des Wegenetzes unter diesen drei Gesichtspunkten berechnet werden. Bei der Ausbreitung
dieser Faktoren hat das stark gegliederte Relief der Sächsischen Schweiz eine große
Bedeutung. Das Relief ist immer im Zusammenspiel mit Bewuchs, Bebauung, Boden und
Witterung zu sehen. Die Störgrößen werden durch das Relief in unterschiedlicher Weise
stark beeinflusst. Die Anforderungen an die Bestimmungen der Sichtbarkeit sind dabei die
unkomplizierteren. Im Abschnitt 7.2.2 wird die Berechnung einer Sichtbarkeitskarte in
Abhängigkeit vom Relief erläutert. Neben dem Relief spielt dabei auch die Art und das
Ausmaß der Vegetation eine wesentliche Rolle. Beispielsweise verdeckt ein Waldgebiet mit
dichten Unterholz mehr die Sicht in die Ferne als eine dünnstämmige Fichtenmonokultur, wie
sie in der Sächsischen Schweiz häufig vertreten ist.
Die Ausbreitung von Lärm hat im Gegensatz zur Sichtbarkeit natürlich viel mehr
Einflussgrößen als nur das Relief und die Vegetation. Wie weit sich der Schall ausbreitet,
hängt in erster Linie von den Eigenschaften der Schallquelle ab. Die Lautstärke ist hier die
wichtigste Eigenschaft. Aber auch die Frequenz ist nicht zu vernachlässigen, da tiefe Töne
weiträumiger wahrnehmbar sind als hohe Töne. Die Frequenz und die Lautstärke werden
von den einzelnen Tierarten aber auch unterschiedlich wahrgenommen. Der Lärm wird in
seiner Ausbreitung durch eine Menge anderer Faktoren beeinflusst. Sie können mindernde
aber auch verstärkende Wirkung haben. Zum Beispiel schirmen Felswände einerseits die
Lärmeinwirkung ab, andererseits können sie die Lärmeinwirkung durch Reflexion verstärken.
Die Porosität der Oberflächen ist dabei zu berücksichtigen. Weiterhin kann z.B. Windrichtung
und Windstärke den Schall erheblich beeinflussen. Für das Tier ist auch die Dauer oder
Impulshaltigkeit der Lärmeinwirkung von großer Bedeutung. Außerdem muss auch die
Tageszeit hinterfragt werden, da Lärm bei einzelnen Aktivitäten unterschiedlich wirkt. Allein
diese Beispiele demonstrieren die Komplexität der Berechnung von Lärmausbreitungen.
Jeder dieser Einflüsse kann unter bestimmten Bedingungen eine wichtige Rolle spielen.
Auch wenn die Auswirkungen scheinbar geringfügig sein mögen, können sie für den
Lebensraum geschützter Arten von großer Bedeutung sein.
INHALTLICHE ANFORDERUNGEN AN DIE BERECHNUNG VON RUHEZONEN
15
Die Immission von Gerüchen kann in einem Modell zur Schadstoffausbreitung in Luft
berechnet werden. Nach Bundes-Immissionsschutzgesetz §3 Abs. 4 sind Gerüche
Luftverunreinigungen, welche als Veränderungen der natürlichen Luftzusammensetzung, die
insbesondere durch Rauch, Ruß, Staub, Gase, Aerosole, Dämpfe und Geruchsstoffe,
definiert werden. Im Projektgebiet können Luftverunreinigungen z.B. durch den Sichtflug
oder die Staubausbreitung an Verkehrswegen entstehen. Neben
Schadstoffausbreitungsmodellen für die Luft, den Boden und das Wasser können auch
Modelle zur Ausbreitung von Strahlungen (z.B. Fahrzeuglicht), Erschütterungen (z.B. durch
Verkehrswege) oder Wärmeströmungen (z.B. in Abhängigkeit des Reliefs) berechnet
werden. Jedes dieser Ausbreitungsmodelle ist ein vergleichbar komplexes System, wie es
das Lärmausbreitungsmodell darstellt. Weiterhin ist die Frage zu stellen, von welcher Art
Quelle die Störeinflüsse ausgehen, denn sie wirken sich dabei in unterschiedlicher Art und
Weise auf den Naturraum aus. Die Störquelle ist im Projektgebiet hauptsächlich der
Wanderer. In anderen Bereichen des Nationalparks spielen aber auch Straßen-, Flug-,
Schienen- und Schiffsverkehr eine große Rolle. Somit müssen Lärm, Sichtbarkeit und
Geruch immer in Bezug auf die Art der Quelle betrachtet werden. Das heißt, dass sich das
Gefüge der äußeren Einflüsse um ein Vielfaches ausdehnt. Zur Quelle Wanderer schreibt A.
