Flächenversiegelung in Thüringen - Thüringer Landesanstalt für ...

INHALT
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
1. Einleitung 4
2. Grundlagen der Flächenversiegelung 5
2.1. Definition der Versiegelung 5
2.2. Flächenversiegelung 5
2.3. Wirkungen der Flächenversiegelung im Ökosystem 6
2.4. Quantitative und qualitative Eigenschaften versiegelter Flächen 6
2.5. Gesetzgebung 8
3. Anwendung der Versiegelungsinformation 9
3.1. Inhaltliche Anforderungen für eine Versiegelungsanalyse 9
3.2. Maßstabsorientierte und fachübergreifende Versiegelungsanalyse 9
3.3. Fachspezifische Anwendungsbeispiele 11
3.3.1. Bodenschutz 11
3.3.2. Wasserwirtschaft 11
3.3.3. Naturschutz 12
3.3.4. Planungsebenen 13
4. Methoden zur Erhebung der Flächenversiegelung 13
4.1. Fernerkundung 13
4.1.1. Aufnahmesysteme 14
4.1.2. Eigenschaften der Fernerkundungsmaterialien 16
4.1.3. Verfahren der Fernerkundung 19
4.2. Kartierung 23
4.3. Sonstige Erhebungsverfahren 23
4.4. Eignung der Fernerkundungsverfahren für die Versiegelungsanalyse 24
4.4.1. Bilanzierung der Flächenversiegelung 24
4.4.2. Erfassung der Versiegelungsqualität 27
4.4.3. Weitere Aspekte der Eignung 28
4.5. Integration der Erhebungsverfahren in einem Projekt „Flächenversiegelung“ 31
4.5.1. Zielvorgaben für die Erhebung der Versiegelungsintensität und -qualität 32
4.5.2. Umsetzung der Zielvorgaben 32
4.5.3. Konkretisierung möglicher Arbeitsphasen 33
5. Bearbeitungsstand der Versiegelungsanalyse in der TLU Jena 35
5.1. Bilanzierung der Flächenversiegelung basierend auf Flächennutzungsdaten
und Luftbildauswertungen 35
5.1.1. Untersuchungsziel 35
5.1.2. Methodik 35
5.1.3. Informationsquellen 37
5.1.4. Datenauswertung zur Flächennutzung und -versiegelung 39
5.1.5. Bilanzierung der Flächenversiegelung für 1993/94 42
5.1.6. Ermittlung der Versiegelungstendenz 45
5.2. GIS-gestützte Analyse der Bodenbeanspruchung 46
5.2.1. Analyseziel und Methode 46
5.2.2. Informationsquellen 46
5.2.3. GIS-gestützte Datentransformation 48
5.2.4. Auswertungsergebnisse 50
5.3. Auswertung von Fernerkundungsmaterialien für die Stadt Jena 52
5.3.1. Luftbildauswertung 52
5.3.2. Satellitenbildauswertung 52
6. Zusammenfassung 53
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Flächenversiegelung in Thüringen 2000
1. Einleitung
Flächennutzung durch den siedelnden und wirtschaftenden
Menschen hat zwangsläufig Überbauung
von Flächen zur Folge. Mit dem Flächenverbrauch
geht die Flächenversiegelung einher! Die
gravierenden negativen Wirkungen im Ökosystem
kennzeichnen die Flächenversiegelung als eine
vordringliche Umweltproblematik.
Insbesondere die Begrenztheit der Ressource Boden
zwingt zu einer Reduzierung der Inanspruchnahme
neuer Flächen. Das Ziel einer nachhaltigen
Flächennutzung kann nicht Verzicht auf bauliche
Maßnahmen bedeuten. Vielmehr muss es im Zuge
der Siedlungsentwicklung darum gehen, Neuversiegelung
zu minimieren und unnötige Versiegelungen
aufzuheben. Dies ist durch Steuerung der Flächeninanspruchnahme
auf lokaler und überörtlicher
Ebene, Flächenrecycling und Entsiegelungen zu
erreichen.
Eine nachhaltige und zukunftsfähige Entwicklung
für das 21. Jahrhundert war eine wesentliche Forderung
der Weltkonferenz für Umwelt und Entwicklung
(UNCED) 1992 in Rio de Janeiro. Sie wurde im
Aktionsprogramm AGENDA 21 festgeschrieben.
Die aus ihr abgeleitete Lokale Agenda 21 für eine
Umsetzung auf kommunaler Ebene, erscheint in
Hinblick auf die Versiegelungsproblematik als besonders
vielversprechend. Konkrete Maßnahmen
können so vor dem Hintergrund spezieller Gegebenheiten
vor Ort vorbereitet und umgesetzt werden.
Die Enquete-Kommission „Schutz des Menschen
und der Umwelt“ des 13. Deutschen Bundestages
(1998) konkretisierte, dass die für die Jahre 1993
bis 1996 ermittelte Umwandlungsrate von Böden in
Siedlungs- und Verkehrsflächen bis zum Jahr 2010
auf 10 % dieser Rate zu reduzieren sei. Auch die
weniger drastische Forderung des Bundesumweltministeriums
(1998) nach einer Reduzierung des
bundesweiten Flächenverbrauches auf 30 ha/Tag
(ca. 25 % der derzeitigen Rate) bis zum Jahr 2020
verdeutlicht, dass die Versiegelungsproblematik in
Deutschland durchaus erkannt wurde.
Das Problem der Flächenversiegelung wurde, beginnend
in den Ballungsräumen der alten Bundesländer,
bereits in den 80er Jahren aufgegriffen.
Seither wurde in mehreren städtischen Kommunen
die Flächenversiegelung thematisiert.
Schriftenreihe Nr. 46
Auf Länderebene wurde der Versiegelungsbilanzierung
bis heute noch weitaus weniger Beachtung
geschenkt. Eine flächendeckende Information zum
Grad der Versiegelung sollte jedoch besonders
unter dem Aspekt einer nachhaltigen Bodennutzung-
für die Landes- und Regionalplanung obligatorisch
sein.
Mittelfristiges Ziel zur Minderung des fortschreitenden
Flächenverbrauches durch Versiegelung könnte
eine integrative Konzeption für Bund, Länder und
Kommunen sein. Die Bemühungen einiger Kommunen,
die Flächenversiegelung zu begrenzen oder
zumindest räumlich zu steuern, ist ein erster Schritt.
Gleichwohl bedarf es jedoch der überörtlichen Koordination,
beginnend von der Erhebung des Ist-
Zustandes bis hin zur Umsetzung von Maßnahmen
in den unterschiedlichen Raumebenen.
Die Thüringer Landesanstalt für Umwelt (TLU) in
Jena widmet sich erst seit 1998 der Versiegelungsproblematik.
Die seither durchgeführten Untersuchungen
werden im Kapitel 5 vorgestellt. Durch
eine Darlegung wesentlicher Aspekte der Flächenversiegelung
soll die Problematik jedoch zunächst
umrissen und als bedeutendes Umweltthema herausgestellt
werden (Kap. 2). Die Notwendigkeit
einer dem Anwendernutzen angepassten inhaltlichen
und räumlichen Differenzierung der Versiegelungsinformation
wird anschließend (Kap. 3) unterstrichen
und anhand von Beispielen untersetzt.
Breiteren Raum wird der Vorstellung von Erhebungsmethoden
in Kapitel 4 gegeben. Es ist zu
zeigen, dass sich keines der Verfahren allein für die
Erfassung jeglicher relevanter Informationen zur
Flächenversiegelung eignet. Im Vorgriff auf weiterführende
Analysen zur Flächenversiegelung wird
daher für eine Integration der Erhebungsmethoden
im Rahmen eines Gesamtprojektes plädiert. Die
ersten durch die TLU initiierten Bearbeitungen des
Themas (Kap. 5) zeichnen sich durch eine Kombination
aus Fernerkundung und Auswertung von
Flächennutzungsdaten mittels Geographischer
Informationssysteme (GIS) aus.

2. Grundlagen der Flächenversiegelung
2.1. Definition der Versiegelung
Versiegelung ist die auf menschliche Aktivität zurückzuführende
Unterbrechung oder Behinderung
der vielfältigen Austauschprozesse zwischen Atmosphäre,
Pedosphäre, Biosphäre und Hydrosphäre 1 .
Die funktionelle Aspekte der Versiegelung betonende
Definition beschreibt den Sachverhalt umfassend.
Die Störung findet überwiegend an der Erdoberfläche
also im Bereich der sphärischen Durchdringungszone
(Abb. 1) statt. Sie wirkt sich sowohl
auf die abiotischen Funktionen (z. B. Versickerung,
Verdunstung, Gasaustausch) als auch auf biotische
wie die Habitatfunktionen für Flora und Fauna aus.
Die Intensität der Behinderung/Unterbrechung der
Austauschprozesse resultiert aus Art und Ausdehnung
einer baulichen Überprägung (vgl. Kap. 2.4).
Strenggenommen sind außerdem mechanische
Bodenverdichtungen oder die Ausbildung eines
Pflughorizontes, besonders aus hydrologischer
Sicht, als versiegelnd einzustufen.
Der Versiegelungsgrad drückt den Anteil versiegelter
Fläche an der Bezugsfläche aus. Der spezifische
Versiegelungsgrad ist das Ergebnis einer
Klassifikation von homogenen Raumeinheiten.
Abb. 1: Die Versiegelung wirkt innerhalb der sphärischen
Durchdringungszone
1 vgl. z. B. Bunzel, 1992
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
2.2. Flächenversiegelung
Im Gegensatz zu dem in der Literatur eingeführten
Begriff Bodenversiegelung wird folgend von Flächenversiegelung
gesprochen.
Die Versiegelung wirkt nicht nur auf das Subsystem
Boden ein. Vielmehr werden stets mehrere Geofaktoren
und damit das natürliche Wirkungsgefüge des
Gesamtsystems beeinträchtigt. Überdies wird in
aller Regel mindestens der humose Oberboden vor
einer Überbauung beseitigt. Bei vielen baulichen
Eingriffen geht der Boden vollständig verloren
(Abb. 2). In diesen Fällen kann nicht mehr von einer
Versiegelung des Bodens gesprochen werden.
Abb. 2: Bodenverlust durch Flächenversiegelung
Schriftenreihe Nr. 46
5

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Flächenversiegelung in Thüringen 2000
2.3. Wirkungen der Flächenversiegelung
im Ökosystem
Das natürliche Zusammenwirken der Umweltmedien
Boden, Wasser, Klima, Pflanzen- und Tierwelt
wird durch Versiegelung eingeschränkt oder unterbunden
und damit der Naturhaushalt gestört.
Die wechselseitigen Beziehungen der Geofaktoren
im Ökosystem erschwert eine überschauende Darstellung
der negativen Folgen der Flächenversiegelung.
Aus Tabelle 1 geht die Wirkungsrichtung in
Bezug auf jeweils einen Geofaktor hervor. Als Auswirkungen
sind die mehr oder weniger wahrnehmbaren
Veränderungen bezogen auf die Geofaktoren
aufgeführt.
Neben den in der Übersicht dargestellten Auswirkungen
sind auch Folgewirkungen zu beachten,
welche sich aus Versiegelungen ergeben. Zu nennen
sind etwa der Ausbau von Kläranlagen und der
Bau von Regenrückhaltebecken, die ihrerseits zur
Flächenversiegelung beitragen.
Als Beispiele negativer ökonomischer Auswirkungen
soll der Verlust land- und forstwirtschaftlicher
Tab. 1: Wirkungen der Flächenversiegelung auf Geofaktoren
Geofaktor Auswirkung
Schriftenreihe Nr. 46
Nutzfläche und ein ggf. notwendiger Ausbau der
Kanalisation genügen.
Die Beeinträchtigung der o. g. Geofaktoren mindert
die Leistungsfähigkeit des Naturhaushaltes. Eine
nachteilige Wirkung für den Menschen ist damit
mittelbar durch den fortschreitenden Verlust der
Lebensgrundlagen zu verzeichnen. Die zunehmende
Versiegelung des Wohnumfeldes wirkt demgegenüber
unmittelbar negativ auf das Wohlbefinden
(gesundheitliche und ästhetische Aspekte) der
Anwohner und drückt sich nicht zuletzt im Trend zur
Suburbanisierung aus.
Allein die Begrenztheit der Bodenressource zwingt zur
Verminderung der Neuversiegelung und zu Entsiegelungen.
Neben Flächen-/Bodenverlust sind negative
Wirkungen auf den Menschen und den Naturhaushalt
zu verzeichnen
Boden geht verloren
Lebensraum für Flora u. Fauna geht verloren
Boden
Nährstoffumwandlung, -freisetzung und -speicherung werden unterbunden
Wasserspeicherung und -regulierung wird unterbunden
Filterung und Pufferung von Schadstoffen bleibt aus
Grundwasserneubildung wird gestört
Wasser Hochwassergefahr an Fließgewässern nimmt zu
Belastung von Fließ- und Stillgewässern durch Schmutzfracht nimmt zu
Verlust von Grünpflanzen wirkt sich negativ auf Sauerstoffproduktion, Staubfilterung
Klima
und Regulation von Luftfeuchte/Lufttemperatur aus
Aufheizung in Abhängigkeit von Oberflächenmaterialen und Bebauungsstruktur
Flora/Fauna Habitate werden isoliert, zerschnitten oder vernichtet
2.4. Quantitative und qualitative Eigenschaften versiegelter Flächen
Ehe der Einsatz von Verfahren zur Erhebung der
Flächenversiegelung erörtert werden kann, ist es
notwendig den Gegenstand der Erhebung -die
versiegelte Fläche- eingehender zu kennzeichnen.
Die Flächenversiegelung weist eine quantitative und
eine qualitative Komponente auf.
Der quantitative Aspekt der Versiegelung wird durch
den Versiegelungsgrad (VG) bezeichnet, welcher
den Anteil versiegelter Fläche an einer Bezugsfläche
ausdrückt. Der VG kann über Prozentwerte
oder gestaffelt nach Versiegelungsklassen angege-
ben werden. Durch Vernachlässigung der Versiegelungsqualität
(s. u.) wird die Erfassung auf eine Ja-
Nein-Entscheidung reduziert. Ziele einer solchen
Versiegelungsbilanzierung können sein:

A Bestimmung des Gesamt-VG eines Untersuchungsgebietes
(z. B. Siedlungsfläche).
B Erfassung des VG von funktionell homogenen
Teilflächen (z. B. Flächennutzungstyp, Strukturtyp,
Parzelle). Die Werte der Erfassungseinheiten
können statistisch ausgewertet und ggf. ein
spezifischer VG abgeleitet werden (vgl. Kap
5.1). A wird aus den VG der Teilgebiete errechnet.
C Erfassung aller versiegelten Einzelflächen
(Bebauung, Zufahrten, Gehwege). Der VG der
Einzelflächen beträgt i. d. S. stets 100%. Die
Einzelflächen können für die Bestimmung des
VG der übergeordneten Bezugseinheit (A und
B) genutzt werden.
Eine Bilanzierung der Flächenversiegelung ohne
Rücksicht auf spezifizierende Ausprägungen lässt
erste Aussagen zu den Auswirkungen zu. Insofern
kann schon der VG als ein qualitatives Merkmal
aufgefasst werden.
Demgegenüber wird hier der Qualitätsbegriff für
eine nähere Bezeichnung der verschiedenen Ausprägungen
versiegelter Flächen verwendet.
Qualitative Aspekte der Versiegelung sind in Anbetracht
der komplexen Wirkungen im Ökosystem
ungleich schwerer in Kategorien zu fassen. Zu
unterscheiden sind zunächst voll- und teilversiegelte
Flächen.
Bild 1: Beispiel für eine vollversiegelte Fläche (hier:
asphaltierter Parkplatz)
D Vollversiegelung wird für alle Flächen definiert,
die den Luft- und Wassertransfer unterbinden.
Sie gilt demnach für Gebäude und Flächen, die
mit undurchlässigen Materialien abgedeckt sind
(Bild 1).
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
E Teilversiegelung ist demgegenüber für Flächen
gegeben, bei denen Austauschprozesse an der
Erdoberfläche lediglich eingeschränkt sind.
Teilversiegelung kann sich auf die kleinräumige
Verteilung versiegelter Einzelflächen innerhalb
einer Bezugsfläche beziehen (Bild 2) oder auf
eine Oberflächenabdeckung (Bild 3).
Bild 2: Beispiel für eine als teilversiegelt anzusprechende
Fläche (hier: Freifläche mit teil- und
unversiegelten Zonen)
Die Belagart (Bild 3) einer versiegelten Fläche wirkt
sich in unterschiedlichster Weise aus. Die Folgen
für das Mikro-/Mesoklima sind im wesentlichen auf
die thermischen Eigenschaften des die Oberflächen
abdeckenden Materials zurückzuführen. Die Durchlässigkeit
der Baumaterialien bezieht sich vorwiegend
auf die Versickerungsleistung.
Bild 3: Beispiel für eine aufgrund der Belagart (hier:
Rasengitter) als teilversiegelt anzusprechende
Fläche
Es wurden bereits zahlreiche Untersuchungen zur
Durchlässigkeit verschiedener Oberflächenbefestigungen
(Rasengitter, Verbundpflaster, wassergebundene
Decken etc.) sowohl unter Laborbedingungen
als auch im Feldversuch durchgeführt.
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Flächenversiegelung in Thüringen 2000
Nutzungsintensität, verwendete Füll-/ Fugenmaterialen,
Art des Unterbaues etc. beeinflussen die
Versickerungsintensität erheblich.
F Dennoch kann durch Berücksichtigung des
Kriteriums „Belagart“ mit guter Näherung auf
die Versickerungsleistung und den Gastransfer
am Standort geschlossen werden.
Die Qualität der Versiegelung drückt sich nicht nur
über die Eigenschaften versiegelter Flächen aus.
Besonders in Hinblick auf die Qualität des
Wohnumfeldes wird die Wirkung versiegelter
Flächen durch Gunstfaktoren gemindert, durch ihr
Fehlen erhöht. Die Vegetation wirkt unmittelbar
positiv auf das Stadtklima. Weiterhin kann sie die
negative Wirkung versiegelter Flächen auf den
Naturhaushalt einschränken, indem sie z. B. durch
Beschattung ein Aufheizen von Oberflächen
mindert oder Niederschläge in Form des
Stammabflusses dem Boden zugeführt.
G Die Aufnahme von Gunstfaktoren wie Grün-
und Wasserflächen, Fassaden- und Dachbegrünungen,
Straßenbäume etc. dient einer Bewertung
der Ausgleichsfunktion innerhalb eines
Raumes.
Bild 4: Versiegelte Flächen ohne Nutzung sind potentiell
zu entsiegeln
Schriftenreihe Nr. 46
Für eine Beurteilung, ob Flächen zu entsiegeln bzw.
ob Teilentsiegelungen durch Belagsänderungen
möglich sind sowie für Detailanalysen der Versiegelungsfolgen
sind zusätzliche Informationen z. T.
unumgänglich.
H Für eine Erfassung des Entsiegelungspotentials
müssen Nutzungsart und Nutzungsintensität
erhoben werden (Bild 4). Entwässerungsart,
Baumassen/ Gebäudehöhen, räumliche Verteilung
versiegelter Flächen, Verhältnis Grünfläche
zu versiegelter Fläche, Intensität der Bodenbeeinträchtigung,
Beschattung versiegelter
Flächen, Luftzirkulation, Tiefgaragen u. a. m.
dienen einer Bewertung im Rahmen von Detailanalysen.
2.5. Gesetzgebung
Nachfolgend werden wesentliche Gesetzestexte
angeführt, aus der die Forderung nach
einer Minimierung der Flächenversiegelung
abzuleiten ist:
• Die Notwendigkeit zum Schutz der natürlichen
Lebensgrundlagen ist schon im Grundgesetz
(Art. 20a) verankert.
• Zweck des Bundes-Bodenschutzgesetzes (§ 1)
ist es, ”... nachhaltig die Funktionen des Bodens
zu sichern oder wiederherzustellen.” § 5 gilt der
Entsiegelung. Die Bundesregierung wird unter
Vorbehalten ermächtigt, ”... Grundstückseigentümer
zu verpflichten, bei dauerhaft nicht mehr
genutzten Flächen, ..., den Boden in seiner
Leistungsfähigkeit ... zu erhalten oder wiederherzustellen.“
• Im Bundesnaturschutzgesetz (§ 1) wird dieser
Grundsatz als Ziel des Naturschutzes und der
Landschaftspflege festgeschrieben. Im § 2, Abs.
1, Pkt. 4 heißt es: ”Boden ist zu erhalten; ein
Verlust seiner natürlichen Fruchtbarkeit ist zu
vermeiden.”
• Auch das Baugesetzbuch (§ 1a, Abs. 1) besagt:
”Mit Grund und Boden soll sparsam und schonend
umgegangen werden, dabei sind Bodenversiegelungen
auf das notwendige Maß zu begrenzen.”
• Im Raumordnungsgesetz sind die Grundsätze
der Raumordnung in § 2 zusammengefasst: ”...
Die Siedlungstätigkeit ist räumlich zu konzentrieren
.... Der Wiedernutzung brachgefallener
Siedlungsflächen ist der Vorrang vor der Inanspruchnahme
von Freiflächen zu geben. ...”
(Abs. 2). ”... Die Naturgüter, insbesondere Wasser
und Boden, sind sparsam und schonend in
Anspruch zu nehmen. ...” (Abs. 8).

