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GIS als entscheidungsunterstützendes Werkzeug in der Verkehrsplanung - am Beispiel von Flächenzerschneidung und Immissionsbelastung
(2000) Stauch, Carola; Kaule, Giselher (Prof. Dr.)
Der stetig zunehmende Ausbau des Verkehrswegenetzes hat eine erhebliche Flächeninanspruchnahme zur Folge. Die Ressource 'gering belasteter Freiraum' ist jedoch nicht vermehrbar und wird daher zu einem kostbaren schützenswerten Gut. Dabei muß das Leitbild 'Umweltverträgliche Mobilität' zur Vermeidung von Ausweicheffekten für einen größeren Raum definiert werden. Ziel dieser Arbeit ist daher die Entwicklung eines GIS-gestützten Verfahrens zur Analyse und Bewertung der beiden verkehrsbedingten Belastungsarten Flächenzerschneidung und Immissionsbelastung am Beispiel eines größeren Landschaftsausschnitts, der Region Stuttgart. Für drei verschiedene planerische Bezugseinheiten - Typebene (Bezugsraum: ganze Region), Objektebene I (Bezugsraum: Wassereinzugsgebiet) und Objektebene II (Bezugsraum: Straßen- bzw. Schienenkorridor) genannt - wurden verkehrliche Auswirkungen auf die Umwelt erfaßt. Auf der Typebene wurden zwei GIS-Methoden vorgestellt, die zur Ausweisung von unbelasteten Räumen, die für die gesamte Region Bedeutung haben, führen. Der Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit lag auf den Effekten der Netzdichte, die innerhalb der Objektebene I analysiert und bewertet wurden. Das Gefährdungspotential wurde dabei als Funktion der Vorbelastung, Zusatzbelastung sowie der Empfindlichkeit gegenüber verkehrlicher Belastung definiert. Zur Verknüpfung der hierbei verwendeten Indikatoren wurden mehrkriterielle Bewertungsverfahren eingesetzt. Auf der Objektebene II schließlich, wurde eine Bilanzierung der durch Luftschadstoffe und Lärm belasteten Flächen zwischen den Jahren 1995 und 2010 vorgenommen.Die wichtigste digitale Datengrundlage war ATKIS (Amtliches Topographisch-Kartographisches Informationssystem Deutschlands), das die Grundlage für eine automatisierte Ableitung sowohl der Bezugseinheiten als auch der Indikatoren bildete. Abschließend wurde die Bedeutung dieses Ansatzes zur Bewertung verkehrsbedingter Belastung für die Planung diskutiert.
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Die Katalysatorfunktionen partizipativer Planung im Umweltschutz : kooperative und bürgernahe Projekte als neue Instrumente einer umsetzungsorientierten Umwelt- und Landschaftsplanung
(2001) Oppermann, Bettina; Kaule, Giselher (Prof. Dr.)
Zunehmend wird im vorsorgenden Umweltschutz der Ausgleich von Wertdifferenzen und Interessen zur Voraussetzung der Umsetzung von Plänen und Programmen. Die zunächst deskriptiv geschilderten Fälle aus den Bereichen des Hochwasserschutzes, der Abfall- sowie der Landschafts- und Agrarplanung werden mithilfe eines Entscheidungsmodells, eines Akteursmodells und eines Projektzyklusmodells in ihre planerischen Komponenten zerlegt. In einem Morphologischen Kasten werden dann die jeweils funktionsidentischen Steuerungselemente darstellt. Aus den Erfahrungen der Fallstudien können folgende Erfolg fördernde Kennzeichen zur Diskussion gestellt werden: die realistische Einschätzung der Problemlösekapazität eines diskursiven Ansatzes gegenüber einem nicht diskursiven Ansatz, die Diskursivität, d. h. die Verständigungsorientierung im Projekt selbst, die Qualität der Pro-jekt- und Diskursergebnisse, der Integrationserfolg der projektförmigen Diskurse in formale und legitimierte Planungs- und Entscheidungssysteme und für Forschungs- und Pilotprojekte die erreichte Verbesserung des Wissensstandes in Forschung und Praxis. Diskursive Projektkonstellationen müssen eine notwendigen Tiefe der Erörterungen beziehungsweise eine „Bedachtheit“ des Beratungsergebnisses (Deliberationsstufe) gewährleisten. Spontane Urteile können in deliberierte, bedachte Urteile transformiert werden, indem sie methodisch nachvollziehbar gebildet werden. Kooperative und bürgernahe Projekte haben dann eine Chance, einen festen Platz im Repertoire der vorsorgeorientierten Umweltplanung zu erlangen, wenn die durch sie erzeugte Kom-plexität mithilfe von Instrumenten katalytisch gesteuert werden kann. Sie werden das ausdifferenzierte Umweltplanungsplanungssystem nicht ersetzen aber sinnvoll ergänzen können.