Bierwolf: ,,Allgemein ist zu bemerken, dass das Wandern an sich zu den ökologisch
verträglichsten Freizeitbetätigungen gezählt werden kann. ... Dennoch können sich auch im
Zusammenhang mit dieser an sich sehr "sanften" Form der Erholung bestimmte
Beeinträchtigungen bzw. Belastungen ergeben." [2, S.50]
Tiere können sich unter Umständen auch an Störungen gewöhnen. Dieser
Gewöhnungseffekt tritt in der Regel dann ein, wenn es sich um stetig wiederkehrende
Ereignisse gleichen oder ähnlichen Charakters handelt. ,,So sind Vögel entlang begangener
Wege meist weniger störempfindlich als Vögel in gering gestörten Bereichen." [35, S.19]
Andererseits verkürzt sich dadurch beim Verlassen des Nestes als Folge von Störungen die
Fluchtdistanz. Der Vogel setzt sich dadurch länger dem Stress aus und kommt bei doch
erfolgter Flucht nicht mehr dazu, das Gelege zuzudecken, um den Bruterfolg zu sichern. Bei
lange Zeit unbejagten Tierarten kann das Feindbild "Mensch" verblassen. Deshalb verringert
sich auch dort die Fluchtdistanz. Andererseits können optische Reize des Flugverkehrs bei
Tieren mit genetisch angeborenen Erkennen von Luftfeinden mit Flucht und
Schutzreaktionen verbunden sein. Diese Defensivverhaltensweisen sind mit großen
körperlichen Beanspruchungen verbunden. Selbst wenig frequentierte Straßen oder Wege
können allein durch ihren Erschließungscharakter für Tiere und Pflanzen erhebliche
populationsökologische Wirkungen haben. Solche Beobachtungsergebnisse sollen nur
beispielhaft zur Demonstration der Komplexität und Dynamik der ökologischen
INHALTLICHE ANFORDERUNGEN AN DIE BERECHNUNG VON RUHEZONEN
16
Zusammenhänge dienen. Für den Erhalt von stabilen Populationen können solche Effekte
von sehr großer Bedeutung sein und müssen somit bei der Beurteilung der Störeinwirkungen
unbedingt berücksichtigt werden, um sinnvolle Ergebnisse bei der Berechnung von
Ruhezonen zu ermitteln. Da bei Tieren meist nur äußerliche Reaktionen beobachtet werden
können, die immer in der Ganzheit des Systems gesehen werden müssen, ist es in vielen
Fällen gar nicht möglich, anhand stichhaltiger Untersuchungen das gesamte Ausmaß der
Störwirkungen zu beurteilen. Die Folgen der Ruhestörung durch den menschlichen Einfluss
sind in nachstehenden Abbildung verdeutlicht. [35, S.19 / 7, S.112]
Abb. 4: Folgen durch Ruhestörungen verursachter Verhaltensänderungen, [2, S.53]
3.3 Problem der Bewertung von Störeinflüssen
Da die Bewertung der Pufferzonen das eigentliche Problem der Thematik darstellt, soll dazu
in diesem Abschnitt näher darauf eingegangen werden. Unter störungsfreien Flächen sind all
die Flächen zu verstehen, die nicht von äußeren Faktoren beeinflusst werden. Ob diese
Flächen tatsächlich Ruhezonen und somit Lebensräume geschützter Arten darstellen, kann
erst anhand einer Bewertung dieser festgestellt werden. Somit ist zu prüfen, ob komplexe
artspezifische Anforderungen an einen Lebensraum erfüllt werden können. So schreibt M.