3. Anwendung der Versiegelungsinformation
3.1. Inhaltliche Anforderungen für eine
Versiegelungsanalyse
Als Ziele einer Versiegelungsanalyse können zunächst
die Bilanzierung der Flächenversiegelung
und die Bewertung der Versiegelungsfolgen für den
Naturhaushalt gegenübergestellt werden. Für eine
Darstellung des Ist-Zustandes ist in erster Linie
nach Art der Erfassungseinheiten zu unterscheiden.
Es kann ausreichend oder methodisch erforderlich
sein, den Versiegelungsgrad von Flächentypen zu
erheben. Muss nach Versiegelungsart (Voll-
/Teilversiegelung) differenziert werden und/oder
eine präzise Bilanzierung auf der Basis von Einzelflächen
erfolgen, wird die durch die Erhebungsmethodik
zu erreichende räumliche Auflösung
(s. Kap. 3.2) zunehmend relevant. Zielt die Fragestellung
auf die Folgen der Flächenversiegelung ab,
bedarf es einerseits einer Datenbasis, welche eine
Beurteilung der Auswirkungen erlaubt und andererseits
sind Kenntnisse über das Wirkungsgeflecht im
Ökosystem erforderlich.
Die notwendigen Informationen müssen i. d. R. über
die Feststellung der Versiegelungsintensität hinausgehen.
Qualitative Aspekte versiegelter Flächen
erlangen unter Berücksichtigung ihrer Lage
und Verteilung im Kontext der naturräumlichen
Gegebenheiten vorrangige Bedeutung. Untersuchungen,
welche die Folgen der Flächenversiegelung
umfassend behandeln, stehen noch aus. Ausnahmen
bilden spezielle Analysen etwa zur Durchlässigkeit
von Baustoffen und dem Wärmehaushalt
versiegelter Flächen. Aus den Fachbereichen liegen
Untersuchungen z. B. zur Wirkung auf Habitate
durch Verinselung oder auf den Boden durch Verdichtung
vor. Die Ergebnisse bedürfen jedoch einer
Systematisierung und Ergänzung, um der
Komplexität der Problematik i. S. einer Bewertung
gerecht werden zu können. Der zu konstatierende
Forschungsbedarf bezieht sich sowohl auf
Komplexanalysen zur Versiegelung im
ökosystemaren Wirkungsgefüge als auch auf
spezielle Untersuchungen zu den Folgen für
einzelne Geofaktoren.
Datenseitig wäre eine Kenntnis zu allen wirkungsrelevanten
Parametern im Ökosystem wünschenswert.
In letzter Konsequenz bedeutete dies, Felduntersuchungen
nach dem Vorbild einer komplexen
Standortanalyse durchzuführen, die gewonnenen
Ergebnisse zur Ableitung von Wirkungsmustern im
überörtlichen Raum zu modellieren und jegliche
Zusatzinformationen (Art, Umfang und Lage der
Kanalisation, Geologie u. v. m.) einzubinden.
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
Es ist naheliegend, dass die Erzeugung einer solchen
Datenbasis, die eine universelle Analyse der
Flächenversiegelung erlaubte, nur in Ausnahmefällen
zu realisieren ist. Denkbar ist eine derartige
Leistung im Rahmen eines Forschungsprojektes für
einen exemplarischen Siedlungsraum.
Es ist daher konsequent, Erhebungsverfahren zu
entwickeln, welche die Versiegelungsinformationen
mit jeweils maximaler inhaltlicher Auflösung für
relevante räumliche Bearbeitungsebenen erbringen.
Es wird so die Möglichkeit eröffnet, inhaltlich konkretisierte
Untersuchungsziele mit einer geeigneten
Erhebungsmethodik zu untersetzen. Im Umkehrschluss
können vorliegende Versiegelungsdaten,
die in Abhängigkeit von der Erhebungsmethodik
eine Gültigkeit in der jeweiligen Bearbeitungsebene
haben, gezielt für die Entwicklung eines Untersuchungszieles
herangezogen werden.
Die inhaltlichen Anforderungen an die Versiegelungsinformation
sind also nicht von der räumlichen
Bearbeitungsebene zu trennen. Vielmehr ist
im Vorfeld einer Analyse die Wahl des Zielmaßstabes
von entscheidender Bedeutung.
3.2. Maßstabsorientierte und fachübergreifende
Versiegelungsanalyse
Die Problematik der maßstabsabhängigen Analyse
lässt sich anhand der Wechselwirkung der Einflussfaktoren
Differenzierungsgrad und Erhebungsmethode
erläutern.
Die Grenzen zur Bewertung von Intensität bzw.
Folgen der Versiegelung werden im wesentlichen
von der räumlichen Detailschärfe umrissen: Der
Differenzierungsgrad wird durch die kleinsten zu
analysierenden Raumeinheiten ausgedrückt. Diese
werden im Wortsinne maßgeblich!
Die Größe des Untersuchungsraumes ist zunächst
kein Kriterium für die Festlegung des Analysemaßstabes!
2 Es ist jedoch nicht selten, dass der Zwang
zur vollständigen Bearbeitung eines Untersuchungsraumes
besteht
2 Als Beispiel sei die Offenland-Biotopkartierung für Thüringen
genannt: Der Aufnahmemaßstab von 1:5.000
orientiert sich am kartierten Objekt ‚Biotoptyp‘ und nicht
an der Landesfläche.
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Flächenversiegelung in Thüringen 2000
und somit die Zielstellung und damit die zu erreichende
Aussageschärfe limitiert wird.
Es stehen jedoch mehrere Wege zur Analyse dieser
Raumeinheiten offen. Zu unterscheiden sind drei
Erhebungsmethoden, die unter dem Gesichtspunkt
der Maßstabsabhängigkeit Besonderheiten zeigen.
• Auswertung raumbezogener Daten zur
Flächennutzung
• Geländekartierung
• Auswertung von Fernerkundungsmaterialien
Bei einer Auswertung raumbezogener Flächennutzungsdaten
ist auf deren maßstäbigen Gültigkeitsbereich
zu achten.
Die Ergebnisse einer Analyse in großem Maßstab
(topologische Ebene, Detailkartierung) verlieren ihre
Gültigkeit in kleineren Maßstäben nicht. Sie können
also für Analysen in kleineren Maßstäben herangezogen
werden. Auch die kartographische Ausgabe
ist, meist über inhaltliche und räumliche Aggregation,
in kleineren Maßstäben zulässig.
Ergebnisdarstellungen aus kleinmaßstäbigen Untersuchungen
können demgegenüber nur in eingeschränktem
Maße auf größere Maßstäbe projiziert
werden. Mit zunehmender Maßstabsdifferenz verlieren
diese Ergebnisse durch höhere inhaltliche Aggregation
und geringerer räumlicher Schärfe an
Gültigkeit für die zu analysierenden Raumeinheiten.
Bei Geländekartierungen ist der o. g. Differenzierungsgrad
nur in Ausnahmefällen limitierend. Das
Problem besteht im wesentlichen in der Notwendigkeit,
die vor Ort gewonnene „1:1-Information“ in
kleinere Maßstäbe umzusetzen. Einerseits ist der
Verlust durch Generalisierung gering zu halten,
andererseits ist auf kartographische Darstellbarkeit
in Abhängigkeit vom Untersuchungsraum zu achten.
Großräumige Phänomene erschließen sich dem
Kartierer zuweilen nicht aus der Summe seiner
Einzelbeobachtungen. Diese werden erst bei kleinmaßstäbiger
Betrachtung, etwa durch Fernerkundung,
sichtbar.
Werden Fernerkundungsmaterialien zur Raumanalyse
herangezogen, ist das Problem der Maßstabsabhängigkeit
aus der Perspektive der Objekterkennung
zu betrachten. Sowohl photographisches als
auch digitales Bildmaterial lässt, variierend nach
seinen spezifischen Eigenschaften, das Erkennen
von Details nur in begrenztem Maße zu. Insbesondere
bei der rechnergestützten Verarbeitung digitalen
Bildmaterials kann nicht mehr von einem klassischen
Bearbeitungsmaßstab gesprochen werden.
Die Eigenschaften des Fernerkundungsmaterials
Schriftenreihe Nr. 46
definieren vielmehr einen zulässigen Aussagemaßstab.
Die Versiegelungsproblematik weist eine inhaltliche
und eine räumliche Komponente auf. Um den Anwendernutzen
zu gewährleisten, muss die zu wählende
Erhebungsmethode die notwendige inhaltliche
Auflösung in einem geeigneten Bearbeitungsmaßstab
ermöglichen.
Die Flächenversiegelung wirkt auf den Landschaftshaushalt
in außerordentlich komplexer Weise.
Ihre Auswirkungen auf alle Umweltfaktoren
(Kap. 2.3) zeichnet sie als klassisches schutzgut-
und medienübergreifendes Problem aus. Schlussfolgernd
muss dieses Umweltthema Gegenstand
einer interdisziplinären Bearbeitung sein!
Tatsächlich werden die Umweltfaktoren jedoch
besonders auf der Verwaltungsebene stark aus der
Perspektive der jeweiligen Fachdisziplinen bearbeitet.
Dies gründet sich nur selten auf eine fehlende
Bereitschaft zum fachübergreifenden Dialog. Anzuführen
sind vielmehr strukturelle Gründe, die zu
einer starken Ressortbindung führen.
Eine umfassende Bearbeitung der Versiegelungsproblematik
kann nur durch einen fachübergreifenden
Ansatz geleistet werden. Im (behördlichen)
Umweltschutz ist daher eine verstärkte fachübergreifende
Bearbeitung der Versiegelungsproblematik
unter Nutzung der jeweiligen Fachkompetenzen
anzustreben.

3.3. Fachspezifische Anwendungsbeispiele
3.3.1. Bodenschutz
In der Fachliteratur und in populärwissenschaftlichen
Veröffentlichungen hat sich der Begriff
„Bodenversiegelung“ eingebürgert. Tatsächlich ist
aber der Boden nach der Flächenversiegelung
meist nicht mehr vorhanden (s. Kap. 2.2). Der Boden
ist ein im Bereich der spährischen Durchdringungszone
in den letzten Jahrtausenden 3 gewachsener
Organismus. Durch Hoch- und Tiefbauten
und tiefgründiger Freiflächenversiegelung (z. B.
Straßenbau) geht der Boden unwiederbringlich
verloren. Insofern bedeutet nachhaltige Nutzung
der Ressource Boden eine Vermeidung der Versiegelung,
denn gegenüber einem Wald 4 wächst der
Boden nicht nach!
Neben der Erhaltung des Schutzgutes Boden ist
eine Minimierung der Versiegelung in Anbetracht
seiner natürlichen Funktionen im Ökosystem und
seiner Nutzungsfunktionen anzustreben.
Flächenversiegelungen können auf räumlich benachbarte
Böden wirken. Dies kann z. B. durch
konzentrierte Schadstoffimmission oder Grundwasserabsenkung
erfolgen.
Eine Bilanzierung des Verlustes und der Beeinträchtigung
von Böden durch Versiegelung kann
der z. B. der Entwicklung von Schutzmaßnahmen
oder der Folgeabschätzung dienen. Einige Beispiele
mögen die Vielfalt möglicher Ansätze ausreichend
illustrieren:
• Die naturgegebene Seltenheit einiger Bodentypen
kann zu einem expliziten Schutz veranlassen.
Dies gilt in besonderem Maße, wenn
sie durch Flächenversiegelung bereits dezimiert
und/oder durch ihre räumliche Lage davon bedroht
werden.
• Siedlungen entstanden und entwickelten sich
bevorzugt in Niederungsgebieten. Die besondere
Betroffenheit der an diese Naturräume gebundenen
Bodentypen kann ein Kriterium für
deren Gefährdung darstellen.
• Im Zuge von Baumaßnahmen wird der Grundwasserspiegel
z. T. dauerhaft gesenkt. Infolgedessen
können Böden zunehmend zur Erosion
neigen. Die unter dem Einfluss des Grundwassers
entstandenen Böden (semiterrestrische
Böden, Niedermoore) degradieren durch Sen-
3 Ausnahmen bilden Böden, die unter dem Einfluss des
Menschen entstanden oder weitgehend überformt wurden
(Kultosole).
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
kung des Grundwasserspiegels. Eine Bilanzierung
betroffener Böden in urbanen Räumen
kann mit dem Ziel einer Folgeabschätzung (z. B.
Freisetzung von Schadstoffen) oder zur Feststellung
der typspezifischen Bodenbeeinträchtigung
betrieben werden.
Die Böden wurden für Thüringen im Maßstab
1:25.000 erfasst (Mittelmaßstäbige Standortkartierung).
Eine generalisierte Bodenkarte 1:100.000
(Bodenübersichtskarte BÜK 100) liegt digitalisiert
vor. Die Versiegelungsanalyse wird somit auf den
Maßstabsbereich dieser Basisinformation begrenzt
(Kap. 5.2). Es kommen landesweite, regionale und
überörtliche (urbaner Raum) Auswertungen in Betracht.
Die Versiegelungsinformation muss landesweit
eine Quantifizierung versiegelter Flächen für
Raumeinheiten im Maßstab ≥ 1:25.000 zulassen.
Überdies ist eine Trennung nach überbauter Fläche
(Bodenverlust) und versiegelter Freifläche anzustreben.
3.3.2. Wasserwirtschaft
Erfahrungsgemäß wird häufig die Versiegelung mit
einer Verminderung/Unterbindung der Versickerung
des Niederschlages gleichgesetzt. Tatsächlich ist
dies ein Aspekt unter mehreren (s. Kap. 2), wenngleich
einer mit weitreichenden Folgen.
Auch hier soll eine Auswahl möglicher Anwendungen
dargestellt werden, die sich durch Erhebung
der Flächenversiegelung realisieren lassen:
• Wasserschutzgebiete nehmen, gegliedert nach
3 Schutzkategorien, eine beträchtliche Fläche
des Freistaates ein. Die kontinuierlich zu erfassende
Flächennutzung in den Schutzgebieten
kann durch die Zusatzinformation „Versiegelungsgrad“
aufgewertet werden und in die Bewertung
der Schutzfunktion einfließen. Hier
kommt dem Flächenmonitoring eine besondere
Bedeutung zu.
• Die Hochwasserneigung steigt mit zunehmendem
Oberflächenabfluss. Sowohl eine Bilanzierung
der Versiegelung im Einzugsgebiet als
auch die Erfassung der Entwässerungsarten auf
lokaler Ebene dienen der Bewertung.
• Das Grundwasserdargebot wird nicht zuletzt
durch die Grundwasserneubildungsrate gesteuert.
Ihr Ausmaß unterliegt zahlreichen Parametern,
die den Faktoren Klima, Relief, Geologie/Böden
und Vegetation/Nutzung zuzuordnen
sind.
4 Der nunmehr häufig gebrauchte Begriff „Nachhaltigkeit“
hat seinen Ursprung in der Forstwirtschaft.
Schriftenreihe Nr. 46
11

12
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
Die Eingangsdaten des Fachinformationssystems
GEOFEM der TLU sind auf die Koordinaten eines
landesweiten Punktrasters räumlich verortet. Diese
Eingangsparameter stellen die Berechnungsgrundlage
für die wasserwirtschaftlich relevanten Bilanzgrößen
dar, welche raumbezogen abgefragt
werden können. Derzeit geht der Versiegelungsgrad
nicht als Eingangsdatum für die Berechnungen
ein. Als Nutzungstyp ist der Wert „Siedlung“ vorgesehen.
Es bietet sich an, die Flächenversiegelung in
das FIS einzubinden und den Einfluss versiegelter
Flächen zu quantifizieren.
• Aus Sicht der Siedlungswasserwirtschaft ist die
Belastung des Kanalsystems durch die in das
System entwässernden Niederschläge von Interesse.
Die Entlastung des Systems bzw. die
Dimensionierung zu erneuernder Kanalnetze
sind mögliche Zielstellungen. Der planerische
Nutzen steigt mit der räumlichen und inhaltlichen
(teil-/vollversiegelt, Entwässerungsart)
Auflösung der Versiegelungsinformation.
• Die Bemessung der Abwassergebühren erfolgt
in einigen Kommunen schon getrennt nach
Schmutz- und Regenwasser. Als Basis für die
Berechnung der Regenwassereinleitung dient
der (nach überbauter Fläche und versiegelter
Freifläche gestaffelte) Versiegelungsgrad einer
Parzelle. Die Versiegelungsinformation muss
mit höchster räumlicher Auflösung (Liegenschaftskataster)
vorliegen.
Für wasserwirtschaftliche Ableitungen aus der Flächenversiegelung
kommen landesweite, regionale
und lokale Fragestellungen in Betracht. Die möglichen
Zielmaßstäbe umfassen das Spektrum
1:1.000 bis 1:100.000. Auf den verschiedenen Ebenen
können die quantitativen Ausprägungen bis hin
zu Detailinformationen erforderlich sein.
3.3.3. Naturschutz
Versiegelte Flächen sind i. S. eines konservierenden
Naturschutzes überwiegend nicht von fachlichem
Interesse. Die Versiegelungsinformation kann
vielmehr als ein funktioneller Parameter in die Bewertung
von Schutzzonen, eines Biotopverbundes
oder einzelner Habitate eingehen. Besonders auf
lokaler Ebene ist die Aufwertung von Lebensräumen
innerhalb bebauter Areale ein wichtiger Aspekt.
Darüber hinaus ist ein vorausschauender Naturschutz
angehalten, die Gefahren für zu schützende
Landschaftsbestandteile zu erkennen und
ggf. abzuwehren.
• Alle Schutzgebietsebenen liegen für Thüringen
digitalisiert (1:25.000) vor. Analog zu den o. g.
Schriftenreihe Nr. 46
Wasserschutzgebieten ist so eine Verschneidung
im GIS oder mittels Digitaler Bildverarbeitung
möglich. Die flächenhafte Ersterfassung
des Flächennutzungs-Inventars inklusive der
Versiegelungsgrade der Nutzungstypen innerhalb
der Vorranggebiete für Naturschutz und
Landespflege ist möglich. Hervorzuheben sind
die Landschaftsschutzgebiete, sie nehmen große
Flächen Thüringens ein. Dies bedingt, dass
ein Überblick zur Funktionserfüllung i. S. der jeweiligen
Schutzgebiets-Verordnungen kaum zu
leisten ist. Insbesondere die Fernerkundung
kann hier gute Dienste leisten. Wenngleich für
Naturparke und Biosphärenreservate die Datenlage
allgemein besser ist, können Erfassung
und Monitoring zur Flächennutzung/ Versiegelung
hilfreiche Ergänzungen sein.
• Auf lokaler Ebene sind der Schutz und die Entwicklung
der Habitate aufgrund der begrenzten
und meist isolierten Flächen besonders schwierig.
In Siedlungsbereichen kann die Kenntnis zu
Verteilung und Intensität der Versiegelung eine
gezielte Gestaltung und Erweiterung von Biotopen
unterstützen. Darüber hinaus bildet die Flächenversiegelung
den Grad der Isolierung einzelner
Lebensräume ab. Eine Vernetzung der
Biotope durch Schaffung von Grünachsen kann
gezielt gefördert werden.
Das Aufdecken von Entsiegelungspotentialen
kann z. B. im Rahmen der Eingriffsregelung für
einen gezielten und sinnvollen Ausgleich von
Baumaßnahmen am Ort genutzt werden. Außerdem
kann die räumliche Verteilung des Versiegelungsrades
als Argument für eine Vermeidung
eines Bauvorhabens gewertet werden.
Auch für die Aufgaben des Naturschutzes können
Informationen zur Flächennutzung/ Versiegelung
auf landesweiter, regionaler und lokaler Ebene
Eingang finden. Angaben zur Versiegelungsqualität
sind vorwiegend innerhalb der Siedlungsräume,
also für Raumeinheiten in großen Maßstäben erforderlich.

3.3.4. Planungsebenen
An dieser Stelle seien die Instrumente der Landes-
und Regionalplanung zusammengefasst. In Anbetracht
der Tatsache, dass die versiegelte Fläche
über ihre Zweckbestimmung hinaus jedem weiteren
Flächenanspruch entzogen ist, macht sie für die
örtlichen und überörtlichen Planungsebenen zu
einem wesentlichen Faktor. Die in der Fläche konkurrierenden
Interessen werden zu unterschiedlichen
Bewertungen führen. In jedem Fall ist die
Versiegelungsinformation, sowohl bezogen auf die
relevanten Flächeneinheiten als auch in räumlicher
Verteilung im Planungsraum, von großem Interesse.
In Hinblick auf die Vermeidung von Neuversiegelungen
und auf Entsiegelungen fällt die Verantwortung
überwiegend den Kommunen zu.
• Im Rahmen der Stadtplanung/Siedlungsentwicklung
können Entsiegelungen
auf öffentlichen Flächen initiiert werden.
Neben der Bemessung der Abwassergebühren
auf der Grundlage versiegelter Fläche wird die
Entsiegelung auf privaten Flächen in einigen
Kommunen durch Richtlinien und finanzielle Anreize
bereits gefördert. Neben der Feststellung
und räumlichen Wichtung des Bedarfes
zur Entsiegelung ist eine
flächenkonkrete Erfassung des
Entsiegelungspotentials erforderlich.
• Die Bauleitplanung ist in der Lage, allein durch
das Ausschöpfen der rechtlichen Grundlagen
(Festsetzungen, Nutzungsbeschränkungen,
Baugrenzen), den Auftrag der Bodenschutzklausel
zur schonenden und sparsamen Nutzung
der Bodenressource zu realisieren. Einen
nicht unwesentlichen, räumlich steuernden Einfluss
kann hier die Flächennutzungsplanung
nehmen. So ist z. B. die Ausweisung von
Altstandorten als versiegelungsrelevante Flächen
sinnvoll, da diese Flächen/Böden bereits
gestört sind.
• Eine Entscheidungsgrundlage für das Maß der
bauordnungsrechtlichen Festsetzungen kann
eine Bestandsaufnahme der überbauten Fläche
und versiegelten Freifläche bezogen auf die
Siedlungsstruktureinheiten (Gewerbe/Industrie,
Wohn-/Mischnutzung usw.) sein. Überdies sind
die Verteilung der Flächenversiegelung im Planungsraum
und die Lage von Baulücken für ein
Flächenrecycling von Interesse.
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
4. Methoden zur Erhebung der Flächenversiegelung
4.1. Fernerkundung
Die Aufnahme von Luft- und Satellitenbildern beruht
auf einer Speicherung von elektromagnetischer
Strahlung. Die vielfältigen Aufnahmesysteme lassen
sich nach Art der Empfänger in Photographische-,
Abtast- und Radar-Systeme gliedern. Da die Verwendung
von Radarbildern nach Kenntnis des
Verfassers keine Anwendung für Versiegelungsanalysen
gefunden hat, werden Radar-Systeme nicht
behandelt.
Photographische Systeme und Abtastsysteme
arbeiten passiv. D. h. sie empfangen die von der
Erdoberfläche reflektierte oder ausgehende elektromagnetische
Strahlung.
Das Maximum der Sonnenstrahlung liegt aufgrund
der Sonnenoberflächen-Temperatur von ca. 6000 K
im sichtbaren Licht bei ca. 0,5 μm. Für die Fernerkundung
steht das reflektierte Sonnenlicht im Bereich
des sichtbaren Lichts bis zum mittleren Infrarot
(ca. 0, 4 bis 2,5 μm) zur Verfügung. In Abhängigkeit
von der Objekttemperatur ist überdies die
Eigenstrahlung der Erdoberfläche im thermalen
Infrarot (ca. 8 bis 15 μm) für die passiven Systeme
nutzbar.
Die Qualität der aufgenommenen Information hängt
neben den spezifischen Eigenschaften der Systeme
von einer Vielzahl äußerer Faktoren ab.
Atmosphärische Einflussfaktoren:
• Atmosphärische Gase (selektive Absorption der
Sonnenstrahlung)
• Aerosole (Streuung der Direkteinstrahlung)
• Bewölkung (Blockierung eines Großteils der
Strahlung)
Eigenschaften der Oberflächen:
• Oberflächenstruktur/Rauhigkeit
• Geometrie/Form
• Temperatur (bei Nutzung des thermischen Infrarots)
Schriftenreihe Nr. 46
13

14
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
4.1.1. Aufnahmesysteme
Photographische Aufnahme
Bei photographischen Aufnahmen sind Empfänger
und Speichermedium identisch. Die Strahlung wird
je nach Empfindlichkeit der photographischen
Schicht(en) im Bereich des sichtbaren Lichts bis
zum nahen Infrarot (ca. 0,4 - 1 μm) umgesetzt. Die
Informationen, die durch Photographien abgebildet
werden, können als analoge Bilddaten bezeichnet
werden.
Für die Auswertung von geowissenschaftlichen
Sachverhalten kommen vorwiegend Luftbilder zur
Anwendung.
Außerdem sind jedoch satellitengestützte Aufnahmesysteme
im Einsatz. Als derzeit am leistungsfähigsten
sind KWR 1000 (panchromatischer
Film, 0,5 - 0,7 μm) und KFA 1000 (Spektrozonalfilm,
0,57 – 0,67: rot, 0,67 – 0,81: infrarot) zu nennen.
Mittels einer Handkammera aufgenommene
Schrägbilder können für spezielle Fragestellungen
hilfreich sein. Die Auswertung von Senkrechtaufnahmen
ist jedoch von Vorteil, wenn die perspektivische
Verdeckung von Flächen (etwa durch Gebäude)
minimiert werden muss.
Grundsätzlich ist eine visuelle Auswertung von
einzelnen Photographien möglich. Um Luftbilder
stereoskopisch auswerten zu können, muss jedes
Objekt in zwei aufeinanderfolgenden Aufnahmen
abgebildet sein. Dies wird durch Verwendung von
Reihenmesskammern ermöglicht, welche eine systematische
Bildfolge liefern. Eine Längsüberdeckung
der Luftbilder (in Flugrichtung) von 60
- 80 % und eine Querüberdeckung von 20 - 30 %
hat sich bewährt.
Die Kammern ermöglichen überdies eine Rekonstruktion
der zentralperspektivischen Strahlenbündel.
Die korrekte Raumlage und Ausdehnung
der abgebildeten Objekte können somit photogrammetrisch
ermittelt werden.
Für die Luftbildauswertung kommen vorwiegend
Schwarzweiß-, Farb- und Farb-Infrarot-Bilder zum
Einsatz. Panchromatische Filme sind empfindlich
für UV-Strahlung und das sichtbare Licht. Der Einfluss
der UV-Strahlung wird meist durch Filter unterbunden.
Die Abbildung der spektralen Information
in Graustufen schränkt die visuelle Auswertbarkeit
für viele geowissenschaftlichen Fragestellungen
ein.
Schriftenreihe Nr. 46
Farbfilme geben die Sachverhalte hingegen (vorausgesetzt
es werden keine Farbfilter verwendet) in
annähernd natürlicher Weise wieder. Das Erkennen
von Flächeninformationen wird durch die Alltagserfahrung
des Bildinterpreten unterstützt. Farbbilder
entstehen durch Belichtung je einer Filmschicht mit
blauem, grünem bzw. rotem Licht. Gegenüber den
nachgenannten Color-Infrarot-Bildern haben Color-
Bilder den Vorteil, dass beschattete Flächen nicht
tiefschwarz abgebildet werden und somit noch
gewissen Rückschluss auf die Bodenbedeckung
zulassen (Bild 5).
Bild 5: Farb-Luftbild, Jena-Zentrum (1994)
Für die Erzeugung von Color-Infrarot-Bildern (CIR,
Bild 6) wird die blauempfindliche Filmschicht durch
eine im nahen Infrarot empfindliche ersetzt. Die
Bildwiedergabe erfolgt durch die sog. Falschfarben,
welche dem natürlichen Farbempfinden vollständig
widersprechen.
Bild 6: Color-Infrarot-Luftbild, Jena-Zentrum (1994)