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Parkstrukturmerkmale – ein Beitrag zur Quantifizierung des Nutzungspotenzials öffentlicher Grün- und Erholungsanlagen : Beispielhafte Untersuchung in zwei deutschen Großstädten unter besonderer Berücksichtigung von Zentralitätsmaßen
(2009) Eisenberg, Bernd; Kaule, Giselher (Prof. Dr.)
Die vorliegende Arbeit untersuchte die Einsatzmöglichkeiten raumbezogener Analysemethoden für die Freiraumplanung mit dem Ziel, das Nutzungspotenzial von Grün- und Erholungsanlagen anhand von Parkstrukturmerkmalen zu beschreiben und zu beurteilen. In einem dreistufigen Arbeitsverfahren wurden zunächst die theoretischen und methodischen Grundlagen erarbeitet und die aus freiraumplanerischer und wissenschaftstheoretischer Sicht notwendigen Anforderungen an Parkstrukturmerkmale erstellt. Anschließend wurden die dabei auftauchenden besonderen methodischen Fragestellungen vertieft und schließlich die Parkstrukturmerkmale auf zwei Maßstabsebenen – stadtweit und auf Parkanlagen bezogen – am Beispiel der Freiraumsysteme Hamburgs und Stuttgarts untersucht. Eingebunden war diese Untersuchung in das Forschungsfeld der Freiraumplanung. Die Arbeit griff aus der Gruppe der Grün- und Erholungsanlagen den Typ der Parkanlage heraus und konzentrierte sich auf erholungsorientierte Funktionen dieser Anlagen, d.h. das Nutzungsspektrum Spiel, Sport, Naherholung, Naturerleben und Kommunikation. Die Entwicklung und Erprobung von Parkstrukturmerkmalen war von dem Leitgedanken getragen, eine Grundlage für die Beurteilung des Nutzungspotenzials öffentlicher Parkanlagen zu erarbeiten und orientierte sich an den Anforderungen für Strukturmerkmalen der Landschaftsanalyse, den Landschaftsstrukturmaßen. Parkstrukturmerkmale müssen demnach eindeutig einer Freiraumfunktion zu zuordnen sein, die dafür relevanten strukturellen Eigenschaften des städtischen Freiraums wiedergeben, nachvollziehbar und anschaulich sein, die zuverlässige Reproduzierbarkeit der Mess- und Berechnungsergebnisse gewährleisten sowie effizient und praktikabel sein. Für die aus der Literatur ermittelten Einflussfaktoren auf das erholungsorientierte Nutzungspotenzial, wie Übersichtlichkeit, Nutzungsoffenheit oder Erreichbarkeit wurden raumbezogene Merkmale beschrieben. In einer umfassenden statistischen Analyse (Faktorenanalyse) von über 1.200 Anlagen in Hamburg bzw. 130 in Stuttgart erwiesen sich Merkmale der Merkmalsgruppen Form, Nutzung, Umfeld und Konfiguration im Rahmen einer Faktorenanalyse als relevant. Der methodische Schwerpunkt lag auf der Entwicklung und Erprobung konfigurativer Strukturmerkmale. Unter Konfiguration wurden im Kontext dieser Arbeit sich überlagernde, stadträumliche Bezüge verstanden, die mit Hilfe topologischer Zentralitätsmaße gemessen werden können und dessen Analysemethoden im Rahmen des Space-Syntax-Forschungsfeldes entwickelt wurden. Ein Vorteil der konfigurativen Merkmale ist darin zu sehen, dass der gesamte, potenziell nutzbare städtische Freiraum Gegenstand der Analyse ist. Daher konnten Parks als integraler Bestandteil des öffentlichen Bewegungsraums untersucht und implizit die wechselseitigen Beeinflussungen einbezogen werden. Es zeigte sich, dass die Einbindung von Parks und z.T. auch Spielplätzen in die umgebende Stadtstruktur sowie die innere Parkstruktur mit konfigurativen Merkmalen beschrieben und dass somit über Nutzungsschwerpunkte und -intensität geurteilt werden kann. Die methodischen Probleme, die mit einem universellen Ansatz der Freiraumanalyse verbunden sind, traten deutlich hervor. So stellte sich z.B. die Frage nach der Maßstäblichkeit der Grundlagenkarten und der Auflösung der räumlichen Einheiten der Analysekarten - in der vorliegenden Studie die so genannten Axial-Linien und Segment-Linien. Im Rahmen der Arbeit wurden daher Verfahren zur Vergleichbarkeit der Grundlagenkarten entwickelt und validiert. Es zeichnete sich jedoch weiterer Forschungsbedarf ab, insbesondere zur Frage des Einflusses topographischer Konstanten, wie z.B. Kessellage und natürliche Barrieren, für die Konfiguration einer Stadt und ihres Freiraums. Die anlagenbezogenen Untersuchungen zeigten, dass in Parkanlagen spezifische Konfigurationen auftreten, die andere Aktivitätsmuster aufweisen als außerhalb der Anlagen. Um diese Aktivitätsmuster vorherzusagen, haben sich die Raumrepräsentationen mit vereinfachten Axial-Linien-Karten und mit Segment-Linien-Karten als sinnvoll erwiesen; beide Verfahren konnten die Frequentierung von Wegeabschnitten und Bereichen im Park hinreichend erklären. Für Parkbesucher sind, wie die Literaturrecherche ebenfalls zeigte, Kopräsenz und Überschaubarkeit wichtige Faktoren der Parknutzung und der Beurteilung der Aufenthaltsqualität. Für die Analyse der Bewegungsmuster als ein Faktor der Kopräsenz, waren Linien-Analyse-Karten geeignet. Sichtfeld- und Sichtbarkeits-Graphen-Analysen in Kombination mit Methoden der Wahrnehmungspsychologie wurden jedoch die größten Möglichkeiten zugeschrieben, um affekthafte Raumqualitäten beurteilen zu können. Es wurde empfohlen, eine weitere Merkmalsgruppe, die den visuell-räumlichen Eindruck erfasst, zu den Parkstrukturmerkmalen hinzuzufügen, um die Freiraumplanung mit adäquaten Methoden zur Ermittlung des Nutzungspotenzials von Grün- und Erholungsanlagen auszustatten.
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Resistance and resilience of European beech forests (Fagus sylvatica L.) after forest fire
(2016) Maringer, Janet; Kaule, Giselher (Prof. Dr.)
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Schutzverantwortung von Gemeinden für Zielarten in Baden-Württemberg
(2006) Jooß, Rüdiger; Kaule, Giselher (Prof. Dr.)