Czeranka: ,,Die Bewertung soll möglichst gut der Komplexität der Sachverhalte angepasst
sein." [9, S.35] Deshalb sollen dafür geeignete Größen logisch nachvollziehbar und
möglichst mess- bzw. bewertbar sein. Für jede Tier- oder Pflanzenart sind zunächst pro
INHALTLICHE ANFORDERUNGEN AN DIE BERECHNUNG VON RUHEZONEN
17
Störfaktor die jeweiligen Eigenschaften zu erfassen. Dabei muss auf artspezifische
Unterschiede entsprechend Fluchtstrategien sowie der Wahrnehmungs- und
Fluchtmöglichkeiten eingegangen werden [2, S.51]. Mit groß angelegten Projekten wird in
den verschiedenen Fachwissenschaften versucht, Indikatoren, Werte oder Merkmale im
Ökosystem zu bestimmen. Die anschließende Bewertung dieser Daten pro Kriterium oder
Merkmal hat sodann zielbezogen stattzufinden. Für die Bewertung pro Wertgut muss
schließlich eine Aggregation der einzelnen Merkmale bzw. Kriterien erfolgen. Die Art dieser
Wertaggregation ist dabei mit Hilfe von Expertenbefragungen festzustellen. Aber trotz aller
Forschungen kann z.B. das Verhalten von Tieren nicht mit strengen mathematischen
Algorithmen standardisierter Methoden erfasst werden. Außerdem müssen neben
Bewertungsaufgaben auch Vergleichsaufgaben gelöst werden. Diese sind innerhalb eines
einzelnen Kriteriums leicht durchführbar, da gleiche Skalen verwendet werden. Auch diese
Anforderung ist nicht in vollem Umfang erfüllbar. Bewertungsverfahren sind besonders auch
bei unzureichend spezifizierbaren Zusammenhängen nur sehr ungenau. Anhand der
Bewertungsergebnisse sollen letztlich Entscheidungen möglich sein. Deshalb sollte die
Bewertung laut M. Czeranka folgenden Qualitätsanforderungen gerecht werden [9, S.17, 35,
40, 41, 46, 115]:
-
Wissenschaftlichkeit, d.h. Anwendung des modernsten Erkenntnisstandes
-
Vollständigkeit bezüglich der Berücksichtigung aller wesentlichen Faktoren und
Rahmenbedingungen
-
Differenziertheit bezüglich Eindeutigkeit und Aussageschärfe
-
Transparenz und Nachvollziehbarkeit
-
Akzeptanz der Methoden und Bewertungsmaßstäbe
-
Flexibilität im Sinne von Anpassungsmöglichkeiten an geänderte
Rahmenbedingungen.
Bei der Genauigkeitsabschätzung der Bewertungsergebnisse spielen die Unsicherheiten und
Risiken bei der Verarbeitungsmethode sowie die verwendeten Daten eine wichtigste Rolle.
Weiterhin muss bei der Verwendung digitaler Methoden unbedingt hinterfragt werden, ob die
Verarbeitungsschritte fachwissenschaftlich überhaupt abgesichert sind. Die Umsetzung
eines Schemas mit GIS kann zwar "schöne" Ergebnisse liefern, aber bei Verwendung
ungeeigneter Skalen oder falscher oder unbeständiger Algorithmen wird die Güte der
Ergebnisse nur vorgetäuscht. ,,So sollen an geeigneten Stellen Zugriffssperrungen oder
Abbruchkriterien implementiert werden." [9, S.117] Außerdem sind bei großen
Untersuchungsgebieten die Daten selten so aktuell, wie sie eigentlich zur Problemlösung
INHALTLICHE ANFORDERUNGEN AN DIE BERECHNUNG VON RUHEZONEN
18
benötigt werden. Neben Fortpflanzungsfehlern während der Auswertung können auch nicht
angepasste Verarbeitungsschritte potentielle Fehlerquellen sein.
Aber all dieser Aufwand zur Modellierung komplexer Systeme und die Lösung der vielfältigen
Probleme lohnt sich spätestens dann, wenn die Bewertung großflächiger
Untersuchungsgebiete ansteht. Denn dann ist die Bearbeitung von Aufgabenstellungen unter
Berücksichtigung verschiedener Daten mit manuellen Methoden nicht mehr machbar
[9,
S.126].
BERECHNUNG DER RUHEZONEN IN DER EBENE
19
4 Berechnung von Ruhezonen in der Ebene
Hauptziel des Nationalparks Sächsische Schweiz ist der Schutz naturbetonter Bereiche einer
für Mitteleuropa einzigartigen Erosionslandschaft. Um mehr Klarheit über auftretende
Wechselwirkungen zwischen den menschlichen Einflüssen und der Umwelt zu erlangen,
müssen wissenschaftliche Forschungen und Dokumentationen zu solchen Prozessen
durchgeführt werden. Anhand einer räumlichen Analyse von generellen
Ausgangsinformationen und weiterführenden Forschungsergebnissen können die
Reaktionen des natürlichen Gleichgewichtes auf bestimmte Einwirkungen abgeschätzt
werden. So sollen digitale Analysemethoden herangezogen werden, da analoge Methoden
kaum noch durchführbar sind. Erfahrene Experten sehen aber den Computereinsatz bei
vielen naturschutzbezogenen Fragestellungen mit Recht sehr kritisch. Es wird
wahrscheinlich nur sehr schwer gelingen, das Wirkungsgefüge vollständig zu erfassen.