Die CIR-Luftbilder kommen vorwiegend für die
Vegetationsanalyse in Betracht. Das hochdifferenzierte
Reflexionsverhalten des Schwammgewebes
der chlorophyllhaltigen Blätter im infraroten
Spektrum wird hier ausgenutzt. Die Vegetation wird
im CIR-Bild überwiegend in Rottönen mit sehr hoher
Helligkeits- und Farbdifferenzierung abgebildet.
Für die Versiegelungsanalyse sind CIR-Luftbilder
insofern von großem Nutzen, als dass durch deutliches
Hervortreten der Vegetation gegenüber allen
anderen Oberflächen eine Vollversiegelung der
untersuchten Fläche auszuschließen ist.
Digitale Aufnahme
Die Aufnahme von Bilddaten erfolgt gegenüber der
Photographie durch flugzeug- oder satellitengestützte
Abtastsysteme. Bei der photographischen
Aufnahme wird ein Ausschnitt der Erdoberfläche auf
Filmmaterial gespeichert. Demgegenüber wird beim
Scannen die empfangene Strahlung digital umgesetzt.
Die Bildszenen setzen sich aus den für definierte
Flächenelemente gewonnen Daten zusammen.
Letztere bilden die kleinste räumliche Informationseinheit.
Die Größe dieser Bildpunkte = Pixel ist das
Maß für die geometrische Auflösung (Kap. 4.1.2)
der digitalen Aufnahme.
Tab. 2: Kanalbelegung ausgewählter Multispektral-Sensoren
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
Die Einzelflächen werden in Zeilen quer zur Flugrichtung
des Trägersystems abgetastet.
Optisch-mechanische Scanner empfangen die
Strahlung der Flächeneinheiten nacheinander über
einen quer zur Flugrichtung rotierenden Spiegel,
der die Information an Detektoren weiterleitet. Letztere
setzen die elektromagnetische Strahlung in
elektrische Impulse um, welche schließlich quantifiziert
und für jedes Flächenelement abgespeichert
werden.
Optisch-elektronische Scanner lesen die Flächeneinheiten
einer Zeile simultan ein. Dies wird
durch eine zeilenweise Anordnung der Sensoren in
der Bildebene erreicht.
Zu unterscheiden sind wiederum panchromatische-
und multispektrale Aufnahmen. Der besondere
Nutzen der Scanner-Techniken liegt in der Multispektralaufnahme
begründet. Die elektromagnetische
Strahlung wird in Spektralbereiche zerlegt, für
jedes Pixel werden mehrere Messwerte erzeugt.
Die Bildszenen können so durch Selektion oder
Kombination unterschiedlicher Spektralkanäle (Tab.
3) ausgewertet werden.
Spektralbereich Landsat (TM) Spot (XS)
Kanal und Wellenlänge [mm]
Daedalus (ATM)
1 0,42 - 0,45
1 0,45 - 0,52 2 0,45 - 0,52
Sichtbares Licht
2 0,52 - 0,60 1 0,50 - 0,59 3 0,52 - 0,60
3 0,6 - 0,69 2 0,61 - 0,69
4
5
0,605 - 0,625
0,63 - 0,69
6 0,695 - 0,75
Nahes Infrarot
4 0,76 - 0,90 3 0,79 - 0,89 7 0,76 - 0,90
8 0,91 - 1,05
Mittleres Infrarot
5
7
1,55 - 1,75
2,08 - 2,35
9
10
1,55 - 1,75
2,08 - 2,35
Thermales Infrarot 6 10,4 - 12,5 11 8,5 - 13,0
Die aufgeführten Fernerkundungssensoren stellen Beispiele für optomechanische-/optoelektronische Scanner bzw. für
flugzeug-/satellitengestützte Systeme dar. Der Daedalus Airborne Thematic Mapper (ATM) ist ein flugzeuggestützter
optomechanischer Scanner. Der Landsat Thematic Mapper (TM) vertritt satellitengestützte optomechanische Scanner und
das französische SPOT-System steht für satellitengestützte optoelektronische Systeme.
Quelle: verschiedene Autoren
Schriftenreihe Nr. 46
15

16
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
Fernerkundungsmaterialien der TLU Jena
Zu den verfügbaren Fernerkundungsmaterialien
gehören Satellitenbilddaten sowie analoge und
digitale Luftbilder. Die Satellitenbilddaten der TLU
sind der Tabelle 4 zu entnehmen. Die verfügbaren
Daten der Landsat- und der IRS-Sensoren gilt es
Tab. 3: Satellitenbilddaten der TLU Jena (9/99)
Schriftenreihe Nr. 46
als multispektral klassifizierbar hervorzuheben.
Durch Kombination mit den panchromatischen
Daten können u. a. Abbildungen mit erhöhter Auflösung
erzeugt werden.
System Modus spektrale Kanäle Bodenauflösung [m] Datum
Landsat 5 (TM) ms 7 30 1997
IRS 1C ( LISS) ms 4 23 1997
IRS 1C pan 1 5,8 1997
SPOT 5 (P) pan 1 10 1988/90
ms = multispektral, pan = panchromatisch
Aus Tabelle 5 gehen die Luftbildmaterialien der TLU
hervor. Der Einsatzbereich der Farborthophotos von
1997 ist ausgesprochen vielfältig. Sie können als
Bildhintergrund, topographische Referenz und auch
für Auswertungen am Bildschirm genutzt werden.
Bei der Auswertung in Siedlungsbereichen ist unabhängig
von der Bildauflösung ein Zoom bis ca.
1:2.000 sinnvoll. Eine maximale räumliche Trennschärfe
ist bei den hochauflösenden Bildern etwa
bei 1:500 zu erreichen. Nicht unerhebliche Nachteile
der monoskopischen Betrachtung sind die z. T.
starken Verkippungen der Objekte sowie perspektivische
und vertikale Verdeckungen.
Tab. 4: Luftbildmaterial der TLU Jena
Die analogen CIR- und Farbluftbilder können stereoskopisch
ausgewertet werden. Die Detailerkennung
ist trotz des für Siedlungsbereiche
nicht optimalen Maßstabs deutlich höher als bei den
erstgenannten digitalen Bilddaten. Mittlerweile müssen
die Luftbilder in Anbetracht der Entwicklungsdynamik
in Siedlungsräumen als veraltet angesehen
werden. Die Schwarzweißluftbilder verschiedenen
Datums und Maßstabs wurden verortet (Bildmitten)
und katalogisiert. Die Nutzung der Bilder genügt
einem Monitoring nicht, gleichwohl kann in
Einzelfällen eine Nutzungsentwicklung rekonstruiert
werden.
Bildmaterial
Speichermedium
Auflösung bzw. MaßstabStereoauswertung
Datum
Farb-Luftbilder digital 0,5 m (0,25 m) nein 1997
Farb-Luftbilder analog ca. 1 :10.000 ja 1993-95
Color-Infrarot-Luftbilder analog ca. 1 :10.000 ja 1993-95
Schwarzweiß-Luftbilder analog div. nein div.
4.1.2. Eigenschaften der Fernerkundungsmaterialien
Als entscheidender Faktor, nicht nur für die Versiegelungsanalyse,
ist die Erkennbarkeit der zu untersuchenden
Objekte/Oberflächen hervorzuheben.
Die wesentlichen Parameter werden nachfolgend
dargestellt.
Geometrische Auflösung
Für die Erkennbarkeit von Objekten ist bei photographischen
Aufnahmen der Bildmaßstab (s. u.)
und das Auflösungsvermögen des verwendeten
Filmes entscheidend. Die Auflösung wird als Linienpaar
(Lp)/mm ausgedrückt. Für Luftbilder kann
ein gängiges Auflösungsvermögen von 20 bis 100
Lp/mm angegeben werden.
Das Auflösungsvermögen des menschlichen Auges
ist deutlich geringer (ca. 6 Lp/mm). Somit können
Luftbilder zum Zwecke der visuellen Auswertung
noch um ein vielfaches vergrößert werden.

Tab. 5: Geometrische Auflösung ausgewählter Sensoren
Sensor geometr. Auflösung [m]
Landsat TM 30
Spot XS 20
IRS 1C 23
Daedalus ATM * < 10
Early Bird 15
Orb-View 1 8
Quick Bird 3,3
* flugzeuggestützt, kursiv: in Vorbereitung (Auswahl)
Im Gegensatz zu Photographien ist die geometrische
Auflösung von digitalen Scannerdaten
eindeutig als die Kantenlänge der kleinsten Bildeinheiten
= Pixel definiert (Tab. 6). Die „Erkennbarkeit“
von Oberflächen wird somit zunächst durch deren
Ausdehnung begrenzt. Eine Differenzierung innerhalb
dieser Fläche ist nicht möglich.
Wenngleich in Zukunft Satellitenbilddaten mit deutlich
höherer Auflösung von kommerziellen Anbietern
auf den Markt kommen sollen (Tab. 6, kursiv),
bleibt diese grundsätzliche Einschränkung bestehen.
Ein Vergleich des Auflösungsvermögens von Photographien
und Rasterdaten ist aufgrund der grundlegend
unterschiedlichen Aufnahmetechniken
strenggenommen nicht statthaft. Um das Verhältnis
annähernd veranschaulichen zu können, bietet J.
Albertz (1991) eine maßstabsabhängige Möglichkeit
zum Umrechnen der Bildauflösung in das Pixelmaß
an:
Auflösung [m/Lp] = 2,8 x Auflösung [m/Pixel]
Schon aus einer geringen Filmauflösung (20
Lp/mm) eines sehr kleinmaßstäbigen Luftbildes
(1:50.000) resultiert damit eine geometrische Auflösung
von 0,9 m/Pixel. Bei einem mittleren Maßstab
von 1:10.000 und einer Auflösung des Filmmaterials
von 30 Lp/mm ergibt sich ein Pixeläquivalent von
0,1 m.
Dieses Abschätzverfahren verdeutlicht, dass die
geometrische Auflösung von Scannerdaten stets
deutlich geringer als die herkömmlicher analoger
Luftbilder sein muss. Dieser Nachteil kann für verschiedene
Anwendungen durch die spektrale Auflösung
von multispektralen Scannerdaten aufgewogen
werden. Sie variiert nach Sensoren mit Anzahl
und Bandbreite der Spektralkanäle.
Oberflächen können durch die spezifische Information
einzelner Wellenbereiche oder durch
Kombination mehrerer Kanäle in Form einer spektralen
Signatur isoliert werden. Die spezifischen
Reflexionseigenschaften von Oberflächen dienen
so der Differenzierung der Flächennutzungsformen.
Maßstab
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
Der Maßstab analoger Bilddaten resultiert aus der
Brennweite des Objektivs und der Flughöhe über
der Erdoberfläche.
Maßstab =
Brennweite
Flughöhe
Da bei Aufnahmen aus dem Flugzeug die Flughöhe
nur annähernd konstant ist, variiert der Bildmaßstab
zwischen den Einzelaufnahmen. Innerhalb eines
Bildes schwankt er aufgrund der Reliefenergie, der
Maßstab nimmt mit der Höhe des Geländes zu.
Auch bei den Senkrechtaufnahmen kommt es zu
Abweichungen der Aufnahmerichtung von der Lotrechten,
was ebenfalls zur maßstäbigen Verzerrung
führt. Aus diesem Grund werden Maßstäbe in Luftbildern
lediglich gerundet angegeben. Neben dem
Auflösungsvermögen des verwendeten Filmmaterials
beeinflusst der Bildmaßstab in hohem Maße die
Erkennbarkeit von Objekten. Er ist vor dem Bildflug
der Zweckbestimmung anzupassen.
Für planerische, geowissenschaftliche Fragestellungen
sind Bildmaßstäbe zwischen 1:50.000
und 1:10.000 üblich. Für detailliertere Bildinterpretationen
und für Vermessungszwecke können durchaus
kleinere Bildmaßstäbe erforderlich sein.
Der relevante Kartiermaßstab für visuelle Luftbildauswertungen
kann mit 1:25.000 bis 1:1.000
angegeben werden.
Die rechnergestützte Verarbeitung digitaler Bilddaten
bedarf naturgemäß keiner Angabe des Bearbeitungsmaßstabes.
Während bei der visuellen Erfassung
von Bildinhalten der Bildmaßstab limitierend
wirkt, erfolgt die Berechnung von digitalen Bilddaten
auf Pixelbasis.
Gleichwohl ist die maßstäbige Komponente für die
Bearbeitung von Rasterdaten durchaus zu beachten.
Sollen die Ergebnisse nicht nur statistischer
Natur sein, müssen sie dem Anwender zum Verständnis
des räumlichen Kontexts zur Verfügung
gestellt werden. Die geometrische Auflösung begrenzt
zunächst die Abbildung struktureller Details.
Der inhaltlichen Differenzierung werden Grenzen
durch die spektrale Information der Bilddaten gesetzt.
Dementsprechend ist ein Maßstab der Darstellung
zu wählen, welcher auf die räumliche und
spektrale Auflösung der Bilddaten abgestimmt ist.
Letztendlich ist es dem Bearbeiter überlassen den
maßstäbigen Gültigkeitsbereich in Abhängigkeit von
der Fragestellung anzugeben. Die in Tabelle 7
angegebenen Zielmaßstäbe geben eine Orientierung.
Schriftenreihe Nr. 46
17

18
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
Für die Darstellung von Bilddaten als kartographische
Ausgabe (Satellitenbildkarte) sollte
überdies die Pixelstruktur berücksichtigt werden.
Bei einer Abbildung dieser Bildelemente in einer
Tab. 6: Aussagemaßstab und Maßstab der Bildausgabe für ausgewählte Sensoren
Schriftenreihe Nr. 46
Ausgabegröße von 0,2 - 0,3 mm wird die störende
Wirkung der Pixelumrisse unterdrückt. In Tabelle 7
sind die entsprechenden Relationen anhand aus
gewählter Sensoren dargestellt.
Sensor Bodenauflösung Zielmaßstab Karte (ca. 0,3 mm/ P)
Landsat-TM 30m ≤ 1:50.000 1:100.000
SPOT-XS 20m ≤ 1:50.000 (1:25.000) 1:50.000 - 1:100.000
Flugzeugscannerdaten ≤ 10m (≤ 20m) * ≤ 1:10.000 (1:5.000) 1:5.000 - 1:50.000
* in Abhängigkeit von der Flughöhe und System, Quelle: verschiedene Autoren
Objekteigenschaften
Als dritte Komponente sind die Eigenschaften und
räumlichen Lagebeziehungen von Objekten/Oberflächen
zu nennen. Die Erkennbarkeit wird
über die räumliche Ausdehnung der Objekte im
Verhältnis zur Auflösung der Bildmaterialien begrenzt.
Zusätzlich wird die Identifizierbarkeit durch
Helligkeits- und Farbkontrast modifiziert.
Dem Betrachter photographischer Abbildungen
erschließen sich die Bildinhalte nicht zuletzt durch
die räumliche Anordnung der Objekte. So wird eine
Wasserfläche erst durch ihre spezifische Ausprägung
zu einem Fluss oder See.
Entscheidend für die Versiegelungsanalyse ist der
Aspekt der vertikalen Überdeckung potentiell versiegelter
Flächen durch die Vegetation. Bei stereoskopischer
Auswertung von analogen Luftbildpaaren
kann dieser Effekt z. T. kompensiert werden.
Im Gegensatz zu dieser visuellen Kategorisierung
ist das „maschinelle Erkennen“ von Strukturen
anhand digitaler Bildinformationen kompliziert.
Einzelne Flächenelemente bilden Oberflächen ab,
die aufgrund ihrer spekralen Information zunächst
als z. B. überbaut klassifiziert werden müssen.
Durch Abbildung des Analyseergebnisses fügen sie
sich durch ihre Raumlage z. B. zu einer Siedlung
zusammen. Strukturen mit heterogenen Oberflächen
(z. B. Industriegebiet) können in
eingeschränktem Maße durch räumliche Relationen
(Textur) mehrerer Pixel differenziert werden.
Aufnahmezeitpunkt
• Die unter Kap. 4.1 erwähnten atmosphärischen
Störeinflüsse (selektive Absorption, Streuung,
Bewölkung) lassen sich durch Aufnahmen eingrenzen,
die an wolken- und dunstfreien Tagen
durchgeführt werden. Diese Bedingungen treten
vorwiegend an strahlungsreichen Sommertagen
auf.
• Demgegenüber kann ein Aufnahmezeitpunkt
außerhalb der Vegetationsperiode sinnvoll sein.
Der Abschirmungseffekt durch die Vegetation
kann so beschränkt und die Detailerkennung für
Versiegelungsanalysen erhöht werden.
• Um den Anteil beschatteter Flächen zu minimieren,
ist eine Aufnahme zum Zeitpunkt des Sonnenhöchststandes
anzustreben.
Ein entscheidender Vorteil der flugzeuggestützten
Aufnahme liegt in dem Umstand begründet, dass
der Aufnahmezeitpunkt frei gewählt und damit der
gewünschten Witterung angepasst werden kann.
Optimale Bedingungen i. o. S. herrschen in Mitteleuropa
relativ selten vor. Vor diesem Hintergrund
wird der deutliche Vorteil einer zeitlich regelmäßigen
Aufnahme von Satellitenbildern (s. u.) relativiert.
Zeitliche Auflösung des Bildmaterials
Die Analyse von Entwicklungen der Flächennutzung
(Monitoring) erfordert vergleichbare Flächeninformationen
für unterschiedliche Zeitpunkte. Bezogen
auf die Flächenversiegelung kann dies z. B. die
Auswertung der Flächeninanspruchnahme für einen
Siedlungsraum oder die Erfolgskontrolle nach Entsiegelungsmaßnahmen
beinhalten. Die Trägersatelliten
der Fernerkundungssensoren bewegen sich
auf definierten Erdumlaufbahnen. Die Bahnparameter
sind so gewählt, dass die Erdoberfläche wiederholt
durch Aufnahmen abgedeckt wird. Landsat 5
liefert Daten z. B. mit einer festen Repititionsrate
von 16 Tagen. Unter der Voraussetzung störungsfreier
Aufnahmen wird so die Auswertung multitemporaler
Satellitenbilddaten auch für kurze Zeitspannen
ermöglicht.
Selbstverständlich kann es für verschiedene Fragestellungen
ausreichend sein, Entwicklungen anhand
archivierter Luftbildaufnahmen (sofern für das Untersuchungsgebiet
vorhanden) auszuwerten. Im
Gegensatz zu Satellitenbildern ist jedoch die Vergleichbarkeit
des Bildmaterials hinsichtlich Qualität
und Maßstab u. U. eingeschränkt. Es kann überdies
davon ausgegangen werden, dass Entwicklungstrends
überwiegend in Bezug auf die Ist-
Situation zu erfassen sind. In diesem Falle ist die