Ziel der Arbeit ist es, eine Einschätzung der Aussagekraft der im Rahmen des Projekts "Informationssystem Zielartenkonzept Baden-Württemberg (ZAK)" entwickelten Methodik der Zuweisung ‚besonderer Schutzverantwortungen’ für Zielarten der Fauna zu den Gemeinden Baden-Württembergs zu erhalten. Mit dem "Informationssystem ZAK" wurde ein webbasiertes Planungswerkzeug zur Erstellung faunistischer Zielarten- und Maßnahmenkonzepte entwickelt, das auf dem Zielartenkonzept Baden-Württemberg aufbaut. Ziel der Informationsebene "besondere Schutzverantwortung" des Planungswerkzeugs ist es, der Naturschutzverwaltung und Entscheidungsträgern zu verdeutlichen, für welche Lebensraumtypen einer Gemeinde eine besondere Verantwortung aus landesweiter Sicht für Schutz und Entwicklung charakteristischer Zielarten zukommt. Hintergrund ist, dass noch großräumig bzw. zahlreich vorhandene Biotoptypen innerhalb der Gemeinden oft als wenig schutzbedürftig eingeschätzt werden. Zudem stellen Grenzen administrativer Einheiten aus ökologischer Sicht betrachtet meist willkürliche Ausschnitte der Landschaft dar. Gleichzeitig werden hier raumwirksame Entscheidungen getroffen, deren ökologische Wirkungen weit über den administrativen Zuständigkeitsbereich hinaus reichen können. Der entwickelte Ansatz basiert auf dem "Verantwortlichkeitskonzept" im Naturschutz. Anhand GIS-gestützter Landschaftsanalysen wurden landesweit Flächen mit besonderer potenzieller Habitateignung ("Habitatpotenzialflächen") für 25 zu ökologischen Anspruchstypen gruppierte Zielartenkollektive der Fauna räumlich abgebildet. Dies geschah in Form wissensbasierter Habitatmodelle durch die Umsetzung von Schlüssel-Habitatfaktoren der Anspruchstypen in landesweite GIS-Datensätze und die Anwendung expertenbasierter Selektionsregeln. Aus den Flächenkulissen der Habitatpotenzialflächen wurden über zwei Indikatoren, welche die Flächengröße und die Verbundsituation der Potenzialflächen berücksichtigen (Indikatoren "Flächengröße" und "Biotopverbund"), über ein Rankingverfahren für jeden Anspruchstyp Vorranggebiete aus landesweiter Sicht ausgewählt. Den Gemeinden mit Anteil an den Vorranggebieten wurde eine besondere Schutzverantwortung für den jeweiligen Anspruchstyp bzw. das zugehörige Zielartenkollektiv zugewiesen. Im Rahmen der Dissertation wurden verschiedene Aspekte der Gesamtmethodik für ausgewählte Anspruchstypen anhand tierökologischer Geländedaten validiert. Analysiert wurden der Anspruchstyp "Kalkmagerrasen" in Bezug auf die Artengruppen Tagfalter, Widderchen und Heuschrecken, der Anspruchstyp "Streuobstgebiete" hinsichtlich der Avifauna, der Anspruchstyp "Lössböschungen und Hohlwege" bzgl. ausgewählter Wildbienen-Arten sowie der Anspruchstyp "Ackergebiete mit Standort- und Klimagunst aus tierökologischer Sicht" anhand