Deshalb können nicht in jedem Fall optimale Schutzmaßnahmen abgeleitet werden, die
einen möglichst ungehinderten Ablauf des komplexen Zusammenspiels natürlicher Prozesse
garantieren. Aber bereits die gemeinsame Analyse von vier oder fünf Faktoren
unterschiedlicher Flächenabgrenzung und vielfältiger Wertausprägung ist so komplex, dass
sie ohne geeignete Software kaum mehr möglich ist. Die reale Welt muss bei jeder
Abbildung in einem Modell vereinfacht werden. Das bedeutet auch immer
"Zusammenfassung, Weglassen und Abstraktion" [9, S.55]. Mit Hilfe räumlicher Analysen
können Planungsgrundlagen geschaffen werden, die die Entscheidungsfindung für gezielte
Sanierungs-, Rekultivierungs- oder Verbesserungsmaßnahmen unterstützen. In weiteren
Schritten können Alternativszenarien berechnet werden um zu untersuchen, wie sich
unterschiedliche Maßnahmen unter bestimmten Rahmenbedingungen auswirken. Um den
Erkenntniszuwachs aus der Kombination der vielfältigen Informationen maximal
auszuschöpfen, müssen diese in einem geeigneten Instrument effektiv verwaltet, bearbeitet
und analysiert werden. Zu diesem Zweck muss ein leistungsfähiges Geoinformationssystem
(GIS) zur raumbezogenen Analyse aller relevanten Informationen bereitgestellt werden. ,,Ziel
der GIS-gestützten Analyse soll es sein, mit räumlich und zeitlich differenzierten
Analysemöglichkeiten und gleichzeitiger Transparenz der Vorgehensweise, die Aufgaben
und Probleme beim Management in Nationalparken zu bewältigen." [6, S.16] Der Sinn eines
GIS liegt demzufolge in der erleichterten Darstellung von "Ist-Zuständen" und der schnellen
Prognose von Entwicklungen. Insbesondere sollen Auswirkungen von Umweltschäden
quantifiziert und räumlich zugeordnet werden können. [6, S.1 / 9, S.17 / 23, S.1 / 26, S.317 /
31, S.11]
BERECHNUNG DER RUHEZONEN IN DER EBENE
20
,,Geoinformationssysteme zeichnen sich durch die vielfältigen Arten der Datenanalyse aus.
Die Analysen dienen der Gewinnung von neuen Informationen... Ihre Methoden reichen von
geometrischen, logischen und relationalen Verknüpfungen der Daten bis hin zu statistischen
Verfahren... . Wesentlich ist dabei die Leistungsfähigkeit und die Art und Weise, wie sich
diese Methoden dem Benutzer präsentieren." [5, S.37] Einige Aufgaben in der Datenanalyse
sind Verschneidungen, Simulationen, Synthesen und Animationen. Das
Geoinformationssystem wird von R. Bill wie folgt definiert:
,,Ein Geoinformationssystem ist ein rechnergestütztes System, das aus Hardware, Software
und den Anwendungen besteht. Mit ihm können raumbezogene Daten digital erfasst,
redigiert, gespeichert, reorganisiert, modelliert und analysiert sowie alphanumerisch und
grafisch präsentiert werden." [3, S.4]
Die Methode der Zonengenerierung, auch Pufferbildung genannt, spielt bei der
Datenanalyse eine sehr wichtige Rolle. Insbesondere bei Umweltüberwachungen ist sie
Grundlage für Einflussberechnungen der einfachen Art [3, S.146]. Die Pufferbildung ist ein
geometrischer Vorverarbeitungsschritt zur Flächenverschneidung. Durch Verschneidung von
Störbereichen (Puffer) mit der Gesamtfläche können störungsfreie Flächen (Ruhezonen)
ermittelt werden, die in keiner der betroffenen Regionen liegen. Dabei ist zu beachten, dass
Pufferbänder mit fester Breite nur pauschale Annahmen für die tatsächliche Ausbreitung der
Störeinflüsse im System sind. Um eine Unterbewertung dieser Störungen zu vermeiden,
sollte die Pufferbreite nicht zu schmal gewählt werden. Die tatsächlichen Störbereiche haben
aber individuelle Schwankungen, sodass immer Abweichungen zur festen Bandbreite
auftreten werden. Wenn hingegen aber die Aufgabe lautet, Bereiche um Leitungen oder
Straßen zu ermitteln, in denen Festpunkte zu sichern sind, reicht eine feste Pufferbreite völlig
aus. Die Zonengenerierung findet also nicht nur in der Umweltüberwachung Anwendung. Es
sei bemerkt, dass es sogar schon Ansätze für Planungen von Trassen gibt, bei denen mittels
Pufferbildung ein Trassenentwurf nach bestimmten Regeln automatisch generiert wird.