Nutzung von aktuellem Fernerkundungsmaterial
unerlässlich.
Der Vorteil der Verfügbarkeit aktueller Satellitenbilddaten
gegenüber stets neu zu organisierenden
Befliegungen gewinnt schließlich durch die deutlich
geringeren Kosten/Fläche (Kap. 4.4.3) gegenüber
Luftbildaufnahmen bzw. Flugzeugscannerdaten an
Gewicht.
4.1.3. Verfahren der Fernerkundung
Der Vielfältigkeit der methodischen Verfahren für
die Auswertung von Luft- und Satellitenbildern kann
in diesem Rahmen nicht annähernd Rechnung
getragen werden. Ziel der folgenden Zusammenstellung
ist vielmehr, einen Überblick zu den grundlegenden
Verfahrensschritten im Rahmen der Fernerkundung
zu geben. Für die Nachvollziehbarkeit
methodisch-konzeptioneller Überlegungen zur Versiegelungsanalyse
ist die Darstellung prinzipieller
Zusammenhänge notwendig und ausreichend.
In der Anlage 1 sind die Verfahrensschritte für die
Bearbeitung und Auswertung von Fernerkundungsdaten
schematisiert dargestellt. Die im
Zusammenhang mit dem gewählten Aufnahmesystem
stehenden grundsätzlichen Unterschiede
der Bildmaterialien bedingen das Nebeneinander
der Analyse analoger und digitaler Bilddaten.
Auswertung photographischer Aufnahmen
Die Auswertung des Bildmaterials lässt sich in zwei
unabhängig voneinander durchführbare Arbeitsverfahren
gliedern. Die visuelle Bildauswertung dient
der Erfassung von Bildinhalten. Bei photogrammetrischen
Auswertungen stehen demgegenüber die
geometrischen Eigenschaften der abgebildeten
Objekte im Vordergrund der Analyse.
In der Praxis werden die Verfahren häufig kombiniert.
So werden Luftbilder heute in großem Umfang
für die Vermessung topographischer Sachverhalte
herangezogen. Als Beispiele für Thüringen können
die zweite und folgende Ausbaustufen des ATKIS
und die Erstellung digitaler Flurkarten genannt
werden. Hier werden analoge Schwarzweiß-
Luftbilder differenziell entzerrt (Orthophoto) und
anschließend am Bildschirm ausgewertet. Möglich
ist überdies eine detaillierte Bildinterpretation im
Zuge der photogrammetrischen Bearbeitung. Die
methodischen Grundlagen für die visuelle Bildauswertung
bleiben dabei unberührt und werden daher
gesondert behandelt.
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
Visuelle Bildauswertung
Die visuelle Bildauswertung beruht auf dem Erkennen
und der Interpretation von Bildinhalten. Für das
Erkennen von Sachverhalten wird die Alltagserfahrung
des Betrachters ausgenutzt. Streng genommen
basiert schon das Unterscheiden eines Flusses
von einer Straße auf einer Interpretation, nämlich
auf Schlussfolgerungen, die im Zuge der Wahrnehmung
getroffen werden.
Unter Bildinterpretation ist demgegenüber eine
Herleitung auf der Grundlage von Spezialkenntnissen
zu verstehen. Das Spezialwissen bezieht sich
hierbei sowohl auf die Kenntnisse über die abgebildeten
Objekte selbst als auch auf Besonderheiten
ihrer Wiedergabe im Bildmaterial. Die visuelle Bildauswertung
kann auf das Erkennen von Sachverhalten
reduziert sein. Meist ist jedoch eine Interpretationsleistung
Bestandteil der Arbeit und kann für
verschiedene Fragestellungen die dominierende
Rolle spielen.
Die wesentlichen Bildmerkmale, die das Erkennen
und Abgrenzen von Bildinhalten ermöglichen, lassen
sich nach Gestalt und Farbe gruppieren.
• Die Gestalt der Objekte ergibt sich aus deren
Struktur und Textur. Als Strukturmerkmale sind
Form, Größe (Grundriss/Höhe), räumliche Anordnung
(Muster) zu nennen. Aus den Strukturen
ergeben sich Schattierungen und Schatten,
die gesondert als Merkmal herangezogen werden
können. Die Textur resultiert aus einer im
verwendeten Maßstab nicht mehr aufzulösenden
Feinstruktur. Die Texturen können als
gleichmäßig, wolkig, körnig, streifig etc. angesprochen
werden und sind häufig objektspezifisch.
• Die Farbmerkmale beruhen auf Farbintensität,
Helligkeit und Farbton. Die Verteilung der Farbmerkmale
führt zu nicht minder bedeutenden
Merkmalen wie Homogenität, Farbmuster und
Marmorierung.
Die Differenzierung der Bildinhalte erfolgt i. d. R.
nicht auf der Grundlage eines Merkmales. Ein treffsicheres
Auswertungsergebnis ist vielmehr durch
die Kombination bzw. die Wichtung der Ausprägungen
zu erzielen.
Die Auswertung von Einzelbildern ist möglich, die
Identifikation einzelner Objekte und die Gliederung
der Bildinhalte wird durch das Verfahren der stereoskopischen
Auswertung jedoch deutlich verbessert.
Insbesondere für Detailkartierungen, bei denen die
Interpretation nicht unmittelbar erkennbarer Sachverhalte
im Vordergrund steht, ist dieses Verfahren
angezeigt.
Schriftenreihe Nr. 46
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20
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
Die Methode beruht auf der Fähigkeit des Menschen
zum räumlichen Sehen. Voraussetzung ist
die Verwendung von Luftbildern, welche die Gegenstände
der Erdoberfläche in zwei aufeinanderfolgenden
Szenen abbilden. Die Objekte werden in
Abhängigkeit von der zurückgelegten Flugstrecke
aus zwei Perspektiven erfasst. Der Winkel (Parallaxe)
ist in jedem Fall weiter als der durch den natürlichen
Augenabstand zu erreichende. Die stereoskopische
Betrachtung der Bildpaare führt neben
einer räumlichen Wahrnehmung der Bildinhalte
zu einer optischen Überhöhung der Objekte. Mittels
verschiedener technischer Hilfsmittel wird den Augen
des Betrachters jeweils eine Perspektive der
Erdoberfläche dargeboten. Das Gehirn fusioniert
die Einzelinformationen zu einem räumlichen Bild.
Für die Auswertung analogen Bildmaterials kommen
Stereoskope zum Einsatz. Der Ausstattungskomfort
reicht von einfachen Linsenstereoskopen
bis hin zu Interpretations-Stereoskopen
mit beweglichem Leuchttisch, Zoomobjektiven,
Photoaufsatz u. a. m.
Für die Auswertung der Bildinhalte wird ein Kartierschlüssel
verwendet bzw. erstellt. Er beinhaltet die
zu erfassenden Kartiereinheiten, die auf das zu
erzielende Ergebnis abgestimmt sind. Hilfreich ist
überdies ein Luftbildschlüssel, der die Kartiereinheiten
in typischen Ausprägungen im verwendeten
Bildmaterial abbildet.
Um Interpretationen des Bildinhaltes abzusichern,
sind Vorerkundungen im Gelände sowie Feldvergleiche
im Verlauf der Detailauswertung unabdingbarer
Bestandteil der Bildinterpretation.
Die Umsetzung der Bildinhalte kann auf verschiedene
Weise erfolgen. Folgendes Beispiel
zeichnet einen möglichen Arbeitsablauf nach:
Die dem Luftbild entnommenen Strukturen müssen
geometrisch entzerrt abgebildet werden. Die Ergebnisse
(Geometrie, Attribute) können auf transparente
Deckfolien gezeichnet werden, wofür sich
beispielsweise Ausdrucke digitaler Karten oder
maßstabstreue Kartenkopien eigenen. Diese werden
im Zuge der zeichnerischen Umsetzung der
Bildinhalte fortlaufend mit den Luftbildern in Deckung
gebracht. Als Orientierungspunkte dienen
markante Punkte wie Wegekreuzungen, Baumreihen
o. ä.
Für eine rechnergestützte Nutzung der Auswertungsergebnisse
ist eine Digitalisierung der
gezeichneten Arbeitskarte erforderlich. Im günstigen
Fall wurde eine digitale Karte als Bezugsbasis
gewählt, die im Vektorformat vorliegt. Die Digitalisierung
der Ergebniskarte kann so durch das kopie-
Schriftenreihe Nr. 46
ren von gemeinsamen Grenzlinien (Wege, Parzellen
u. a.) optimiert werden. Die Nutzung der so
erzeugten Kartenebene in einem Geographischen
Informationssystem (GIS) wird durch eine Sachdatenbank,
welche die Ergebnisattribute enthält,
vervollständigt.
Photogrammetrische Auswertung
Bei den hier zu betrachtenden zentralperspektivischen
Aufnahmen resultierten geometrische Verzerrungen
aus Abweichungen der Aufnahmerichtung
von der Lotrechten und aus der unebenen
Geländeoberfläche.
Handelt es sich um ebenes Gelände oder sind die
Anforderungen an die Lagetreue der Bildinhalte
begrenzt, können verschiedene Verfahren zur Entzerrung
angewandt werden. Unter Ausnutzung der
Lagebeziehungen einzelner bekannter Passpunkte
oder der Geometrie einer topographischen Karte
werden einzelne Bildpunkte oder der gesamte Bildinhalt
entzerrt.
• Eine Lagekorrektur über graphische Verfahren
anhand einzelner Passpunkte kann als Behelf
für wenige Anwendungen dienlich sein.
• Sollen nicht nur Details entzerrt werden, bietet
sich eine Umzeichnung der Bildinhalte durch optische
Überlagerung der Photographien mit topographischen
Karten an.
• Schließlich erlauben spezielle Entzerrungsgeräte
die Umformung des gesamten Bildinhaltes.
Dazu wird das Bild auf eine mit Passpunkten
versehene schiefe Ebene projiziert. Die von der
lotrechten abweichende Aufnahmerichtung wird
so kompensiert.
Kann die geometrische Verzerrung, die durch unterschiedliche
Geländehöhen innerhalb des Bildausschnittes
entstehen, nicht mehr vernachlässigt
werden, können analoge Bilder durch eine Differenzialentzerrung
komplex umgeformt werden. Diese
geometrische Transformation der Bildinhalte wird
überwiegend durch die Digitale Bildverarbeitung
geleistet. Die Geländehöhen müssen bekannt sein.
Wenn kein digitales Geländemodell mit ausreichender
Genauigkeit vorliegt, kann es durch stereoskopische
Messung (s. u.) erzeugt werden. Das digitalisierte,
geometrisch korrigierte Luftbild wird als
Orthophoto bezeichnet.

Das Scannen führt bei geringer Auflösung zu einer
Minderung des Informationsgehaltes. Die Zentralperspektive
des Eingabebildes wird in eine parallelperspektivische
Ausgabe gewandelt. Damit entspricht
das Orthophoto in geometrischer Hinsicht
einer Karte. Bei stereoskopischer Betrachtung kann
nunmehr kein räumlicher Eindruck vermittelt werden.
Es kann jedoch ein Stereopartner des Orthophotos
mit einer von der lotrechten abweichenden
Projektion erzeugt werden. Diese Stereoorthophoto-Bildpaare
sind mit Einschränkungen
stereoskopisch auswertbar.
Die rechnergestützte Stereoauswertung auf der
Basis analoger Bildpaare erfolgt durch den Einsatz
analytischer Auswertegeräte. Es wird ein räumliches
Modell durch Projektion der Bildinhalte erzeugt.
Die Bilder werden so orientiert, dass sich die
jeweils entsprechenden Projektionsstrahlen im
Raum schneiden und so ein Modell der Erdoberfläche
erzeugt wird.
Durch Bewegen einer Messmarke im Raummodell
kann der Operateur nun die projizierten Bildinhalte
vermessen und Objekte digitalisieren. Es ist offensichtlich,
dass der Einsatz einer solchen Komplettlösung
die stereoskopische Auswertung optimiert.
Auswertung digitaler Aufnahmen
Die digitale Bildverarbeitung wird mit dem Ziel einer
Bearbeitung und Analyse der Rohdaten durchgeführt.
Die Prozessierung der Daten mittels spezieller
Bildverarbeitungssysteme erfordert je nach Anwendung
eine hohe Leistungsfähigkeit der eingesetzten
Hardware-Komponenten. Die diesbezügliche technische
Entwicklung bei sinkenden Kosten machen
den Einsatz hochwertiger PC und Workstations für
einen zunehmend breiten Anwenderkreis zugänglich.
Geometrische Transformationen dienen der Korrektur
von Bildverzerrungen, die bedingt durch das
Aufnahmeverfahren/-system und durch die Reliefenergie
auftreten.
Im Gegensatz zu Photographien weisen Sensordaten
aufgrund des zeilenweise Abtastens der
Erdoberfläche eine zeitliche Komponente auf. Bei
optomechanischen Systemen wird jeder Bildpunkt
von einem anderen Ort aufgenommen, bei optoelektronischen-
jede Zeile. Bei erstgenanntem Verfahren
treten Panoramaverzerrungen mit zum Zeilenrand
abnehmenden Bildmaßstäben hinzu. Da die
Aufnahmeparameter bekannt sind, können diese
systembedingten Fehler rechnerisch ausgeglichen
werden.
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
Mit zunehmender Aufnahmehöhe nimmt der Einfluss
der Geländehöhenunterschiede auf Verzerrungen
ab. Insofern ist die geometrische Korrektur
von Flugzeugscannerdaten gegenüber Satellitenbilddaten
aufwendiger. Der zu erwartende reliefbedingte
Pixelversatz macht sich besonders bei weitem
Aufnahmewinkel negativ bemerkbar. Die unregelmäßigen
Eigenbewegungen des Flugzeuges
und variierende Flughöhen verstärken die Verzerrungen
zusätzlich.
Die geometrische Entzerrung der Bilddaten und
deren Einbindung in ein Bezugssystem erfordert
Referenzpunkte, deren Koordinaten den entsprechenden
Bildpunkten zugeordnet werden. Transformationsgleichungen
liefern Korrekturkoeffizienten,
mittels derer die korrigierten Koordinaten für
alle Pixel des Eingabebildes errechnet werden.
Über Transformationsfunktionen müssen die nun in
der Ebene verschobenen Bildpunkt-Koordinaten
erneut in eine starre Ausgabematrix aus Spalten
und Zeilen überführt werden.
Unter radiometrischer Transformation sind Veränderungen
der Grauwert-Informationen zusammenzufassen,
sie dienen einer Korrektur von Störeinflüssen.
Technische Probleme während des Abtastvorganges
oder der Datenübermittlung äußern sich z. B.
durch Streifenbildung oder durch Einzelpixel, die
sich in unwahrscheinlichem Maße von ihrer unmittelbaren
Umgebung abheben. Solche Fehler können
durch Mittelung der Grauwerte benachbarter
Pixel bereinigt werden.
Atmosphärische Einflüsse wirken sich kaum im
infraroten Spektralbereich aus. Bildausschnitte mit
geringer Reflexion sollten sich durch kleine Grauwerte
ausdrücken. Eine Aufhellung durch atmosphärischen
Einfluss in Kanälen des sichtbaren
Lichts kann durch Vergleich mit den Werten des
Infrarot-Kanals korrigiert werden.
Bildmodifikationen dienen der qualitativen Aufwertung
der digitalen Bilder. Welche Methoden verwendet
werden, hängt von der Zweckbestimmung
(visuelle Auswertung, Reproduktion, Analyse) ab.
Eine Auswahl wird nachfolgend gegeben.
• Dehnung des Wertefeldes zur Erhöhung des
Bildkontrastes.
• Mathematische Filterung über die Werte benachbarter
Pixel, um Bilddetails und Strukturen
hervorzuheben oder eine Glättung herbeizuführen.
Schriftenreihe Nr. 46
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Flächenversiegelung in Thüringen 2000
• Kombination mehrerer Spektralkanäle kann
Details hervortreten lassen und der Reduzierung
überflüssiger Information dienen.
• Berechnung eines Vegetationsindex auf Basis
des sichtbaren Rot und des nahen Infrarot. Er
lässt einen Rückschluss auf den Versiegelungsgrad
zu.
• Kombination multisensoraler Daten (z. B. multispektrale
D. mit höherauflösenden panchromatischen
D.) zum Zweck einer verbesserten Bildausgabe.
• Kombination multitemporaler Daten zur Identifizierung
von Landschaftsveränderungen.
Die Verfahren der Multispektral-Klassifikation
bedienen sich der in verschiedenen spektralen
Kanälen vorliegenden Informationen. Ziel der Klassifikation
ist es, durch Kombination der Messwerte
die Pixel so zu gruppieren, dass sie namentlich zu
bezeichnende Erscheinungen der Erdoberfläche
repräsentieren.
Der spektralen Klassifikation liegt die Idealvorstellung
zugrunde, dass die gegeneinander aufgetragenen
Messwerte ähnlicher Oberflächen innerhalb
eines zwei- bis mehrdimensionalen Merkmalsraums
Lageschwerpunkte bilden. Im dreidimensionalen
Raum nehmen sie dann die Form einer mehr
oder weniger diffusen Punktwolke an. Durch Klassifikation
werden die Grenzen der Klassen definiert.
Ob eine Pixelfläche der korrekten Klasse zugeordnet
wird, hängt von der relativen Lage im Merkmalsraum,
der gewählten Klassenweite und in besonderem
Maße vom Klassifikationsverfahren ab.
In Anbetracht der nahezu unüberschaubaren Vielzahl
der Verfahrenswege wird hier nicht der Versuch
unternommen, eine vollständige Übersicht der
Klassifikationsmethoden zu geben. Es werden statt
dessen Standardverfahren skizziert.
Bei der unüberwachten Klassifikation werden die
Messwerte ähnlicher Ausprägung mittels Cluster-
Analyse gruppiert. Auf die Klassenbildung wird
außer durch die Wahl der konkreten Algorithmen
keinen Einfluss genommen. Der Bearbeiter kann
aus den Ergebnissen ableiten, ob der von ihm angestrebte
Differenzierungsgrad zu erreichen ist oder
inwiefern sich die gewünschte Objektkategorie
ihrerseits in Unterklassen gliedert. Da dieses automatisierte
Klassifikationsverfahren relativ schnell zu
rechnen ist, kann es daher nützlich sein, es weitergehenden
Klassifikationen vorzuschalten.
Bei überwachten Klassifikationen wird durch die
Auswahl geeigneter Trainingsgebiete, die für die
gewünschten Klassen in spektraler Hinsicht repräsentativ
sein müssen, eine Klassenbildung gesteu-
Schriftenreihe Nr. 46
ert. Die Flächennutzung dieser Übungsgebiete kann
aus Kartenmaterial, Luftbild- oder Geländekartierungen
entnommen werden. Die Daten der selektierten
Pixel werden als charakteristisch für die betreffende
Klasse behandelt und sind Grundlage für
die eigentliche Klassifikation.
• Beim Verfahren der nächsten Nachbarschaft
(Minimum Distance) werden die Trainingswerte
je Klasse und Spektralkanal gemittelt. Für alle
Pixel der auszuwertenden Szene wird der kürzeste
Abstand zu einem der Mittelwerte errechnet
und dann der entsprechenden Klasse zugeschlagen.
• Beim Quader-Verfahren (Parallelepiped) werden
anhand der Referenzwerte die Ober- und Untergrenzen
der Klassen definiert. Im dreidimensionalen
Merkmalsraum entstehen so Quader.
Bei verfeinerten Verfahren dieses Typs resultieren
komplexere Klassenstrukturen. Fällt ein
Wert in keine der Klassen, bleibt das betreffende
Pixel der Bildszene unklassifiziert.
• Wird das Verfahren der größten Wahrscheinlichkeit
(Maximum-Likelihood) angewandt, geht
man von einer Gauß’schen Normalverteilung
der Messwerte um den Klassenmittelpunkt aus.
D. h., dass schon die Statistiken der Referenzflächen
eine annähernde Normalverteilung der
Grauwerte aufweisen müssen. Aus den Lage-
und Streuungsparametern der Trainingsmesswerte
wird für jede Klasse eine Wahrscheinlichkeitsfunktion
abgeleitet. Im zweidimensionalen
Raum werden die Klassen durch
ellipsenförmige Isolinien mit vom Mittelpunkt
abnehmender Wahrscheinlichkeit abgebildet.
Bei einer bi-/multitemporalen Klassifikation werden
Daten mit unterschiedlichem Aufnahmezeitpunkt
berechnet. Ziele dieses Ansatzes können sein,
veränderliche Oberflächen (landwirtschaftliche
Nutzung) zu differenzieren oder Landschaftsveränderungen
(z. B. mit Versiegelung) aufzudecken.
Die Hierarchische Klassifikation unterscheidet sich
von den vorhergehenden dadurch, dass das Ergebnis
schrittweise durch eine Folge von Einzelentscheidungen
gewonnen wird. Durch Bildung von
häufig nur zwei Klassen entstehen jeweils neue
Datenebenen, die anschließend weiter ausgewertet
werden.

Entscheidender Vorteil des Verfahrens ist die hohe
Flexibilität. Jede Entscheidungsfindung für ein Teilergebnis
kann auf unterschiedliche, den Erfordernissen
angepasste Verfahren beruhen. Nachteilig
kann sich indes auswirken, dass falsch klassifizierte
Pixel der verbleibenden Datenmenge entzogen
werden. Bei jeweils anschließenden Analysen können
so Folgefehler auftreten.
Diese vielversprechende Vorgehensweise der
spektralen Klassifikationen findet eine Grenze, die
in der Komplexität der Erscheinungen begründet
liegt. Es gibt keine von einem Betrachter zu erkennende
Oberfläche, die in spektraler Hinsicht streng
homogen ist. So setzt sich beispielsweise ein Wald
aus verschiedenen Gesellschaften zusammen und
ein Industriegebäude kann vollständig unterschiedliche
Dachflächen aufweisen.
Die flächenhafte Ausdehnung eines Pixels bedingt
außerdem, dass sich spektrale Informationen verschiedener
Oberflächen in variierendem Umfang
überlagern. Dies gilt insbesondere für im Verhältnis
zur geometrischen Auflösung stark strukturierten
Gebieten wie den Siedlungsbereichen.
Die Multispektral-Klassifikation kann durch eine
Kombination mit visuellen Bildauswertungen und
Geländekartierungen aufgewertet werden. Dies gilt
z. B. für die o. g. Ausweisung der Trainingsgebiete
oder für eine visuelle Vorstrukturierung der auszuwertenden
Szene.
4.2. Kartierung
Geländekartierungen erlauben naturgemäß ein
Höchstmaß an Detaildarstellung. Die durch diese
Erhebungsmethode zu erzielenden Ergebnisse
unterliegen jedoch ebenfalls einschränkender Faktoren.
Die zu verwendende Kartiervorlage muss sich am
Zielmaßstab orientieren. Dies gilt umso mehr, falls
eine anschließende Digitalisierung der angefertigten
Arbeitskarte erfolgen soll.
Insbesondere wenn funktionelle Eigenschaften der
zu kartierenden Einheiten erfasst werden, können
Zusatzinformationen erforderlich sein.
Dies gilt auch, wenn Flächen nicht begehbar oder
nicht einsehbar sind. Diese in Siedlungsbereichen
häufig zutreffende Einschränkung kann durch die
Verwendung von Luftbildmaterial kompensiert werden.
Analog zur Luftbildauswertung ist die Verwendung
eines standardisierten oder zu erstellenden Kartierschlüssels
wesentlicher Bestandteil der Untersuchung.
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
Bei komplexer Aufgabenstellung ist die gewünschte
Qualität des Ergebnisses nur mit spezieller Fachkenntnis
zu erzielen.
Als wesentliche limitierende Faktoren für Geländekartierungen
sind die entstehenden Kosten
und der erforderliche Zeitaufwand zu nennen. Zusammengenommen
dürfen sie als die meistzitierte
Legitimation für den Einsatz von Fernerkundungsverfahren
gelten.
Eine Konzentration der Kartierung auf repräsentative
Räume und anschließender Extrapolation der
Ergebnisse auf das Untersuchungsgebiet, stellt eine
häufig angewandte Alternative zur flächenhaften
Bestandsaufnahme dar.
Geländekartierungen werden für visuelle Bildauswertungen
(Vor-, Gegenerkundung) benötigt.
Sie können überdies für die Ausweisung von Trainingsgebieten
oder zum Zweck der
Ergebniskontrolle Bestandteil der
Satellitenbildauswertung sein.
4.3. Sonstige Erhebungsverfahren
Die Erhebung von Daten zur Flächennutzung ist
nicht auf die Fernerkundung und die Geländeerhebung
beschränkt. In diesem Abschnitt soll
die Auswertung bestehenden Datenmaterials für die
Gewinnung von Informationen zur Versiegelung
angesprochen werden.
Für einige Fragestellungen kann es ausreichend
sein, analoge oder digitale Karten auszuwerten. So
geben die Signaturen der Topographischen Karten
(Messtischblätter) einen Aufschluss über die Art der
Bebauung. Nach Kategorisierung von Bebauungstypen
ist eine Ableitung des Versiegelungsgrades in
gewissen Grenzen möglich. Letztlich sind aus allen
analogen Karten, die Informationen zur Flächennutzung
beinhalten, Ableitungen hinsichtlich
der potentiellen Versiegelung möglich.
Besondere Bedeutung kommt der Nutzung digitaler
Karten durch Auswertung in einem Geographischen
Informationssystem (GIS) zu. Durch Überlagerung
und Verschneidung raumbezogener Daten, mit
Verknüpfung der an die Objekte gebundenen
Sachdaten, können versiegelungsrelevante Informationen
gewonnen werden. Bereits vorliegende
Versiegelungsdaten können ihrerseits mit weiteren
Informationsebenen räumlich und inhaltlich in Beziehung
gesetzt werden, um die Auswirkungen der
Versiegelung zu bewerten.
Schriftenreihe Nr. 46
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Flächenversiegelung in Thüringen 2000
4.4. Eignung der Fernerkundungsverfahren
für die Versiegelungsanalyse
In den Ausführungen der Kapitel 4.1 bis 4.3 wurde
der Aspekt der Eignung der Fernerkundungsmaterialien
und die Verfahren zur Erhebung
versiegelter Flächen in den Hintergrund gestellt.
Es sollte vielmehr zunächst eine Übersicht
gegeben werden und damit ein Eindruck von der
Vielfalt der möglichen Verfahrensweisen vermittelt
werden.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Beurteilung
der Leistungsfähigkeit der unterschiedlichen
Verfahren in Fachkreisen sehr unterschiedlich ausfällt.
Hinsichtlich der Nutzbarkeit der Fernerkundungsmaterialien
für konkrete geowissenschaftliche
Fragestellungen gehen die Meinungen auseinander.
Abgesehen von den hier speziell für die Versiegelungsanalyse
zu erörternden fachlichen Aspekten,
spielen offensichtlich persönliche Vorlieben
oder äußere Zwänge eine nicht unwesentliche
Rolle.
Für verschiedene Fragestellungen drängt sich eine
Kombination der unterschiedlichen Methoden förmlich
auf. Das dies nur in begrenztem Maße realisiert
wird, erklärt sich jedoch auch aus den jeweils erforderlichen
Spezialkenntnissen auf den Gebieten der
Fernerkundung. Schließlich grenzen die Beschaffungskosten
für moderne Interpretationsstereoskope,
analytische Stereoauswertesysteme und digitale
Bildverarbeitungssysteme den Kreis der Anwender
ein, die eine kombinierte Nutzung der Verfahren
realisieren könnten. Die Einbeziehung der Geländearbeit
wird leider ebenfalls aus Kostengründen
meist auf ein Mindestmaß reduziert.
„Die starke Betonung der komplexen technologischen
Aspekte der modernen Fernerkundung
führt leicht dazu, ihr eigentliches Ziel, die Erkundung
der Erscheinungen, Gegebenheiten und Prozesse
auf der Erdoberfläche, aus dem Auge zu
verlieren. (...) Es ist unbestreitbar, dass der technischen
Entwicklung ein wesentlich höherer Stellenwert
eingeräumt wurde als der Geländearbeit, und
dass ihr sowohl finanziell wie personell eine
wesentlich größere Förderung zuteil wurde.
Ergebnis ist, dass die Datenproduktion nicht nur der
Datennachfrage vorauseilt, sondern auch unserem
Geländeverständnis.“ (Löffler, E., 1994, S. 224)
Dieses Zitat ist einem Kapitel mit der Überschrift
„Technische Perfektion versus natürlicher Limitation“
entnommen und führt zu den Ausführungen des
Kapitels 2.4 zurück. Zweifellos kommt der Darstellung
von Fortschritten technischer Entwicklung und
dem Aufzeigen der Leistungsfähigkeit der Fernerkundung
hohe Bedeutung für die Beurteilung des
Schriftenreihe Nr. 46
Anwendernutzens zu. Dies sollte jedoch nicht dazu
verleiten, nach dem Prinzip „Verfahren sucht Aufgabe“
vorzugehen.
Vielmehr müssen ausgehend von den Eigenschaften
der zu untersuchenden Objekte, die Nutzbarkeit
der Erhebungsverfahren und deren Grenzen
aufgezeigt werden.
Nachfolgend werden die Möglichkeiten und Grenzen
der Erhebungsverfahren unter den Aspekten
• Bilanzierung der Versiegelung (Versiegelungsgrad),
• Erfassung qualitativer Eigenschaften und
• Lagegenauigkeit zu erfassender Objekte
dargestellt.
4.4.1. Bilanzierung der Flächenversiegelung
Die gröbste Erfassungsebene beinhaltet eine Differenzierung
zwischen versiegelten und unversiegelten
Flächen. In die erste Kategorie fallen
alle versiegelten Flächen ungeachtet dessen, ob es
sich um Gebäude, geschotterte Auffahrten o. ä.
handelt.
Auswertung multispektraler Daten
Die Auswertung multispektraler Satelliten- und
Flugzeugscannerdaten erlaubt prinzipiell eine Bestimmung
des Versiegelungsgrades!
Verschiedene Untersuchungen in städtischen Siedlungen
zeigten, das die Trennung versiegelter und
unversiegelter Flächen möglich ist. Die angewendeten
Auswertungsmethoden zeigen Gemeinsamkeiten,
variieren jedoch in allen Untersuchungen, es
liegt bisher kein operationalisiertes Verfahren vor.
Für die Bestimmung des Versiegelungsgrades hat
sich die Berechnung eines Versiegelungsindex
bewährt. Die Messwerte des sichtbaren Rot (geringe
Reflexion durch Vegetation) und des nahen
Infrarot (starke Reflexion d. V.) werden dazu nach
verschiedenen Ansätzen in ein Verhältnis gesetzt.
Der Index wird als relatives Maß für den Versiegelungsgrad
der Pixelfläche verwendet.
Weiterhin kann festgehalten werden, dass die Qualität
des Ergebnisses durch Kalibrierung anhand
von Referenzflächen, die terrestrisch oder durch
Luftbildinterpretation erkundet wurden, signifikant
verbessert werden kann.