der Verbreitung der Grauammer. Untersucht wurden die Fragestellungen: (1) Validität der landesweiten Habitatmodelle (2) Eignung der Indikatoren "Flächengröße" und "Biotopverbund" zur Auswahl von Vorranggebieten (3) Lage tierökologisch besonders bedeutsamer Gebiete ("hotspots") in Gemeinden mit besonderer Schutzverantwortung (4) Empirische Analyse der Zielartenhypothese. Für die Umsetzung des Indikators "Biotopverbund" wurde mit der Erzeugung der "potenziellen Verbundräume" ein neues GIS-basiertes Verfahren zur Verbundanalyse von Flächenkonfigurationen entwickelt und empirischen Prüfungen anhand tierökologischer Geländedaten unterzogen. Mit der "Radialen Sichtkantenanalyse" wurde ein bestehendes Verfahren der Verbundanalyse weiterentwickelt. Für die Validierungen kamen neben diversen Verfahren der schließenden Statistik auch explorative Methoden wie Ähnlickeitsanalysen und multivariate Ordinationsverfahren sowie die Analyse geschachtelter Artengemeinschaften ("nestedness") zum Einsatz. Für die analysierten Anspruchstypen und Artengruppen kann gezeigt werden, dass die entwickelte Methodik zur Zuweisung besonderer Schutzverantwortungen zu den Gemeinden Baden-Württembergs insgesamt konsistent und plausibel ist. Die Flächenkulissen der Habitatmodelle weisen eine hohe Übereinstimmung mit dem Vorkommen charakteristischer Zielarten auf. Die Indikatoren "Flächengröße" und "Biotopverbund" zur Auswahl von Vorranggebieten erweisen sich in der Kombination als geeignet, tierökologisch besonders bedeutsame Gebiete - mit vorrangigem Vorkommen hochrangiger Zielarten - auszuwählen. Die Zuweisung besonderer Schutzverantwortungen - unter vergleichender Anwendung verschiedener Schwellenwerte zur Auswahl von Vorranggebieten - verdeutlicht die Konsistenz der entwickelten Methodik. Die Anwendung strenger Schwellenwerte resultiert in einer systematischen Erfassung zunächst derjenigen Gemeinden mit den höchsten Zielartensummen. Bei Anwendung weiter gefasster Schwellenwerte erfolgt eine sukzessive Ausdehnung der besonderen Schutzverantwortung auf Gemeinden mit einer geringeren Anzahl gemeldeter Zielarten. Die Validierungen zeigen, dass in den Gemeinden mit besonderer Schutzverantwortung ein besonders bedeutsames Habitatangebot aus landesweiter Sicht besteht und ein vorrangiges Vorkommen hochrangiger Zielarten festgestellt werden kann. Die Informationsebene dient der Identifizierung der "Eigenart" einer Gemeinde aus naturschutzfachlicher Sicht. Sie soll zur Zielbestimmung von Naturschutzstrategien und zur Leitbildentwicklung herangezogen werden. Mit der konsequenten Anwendung des "Informationssystem ZAK" und der Berücksichtigung der besonderen Schutzverantwortungen der Gemeinden kann künftig ein wichtiger Beitrag zum Erhalt der Artenvielfalt in Baden-Württemberg geleistet werden.