Beispielsweise sollen dadurch betroffene Schutzflächen minimiert oder die Trassen über die
billigsten Grundstücke geführt werden [44].
Die Berechnung von Pufferflächen zur Analyse von Ruhezonen soll in den nächsten
Abschnitten demonstriert werden. Dabei ist zu beachten, dass diese Methode keine
naturschutzfachlich wertvollen Ergebnisse liefern kann. Es wird dadurch nur stark
generalisiert deutlich gemacht, wie sich Einflussbereiche des Wegenetzes der Sächsischen
Schweiz ausbreiten und welche Anteile sie von der Gesamtfläche einnehmen.
BERECHNUNG DER RUHEZONEN IN DER EBENE
21
4.1 Definition Puffer
Die Pufferbildung ist eine Grundfunktionalität eines Geoinformationssystems. Die Bildung
von Pufferbereichen dient der Erzeugung eines neuen Flächensatzes und ist damit ein
Schritt zur geometrischen Aufbereitung der Ausgangsdaten für eine anschließende
Flächenverschneidung [36, S.25]. Die Pufferflächen um punkt-, linien- und flächenförmige
Objekte werden durch Polylinien begrenzt. Die Flächen lassen sich einseitig oder beidseitig
um die zu puffernden Objekte erzeugen. Bei der Behandlung der Enden von Pufferbändern
gibt es unterschiedliche Verfahren. Diese können einen rechteckigen oder runden Abschluss
erzeugen. Es ist weiterhin zu beachten, dass es zwei Varianten der Pufferflächenbildung
gibt. Zum einen kann eine gemeinsame Fläche aller Einzelpuffer gebildet werden, zum
anderen können die einzelnen Puffer auch separate Flächen bilden. Die vereinigte
Pufferfläche findet Anwendung bei konkreten Flächenbilanzen, dagegen werden einzelne
Pufferflächen zur Analyse von Intensitäten angewandt. Die Pufferbildung in der Vektorwelt
beruht auf der Bestimmung von Parallelen, wobei in Rastergrafiken mit der
Abstandstransformation gearbeitet wird [4, S.32].
4.1.1 Pufferberechnung in SICAD/SD
Im SICAD/SD MILLENIUM EDITION Version 4.0 - Service Release 1 ist standardmäßig
keine Funktionalität zur Pufferbildung enthalten. Auf der Internetseite http://www.sicad.de
gibt es jedoch eine kostenlose Programmerweiterung, die nicht als offizieller Bestandteil
unterstützt wird. Zukünftig soll diese Erweiterung in die SICAD/SD Standardversion integriert
werden. Das zu startende Modul bezieht sich stets auf das geöffnete aktuelle Projekt. Es
besteht einerseits die Möglichkeit, die auszuführende Datei (sdanalysis1.exe) direkt
aufzurufen oder andererseits in die Funktionsleiste von SICAD/SD einzubinden. Nachdem
der Pfad unter Kommandos definieren eingestellt wurde, kann dem Werkzeug eine frei
definierbare Schaltfläche für die Funktionsleiste zugewiesen werden. Das Modul puffert nicht
nach Objektauswahl in der Grafik, sondern greift grundsätzlich auf die Datei der aktiven
thematischen Ebene zu, die dabei aber nicht mit Sachdaten gekoppelt sein darf. Deshalb
müssen z.B. Wege unterschiedlicher Klassen in getrennte Dateien im Vektorformat C60
abgespeichert werden, damit Wegeklassen unterschiedlicher Pufferbreiten berechnet
werden können. Die Pufferergebnisse werden immer in eine neue Ausgabedatei
geschrieben. Linien werden mit diesem Modul immer beidseitig gepuffert, wobei die Enden
der Pufferbänder immer rund abschließen. Dabei ist zu bedenken, dass die abgerundeten
Enden der Pufferkontur durch Linienzüge approximiert werden. ,,Dies führt zu einer
Ergebnisfläche mit u.U. sehr vielen Stützpunkten." [56] Nach diversen Einstellungen, wie z.B.