Außerdem können Verfahren zu verbesserten Ergebnissen
führen, die sich kompletter Fachschichten
mit versiegelungsrelevanter Information
bedienen. So können z. B. offensichtlich unversiegelte
Flächen der zu klassifizierenden Datenmenge
entzogen werden.
Natürlich variieren die Ergebnisse unter dem Einfluss
zahlreicher Parameter. Neben der angewendeten
Methodik bestimmen die Qualität des
Datenmaterials, der Aufnahmezeitpunkt, die Qualität
der Referenzflächen u. a. die zu erreichende
Klassifikationsgüte.
Die zu erreichende Genauigkeit bei der Bestimmung
des Versiegelungsgrades mittels Auswertung
multispektraler Scannerdaten kann mit vorsichtiger
Näherung auf mittlere Fehler von 10 bis
15 % für die Satellitensysteme und 5 bis ca. 15 %
für flugzeuggestützte Systeme eingegrenzt werden.
Bezogen auf räumliche Einheiten wie Siedlungsstrukturtypen
(Baublock, Großsiedlung) können
durchaus maximale Abweichungen von 30 % und
mehr auftreten (Tab. 8).
Tendenziell wächst der zu erwartende maximale
Fehler mit abnehmender Größe der beobachteten
Einzelfläche. Für Flächeneinheiten gleicher Ausdehnung
wächst er mit abnehmender geometrischer
Auflösung. Dies wird deutlich, wenn man die
Pixelfläche von >600 m² der Landsat TM-Daten
einer Baublockfläche von z. B. 2000 m² gegenüber
stellt. zwischen korrekter Wiedergabe des Versiegelungsgrades
und einer Fehlklassifikation der betreffenden
Pixel liegt ein schmaler Grad. Dies bedeutet,
das es nicht statthaft ist, einen mittleren Fehler von
10 % als absolutes Maß für eine beliebig kleine
Fläche des Untersuchungsgebietes zu verstehen!
Als weiteres Beispiel für die Einordnung der Ergebnisqualität
in Abhängigkeit von der geometrischen
Auflösung sei die Erfassung von Linienstrukturen
genannt. Straßen, deren Breite geringer ist als die
Auflösung der Bilddaten, können unter günstigen
Voraussetzungen (z. B. guter Kontrast zu umgebenden
Freiflächen) als versiegelte Fläche spektral
identifiziert werden. Die Abbildung folgt der Rasterung
und führt zu treppenförmiger Linienführung.
Die räumliche Trennschärfe wird so durch die Auflösung
begrenzt.
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
Eine grundsätzliche Eignung der Auswertung multispektraler
Bilddaten für die Bilanzierung der Versiegelung
muss daher unter Einbeziehung des
verwendeten Datenmaterials relativiert werden. Als
Hilfsgröße kann ein Zielmaßstab hinzugezogen
werden. Er kann für die multispektralen Spot- und
Landsat TM - Daten mit £ (1:25.000) 1:50.000 und
für die hochauflösenden (> 1m) Flugzeugscannerdaten
mit ca. 1:10.000 angegeben werden.
Da inhaltliche Ableitungen aus der Versiegelungserhebung
flächenbezogen erfolgen, ist es
nicht ausreichend, das Ergebnis bezogen auf die
bewerteten Pixel darzustellen. Der Anwender benötigt
Zahlen für ein Einzugsgebiet, einen Stadtteil,
einen Baublock oder sonstige strukturelle Einheiten
mit denen er arbeiten muss. Aus Sicht des Verfassers
ist in Hinblick auf die praktische Verwertbarkeit
daher von größter Bedeutung, die Ergebnisse für
Raumeinheiten in Anlehnung an den Zielmaßstab
zu ermitteln und den zu erwartenden Fehler anzugeben.
Besonders im maßstäbigen Grenzbereich ist die
raumbezogene Bilanzierung unabdingbar. Hier
bieten sich, da der Schwerpunkt der Versiegelung
naturgemäß im Siedlungsraum liegt, ländliche und
städtische Siedlungsstrukturen an.
Im Idealfall ließe sich bei entsprechend hoher Anzahl
von Referenzflächen eine Standardisierung der
zu erwartenden Streuungsparameter für Siedlungsstrukturtypen
Thüringens erreichen. Dieses Ziel
könnte allerdings nur mit erheblichem Aufwand
erkauft werden. So ist ein möglichst hierarchisch zu
gliedernder Strukturtypenschlüssel, welcher alle
Siedlungsflächen beinhaltet, zu entwerfen. Außerdem
muss eine ausreichende Zahl von Referenzflächen
terrestrisch- und/oder mittels Luftbildinterpretation
erkundet werden.
M. Netzband (1998) konnte seine Auswertungsergebnisse,
die er für Dresden und Leipzig gewonnen
hat, denen einer umfangreichen terrestrischen
Erhebung gegenüberstellen (Tab. 8). Nach Mutmaßung
ermöglicht die zu geringe Stichprobenmenge
keinen allgemeingültigen Schluss. Dennoch gelingt
es ihm, die Transparenz für einen Anwender, der
Ableitungen auf dieser Flächenebene treffen muss,
deutlich zu erhöhen.
Schriftenreihe Nr. 46
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Flächenversiegelung in Thüringen 2000
Tab. 7: Mittlerer Versiegelungsgrad von Testgebieten, mittlere und maximale Abweichung der Satellitenbildauswertung
in Abhängigkeit ausgewählter Stadtstrukturtypen
Stadtstrukturtyp
Schriftenreihe Nr. 46
Testgebiete
Alle Angaben in [%]
terr. Erhebung Satellitenbilderhebung
VSG Std.abw. VSG mittl. Abw. max. Abw.
Geschlossene Blockbebauung 5 95,3 5,5 85,7 9,6 17,8
Offene Blockbebauung 11 70,2 11,0 61,1 9,0 22,7
Siedlungen (< 3 Geschosse) 6 50,3 6,4 44,4 7,3 10,6
Großsiedlungen 11 50,2 8,2 46,9 6,7 17,8
Wohnpark 3 71,3 7,2 52,8 18,5 28,8
terr. = terrestrisch, VSG = Versiegelungsgrad, Std.abw. = Standardabweichung, Abw. = Abweichung
Quelle: M. Netzband (1998), S. 117, Tab. 10-1 (Auszug)
Die Trägersatelliten der Multispektral-Sensoren
Spot XS und Landsat TM haben eine Repititionsrate
von 26 bzw. 16 Tagen. Somit ist jedes
Jahr mit 2 bis 3 hochwertigen Aufnahmen zu rechnen.
Eine bi-/multitemporale Bildauswertung birgt
die Möglichkeit, Veränderungen der Flächennutzung
aufzudecken. Durch das Flächenmonitoring
kann somit auch die Entwicklung der Flächenversiegelung
überwacht werden. Auch wenn die Art
der Veränderung nicht mit hoher Präzision aus den
Daten abzuleiten sein sollte, wird die flächenkonkrete
Recherche befördert.
Auswertung analoger und digitalisierter Luftbilder
Durch visuelle Auswertung analoger und digitalisierter
Luftbilder ist die Erfassung versiegelter
und unversiegelter Flächen ebenfalls möglich!
Das Auflösungsvermögen der Color-Infrarot(CIR)-
und Color-Filme jeden üblichen Maßstabs ermöglichen
die Differenzierung versiegelter und unversiegelter
Flächen. Dies gilt unabhängig davon, ob eine
visuelle Bildauswertung monoskopisch oder stereoskopisch,
anhand analoger oder digitaler Luftbilder
durchgeführt wird.
Für die Bestimmung des Versiegelungsgrades müssen
die Ergebnisse die durch Interpretation von Luftbildern
erreicht werden, stets hochwertiger sein als
die mittels Multispektral-Klassifi-kation erzeugten. Als
Bearbeitungsmaßstab für Bilanzierungen der Versi egelung
kann die Spanne 1:1.000 bis 1:25.000 angegeben
werden.
Die höhere Treffsicherheit bei der visuellen Luftbildauswertung
ist einfach zu begründen. Die Entscheidung,
ob eine Fläche versiegelt ist oder nicht, ist
durch einfaches Erkennen des Sachverhaltes getroffen.
Darüber hinaus besteht die Option, nicht zu
erkennende Sachverhalte zu interpretieren. Ob eine
Fläche im Bereich eines Schlagschatten oder unterhalb
von Baumkronen versiegelt ist, kann häufig
schon aus einfachen Lagebeziehungen geschlos-
sen werden. Die genannten Überdeckungseffekte,
welche in allen Aufnahmen auftreten, sind überdies
durch stereoskopische Auswertung von Bildpaaren
z. T. zu kompensieren. Auch wenn die sog. „1 m -
Satelliten“ in Zukunft hochauflösendes Bildmaterial
liefern sollten, bleiben diese Vorteile der visuellen
Erfassung von Bildinhalten bestehen.
Die Aussagen beziehen sich auf -für
Luftbildauswertungen übliche- Erfassungseinheiten
des Siedlungsraumes. Bilanzierungen unterhalb der
Parzellenebene sind möglich aber kaum sinnvoll.
Wenn größere Flächeneinheiten, wie z. B. der eines
städtischen Siedlungsraumes als
Untersuchungsraum definiert sind, gilt es
Einschränkungen zu machen.
Das Ergebnis der Bilanzierung versiegelter und
unversiegelter Flächen kann aus der Summe der
Ergebnisse für Teilflächen (z. B. Strukturtypen)
errechnet werden. Wenn die Einzelflächen lediglich
in Form eines klassierten Ergebnisses (z. B. 10%-
Klassen) erfasst wurden und systematische Fehleinschätzungen
vorliegen, wirkt sich dies negativ
auf das Gesamtergebnis aus. Bei sachgerechter
Auswertung (Geländeerkundung) heben sich
Fehleinschätzungen in der Gesamtbilanz auf.
Geländekartierungen
Entgegen der naheliegenden Erwartung, führt die
Erfassung des Versiegelungsgrades durch Kartierungen
nicht zwangsläufig zu den besten Ergebnissen.
Vorausgesetzt es werden keine Vermessungen
vorgenommen, ist die Abschätzung von Flächengrößen
und das Übertragen in die gewählte Kartengrundlage
eine Fehlerquelle. Dies gilt um so mehr,
wenn die Grundrisse nicht einzusehen sind (Gebäude,
Unzugänglichkeit). Hier stellt sich also nicht
das Problem der Kategorisierung sondern des
mangelhaften Überblicks.

Dieser Mangel kann durch Verwendung aktuellen und
großmaßstäbigen Kartenmaterials wie Liegenschaftskarten
kompensiert werden. Wenn außerdem Luftbildmaterial
mitgeführt und/oder für die Vorerkundung
verwendet wird, sind die Ergebnisse der Geländekartierung
nicht durch Fernerkundungsmethoden zu
übertreffen.
Wird die Kartierung nicht flächendeckend im Untersuchungsgebiet
durchgeführt, ist eine Gesamtbilanzierung
nur denkbar, wenn die Einzelerhebungen
als repräsentativ für das Untersuchungsgebiet gelten
dürfen.
Auswertung von Flächennutzungsdaten
Durch Auswertung von Flächennutzungsdaten kann
ebenfalls der Versiegelungsgrad bezogen auf Nutzungstypen
abgeleitet werden. Sowohl aus statistischem
Datenmaterial für administrative Räume als
auch aus topographischen und thematischen Kartenwerken
können zusätzlich wertvolle Informationen
entnommen werden. Neben der Auswertung
einzelner Materialien kann durch GIS-Techniken
der Informationsgehalt mehrerer Fachschichten
kombiniert werden.
Die Auswertung allein dieser Sekundärdaten kann
die Erhebung versiegelter Flächen nicht ersetzen.
Das Beispiel der Gesamtbilanzierung für Thüringen
(Kap. 5.1) zeigt jedoch, dass die Auswertung von
Flächennutzungsdaten durchaus ein wichtiges
Hilfsmittel für die Versiegelungserhebung sein kann.
Im übrigen sollte die Nutzung sachdienlicher Materialien
ein Bestandteil jeder Erhebungsmethodik
sein.
• Die Bilanzierung der Versiegelung, welche lediglich
auf einer Differenzierung versiegelter und
unversiegelter Flächen beruht, ist in den aufgezeigten
Grenzen durch alle Erhebungsverfahren
zu leisten.
• Die jeweiligen Methoden führen zu den besten
Ergebnissen, wenn Ergebnisse bzw. Datengrundlagen
anderer Methoden in die Erhebung einfließen.
• Während visuelle Bildauswertung und Kartierung
immer einen Bezug zu strukturellen Einheiten
herstellen, muss für die pixelbezogenen
Klassifikationsergebnisse eine Darstellung für
sinnvolle Raumeinheiten gefordert werden. In
Abhängigkeit vom Zielmaßstab muss besonders
für zunehmend kleine Raumeinheiten die zu erwartende
Gültigkeit des Ergebnisses dargestellt
werden.
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
4.4.2. Erfassung der Versiegelungsqualität
An dieser Stelle soll die Eignung der Erhebungsverfahren
hinsichtlich der in Kapitel 2.4 formulierten
qualitativen Aspekte versiegelter Flächen
diskutiert werden.
Eine Differenzierung vollversiegelter und teilversiegelter
Freiflächen durch Auswertung von
Satelliten- und Flugzeugscannerdaten ist nicht
möglich.
In Abhängigkeit vom Datenmaterial ist in gewissen
Grenzen eine Trennung zwischen bebauter Fläche
und versiegelter Freifläche zu erreichen. Die überbauten
Flächen können ihrerseits auf niedrigem
Differenzierungsniveau strukturiert werden. Wo die
diesbezügliche Leistungsgrenze spektraler und
räumlicher Klassifikation liegt, kann nicht abschließend
beurteilt werden.
Die Möglichkeiten, die eine visuelle Luftbildauswertung
bietet, müssen differenziert betrachtet
werden. Neben dem Auflösungsvermögen des
Films wirkt der Bildmaßstab für eine Differenzierung
limitierend. Selbstredend steigt die Detailerkennbarkeit
mit dem Maßstab an, Bildmaßstäbe <
1:10.000 scheiden für eine Differenzierung der
Versiegelungsqualitäten überwiegend aus.
Allein durch die Lage und Ausdehnung versiegelter
Flächen bekommt der Bildinterpret einen entscheidenden
Hinweis auf spezielle bauliche Ausprägungen.
So kann er z. B. bei Hauptverkehrsstraßen mit
großer Wahrscheinlichkeit auf Vollversiegelung
schließen.
Die Aufgabe bleibt insgesamt jedoch auch bei
großmaßstäbiger Aufnahme diffizil. Sie kann als
typische Interpretationsleistung betrachtet werden.
Schotter- und Kiesflächen sowie wassergebundene
Decken können meist als teilversiegelt identifiziert
werden. Gleiches gilt für Befestigungen, die einen
ausreichenden Bewuchs erlauben (z. B. Rasengitter),
hier kommen die Vorteile der CIR-Luftbilder
zum tragen. Sonstige Verbundmaterialien lassen
sich i. d. R. nicht von betonierten oder asphaltierten
Flächen trennen.
Durch Luftbildinterpretation kann also nicht die
gesamte Palette teilversiegelnder Oberflächen von
vollversiegelten Flächen getrennt werden. Die Ansprache
einer konkreten Belagart kann nur in Ausnahmen
erfolgen. Demgegenüber ist jedoch die
Erfassung von Teilversiegelungen i. S. eines kleinräumigen
Nebeneinander von versiegelter- und
unversiegelter Fläche (heterogen-teilversiegelt) zu
erfassen. Dies ist insofern von Bedeutung, als dass
auf diese Weise nicht flächig versiegelte Bereiche
kartiert werden können.
Schriftenreihe Nr. 46
27

28
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
So ermöglicht die Auswertung von Luftbildmaterial
die Aufnahme von bebauten, versiegelten, und
heterogen-teilversiegelten Flächen. Außerdem ist
teilweise eine Trennung von teil- und vollversiegelnden
Oberflächen möglich. Darüber hinaus ist
sie unentbehrlich für die flächenhafte Aufnahme der
sog. Gunstfaktoren wie Wasserflächen und Vegetation.
Schließlich kommt die visuelle Bildauswertung für
die Vorerkundung der Geländeaufnahmen zur Anwendung,
die eine Kartierung weiterer qualitativer
Merkmale der versiegelten Flächen zum Ziel haben.
Dementsprechend kommt der Geländekartierung
eine verbindliche Aufnahme der qualitativen Merkmale
versiegelter Flächen zu.
Insbesondere die über die Differenzierung von
versiegelten Flächen hinausgehenden Informationen
wie Belag- und Entwässerungsart können
i. d. R. nur vor Ort erhoben werden.
• Satellitenbilddaten scheiden für die Erhebung
qualitativer Versiegelungsmerkmale weitestgehend
aus.
• Durch Luftbildinterpretation ist eine Trennung
von teil zu vollversiegelten Flächen z. T. zu erreichen.
Heterogen teilversiegelte Einheiten und
Gunstfaktoren sind zu erfassen.
• Eine differenzierte Aufnahme qualitativer Eigenschaften
versiegelter Flächen ist durch eine
Geländekartierung zu leisten.
4.4.3. Weitere Aspekte der Eignung
Lagegenauigkeit der zu erhebenden Daten
Eine 100%ige Lagepräzision abzubildender Objekte
ist eine Illusion. Die Lagegenauigkeit beruht letztlich
auf einer Konvention. Ein einzuhaltender Grenzwert
wird in Bezug auf einen Maßstab definiert. Bei thematischen
Abbildungen wird dieser Grenzwert den
Nutzeransprüchen angepasst. Schließlich kommt es
vor, das Objekte in verzerrte Kartengrundlagen (z.
B. analoge Flurkarten) eingepasst werden müssen.
Da es sich bei der digitalen Bildverarbeitung um
eine Analyse der Pixelinformation handelt, entspricht
die Lagegenauigkeit der Ergebnisse im
Raum denen der Pixelfläche. Über Passpunkte wird
die Szene in das geodätischen Koordinatensystem
eingepasst und die relative Lage der Bildpunkte
zueinander durch eine geometrische Transformation
korrigiert.
Für die Satellitenbilder wird gewöhnlich Subpixel-
Genauigkeit erreicht. Die Verortung von Oberflächen
spielt also nur unterhalb des Zielmaßstabes (<
1:25.000) eine Rolle und wird dann durch die Pixelausdehnung
limitiert.
Die komplexen geometrischen Verzerrungen, die
sich bei Aufnahmen durch flugzeuggestützte Systeme
ergeben, sind nur schwer zu kontrollieren. So
Schriftenreihe Nr. 46
verbleiben Lageungenauigkeiten, die besonders im
Bereich des Zeilenrandes bis auf ein mehrfaches
der Pixelgröße anwachsen können. Diese geometrischen
Abweichungen sind also auch im Bereich
des Zielmaßstabes zu berücksichtigen.
Die Umsetzung der Bildinformation in eine Kartenebene
erfolgt bei der visuellen Bildauswertung in
unterschiedlicher Weise. Werden die Grenzen der
Kartiereinheiten erst auf Transparente gezeichnet
und anschließend in eine Karte übertragen, treten
in Abhängigkeit vom Verfahren die höchsten Verzeichnungsfehler
auf. Wird als transparente Zeichengrundlage
eine Karte verwendet, kann der
Übertragungsfehler eingeschränkt werden. Eine
weitere Möglichkeit besteht darin, die Geometrien
zu scannen und mittels Bildverarbeitung zu entzerren.
Es treten keine zusätzlichen Verzerrungen auf,
wenn die Ergebnisse in die Geometrien bestehender
thematischer Karten eingefügt werden können.
Werden Orthophotos ausgewertet, wird die Lagegenauigkeit
der Bildinformation durch die Güte der
geometrischen Entzerrung bestimmt.
Höchsten Ansprüchen wird die Stereomessung
anhand analoger Bildpaare mittels analytischer
Auswertesysteme gerecht. Dieses Verfahren ist
jedoch nur unter der Voraussetzung sinnvoll, wenn
den Luftbildern exakte Passpunkte zu entnehmen
sind. Dies wird u. a. durch Signale erreicht, die vor
dem Bildflug im Gelände angebracht wurden. Deren
Koordinaten können mittels Aerotriangulation ermittelt
werden.
Die Stereomessung wird relevant, wenn die Versiegelungserhebung
(z. B. zum Zweck einer Bemessung
der Abwassergebühren) parzellenscharf erfolgen
muss.
Die durch die Geländekartierung zu erreichenden
Genauigkeiten sind im wesentlichen von der Kartengrundlage
abhängig, da die Kartiereinheiten
denen der Karte angepasst sein sollten. Die Eigenschaften
der versiegelten Flächen werden als Code
oder in Textform auf die Kartiereinheit zu beziehen
sein. Sollen Einzelflächen freihändig eingetragen
werden, ist natürlich mit relativ (im Kartenmaßstab)
großen Lage- und Geometriefehlern zu rechnen.