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Stadtnahe Landwirtschaft in der Stadt- und Freiraumplanung : Ideengeschichte, Kategorisierung von Konzepten und Hinweise für die zukünftige Planung
(2001) Lohrberg, Frank; Kaule, Giselher (Prof. Dr.)
Die Arbeit untersucht, wie die kommunale Stadt- und Freiraumplanung der letzten 150 Jahre die stadtnahe Landwirtschaft behandelt hat. Welche Sichtweise prägt die Planung, welche Leitbilder werden verfolgt, welche Konzepte entworfen? Stadtnahe Landwirtschaft wird von der Planung von zwei Seiten betrachtet: als Nutzung, die es zu lenken gilt und als Landschaft, die gestaltet werden soll. Ging es einer nutzungsorientierten Planung v.a. nach den Krisenzeiten der Weltkriege darum, die stadtnahe Landwirtschaft zu intensivieren, so gilt das Interesse der letzten 20 Jahre einer Extensivierung der Nutzung. Nicht mehr die Steigerung der Agrarproduktion steht im Vordergrund kommunaler Planung, sondern die ökologischen und sozialen Wohlfahrtswirkungen der Flur. Orientierte man sich in den 20er und 50er Jahren an einer intensiv genutzten ‚Fruchtlandschaft', so prägen heute möglichst naturnahe, extensive Landschaften die Leitbilder der Planung. Entgegen einem verbreiteten Vorurteil, wonach die Landwirtschaft in Stadtnähe degeneriert, wird hier nachgewiesen, dass die Agrarnutzung sich zwar unter städtischem Einfluss wandelt, dass aber kein Rückzug aus der Fläche erkennbar ist. Im Gegenteil: eine absatzorientierte und intensiv betriebene Landwirtschaft nutzt die Vorteile von Markt- und Stadtnähe und bringt neue Nutzungsformen und Raumbilder hervor. Diese ‚urbane Landwirtschaft' ist Teil der städtischen Ökonomie und kein Relikt ländlicher Agrarnutzung. Gelingt es, diese sich ökonomisch selbst tragende Nutzung zu kultivieren, also mit gesellschaftlichen Ansprüchen in Einklang zu bringen, so eröffnen sich der Planung neue Handlungsspielräume und den Erholungssuchenden am Stadtrand neue Erlebnisräume. Städtebau und Freiraumplanung sollten sich daher gemeinsam der Aufgabe stellen, die urbane Landwirtschaft nicht als ländliche Gegenwelt, sondern als urbane Facette zu verstehen, zu planen und zu gestalten.
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Trockenrasenverbund in der Region Hegau-Randen-Klettgau
(2009) Kissling, Stephanie; Kaule, Giselher (Prof. Dr.)