BERECHNUNG DER RUHEZONEN IN DER EBENE
22
Pufferbreite, wird für alle ausgewählten Elemente eine gemeinsame Pufferfläche berechnet.
Dies ist aber nur bei einer Stützpunktanzahl unter 8000 möglich. Werden für die Fläche mehr
als 8000 Stützpunkte benötigt, ist die Auswahl Ein Pufferobjekt erzeugen zu entfernen. Somit
wird für jedes Element eine separate Fläche berechnet. Bei der Bildung von Einzelflächen
kommt es besonders an Wegekreuzungen und an Übergängen von unterschiedlichen
Wegabschnitten zu Überlagerungen der entsprechenden Pufferflächen. Sie werden bei der
Flächenverschneidung von Puffer und Gesamtfläche mehrfach gewertet und führen damit in
einer Flächenbilanz zu falschen Ergebnissen. Aus diesem Grund müssen die Zonen
zunächst vereinigt werden.
Es wurde auch versucht die ebene Pufferberechnung des gesamten Projektgebietes mit
SICAD/open zu realisieren, dies führte aber zu keinem entsprechenden Ergebnis.
Hauptursache war, dass die Vektoren der Wegegeometrie nicht als Polylinien, sondern in
Form von einzelnen Linien importiert wurden. Bei der Pufferberechnung wurde für jede Linie
je eine Pufferfläche erzeugt, was einen enormen Rechenaufwand verursachte. Die
Vereinigung der einzelnen Pufferflächen ist noch viel rechenintensiver, deshalb wurde die
Pufferbildung nach 24 Stunden abgebrochen. Die einzelnen Linien mittels Programmierung
zu Polylinien zusammenzufassen, wäre ebenfalls aufgrund des hohen Aufwands als Lösung
des Problems nicht sinnvoll gewesen.
Abb. 5: unvereinigte / vereinigte Pufferflächen
BERECHNUNG DER RUHEZONEN IN DER EBENE
23
4.1.2 Vereinigung der Pufferflächen in AutoCAD2000
Im SICAD/SD kann keine Vereinigungsfläche berechnet werden, denn bei der
Analysefunktion Flächenverschneidung bietet SICAD/SD nur den Ergebnistyp Schnittmenge
an. Neben den booleschen "AND" wären aber weitere Operatoren wie z.B. "OR, XOR"
sinnvoll. Aus deren Kombinationen ließe sich dann auch mit SICAD/SD ein Ergebnis
berechnen. In diesem Projekt mussten die Pufferflächen also zunächst mit einem anderen,
geeigneteren Programm bearbeitet werden.
Aufgrund des weitreichenden Funktionsumfanges und der komfortablen Bedienoberfläche
von AutoCAD2000 wurde dieses Programmsystem bevorzugt verwendet. Um die
Vektordaten der Pufferflächen aus dem SICAD/SD-Vektorformat C60 zu exportieren, ist es
notwendig, sie in das DXF-Schnittstellenformat (Drawing eXchange Format) umzuwandeln.
Der Konverter C60 nach DXF der Firma TOPO graphics setzt jedoch keine Flächen um. Es
wurden nur die geschlossenen Flächenkonturen als Linien exportiert. Außerdem bot der
Konverter die Möglichkeit, den Inhalt mehrerer C60-Dateien in einer DXF-Datei
zusammenzufassen. Somit ließen sich die Flächenkonturen der Pufferergebnisse aus
mehreren Dateien der einzelnen Wegeklassen (siehe Abschnitt 4.1.1) zusammenfügen.
Nach dem erfolgreichen Import der DXF-Datei in AutoCAD2000 mussten Regionen gebildet
werden, um die Funktion Volumenkörper vereinigen anwenden zu können. Da sich diese
Funktion eigentlich auf Volumenkörper bezieht, wurden anfangs die Konturlinien über die
Funktion Extrusion zu Volumenkörpern umgewandelt, auf die die booleschen Operatoren
angewendet werden konnten. Nach einigen Lösungsversuchen stellte sich aber heraus, dass
der Datentyp Region ähnliche Funktionalitäten zulässt, jedoch bei einem geringeren
Arbeitsaufwand. Regionen bestehen aus geschlossenen Objekten, die mit booleschen
Operatoren flexibel geformt werden können [24, S.551]. Da es sich bei den importierten
Vektordaten um "geschlossene" Linienkonturen handelt, können diese in Regionen
umgewandelt werden. Dabei repräsentiert jede Region eine Pufferfläche aus SICAD/SD. Die
einzelnen Regionen wurden durch die Funktion Vereinigung zu einer gemeinsamen Region
zusammengefasst. Somit stellt dieser Datentyp in AutoCAD2000 ein Mittel zur Vereinigung
der einzelnen Pufferflächen bereit.