Neben den fachlich begründeten Eignungen der
unterschiedlichen Verfahren sind weitere Aspekte
anzuführen, die eine Entscheidung für oder wider
des Einsatzes einer Methode beeinflussen. Zu
nennen sind hier der zeitliche Aufwand, die technischen
und personellen Voraussetzungen und die
sich aus diesen Aspekten ergebenden Kosten.
Zeitaufwand für die Erhebung
Der zeitliche Aspekt bei der Erhebung versiegelten
Flächen ist in Hinblick auf die Dynamik der Flächennutzungsentwicklung
zu betrachten. Es muss
gewährleistet sein, dass die Ergebnisse nach Abschluss
der Untersuchung als aktuell gelten dürfen.
Die Auswertung digitaler Satellitenbilddaten kann in
dieser Hinsicht als unproblematisch eingestuft werden.
Dies gilt unabhängig davon, ob eine Vollszene
(Land, Region) oder ein Ausschnitt bearbeitet wird.
Die Dauer der Verarbeitung selbst schwankt natürlich
je nach Intensität, gewährleistet jedoch stets
Aktualität. Limitierend wirkt im Verhältnis zur Bearbeitungsdauer
eher die Verfügbarkeit einer Szene
mit bestimmtem Aufnahmezeitpunkt (z. B. vor Belaubung)
aus.
Flugzeugscannerdaten bedürfen einer deutlich
intensiveren Datenvorverarbeitung. Die Größe des
Untersuchungsgebietes und die speziellen Aufnahmeparameter
können den Prozessierungsaufwand
stark beeinflussen. Werden die Daten einer aktuellen
Befliegung ausgewertet, genügen sie ebenfalls
dem Aktualitätsanspruch.
Wenn nicht auf bestehende Daten zurückgegriffen
werden kann, ist der Zeitaufwand für die Projektvorbereitung
im Vorfeld der Scannerbefliegung zu
berücksichtigen.
Der Zeitbedarf für die visuelle Auswertung von
Luftbildern unterliegt anderen Parametern.
• Größe des Untersuchungsgebietes, Bildmaßstab
und damit Anzahl auszuwertender Bilder,
• Interpretationstiefe, mittlere Größe der Kartiereinheiten,
selektive oder flächendec??kende
Bearbeitung,
• technische Ausstattung, Anzahl der Bearbeiter,
• Geländeerkundungen, ggf. Entwicklung eines
Kartierschlüssels,
• Verfahrensvarianten zur Erfassung und Aufbereitung
der Daten, Verfahren der Ergebnisdarstellung.
Auch hier ist der Zeitbedarf für vorbereitende Arbeiten
im Vorfeld eines ggf. durchzuführenden Bildfluges
zu berücksichtigen.
Wird der Zeitfaktor also als vorrangig bei der Projektdurchführung
erachtet, sind die Parameter ent-
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
sprechend zu setzen. Eine allgemeingültige Aussage
für den Zeitbedarf einer Bildinterpretation ist
nicht zu treffen.
Der Zeitaufwand für Kartierungen ist natürlich beträchtlich.
Eine flächendeckende Erhebung für
städtische Siedlungen scheidet unter dem Aspekt
der Ergebnisaktualität aus. Neben der eigentlichen
Geländearbeit fällt besonders die Vorerkundung der
zu kartierenden Areale zeitlich ins Gewicht. Allein
die Variabilität möglicher Aufnahmeintensitäten
erlaubt auch hier keine allgemeinen Aussagen zum
nötigen Zeitaufwand. Werden detaillierte Flächenaufzeichnungen
vermieden und die unter Kapitel
2.4 genannten qualitativen Aspekte in codierter
Form aufgenommen, kann die Erhebung zeitlich
optimiert werden.
Technische und personelle Voraussetzungen
Zu den technischen Voraussetzungen ist lediglich
festzuhalten, dass die Anwendung der jeweiligen
Methoden eine technische Mindestausstattung
bedingt. Die Auswertung digitaler Bilddaten und die
Erzeugung von Orthophotos bedarf eines Digitalen
Bildverarbeitungssystems. Die photogrammetrisch
orientierte Stereokartierung ist durch ein Analytisches
Auswertesystem zu leisten. Stereoskope
kommen bei der visuellen Bildinterpretation zum
Einsatz. Es bedarf keiner ausdrücklichen Betonung,
dass durch eine Vielzahl möglicher Ausführungen,
Konfigurationen und erweiternde Komponenten den
speziellen Anforderungen der Versiegelungsanalyse
Rechnung getragen werden kann.
Aus Sicht des Verfassers ist in diesem Zusammenhang
das Herausstellen des personellen Aspektes
vordringlicher. Insbesondere die Bewältigung der
komplexen Anforderungen, die an die Auswertung
digitalen Bildmaterials gebunden sind, müssen
betont werden.
Ein Digitales Bildverarbeitungssystem muss i. S.
einer Anwendung der vielfältigen Funktionen bedient
werden. Die zielgerichtete Nutzung des Systems
setzt überdies ein Verständnis für die technischen
Aspekte der Komponenten und die Kenntnis
über statistische-/mathematische Grundlagen der
Funktionen voraus. Mit einem Wort, es sind Fachkräfte
erforderlich. Mit Einschränkungen gilt dies
auch für die Arbeit am Analytischen Auswertesystem.
Die Bedienung der Systemkomponenten setzt
jedoch photogrammetrische Kenntnisse nicht voraus.
Schriftenreihe Nr. 46
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30
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
Der Einsatz der Systeme ist natürlich nur bei ausreichendem
Verständnis für den jeweiligen Untersuchungsgegenstand
gewinnbringend. Mit zunehmender
Komplexität der zu analysierenden Erscheinungen
ist eine fachliche Kooperation notwendig.
Bei der visuellen Bildauswertung sind die Gewichte
eher gleich verteilt. Zunächst ist für die Bewertung
des beobachteten Bildinhaltes ein hohes Verständnis
für die landschaftsbildenden Elemente, ihrer
Eigenschaften und räumlichen Beziehungen erforderlich.
Weiterhin müssen die Methoden der Bildinterpretation
beherrscht werden. Und schließlich ist
technische Sachkenntnis erforderlich, da nunmehr
nahezu alle Auswertungen digital umgesetzt und
GIS-fähig aufbereitet werden müssen.
Ist die Leistung von einem Bearbeiter abzudecken,
sind also breitere Fachkenntnisse gefragt. Einzelne
Arbeitsphasen können durch geschultes Personal
übernommen werden. Es sei jedoch hervorgehoben,
dass eine bedeutende Fehlerquelle bei der
Bildinterpretation, eine heterogene Bewertung der
zu objektivierenden komplexen Bildinhalte ist.
Bei der Geländekartierung steht der technische
Aspekt im Hintergrund. Eine Erhebung qualitativer
und quantitativer Merkmale der Versiegelung ist
nach Aufstellung eines Kartierschlüssels durch
eingewiesenes Personal zu leisten.
Kosten der Fernerkundungsmaterialien
Die Kosten für digitales und analoges Satellitenbildmaterial
variieren nach Sensor, dem digitalen
Prozessierungslevel und der Szenengröße. Die
Preise werden voraussichtlich mit Etablierung zukünftiger
kommerzieller Systeme sinken.
Die notwendigen Aufwendungen für flugzeuggestützte
Aufnahmen resultieren vorwiegend aus zwei
Aspekten:
• Größe des Untersuchungsgebietes
• Konfiguration der Aufnahmeparameter
Anhand der Luftbildbefliegung soll dies illustriert
werden. Die Anzahl benötigter Bilder steigt natürlich
mit der Größe des Untersuchungsgebietes. Die
Geometrie des zu befliegenden Terrains beeinflusst
aufgrund der notwendigen Längs- und Querüberdeckung
der Einzelbilder ebenfalls die Bildanzahl. Ein
weiterer Kostenfaktor ist die Anzahl der notwendigen
Anflüge, welche ebenfalls von der Form des
Untersuchungsgebietes abhängt.
Für Luftbildaufnahmen stehen darüber hinaus vielfältige
Optionen zur Konfiguration des Bildfluges
offen. Die Bildanzahl steigt mit dem gewünschten
Bildmaßstab. U. a. sind die Entscheidungen zu
Schriftenreihe Nr. 46
treffen, ob eine Doppelkammer (z. B. CIR u. Color)
zum Einsatz kommt, welches Filmmaterial gewählt
wird, ob eine Signalisierung von Passpunkten im
Gelände erforderlich ist.
Tab. 8: Kosten der Fernerkundungsmaterialien
Bilddaten Kosten/km² [DM]
Satellitenbild 0,2 - 3,5
Flugzeugscannerdaten 200 - 400
Luftbild 50 - 200
Quelle: versch. Autoren, eigene Erhebung
Demzufolge sind die Angaben in Tabelle 9 als Abschätzung
zu verstehen, sie dienen einer ersten
Orientierung. Konkrete Angaben für flugzeuggestützte
Aufnahmen können erst nach konkreter
Projektdefinition erfolgen.
Projektkosten
Die Festsetzung von Materialkosten für die Luftbilder
ist aufgrund der genannten offenstehenden
Optionen kaum möglich. Desto schwerer ist es, die
bei einer vorrangigen Verwendung eines Erhebungsverfahrens
anfallenden Projektkosten einzugrenzen.
Wesentliche Faktoren, die neben den
Materialkosten die Gesamtkosten einer Versiegelungsanalyse
beeinflussen, sind der benötigte Zeitaufwand,
die technische Ausstattung und der Personalbedarf.
Der Zeitfaktor bei der visuellen Bildauswertung und
der Geländekartierung wird u. a. von der festzulegenden
Erhebungsintensität bestimmt.
Die Beschaffungs- und Folgekosten für das technische
Equipment variiert nach spezifischer Konfiguration
und erweiternden Komponenten.
Für die Arbeit mit Fernerkundungsmaterialien ist der
Einsatz von Fachpersonal erforderlich, für Geländekartierungen
trifft dies nur z. T. zu. Für Kartierungen
und für visuelle Bildauswertungen (mit Einschränkung
auf einzelne Arbeitsphasen), können nach
Bedarf mehrere Bearbeiter eingesetzt werden.
Aufgrund des Zusammenspiels der genannten
Einflussfaktoren sind keine einfachen Aussagen
möglich. Dies erklärt, dass die Kostenbewertungen
einzelner Anwender sehr unterschiedlich ausfallen
oder sich widersprechen. Für eine Orientierung mag
folgendes Beispiel ausreichen.

G. Grenzdörffer (1997, Tab. 1, S. 39) gibt Werte für
Fernerkundungsverfahren, bezogen auf maßstabsspezifische
Anwendungen im urbanen Raum, an.
Demnach sind für die Auswertung von Satellitenbilddaten
bei einer Projektfläche von 500 km² und
einem Maßstabsbereich von 1 : 25.000 – 1 : 50.000
rd. 50 TDM (DM 100/km²) anzusetzen. Für Auswertungen
auf Basis von Luftbild- und Flugzeugscannerdaten,
bezogen auf eine Projektfläche
von 80 km² und einen Maßstabsbereich von 1 :
2.000 – 1 :25.000, ermittelte er Kosten von 40 –
160 TDM (500 - 2.000 DM/km², inkl. Befliegungskosten
5 ).
Der Zielmaßstab der Verfahren ist unterschiedlich.
Für Erhebungen auf der Basis von Satellitenbilddaten
wird er durch die in den vorausgegangenen
Kapiteln erörterten Parameter limitiert (< 1:25.000).
Geländekartierungen in Maßstäben < 1:5.000 sind
allein aufgrund der Größe der zu überblickenden
Bezugsflächen nicht sinnvoll. Die Bearbeitungsmaßstäbe
der visuellen Bildauswertung vermitteln
zwischen den erstgenannten Verfahren und schließen
diese z. T. ein.
Insofern wird die Eignung der jeweiligen Verfahren
zunächst durch das Untersuchungsziel und dem
daraus resultierenden Detaillierungsgrad bestimmt.
Eine monetäre Abwägung ist lediglich bei diesbezüglich
vergleichbarer Leistungsfähigkeit der Methoden
sinnvoll.
4.5. Integration der Erhebungsverfahren
in einem Projekt „Flächenversiegelung“
Die Ansprüche des Anwenders an die Versiegelungsinformation
variieren sehr nach inhaltlicher
und räumlicher Auflösung. Der Bedarf reicht von
einer landesweiten Übersicht zur Versiegelungssituation
bis hin zu flächenkonkreten Informationen
als Grundlage für Folgeabschätzungen und Maßnahmenplanungen.
Ein breiter, fachübergreifender
Anwendernutzen ist demnach nur durch Bereitstellung
einer maßstabsabhängigen, inhaltlich hierarchisch
gestaffelten Datengrundlage zu erreichen.
Eine umfassende Bearbeitung der Versiegelungsproblematik
in Thüringen ist nach Auffassung
des Verfassers nur durch eine Integration der Verfahren
zu erreichen.
5 Durch Auswertung vorhandener analoger Luftbilder
sinken die Kosten erheblich. Wenn digitales Bildmaterial
ausgewertet wird (monoskopisch), werden Zeitbedarf
(>10 km²/Tag) und Kosten nochmals deutlich gesenkt.
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
Die Auswertung von Satellitenbilddaten für regionale
und landesweite Bilanzierungen kommt für
Maßstäbe ≤ 1:25.000 in Betracht. Die Erfassung
von wirkungsrelevanten Eigenschaften versiegelter
Flächen ist lediglich durch Geländekartierung in
Maßstäben ca. ≥ 1:5.000 zu erreichen. Durch visuelle
Auswertung von Luftbildmaterialien ist die Lücke
zu schließen 6 .
Es sind hier jedoch die einleitend angedeuteten
Einschränkungen zu berücksichtigen.
• Es wurde gezeigt, dass die Satellitenbildinformation
sehr wohl einer Bestimmung des Versiegelungsgrades
einer Pixelfläche zugänglich
ist. Die immer auftretenden Klassifikationsfehler
bedürfen einer Quantifizierung in der Fläche.
Der Zielmaßstab selbst sagt zuwenig über die
Nutzbarkeit von Bilanzen, die ja auf räumliche
Einheiten zu beziehen sind, aus. Dies trifft insbesondere
auf den mittelmaßstäbigen Grenzbereich
zu. Es ist für zunehmend kleine Raumeinheiten
notwendig, den zu erwartenden Fehler
zu bestimmen, um Schlussfolgerung aus der
Versiegelungsinformation ziehen zu können.
• Die visuelle Bildinterpretation ermöglicht eine
flächenhafte Kartierung der Siedlungsräume.
Sie kann die notwendigen Referenzwerte für die
Satellitenbildauswertung liefern und ist Bestandteil
der Bildauswertung ist die Geländekartierung.
• Nur die Geländekartierung ermöglicht eine Erhebung
aller versiegelungsrelevanten Merkmale
einer Raumeinheit. Sie ist für einige Fragestellungen
unumgänglich. Werden zielgerichtet homogene
Struktureinheiten erfasst, ist eine Extrapolation
der Ergebnisse möglich.
Schlussfolgernd ist festzustellen, dass eine umfassende
Versiegelungsanalyse nicht durch ein Nebeneinander
der Erhebungsverfahren zu erreichen
ist. Die Schaffung einer breiten Informationsgrundlage
kann vielmehr nur durch eine Integration der
Verfahren erreicht werden. Eine derartige Leistung
kann im Rahmen eines Projektes zur Flächenversiegelung
in Thüringen erbracht werden.
6 Die Erfassung mittels flugzeuggestützter Scanner wird
hier ausgeklammert. Hohe Befliegungskosten, die genannten
Probleme zur Datenvorverarbeitung und im
Vergleich zu Luftbildauswertungen weniger verläßliche
Ergebnisse wiegen m. E. den Vorteil einer schnelleren
Bearbeitung nicht auf. Der Einsatz dieser Systeme
könnte sich überdies durch eine zukünftige Verfügbarkeit
von hochauflösenden Satellitenbilddaten erübrigen.
Schriftenreihe Nr. 46
31

32
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
4.5.1. Zielvorgaben für die Erhebung der
Versiegelungsintensität und -qualität
Nachfolgend werden Zielvorgaben skizziert, die
sowohl alle relevanten Maßstabsebenen repräsentieren
als auch eine Einbeziehung (Auswertung) der
Ergebnisse in den jeweils kleineren Maßstab ermöglichen.
A1 Bilanzierung der Flächenversiegelung durch
Klassifikation von multispektralen Satellitenbilddaten.
• Zielgebiete sind Landesfläche, Regionen und urbane
Räume.
• Erfassung des Versiegelungsgrades gestaffelt
nach 11 Klassen (0, 0≤10 %... 90≤100 %) ist anzustreben.
• Verifikation der Ergebnisse und Ermittlung des zu
erwartenden Fehlers bezogen auf homogene
Raumeinheiten.
• Zielmaßstab (1 : 25.000), 1 : 50.000 - 1 : 100.000.
A2 Flächenmonitoring durch Klassifikation bitemporaler
Datensätze
• Ermittlung von Flächennutzungsveränderungen im
beobachteten Zeitraum
• Zielgebiete und Zielmaßstab wie oben.
B1 Bilanzierung der Flächenversiegelung durch
visuelle Auswertung von Luftbildmaterial
(Übersichtskartierung).
• Zielgebiete sind ausgewählte urbane und ländliche
Räume.
• Flächendeckende Erfassung des Versiegelungsgrades
gestaffelt nach 11 Klassen.
• Als räumliche Bezugseinheiten sind Struktureinheiten
auf mittlerer Ebene (Misch-, Wohn-,
Gewerbe-/Industriegebiet etc.) zu wählen.
• Zielmaßstab 1 : 10.000 - 1 : 25.000.
B2 Bilanzierung der Flächenversiegelung und
weitestgehende Differenzierung innerhalb teil-
und vollversiegelter Flächen durch stereoskopische
Auswertung von Luftbildmaterial (detaillierte
Kartierung).
• Die Auswertung erfolgt für ausgewählte urbane
(Teil-)Räume und ländliche Siedlungen.
• Erfassung des Versiegelungsgrades, der Flächenanteile
von Überbauung, versiegelter und heterogen-teilversiegelter
Freifläche sowie Auswertung
nach Gunstfaktoren (Vegetation).
• Als Bezugsflächen kommen Struktureinheiten höherer
Differenzierung (Reihenhausbebauung, offene
Blockrandbebauung) in Frage.
• Zielmaßstab 1 : 5.000 - 1 : 10.000.
C1 Bilanzierung der Flächenversiegelung und
Erhebung qualitativer Merkmale durch Geländekartierung.
Schriftenreihe Nr. 46
• Kartierung von repräsentativen Teilräumen innerhalb
der Siedlungsflächen.
• Erfassung des Versiegelungsgrades und Differenzierung
zwischen teil- und vollversiegelten Flächen,
Aufnahme der Belagsarten und der Nutzung,
Aufnahme weiterer qualitativer Eigenschaften
der versiegelten Flächen.
• Als räumliche Bezugseinheiten sind Siedlungsstrukturen
mit hoher Differenzierung bzw.
Parzellen zu wählen
• Zielmaßstab 1 : 1.000 – 1 : 5.000.
4.5.2. Umsetzung der Zielvorgaben
Es existieren keine operationalisierten Verfahren
zur Erhebung der Flächenversiegelung! So gibt es
weder Vorgaben für die Vorgehensweise der Multispektral-Klassifikation
noch liegen maßstabsbezogene
Kartierschlüssel für die visuelle Luftbildinterpretation
vor. Lediglich für Geländekartierungen
wurden Kennzahlen entwickelt bzw. Teilaspekte der
Versiegelung in Kartierschlüssel umgesetzt.
Schlussfolgernd darf die Erfassung der Versiegelungsinformation
durch Fernerkundungsverfahren
nicht als Routinearbeit verstanden werden. Die
Verfahrensschritte bedürfen vielmehr einer Entwicklung.
Ihr sollte im Rahmen eines zu konkretisierenden
Gesamtprojektes der notwendige Raum gegeben
werden!
Im Falle der Satellitenbildauswertung ist dies keineswegs
die Ausnahme. Hier ist die Entwicklung
des Verfahrens als Optimierungsprozess vielmehr
ein charakteristisches Merkmal der Arbeit.
Auch für die visuelle Luftbildinterpretation müssen
erst Verfahren entworfen werden, die eine Übertragbarkeit
der Ergebnisse auf andere Räume ermöglichen.
Erst nach Prüfung verschiedener Erfassungsvarianten
kann ein Kartierschlüssel entworfen
werden.
Der Dialog mit den potentiellen Anwendern ist zu
suchen. Hier sind neben den Vertretern der Fachbereiche
die jeweiligen Kommunen zu nennen, die
ein besonderes Interesse an den Ergebnissen haben.
Auf diese Weise kann ein fachlicher Konsens
befördert werden, auf besondere Bedürfnisse eingegangen
und eventueller Mehrfachbearbeitung
begegnet werden.
Das anzustrebende Ineinandergreifen der Erhebungsverfahren
bedingt, dass eine Koordination der
Arbeitsebenen mit dem Ziel einer fachlichen und
zeitlichen Optimierung zu leisten ist. Dies beinhaltet
das Festlegen der projektspezifischen fachlichen
Rahmenbedingungen, die eine inhaltliche Kommunikation
zwischen den Teilprojekten gewährleistet.