Vor dem Hintergrund der zunehmenden Fragmentierung der Landschaft und dem an-haltenden Verlust an wertvollen Lebensräumen ist im Naturschutz seit den 1990er Jahren die Bedeutung der Vernetzung der Biotope stärker ins Bewusstsein gerückt. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, auf regionaler Ebene die Notwendigkeit eines Verbundkonzep-tes von Trockenrasen zu untersuchen. Als Untersuchungsgebiet für die grenzüberschreiten-de Bearbeitung der Verbundfrage wurde ein ca. 900 km2 großes Gebiet ausgewählt, wel-ches Teile des Schweizer Juras umfasst und Richtung Nordwesten an die Ausläufer der Schwäbischen Alb anschließt. Für die Quantifizierung des physischen Verbundes kamen in der vorliegenden Arbeit verschieden GIS-basierte Verfahren zum Einsatz. Der funktionale Verbund umfasst den über Arten stattfindenden Austausch zwischen den Flächen. Hierfür wurden zwei Zielarten ausgewählt: zum einen das relativ flugfreudige, in Metapopulatio-nen vorkommende Widderchen Zygaena carniolica. Zum anderen die nur über ein geringes Ausbreitungspotential verfügende und daher stark gefährdete Pflanzenart Pulsatilla vulgaris. Für die Bearbeitung von Zygaena carniolica wurden in einer geschichteten Stichprobe Trockenrasenflächen ausgewählt wurden. Für diese Flächen wurde mit einem logistischen Regressionsmodell die Bedeutung der Faktoren Habitatqualität, Flächengröße und Isolationsgrad für das Vorkommen von Zygaena carniolica ermittelt. Für die genetischen Untersuchungen an Pulsatilla vulgaris wurden von Populationen unterschiedlicher Populationsgröße und Isolationsgraden Proben genommen und mit der AFLP-Methode analysiert. Mit der multivariaten Auswertung konnte gezeigt werden, dass die Habitatqualität die wichtigste Einflussgröße auf das Vorkommen von Zygaena carniolica ist, wobei die Larvalhabitate wichtiger sind als die Imaginalhabitate. Die Konnektivität ist der drittwich-tigste Faktor für das Vorkommen der Art. Die Habitatmodelle, welche Wanderungsdistan-zen von 750 m annehmen, lieferten für das Vorkommen von Zygaena carniolica die besten Erklärungen. Diese Distanz stimmt gut mit den aus der Literatur bekannten mittleren Flugdistanzen für die Art überein. Die Recherchen und Kartierungen zum Vorkommen von Pulsatilla vulgaris belegen einen dramatischen Rückgang der Art in der Region. Die genetischen Untersuchungen zeigen eine sehr einheitliche genetische Struktur von Pulsatilla vulgaris. Mit 85 % liegt der Großteil der genetischen Diversität innerhalb der Populationen. Die genetische Differen-zierung zwischen den Populationen ist schwach, aber signifikant ausgeprägt. Die Ergebnis-se zeigen, dass zwischen den Populationen von Pulsatilla vulgaris aktuell - wenn über-haupt - nur ein geringer genetischer Austausch stattfindet und die Populationen weitgehend isoliert sind. Die Ergebnisse der Untersuchung belegen, dass aufgrund der vermutlich ausgeprägten Metapopulationsstrukturen von Zygaena carniolica für das längerfristige Überleben der Art der Schutz einzelner Flächen nicht ausreicht, sondern dass ein Verbund von Larval- und Imaginalhabitaten bereitzustellen ist. Die mit der 750-m-Distanz ermittelten und räumlich dargestellten Verbundräume liefern eine Planungsgrundlage für einen regionalen Verbund der Trockenrasen. Für Pulsatilla vulgaris dagegen konnte anhand der Analyse der genetischen Strukturen gezeigt werden, dass die Populationen als weitgehend isoliert betrachtet werden müssen. Für den Schutz von Pulsatilla vulgaris bedeutet dies, dass die noch vorhandenen, größeren Populationen vorrangig zu schützen sind, da aufgrund der biologisch-ökologischen Merkmale der Art eine Besiedlung neuer Standorte kaum stattfin-det. Die Bewahrung der Florenkonstanz an den Reliktstandorten ist prioritär. Die Ergebnis-se zu den Zielarten verdeutlichen die Notwendigkeit sowohl den räumlichen, als auch den zeitlichen Aspekt bei der Planung zu berücksichtigen. Die wichtigste Aufgabe für den Naturschutz besteht darin, die Habitatqualität der Flächen zu erhalten bzw. herzustellen. Hierfür ist eine extensive Flächennutzung entscheidend.