BERECHNUNG DER RUHEZONEN IN DER EBENE
24
4.1.3 Probleme beim Datenaustausch DXF nach C60
Um die bearbeiteten Flächendaten in das SICAD/SD-Projekt wieder einzufügen, ist die
Rekonvertierung von DXF nach C60 notwendig. Der Datenaustausch mittels Konverter DXF
nach C60 gliedert sich dabei in 3 Teilschritte:
-
Analyse der DXF-Datei
-
Erzeugen einer leeren SICAD/SD-Vektorstruktur
-
Konvertierung der Geometrie.
Bei dieser Konvertierung traten erhebliche Probleme auf, deren Lösungen im Folgenden
näher erläutert werden:
-
keine vollständige Unterstützung des DXF 2000-Formates durch den Konverter:
Ausgangspunkt der Konvertierung sind die vereinigten Pufferflächen in Form einer Region in
AutoCAD2000. Die Fläche dieser Region wird in SICAD/SD als ZPOLYGON benötigt. Aus
der DXF-Datei wurden aber keine Objekte (Punkte, Linien, Flächen) ins C60-Format
umgesetzt, sodass nur eine leere C60-Datei entstand. Die Ursache dafür war die Region,
welche vom Konverter z.Zt. nicht interpretiert werden kann, weil dieser das AutoCAD2000
DXF-Format nicht vollständig unterstützt. Das Problem konnte durch die Verwendung des
AutoCAD R12/LT2 DXF-Format gelöst werden. Dadurch wird die Flächenkontur der Region
als Block abgespeichert, der in seinen Elementen aus Linien besteht. Der Grund für die
Verwendung des DXF-12-Formates seitens der Firma TOPO graphics liegt darin, dass es
sich hierbei um die letzte offiziell dokumentierte und standardisierte DXF-Version handelt.
- Inselflächenproblem:
Die vereinigten Pufferflächen des Wegenetzes umschließen Inseln, die als Ruhezonen zu
verstehen sind (siehe Abb. 6). Durch den Import der Daten wurden diese Inseln auch in
Flächen umgewandelt. Diese waren aber nicht, wie zu vermuten wäre, räumlich begrenzt,
sondern dehnten sich über ihre eigentlichen Grenzen aus. Somit lagen immer mehrere
Flächenobjekte übereinander. Eine manuelle Nachbearbeitung ist aufgrund der
Datenmengen und Unübersichtlichkeit der Flächenüberlagerungen nicht zweckmäßig. Die
Lösung war hier der Import des "Negativbildes" der Pufferzonen. Dieses Negativ konnte mit
Hilfe der booleschen Operatoren in AutoCAD2000 gebildet werden. Die Differenz aus der
Region der Gesamtfläche und der Region der Pufferflächen ist die Region der Inselflächen,
BERECHNUNG DER RUHEZONEN IN DER EBENE
25
welche die Ruhezonen repräsentiert. Nach der Konvertierung konnte die C60-Datei der
Inselflächen in das SICAD/SD-Projekt hinzugefügt werden. Die Vektorebene in SICAD/SD
enthält somit die Flächen der Ruhezonen.
Abb. 6: Positiv/Negativ der Inselflächen
-
Falsche Geometrie:
Um einen Block durch die Konvertierung in Flächen (ZPOLYGON) umzusetzen, muss
zunächst die entsprechende Schaltfläche Flächenbildung ausgewählt werden. Die Blöcke im
DXF-Format wurden aber nur teilweise zu Flächenobjekten umgesetzt. Außerdem
entstanden in der C60-Datei unbekannte Linienobjekte (ZPOLYLINE) in völlig
unregelmäßiger Struktur. Das gleiche Problem ist anscheinend auch in der Diplomarbeit von
Herrn Matthias Reinhardt aufgetreten. Es wurden Vektoren des Wegenetzes geometrisch
falsch dargestellt [32, S.37]. Dieses Problem trat auch bei der Konvertierung von
AutoCAD12-DXF nach C60 auf. Auch durch verschiedenste Konvertierungsvarianten, wie
z.B. die Konvertierung über das SQD-Format als Zwischenformat oder das Editieren der
Steuerdatei, waren die Ursachen der Konvertierungsfehler nicht feststellbar und
ausschaltbar. In Zusammenarbeit mit der Entwicklerfirma TOPO graphics konnten die
Probleme gelöst werden. Die fehlerhafte Flächenbildung war zum einen auf den Konverter
und zum anderen auf das Datenmaterial zurückzuführen. Daraufhin wurde eine neue
BERECHNUNG DER RUHEZONEN IN DER EBENE
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Steuerdatei zur Verfügung gestellt, die im Verzeichnis des Konverters auszutauschen war.