4.5.3. Konkretisierung möglicher Arbeitsphasen
A Vorbereitungsphase
A1 Personeller Projektrahmen: Konkretisierung
der Personalstruktur
• Koordination
• Satellitenbildauswertung
• Luftbildinterpretation
• Kartierung
A2 Fachlicher Projektrahmen: Konkretisierung
der fachlichen Projektstruktur
• Einbindung fachlicher Aspekte seitens der
Anwender
• Festlegung der zu verwendenden Fernerkundungsmaterialien
Verwendung vorhandener Satellitenbilddaten
1997
Erwerb aktueller Satellitenbilddaten (Flächenmonitoring)
Verwendung Farborthophotos 1997
Aktuelle Luftbildbefliegung
• Untersuchungsgebiete (UG): Ermittlung
und Definition geeigneter UG
Fachliche Kriterien für die Festlegung der UG
Ermittlung struktureller Diversität in Siedlungsräumen
(Repräsentativität für Thüringen, Übertragbarkeit
der Verfahren/Ergebnisse)
Räumliche Gliederung der UG (Festlegung der
raumstrukturellen Einheiten als gemeinsame
Bezugsflächen für die 3 Verfahrensebenen)
• Einbeziehung weiterer Interessen: z. B.
Entsiegelungsprogramm, lokale Agenda
etc.
Dialog mit Fachvertretern der Kommunen
Recherche in relevanten Kommunen zu vorhandenen
Materialien (aktuelles Luftbildmaterial,
digitale Stadtkarte, Siedlungsstrukturtypen-,
Stadtbiotopkartierung, digitales Liegenschaftskataster)
als Effizienz – Kriterium
B Entwicklungsphase
B1 Verfahrensentwicklung visuelle Luftbildinterpretation:
Entwicklung operationalisierter
Verfahren zur Versiegelungsanalyse
auf der Basis visueller Bildauswertung
• Entwicklung eines Kartierschlüssels für die
visuelle Auswertung der verwendeten Luftbildmaterialien
Ermittlung UG-spezifischer Raumeinheiten
Festlegung von Homogenitätskriterien von
siedlungsstrukturellen Einheiten
Entwurf eines hierarchisch aufgebauten Typkataloges
Ermittlung inhaltlicher Auswertekriterien durch
Testauswertungen in Verbindung mit Geländeerkundungen
(Festlegung inhaltlicher, luftbildspezifischer
Erfassungskriterien für die Erhebung
qualitativer Versiegelungsmerkmale)
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
Entwicklung eines Codeschlüssels für Attributierung
der Versiegelungsmerkmale
• Teil-Untersuchungsgebiete: Ausweisung
der Areale für die detaillierte Bildauswertung
und der Geländekartierung
Siehe Auswertungsphase: Auswertung digitaler
Farbluftbilder
• Datenerfassung und Datenaufbereitung:
Entwicklung der Methoden zur Umsetzung
der Auswertungsergebnisse
Datenaufbereitung im Zuge der On-Sreen-
Auswertung digitaler Luftbilder
Datenerfassung und -aufbereitung bei der Stereoauswertung
analoger Luftbilder
Festlegung des Verfahrens zur Attributierung
der digital erfassten Flächeneinheiten und Definition
der Datenbankstruktur
B2 Verfahrensentwicklung Geländekartierung:
Entwicklung eines Verfahrens zur Erfassung
des Versiegelungsgrades sowie qualitativer
Merkmale versiegelter Flächen
• Entwicklung eines Kartierschlüssels für die
Geländekartierung
Kennzahlen für die Kartierung von komplexen
Sachverhalten (Bodenfunktionszahl, Biotopflächenfaktor
etc.)
Codeschlüssel für die Umsetzung der Auswertungsergebnisse
• Ausweisung der zu kartierenden Flächen
Festlegung inhaltlicher und räumlicher Kriterien
für die Ausweisung der Kartier-
/Referenzflächen
B3 Verfahrensentwicklung Satellitenbildauswertung:
Entwicklung/Anwendung eines vorläufigen
Klassifikationsverfahrens (Verwendung
vorläufiger Trainingsgebiete)
• Recherche zu Verfahren der Multispektral-
Klassifikation für die Bestimmung des Versiegelungsgrades
sowie zu Verfahren der
bitemporalen Klassifikation zum Zweck des
Flächenmonitorings
Schriftenreihe Nr. 46
33

34
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
C Auswertungsphase
C1 Visuelle Bildauswertung
• Flächendeckende Übersichtskartierung
des Versiegelungsgrades siedlungsstruktureller
Einheiten
Ausweisung von Arealen für die detaillierte
Bildinterpretation und innerhalb derer, die Areale
für die Geländekartierung
Erzeugung der Datengrundlage für Trainingsgebiete
der Satellitenbildauswertung
Erarbeitung eines digitalen Flächenlayers „Versiegelungsgrad
von Siedlungsstrukturen“ im
Zielmaßstab 1:5.000 – 1:25.000
Ergebniskontrollen anhand der kartierten Einheiten
(s. Auswertung analoger Luftbilder/Geländekartierung)
Aufbau der Datenbank
Statistische und kartographische Aufbereitung
• Detaillierte Kartierung des Versiegelungsgrades,
der Versiegelungsstruktur (Verhältnis
überbauter-, voll-, heterogen-teilversiegelter
und unversiegelter Flächen)
sowie der Gunstfaktoren siedlungsstruktureller
Einheiten
Geländevorerkundung im Rahmen Geländekartierung,
Ergebniskontrollen anhand kartierter
Einheiten (s. Geländekartierung)
Umsetzung der Auswertungsergebnisse entsprechend
gewählter Methodik (s. Entwicklungsphase)
Erzeugung eines digitalen Flächenlayers „Versiegelungsgrad
und -struktur von Siedlungsstrukturen“
im Zielmaßstab 1:5.000 – 1:10.000
Aufbau der Datenbank
Statistische und kartographische Aufbereitung
der Ergebnisse
C2 Geländekartierung
• Kartierung des Versiegelungsgrades und
Differenzierung nach qualitativen Eigenschaften
der Bezugs- und/oder versiegelten
Flächen für repräsentative Struktureinheiten
Erzeugung von analogen Detailkarten im Maßstab
1:1.000 – 1:5.000, ggf. Digitalisierung als
separaten Layer oder Einbettung in bestehende
Fachschicht, Attributierung der Bezugsflächen
Erzeugung von Referenzflächen für die detaillierte
Luftbildinterpretation
Statistische Aufbereitung und Darstellung im
Kontext weiterer Versiegelungskartierungen,
ggf. Ableitung der Versiegelungstreue als
Homogenitätskriterium struktureller Einheiten
Schriftenreihe Nr. 46
C3 Satellitenbildauswertung
• Entwicklung/Anwendung eines Klassifikationsverfahrens
für die Erfassung des Versiegelungsgrades
Statistische Aufbereitung der Ergebnisse, Bilanzierung
der Flächenversiegelung
Ermittlung der Streuungsparameter in Bezug
auf kartierte Struktureinheiten (agglomerierte
S.), Berechnung der zu erwartenden Fehler
Berechnung des Versiegelungsgrades für urbane
Räume
Erzeugung einer Satellitenbildkarte im Maßstab
1 : 50.000 – 1 : 100.000
Erzeugung eines Themenlayers Versiegelungsgrad
auf Basis agglomerierter Struktureinheiten
• Entwicklung/Anwendung eines bitemporalen
Klassifikationsverfahrens für die Erfassung
von Flächennutzungsveränderungen
Statistische Aufbereitung der Ergebnisse, Erstellung
von Nutzungsänderungs-Bilanzen
Ermittlung der Erkennungsleistung absolut und
in Bezug auf versiegelungsrelevante Flächen
Erstellung einer Ergebnis-Bildkarte im Maßstab
1 : 50.000 – 1 : 100.000
D Ableitungen im Rahmen der Versiegelungsanalyse
(Beispiele)
• Auswertungen auf den Erhebungsebenen
Stadt-Umland-Beziehungen - Lässt sich Suburbanisierung
anhand eines Flächenmonitoring
nachvollziehen?
Welche Schlussfolgerungen sind aus einem
Methodenvergleich zwischen Übersichtskartierung
und Satellitenbildauswertung zu ziehen?
Welchen Einschränkungen unterliegen
die Klassifikationsergebnisse?
Inwieweit sind die Kartierungsergebnisse mit
denen der Luftbildauswertungen zu harmonisieren?
Ist eine Extrapolation von qualitativen
Merkmalen auf Basis der Bildauswertungen
möglich?
Sind Gunstfaktoren (Vegetation) mit Strukturtypen
zu korrelieren?
Sind detaillierte Luftbildauswertungen nach Eichung
durch Geländeerhebungen auch für die
Erfassung komplexer Versiegelungs-Sachverhalte
einsetzbar?
• Auswertungen der Ergebnisse in Hinblick
auf spezielle Vorgaben der Anwender
Bilanzierung der Bodenvernichtung
Ausweisung potentieller Entsiegelungsflächen
Ableitungen zur Minderung der Grundwasserneubildung
u. a. m.

5. Bearbeitungsstand der Versiegelungsanalyse
in der TLU Jena
5.1. Bilanzierung der Flächenversiegelung
basierend auf Flächennutzungsdaten
und Luftbildauswertungen
Im März 1998 gab die Thüringer Landesanstalt für
Umwelt (TLU) eine Studie zum Flächennutzungswandel
in Thüringen unter besonderer
Berücksichtigung der Versiegelung in
Auftrag. Die Arbeit markiert den Beginn einer Auseinandersetzung
mit der Versiegelungsproblematik
durch die TLU und sollte die Basis für weitere Untersuchungen
bilden.
5.1.1. Untersuchungsziel
Erwartet wurden Aussagen zur Flächennutzung, zu
deren Wandel sowie zu der damit verbundenen
Flächenversiegelung. Die Ergebnisse sollen sich
auf die Landesfläche Thüringens beziehen.
Hauptziele der Studie
• Quantifizierung der Flächenanteile nach Nutzungstypen
• Quantifizierung der Flächennutzungsentwicklung
• Erstbilanzierung der Flächenversiegelung in
Thüringen
• Erarbeitung einer Datengrundlage „Flächenversiegelung“
für weiterführende fachübergreifende
Raumanalysen
Teilziele der Studie
• Bilanzierung der Flächennutzungsverteilung und
des -wandels durch Auswertung statistischer,
gemeindebezogener Flächennutzungsdaten
• Prüfung vorliegender Flächennutzungs- und
Luftbilddaten auf deren Nutzbarkeit für eine Ableitung
der Versiegelungsinformation
• Anwendung bestehender Verfahren für eine
Ableitung der Versiegelungsinformation aus statistischen
Flächennutzungsdaten
• Erfassung der Flächenversiegelung auf der
Basis von Luftbildmaterial für Teilräume Thüringens
• Entwicklung und Anwendung einer Projektionsmethode
zur Extrapolation der Erhebung
auf die Landesfläche Thüringens unter Verwendung
einer geeigneten Datenbasis
• Ermittlung der Versiegelungstendenz für einen
Teilraum Thüringens durch Auswertung von
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
Luftbildmaterial. Bestätigung der Tendenz, die
durch die Flächenstatistik ausgedrückt wird.
Arbeitshypothese
• Die Gemeindestatistiken der Flächenerhebung
nach Art der tatsächlichen Nutzung (12/92 u.
12/96) erlauben lediglich tendenzielle Rückschlüsse
auf den Grad der Versiegelung und
seiner Entwicklung.
• Durch Auswertung von Luftbildmaterial für Teilräume
Thüringens kann den Flächennutzungstypen
der Nutzungs- und Biotoptypen-
Kartierung ein spezifischer Versiegelungsgrad
zugewiesen werden. Die Ergebnisse können so
auf die Landesfläche extrapoliert werden. Durch
Verwendung der Bezugsbasis “Nutzungstyp”
wird die Flächenversiegelung räumlich konkretisiert
und von statistischen Daten administrativer
Räume abgekoppelt.
5.1.2. Methodik
Der TLU Jena lagen zum Zeitpunkt der Auftragsvergabe
die Daten der Flächenerhebung nach
Art der tatsächlichen Nutzung vor. Sie basieren auf
den Liegenschaftskatastern und sind für die Gemeindeflächen
Thüringens summiert. Unter der
Annahme, dass von den Nutzungsarten nur in grober
Annäherung auf die Flächenversiegelung geschlossen
werden kann, wurde nach einem alternativen
Erhebungsverfahren gesucht.
Die Maßgaben einer landesweiten Ergebnisdarstellung,
einer Lösung von administrativen Einheiten
sowie einer nachvollziehbaren Methodik
führten zu einem kombinierten Verfahren aus Luftbildinterpretation
und Auswertung von Flächennutzungsdaten.
Durch Auswertung von Luftbildern für Teilräume
Thüringens auf der Basis von räumlich detaillierten
Flächennutzungsdaten, wurde eine Kennzeichnung
der Nutzungstypen durch einen spezifischen Versiegelungsgrad
angestrebt. Durch rechnergestützte
Extrapolation der Ergebnisse auf die landesweit
vorliegenden Datensätze sollte eine Bilanzierung
der Flächenversiegelung erreicht werden.
Schriftenreihe Nr. 46
35

36
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
Tab. 9: Abhängigkeit zwischen Zielmaßstab und Erhebungsmethodik
spezifischer Versiegelungsgrad absoluter Versiegelungsgrad
räumlicher Einheiten
und Flächenfunktion
Maßstab Zielmaßstab wird größer
Ziele
Methode
Schriftenreihe Nr. 46
Landesübersicht Maßnahmenplanung
Schwerpunktanalyse u. a. Folgeabschätzung u. a.
Flächentypisierung Detailaufnahmen
Bilanzierung qualitative Merkmale
statistische Erhebungen
Datenauswertung Nutzungstypenkartierung
ATKIS ...
Satellitenbildauswertung
Datenerhebung
Auswertung von Flächennutzungsdaten
Luftbildauswertung
Detailkartierungen
Flächenbezug Gemeinde Nutzungstyp Wohnblock/Grundstück
Fettkursiv: für die Studie zutreffend
In Kapitel 2.4 wurden die Eigenschaften versiegelter
Flächen dargelegt. Die qualitativ-funktionellen 7
Aspekte können lediglich durch Luftbildinterpretation
in Verbindung mit Geländeerhebungen erfasst
werden. Insbesondere für eine Beurteilung funktioneller
Eigenschaften (Grundwasserneubildung,
Klima, Wohnqualität u. a.) ist häufig eine Einbeziehung
von Zusatzinformationen (z. B. Entwässerungsart,
Nutzungsintensität, Bodentyp) erforderlich.
Die Versiegelungsanalyse im Rahmen dieser Studie
sollte auf den Freistaat Thüringen bezogen werden.
Allein diese Maßgabe führt zur Notwendigkeit einer
quantitativ-deskriptiven Betrachtung. Eine Bilanzierung
der Flächenversiegelung kann so durch Ermittlung
der spezifischen Versiegelungsgrade von
Raumeinheiten (z. B. Nutzungstypen) ermittelt werden.
Als beschreibende Versiegelungsmerkmale werden
versiegelt und unversiegelt unterschieden ohne den
Bezug zu einer Versiegelungsfunktion herzustellen.
Im Rahmen der Studie wurde eine
Flächenversiegelung bei jeglicher Überbauung
durch Hochbauten und flächenhafter Abdeckung
durch Fremdmaterialien angenommen, sofern
letztere keine Vegetationsstandorte darstellen.
In Tabelle 10 werden diese unterschiedlichen Ansätze
gegenübergestellt. Allein die Zielmaßstäbe
der verwendeten Flächenreferenzen des ATKIS
(1:25.000) und der Biotop- und Nutzungstypenkartierung
(1:10.000) verdeutlichen, dass die kartierten
Flächeneinheiten keine weitgehenden Ableitungen
zur Qualität der Versiegelung zulassen.
7 Vgl. Berlekamp; L.-R. u. Pranzas, N., 1986
Arbeitsschritte im Überblick:
• Erläuterung der verwendeten Informationsquellen
in Bezug zu den Fragestellungen.
• Aufbereitung der gemeindebezogen, statistischen
Flächennutzungsdaten (12/92, 12/96).
• Bilanzierung der Flächennutzungsverteilung und
des -wandels für diesen Zeitraum.
• Anwendung von Methoden zur Ableitung der
Flächenversiegelung aus den statistischen Flächennutzungsdaten.
• Auswertung der Versiegelungsinformation der
Biotop- und Nutzungstypenkartierung durch Selektion
der potentiell versiegelten Nutzungstypen.
• Stereoskopische Auswertung analoger CIR-
Luftbilder zur Erfassung des Versiegelungsgrades
von Flächen der Biotop- und Nutzungstypenkartierung.
• Projektion der Auswertungsergebnisse auf das
Land Thüringen mittels berechneter typspezifischer
Versiegelungsgrade.
• Bilanzierung der Flächenversiegelung für Kreise
und kreisfreie Städte Thüringens.
• Bildschirmauswertung digitaler Farbluftbilder zur
Flächenversiegelung der ATKIS-Flächen für die
Stadt Erfurt.
Die Ver- und Erarbeitung digitaler geographischer
Daten sowie deren Visualisierung und Ausgabe
setzt ein Geographisches Informationssystem (GIS)
voraus. Für die Studie auf Arc/INFO
(Datenaufbereitung) und ArcView (Visualisierung)
zurückgegriffen.

5.1.3. Informationsquellen
Flächenerhebung nach Art der tatsächlichen
Nutzung
Auf der Grundlage des Gesetzes über Agrarstatistiken
8 werden bundesweit in einem Turnus von 4
Jahren Flächenerhebungen nach Art der tatsächlichen
Nutzung vorgenommen. Dazu werden die
Liegenschaftskataster gemäß Nutzungsartenkatalog
der Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen
der Länder (AdV) auf Gemeindebasis
ausgewertet. Im folgenden werden diese Daten
auch verkürzt als statistische Flächenerhebung bezeichnet.
Tab. 10: Kategorien der Flächenerhebung nach Art
der tatsächlichen Nutzung
HAUPTKATEGORIE UNTERKATEGORIE
1 Gebäude- u. Freifläche
2 Betriebsfläche
3 Erholungsfläche
Straße
4 Verkehrsfläche Weg
Platz
Moor
5 Landwirtschaftsfläche
Heide
6 Waldfläche
7 Wasserfläche
Flächen anderer Nut- Friedhof
8
zung Unland
Bodenfläche gesamt
Für Thüringen lagen die statistischen Flächenerhebungen
mit Stand 31.12.92 und 31.12.96 vor 9+10 .
Die veröffentlichten Berichte weisen 8 Haupt- und 7
Unterkategorien aus 11 (s. Tab. 11). Damit ist die
Differenzierung der amtlichen Daten vergleichsweise
grob. Der Vorteil dieser Daten liegt vielmehr in
ihrer katasterscharfen Flächenbilanz je Nutzungstyp
und Gemeinde.
Biotop- und Nutzungstypenkartierung (BNK)
Im Auftrag des Thüringer Ministeriums für Landwirtschaft
Naturschutz und Umwelt (TMLNU) führte die
TLU in den Jahren 1995 bis 1997 eine Biotoptypen-
und Nutzungstypenkartierung (BNK) durch.
Der Anspruch einer landesweiten Erhebung war
hinsichtlich Kosten-, Zeitaufwand und inhaltlicher
Differenzierung nur durch eine Luftbildinterpretation
möglich. Da bei dieser Kartierung der Schwerpunkt
deutlich auf dem Vegetations-/Naturschutzaspekt
8 Gesetz über Agrarstatistiken in der Fassung v. 23.9.1991
9 Thüringer Landesamt für Statistik, 1993
10 Thüringer Landesamt für Statistik, 1997
11 Das Landesamt für Statistik verwaltet rd. 70 Unterkategorien (z. B. Betriebsfläche:
Abbauland, A.-Sand, A.-Kies, u. a. m.)
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
liegen sollte, kamen Color-Infrarot-Luftbilder aus
Befliegungen der Jahre 1993/94 zum Einsatz.
Die drei ausführenden Firmen wurden beauftragt,
die Interpretationsergebnisse digital umzusetzen.
Der Aufnahmemaßstab beträgt 1:10.000, die geometrische
Referenz wurde durch die Topographische
Karte 1: 10.000 (TK10/AS) gegeben. Der TLU
liegen digitale Ergebniskarten (ohne Biosphärenreservat
Rhön 12 ) im Arc/INFO-Format mit entsprechenden
Datenbanken vor.
Die auf dem Luftbild erkennbaren Biotop- und Nutzungstypen
wurden als Fläche, Linie oder Punkt
erfasst und digitalisiert. Die Objekte mussten
schließlich anhand eines von der TLU aus der Bundessystematik
13 abgeleiteten Interpretationsschlüssels
(unveröffentlicht) codiert werden (Tab. 12). Die
Belegung des 4-stelligen Typcodes war bindend,
die der 4 Zusatzfelder optional.
Der Interpretationsschlüssel umfasst mehr als 200
Hauptcodes, als Anlage 2 ist eine Liste mit Beschreibungen
der Biotop- und Nutzungstypen beigefügt.
Schwierigkeiten bei der Nutzung dieser Daten hinsichtlich
der Flächenversiegelung ergeben sich aus
der Schwerpunktsetzung der Kartierung auf naturschutzfachliche
Fragestellungen: Das Wegenetz ist
insbesondere in Ortslagen nicht vollständig. Die
Kartierung der Siedlungsflächen erfolgte vergleichsweise
grob, da zeitgleich die gesonderte
Dorfbiotopkartierung durchgeführt wurde.
Dieser landesweite Datenbestand wurde wegen des
großen Aufnahmemaßstabes bei gleichzeitig hoher
inhaltlicher Differenzierung als die wesentliche Arbeitsgrundlage
für die Studie verwendet. Gelingt es,
die hohe räumliche Auflösung in eine flächenspezifische
Aussage zur Flächenversiegelung umzusetzen,
sind Ergebnisdarstellungen für beliebige Räume
Thüringens möglich!
12
Das Biosphärenreservat Rhön war zu diesem Zeitpunkt
noch nicht bearbeitet.
13
Bundesamt für Naturschutz, 1995
Schriftenreihe Nr. 46
37

38
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
Tab. 11: Beispiel zur Attributierung im Rahmen der Biotop-/Nutzungstypkartierung (Auszug)
Biotop-/
Art/AusGehölzSonder- Nutzung
Nutzungstyp prägungbedeckungstandort (Grünland)
Code 9117 030 2 - -
Bsp. 1 Bedeutung
baumreiche Villenbebauung
geringe Versiegelung
lockere Bebauung
- -
Code 4230 - 1 05 3
Bsp. 2 Bedeutung
Grünland (feucht-nasser
Standort, extens. Nutzung)
-
Gehölzauf-
Aue
wuchs

• Es wurde ein im nahen Infrarot empfindlicher
Film gewählt, um das differenziertere Reflexionsverhalten
der Vegetation in diesem Spektralbereich
auszunutzen. Eine auch nur spärliche
Vegetationsbedeckung tritt deutlich, überwiegend
in Rottönen hervor.
• Ein Nachteil stellt der Umstand dar, dass die
Schlagschatten im CIR-Luftbild tiefschwarz abgebildet
werden und die betreffenden Flächen
einer direkten Auswertung nicht zugänglich sind.
• Versiegelte Flächen lassen sich problemlos von
unversiegelten Freiflächen trennen. Eine Unterscheidung
der Belagarten untereinander und
gegen vegetationslose Flächen ist für einige
Oberflächenmaterialien unsicher.
Digitale Farbluftbilder 1997
Die TLU erwarb digitale Echtfarben-Luftbilder für
Thüringen aus Bildflügen des Jahres 1997. Zum
Zeitpunkt der Bearbeitung der Studie lagen sie nur
z. T. für Thüringen vor.
• Es handelt sich dabei um entzerrte und
georeferenzierte Rasterdaten (Orthophotos) im
TIF-Format.
• Die Landesfläche Thüringens wird durch ca.
16.900 Luftbildkacheln a 1 km² abgedeckt.
•
Die zugesagte (nicht durchgängig eingehaltene)
Lagegenauigkeit der Bildpunkte liegt bei 2 m, die
Bodenauflösung beträgt 50 cm (25 cm für Oberzentren
waren noch nicht geliefert). Ein farbhomogener
Bildpunkt bildet somit 50x50 cm der Realität
ab, der Speicherbedarf je Luftbildkachel beträgt ca.
12 Megabyte.
• Im Gegensatz zu den o. g. analogen CIR-
Luftbildern zeichnen sich die digitalen Farbluftbilder
durch ein senkrechte Parallelprojektion
aus, sie sind damit in geometrischer Hinsicht mit
einer Karte zu vergleichen. Auch wenn die Bildkacheln
eine Überdeckung aufwiesen, könnten
sie nicht stereoskopisch ausgewertet werden.
• Durch die Abbildung der Oberfläche aus nur
einer Perspektive kommt es insbesondere bei
Hochbauten zu toten Winkeln, die dem Betrachter
verborgen bleiben (Bild 7, TLU-Gebäude,
Bildmitte).
• Gegenüber den analogen CIR-Luftbilder weisen
sie den Vorteil auf, dass auch beschattete Flächen
noch in eingeschränkter Weise ausgewertet
werden können.
• Auch dieses Bildmaterial lässt eine Differenzierung
nach Belagarten nur in eingeschränkter
Weise zu.
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
• Als Maßstab zur Interpretation am Bildschirm
bietet sich der Bereich zwischen 1 : 10.000 (Übersicht)
bis 1 : 1.000 (Detail) an. Mit größerem
Maßstab nimmt die „Körnung“ des Bildes zu und
die Differenzierbarkeit der Luftbildinformation
ab.
Bild 7: Farbluftbild (Orthophoto), Gewerbegebiet
Jena-Göschwitz mit TLU
5.1.4. Datenauswertung zur Flächennutzung
und -versiegelung
Flächenerhebung nach Art der tatsächlichen
Nutzung
Aus Tabelle 14 gehen die Kategorien der Flächenerhebung
nach Art der tatsächlichen Nutzung
hervor. Die Werte für Gebäude- u. zugehörige Freiflächen,
Betriebsflächen, Erholungsflächen und
Friedhofsflächen bilden in ihrer Summe die Siedlungsfläche.
Zusammen mit den Werten der Verkehrsflächen
ergibt sich die Siedlungs- und Verkehrsfläche
(SuV). Die SuV kann als Maß für die
Flächeninanspruchnahme verstanden werden,
welche mit Flächenversiegelungen verbunden ist.
• Der absolute Zuwachs der Flächeninanspruchnahme
im Beobachtungszeitraum verteilt sich
im Verhältnis 1:4 auf Verkehrs- und Siedlungsflächen
und bedeutet eine tägliche Zunahme der
SuV um >6 ha. Der prozentuale Zuwachs von
0,54 % in 4 Jahren entspricht dem Zuwachs in
den alten Bundesländern im Beobachtungszeitraum
12/1988 (12,2 %) bis 12/1992 (12,7 %)
Schriftenreihe Nr. 46
39