Von der Softwarefirma wurde das Problem wie folgt beschrieben:
,,Bei Flächen mit mehr als 1024 Lines kann aufgrund der internen
Beschränkungen von SICAD/SD trotzdem ein Problem von "Pseudolinien"
auftreten. In diesem Fall, wie auch generell, sollten die DXF-Daten schon
in AUTOCAD2000 für die Konvertierung speziell aufbereitet werden:
Flächen in AUTOCAD sollten besser als POLYLINE (mit dem Attribut "closed")
erzeugt werden oder die LINES vor der Konvertierung in POLYLINES
umgewandelt werden; ist dies der Fall, kann der Konverter die Daten ohne
weitere Probleme als Flächen in SICAD/SD übernehmen. Die von Ihnen gewählte
Form mit LINES führt bei großen Flächen mit vielen Stützpunkten fast
zwangsläufig zu den aufgetretenen Problemen, da SICAD/SD bei der Anzahl der
Subobjekte die geschilderte Begrenzung besitzt." [58]
Die LINES entstehen durch die Konvertierung der Region in das DXF-12-Format. Die
Pufferkonturen bestehen durch die Approximation der Enden aus vielen Linienstücken. Die
daraus resultierende hohe Anzahl von Stützpunkten führte aufgrund der internen
Beschränkungen zum Abbruch des Datenaustausches. Die Umwandlung von LINES in
POLYLINES mit AutoCAD2000 ist ein manueller Prozess, der bei großen Datenmengen
unangebracht ist. Da es sich bei der Berechnung der Pufferzonen nur um pauschale
Annahmen handelt, können die eng aufeinanderfolgenden Stützpunkte der Flächen
miteinander verschweißt werden. Mit Hilfe des 3D-Studio MAX R3 konnte mit einer
Stützpunkttoleranz von einem Meter die Punktanzahl auf etwa die Hälfte reduziert werden.
Dazu musste die AutoCAD-DWG-Datei ins 3D-Studio importiert, die Scheitelpunkte des
Flächennetzes auf einen Meter verschweißt (weitere Erläuterungen zu diesen Thema in
Abschnitt 7.1.2) und wieder als DWG nach AutoCAD2000 exportiert werden. Um die Daten
mit reduzierter Stützpunktfolge wieder erfolgreich in das C60-Format konvertieren zu
können, ist es zunächst notwendig, das entstandene Vielflächennetz in seinen Ursprung zu
zerlegen und daraus wieder Regionen zu bilden. Diese werden durch das DXF-12-Format
wieder in konvertierbare Blöcke umgesetzt. Die Grenzen dieser Methode liegen im
Genauigkeitsverlust der Geometrie. Übersteigt die Stützpunktanzahl trotz Verschweißung die
internen Beschränkungen von 1024, muss als weitere Maßnahme die DXF-Datei in mehrere
Teile zerlegt werden, die dann im SICAD/SD anschließend wieder zusammenzufügen sind.
Werden die internen Beschränkungen von SICAD/SD schon mit einer einzelnen Region
überschritten, muss diese in Teilflächen zerlegt werden. Weiterhin ist zu beachten, dass
durch den Konverter kein "Block im Block" umgesetzt werden kann. Nachdem die erzeugte
C60-Datei auch erfolgreich als Vektorebene in SICAD/SD hinzugefügt werden konnte, war
Details
- Seiten
- Erscheinungsform
- Originalausgabe
- Jahr
- 2001
- ISBN (eBook)
- 9783832478995
- ISBN (Paperback)
- 9783838678993
- DOI
- 10.3239/9783832478995
- Dateigröße
- 4 MB
- Sprache
- Deutsch
- Institution / Hochschule
- Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden – Vermessungstechnik
- Erscheinungsdatum
- 2004 (April)
- Note
- 1
- Schlagworte
- digitales geländemodell scop ruhezone