40
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
• Für 1992 entspricht der SuV-Flächenanteil von
7,9 % (ohne Abbauflächen) dem Mittelwert der
neuen Bundesländer. Im Vergleich zu den alten
Bundesländern liegt SuV-Flächenanteil Thüringens
etwa auf dem Niveau Bayerns (9,1 %).
Schriftenreihe Nr. 46
• Dem Zuwachs der SuV von 8.774 ha in 4 Jahren
steht ein Verlust an landwirtschaftlicher
Nutzfläche von 6.354 ha gegenüber. Die Flächen
anderer Nutzung nahmen um 3.359 ha ab,
dieser Wert ist mit einiger Wahrscheinlichkeit
auf uneinheitliche Kategorisierungen in den Liegenschaftskatastern
der Jahre 1992 bzw. 1996
und auf die Umwidmung ehemaliger militärischer
Liegenschaften zurückzuführen.
Tab. 13: Flächenerhebung nach Art der tatsächlichen Nutzung 14 . Auswertung nach Hauptkategorien, Siedlungs-
und Verkehrsflächen (SuV) und Flächenzuwachs 1992 -1996
31.12.1992 31.12.1996 Zuwachs
[ha] [%] [ha] [%] [ha] [%]
Gebäude- und
/Freiflächen
59.057 3,65 65.539 4,05 6.482 0,40
+ Betriebsfläche 4.845 0,30 5.177 0,32 332 0,02
- Abbaufläche a) 4.800 0,30 b) 4.610 0,29 -190 -0,01
+ Erholungsfläche 5.763 0,36 6.035 0,37 272 0,01
+ Friedhofsfläche 1.194 0,07 1.183 0,07 -11 0,00
= Siedlungsfläche 66.059 4,08 73.324 4,53 7.265 0,45
+ Verkehrsfläche 61.532 3,80 63.231 3,91 1.699 0,11
= SuV inklusive Abbauflächen
132.391 8,18 141.165 8,73 8.774 0,54
= SuV ohne Abbauflächen
c)
127.591 7,89 136.555 8,44 8.964 0,55
Landwirtschaftsfläche 881.419 54,49 875.063 54,10 -6.356 -0,39
Waldfläche 514.564 31,81 515.298 31,86 734 0,05
Wasserfläche 19.400 1,20 19.219 1,19 -181 -0,01
Andere Nutzung (ohne
Friedhof)
69.771 4,31 66.412 4,11 -3.359 -0,21
THÜRINGEN 1.617.545 1.617.158 -387 -0,02
a) Quelle: Statistisches Jahrbuch 15
b) Quelle: Mitteilung Thüringer Landesvermessungsamt, Stand 31.12.1997
c) Die Angaben der SuV sind in den Statistischen Jahrbüchern ohne Abbauflächen ausgewiesen
Projektion des SuV-Zuwachses
Hochrechnungen auf der Basis eines nur 4-jährigen
Zeitintervalls sind statistisch natürlich nicht haltbar!
Überdies ist zu erwarten, dass die Flächennutzungsentwicklung
nicht linear verläuft, vielmehr ist
in Zukunft mit einer zunehmenden Sättigung des
Flächenbedarfes zu rechnen.
Dennoch sollen hier rechnerische Projektionen
angeführt werden, um die Dimension dieser scheinbar
schleichenden Entwicklung zu veranschaulichen:
• Bliebe der Zuwachs der SuV konstant auf
2.200 ha/a, wäre die Landesfläche Thüringens
in 300 Jahren zu 50 % und in 670 Jahren zu
14 Thüringer Landesamt für Statistik, 1993+1997
15 Statistisches Bundesamt, Statistisches Jahrbuch, 1993
100 % durch potentiell versiegelte Flächen beansprucht.
• Bliebe jedoch das Verhältnis zwischen Zuwachs
und SuV konstant auf 1,66 %/a (2.200 ha/
132.391 ha), gäbe es in weniger als 150 Jahren
lediglich Siedlungs- und Verkehrsflächen im
Freistaat Thüringen.
Diese beliebigen Rechenbeispiele verdeutlichen
letztlich nur eines: Die Ressource “Fläche” ist definitiv
endlich und wird derzeit zugunsten von SuV
verbraucht. Dieser Tatsache kann nur durch eine
nachhaltige Flächennutzung mit Blick auf den Erhalt
der Leistungsfähigkeit des Naturhaushaltes
begegnet werden.

Ableitung der Flächenversiegelung aus den
statistischen Flächennutzungsdaten
Die Flächenerhebungen nach Art der tatsächlichen
Nutzung ist für alle Bundesländer verbindlich. Neben
der Bestimmung der Nutzungsentwicklung
bietet sich diese einheitliche Datengrundlage außerdem
für die Ableitung des Versiegelungsgrades
bezogen auf die Kategorien der Flächenerhebung
an. Es wurden zwei methodische Ansätze zur Ableitung
der Flächenversiegelung auf Basis der statistischen
Flächennutzungsdaten, welche für Bayern
bzw. Nordrhein-Westfalen entwickelt wurden, auf
die Datenbasis Thüringens angewandt. Insbesondere
die NRW-Berechnungsvorgaben sind außerordentlich
umfangreich. Auf eine detaillierte Beschreibung
der Verfahren muss daher verzichtet
werden. Die Methoden sowie die Ergebnisse für
Thüringen werden lediglich skizziert.
A) BAYERN
Im Auftrag des Bayerischen Staatsministeriums für
Landesentwicklung und Umweltfragen wurde 1990
das Gutachten „Flächennutzung, Flächennutzungswandel
und Flächenversiegelung in Bayern“ 16
erarbeitet.
Methode
• Die Flächenversiegelung von Gebäude-
/Freiflächen wurde über Klassifizierung von homogenen
Flächenbausteinen in 15 Gemeinden
Bayerns durch Auswertung von Luftbildern bestimmt.
• Die Flächenversiegelung von Verkehrsflächen
wurde auf Grundlage von amtlichen- und Ressortstatistiken
ergänzt.
Ergebnisse für Bayern
• Gebäude-/Freiflächen sind zu ca. 52 % versiegelt.
• Verkehrsflächen sind zu ca. 27 % versiegelt.
• Unter Berücksichtigung der z. T. sehr hohen
Schwankungsbreiten innerhalb der Flächenbausteine
und einer schwachen Datengrundlage zu
Verkehrsflächen wird eine Gesamtversiegelung
Bayerns durch Gebäude-/Freiflächen + Verkehrsflächen
auf 2,6-3,2 % geschätzt.
Thüringen
• Werden die Werte undifferenziert auf die statistischen
Flächennutzungsdaten Thüringens angewandt,
dann war die Landesfläche 1992 zu
16 Kreuz, D.; Wenng, S., 1990
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
ca. 2,8 % und 1996 zu ca. 3,1 % durch Gebäude-/Freiflächen
+ Verkehrsflächen versiegelt!
B) NORDRHEIN-WESTFALEN
Im Auftrag des Instituts für Landes- und Stadtentwicklungsforschung
des Landes NRW (ILS)
wurde 1995 das Projekt „Stadtökologisch wertvolle
Freiflächen in NRW“ 17 durchgeführt.
Begriffserläuterungen
• Freiflächen sind vegetationstragende, unbebaute
und unversiegelte Flächen (ohne Wasserflächen).
• Das Verdichtungsmaß eines Gebietes errechnet
sich aus dem Verhältnis zwischen Siedlungs-
/Verkehrsfläche, Wasserfläche und Gesamtfläche.
• Die Verdichtungsabhängigkeit von Nutzungsarten
ist dreistufig und berücksichtigt den
räumlichen Kontext.
Methode
• Ermittlung eines mittleren Freiflächenanteils für
die Nutzungsarten des Liegenschaftskatasters
(tabellarisch).
• Bestimmung der Verdichtungsabhängigkeit der
Nutzungsarten (tabellarisch).
• Berechnung des Verdichtungsmaßes für eine
Raumeinheit (Formel).
• Berechnung des verdichtungsorientierten, gebietsspezifischen
Freiflächenanteils einer Nutzungsart.
Thüringen
• Nach Anwendung des Verfahrens auf die Daten
der statistischen Flächenerhebung für Thüringen
resultieren Flächenversiegelungen von
6,9 % für 1992 und 7,3 % für 1997 (Tab. 15).
Tab. 14: Berechnung der versiegelten Fläche auf
Basis der statistischen Flächennutzungsdaten
nach Methode Chr. Singer, 1995, NRW
12/92 [%] 12/97 [%]
Erfurt 16,21% 18,36%
Gera 13,50% 14,57%
Jena 17,37% 17,97%
Suhl 12,96% 11,32%
Weimar 17,73% 20,05%
Thüringen 6,92% 7,30%
17 Singer, Chr., 1995
Schriftenreihe Nr. 46
41

42
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
Biotop- und Nutzungstypenkartierung
In diesem Kapitel werden die Möglichkeiten zur
Auswertung der Biotop- und Nutzungstypenkartierung
(BNK) erläutert.
Die Versiegelungsinformation konnte im Rahmen
der Luftbildinterpretation zur BNK als Ausprägungscode
aufgenommen werden. Es wurde geprüft, in
welcher Qualität die Attributierung zu den kartierten
Nutzungstypen vorliegt.
Der Luftbild-Kartierschlüssel räumte den Bearbeitern
für folgende Nutzungskategorien eine
Kennzeichnung des Versiegelungsintensität als
Ausprägungscode ein (vgl. Tab. 12 u. Anlage 2):
• 8000 ff.- Anthropogen gestörte Standorte, Ver-
und Entsorgungsfläche
• 9000 ff.- Siedlung, Verkehr, Freizeit, Erholung
Dem Kartierer standen drei Kategorisierungen der
Versiegelungsintensität zur Auswahl:
• 010 - hohe Versiegelung
• 020 - Teilversiegelung
• 030 - geringe Versiegelung
Nutzungstypen, welche potentiell versiegelt sind,
wurden mit den als versiegelt kartierten BNK-
Flächen graphisch überlagert. Die Auswertung der
Datenbestände führte zu der Einschätzung, dass
• die 3 Bearbeitungsfirmen innerhalb ihrer Bearbeitungsräume
diese Option nicht durchgängig
mit gleichbleibender Intensität verfolgt haben.
• die qualitativen Unterschiede zwischen den
Bearbeitungsfirmen signifikant sind.
Neben dem für eine Bilanzierung der Flächenversi egelung
unzureichenden Differenzierungsgrad in nur
3 Kategorien sind die BNK-Datensätze hinsichtlich
attributierter Versiegelung unvollständig. Dies
zwingt also zu einer erneuten Interpretation der CIR-
Luftbilder mit Bewertung der BNK-Flächentypen
unter dem Versiegelungsa spekt
5.1.5. Bilanzierung der Flächenversiegelung
für 1993/94
Aus den vorangestellten Ausführungen geht hervor,
dass eine Anwendung der zwei verfügbaren Methoden
zur Bilanzierung der Flächenversiegelung auf
Basis der Gemeindestatistiken zu sehr unterschiedlichen
Ergebnissen für Thüringen führen. Die Biotop-
und Nutzungstypenkartierung (BNK) ist der
einzige Datenbestand, der gleichsam landesweit
vorliegt, flächenkonkrete Daten beinhaltet und Angaben
zu deren Versiegelungssituation aufweist. Es
wurde gezeigt, dass letztere Information für eine
Schriftenreihe Nr. 46
Bilanzierung der Flächenversiegelung jedoch nicht
ausreichend ist.
Gleichwohl prädestiniert die hohe räumliche und
inhaltliche Auflösung den BNK-Datenbestand als
Bezugsbasis für das gewählte Projektionsverfahren.
Auswertung analoger CIR-Luftbilder
Die Interpretation der als potentiell versiegelt erkannten
Biotop-/Nutzungstypen wurde mit der Absicht
verfolgt, die Raumeinheiten der BNK unter
dem Versiegelungsaspekt zu klassifizieren. Das
Klassifikationsergebnis für Teilräume Thüringens
diente der Extrapolation auf den Gesamtdatenbestand.
Als Referenzflächen wurden 11 TK-10 - Ausschnitte
gewählt. Die Schwerpunkte der Siedlungsentwicklung
liegen entlang der Thüringer Städteachse.
Demzufolge wurde sich auf die städtischen Regionen
Erfurt, Weimar und Jena konzentriert und Bereiche
ländlicher Siedlungen in deren Umland eingeschlossen.
Bei der Auswahl der Untersuchungsräume wurde
nicht auf eine schwer fassbare Repräsentativität
zusammenhängender Teilräume abgezielt sondern
auf das Abdecken der siedlungsstrukturellen Vielfalt.
Nur auf diese Weise schien es möglich, das
Spektrum der potentiell versiegelten Flächen mit
ausreichender Anzahl der jeweiligen Nutzungstypen
zu erfassen.
• Es wurde der Versiegelungsgrad nach 11 Klassen
(0, 0

• Da Verkehrswege und Fließgewässer im Zuge
der BN-Kartierung überwiegend nur linienhaft
vorliegen, musste deren Versiegelungsanteil in
angrenzenden Flächeneinheiten berücksichtigt
werden. Von einer Pufferung der Verkehrslinien
und nachfolgendem Verschnitt mit der Flächenebene
wurde Abstand genommen, da die Linieninformationen
sich auf das Linien- und Flächencoverage
verteilen und besonders innerhalb
geschlossener Bebauung zuweilen fehlen.
Überdies wäre auch die Belegung der Pufferbreite
recht willkürlich und führte u. U. zu einem
größeren Fehler in der Flächenbilanz. Da die
Ergebnisse einer Projektion dienen sollten,
müsste letztlich auch der Gesamtdatenbestand
BNK an den Linienelementen gepuffert werden.
• Anschließend wurde die Attributtabelle der Flächenebene
um ein Feld zur Aufnahme der Versiegelungsgrade
erweitert und die Interpretationsergebnisse
eingetragen.
Eine Ergebnisdarstellung als Beispiel der o. g.
Auswertung zum Versiegelungsgrad ist als Anlage
4 angefügt. Es wird die TK10: M-32-47-Aa-1 (Erfurt-
Zentrum) abgebildet. Eine Berechnung der Klassenmittelwerte
18 ergibt für dieses Blatt einen Versiegelungsgrad
von 54,3 %. Eine theoretische Abweichung
zwischen + 4,1 bis - 4,8 % 19 wäre möglich,
wenn die tatsächliche Versiegelung für alle
bewerteten Flächen an der oberen bzw. unteren
Klassenschwelle lägen. Die tatsächliche Abweichung
vom Klassenmittelwert nimmt mit wachsender
Zahl eingehender Werte ab.
Bilanzierung der Flächenversiegelung durch
Extrapolation
Es wurden die Color-Infrarot-Luftbilder für die genannten
Referenzflächen ausgewertet und ca.
4.500 Nutzungstypen mit einem Versiegelungsgrad
attributiert. Grundlage für eine anschließende Projektion
der gewonnenen Daten auf den Gesamtdatenbestand
BNK bildet die Ermittlung eines für die
Nutzungstypen spezifischen Versiegelungsgrades.
Der Autor führte die Berechnung dieses Wertes
unter Einbeziehung der Ausdehnung der Einzelflächen
durch. Bei nur annähernder Normalverteilung
der Werte sollte so vermieden werden, dass die
Vielzahl der Kleinflächen zu stark ins Gewicht fallen.
Die Ermittlung des typspezifischen, flächengewichteten
Versiegelungsgrades erfolgte nach folgendem
Schema:
18 Bsp.: Versiegelungsgrad = 3 entspricht Versiegelung
von 20 < 30%. Berechnung: Objektfläche x 0,25
19 Bsp.: Versiegelungsgrad = 3: MIN = Objektfläche x 0,20;
MAX = Objektfläche x 0,30
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
• Der Versiegelungsgrad wird zu einem Faktor zur
Flächenberechnung gewandelt: 0=0,
1=0,5...10=9,5.
• Die Versiegelungsfläche für jede Raumeinheit
wird errechnet.
• Die Gesamtflächen-Summe der Flächentypen
und die jeweilige Versiegelungsflächen-Summe
werden ermittelt.
• Das Verhältnis zwischen Versiegelungsflächen-
Summe und Gesamtflächen-Summe eines Biotop-/Nutzungstyps
ergibt den typspezifischen,
flächengewichteten Versiegelungsgrad.
Die Anzahl der Nutzungstypen, denen ein spezifischer
Versiegelungsgrad zugewiesen wurde, wird in
Abbildung 3 in ihrer Verteilung auf die 10 Klassen
der Versiegelung dargestellt.
Abb. 3: Verteilung der 82 potentiell versiegelten BNK-
Nutzungstypen nach spezifischem Versiegelungsgrad
Versiegelungsgrad
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
2
Anzahl der Nutzungstypen
0 5 10 15 20 25
3
4
4
5
Die spezifischen Versiegelungsgrade der Flächentypen
dienen nun der Bilanzierung der Flächenversiegelung
in Thüringen 20 auf der Basis des Datenmaterials
der BNK, welche die Landschaft der Jahre
1993/1994 abbildet.
20 Die Fläche des Biosphärenreservates Rhön geht nicht in
die Bilanz ein, die Biotop- und Nutzungstypenkartierung
lag zum Abschluss der Studie noch nicht vor.
10
10
10
12
22
Schriftenreihe Nr. 46
43

44
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
Die Daten liegen der TLU Jena gesplittet nach 4
Teillosen (Nord, Mitte/West, Süd, Ost) vor, die Erfassungseinheiten
wurden als Flächen-, Linien- und
Punkt-Coverages abgelegt. Für die Bilanzierung der
Versiegelung wird die Flächenebene herangezogen.
Für den Freistaat wurden insgesamt 320.055 Flächen
im Zuge der BNK attributiert. Der Hauptcode
von 89.174 Flächen (27,9 %) zeigt eine potentielle
Versiegelung an. Die Einzelflächen werden durch
Multiplikation ihres Areals mit den typspezifischen
Versiegelungsgraden berechnet. Durch Addition der
Einzelergebnisse ergibt sich eine
Gesamtversiegelung Thüringens 21 von 64.933 ha =
4,13 % für 1993/94
Tab. 15: Versiegelungsgrad (VG) und Siedlungs- und
Verkehrsfläche (SuV) nach Kreisen/kreisfreien
Städten
Landkreis/kreisfreie
Stadt
VG SuV SuV/VG
Altenburger Land 6,40% 11,62% 1,8
Eichsfeld 3,30% 7,79% 2,4
Gotha 4,40% 8,51% 1,9
Greiz 5,14% 7,88% 1,5
Hildburghausen 2,60% 7,38% 2,8
Ilmkreis 3,84% 8,01% 2,1
Kyffhäuser 3,03% 7,49% 2,5
Nordhausen 4,44% 9,36% 2,1
Saale-Holzland 3,87% 7,00% 1,8
Saale-Orla 3,02% 6,13% 2,0
Saalfeld-Rudolstadt 3,63% 7,14% 2,0
Schmalkalden-
Meiningen
3,68% 7,99% 2,2
Sömmerda 2,98% 7,31% 2,5
Sonneberg 4,46% 5,86% 1,3
Unstrut-Hainich 3,39% 7,38% 2,2
Wartburg 3,77% 6,77% 1,8
Weimarer Land 3,62% 7,94% 2,2
Stadt Gera 12,77% 21,08% 1,7
Stadt Erfurt 12,39% 18,17% 1,4
Stadt Jena 12,85% 21,47% 1,7
Stadt Suhl 8,86% 16,67% 1,9
Stadt Weimar 13,75% 22,57% 1,6
Thüringen 4,13% 8,18% 2,0
Die Ermittlung der Flächenversiegelung für Teilräume
Thüringens wurde durch räumliches Splitten
der BNK-Datensätze erreicht. Als Flächenbezug
wurden die Landkreise und kreisfreien Städte gewählt.
Zunächst wurden die 4 BNK-Losflächen mit
den Landkreisgrenzen im GIS Arc/INFO verschnitten,
durch Losgrenzen entstandene Landkreis-
Teilflächen wurden anschließend zusammengefügt.
21 ohne Rhön (488,9 km²)
Schriftenreihe Nr. 46
Für die Berechnung der Flächenversiegelung in den
Kreisen und kreisfreien Städten wurden die Flächenareale
der digitalen Kreiskarte (1997) zugrunde
gelegt. Die errechneten Werte sind der Tabelle 16
zu entnehmen und in der Anlage 5 graphisch dargestellt.
Einordnung des Projektionsergebnisses
In Kapitel 5.1.4 wurden zwei Verfahren zur Abschätzung
der Flächenversiegelung auf der Basis
der gemeindebezogenen Daten zur Flächenerhebung
nach Art der tatsächlichen Nutzung vorgestellt.
Die Hochrechnungen des bayerischen Gutachtens
ergeben auf Thüringen übertragen eine Versiegelung
von ca. 2,8 % durch Gebäude-/Freiflächen u.
Verkehrsflächen für 1992. Die für NRW entwickelte
Methode ergibt für Thüringen eine Gesamtversiegelung
von 6,9 %.
Die im Rahmen der Versiegelungsstudie für Thüringen
ermittelte Flächenversiegelung von 4,13 %
bestätigt keinen dieser Werte. Nach Einschätzung
des Verfassers liegt die methodisch bedingte Fehlertoleranz
bei 0,5 bis 1%. Das Projektionsergebnis
kann durch weiterführende Analysen u. U. präzisiert
werden:
• Erhöhung der Stichprobenmenge durch Interpretation
weiterer Flächen anhand von CIR-
Luftbildern.
• Pufferung der Linieninformation für Verkehrswege
des ATKIS unter Erzeugung einer Flächenebene.
Durch anschließende Verschneidung
mit der BNK-Flächenebene kann die Bewertung
der typspezifischen Versiegelung verbessert
werden.
Die Ergebnisse für die Kreise und kreisfreien Städte
zeichnen folgendes Bild.
• Die Verteilung der Flächenversiegelung auf
Kreisebene weist die kreisfreien Städte als am
stärksten versiegelt aus. Das Stadt-Umland-
Verhältnis der kreisfreien Städte wirkt sich durch
Berechnung des Versiegelungsgrades auf der
Basis der administrativen Grenzen aus. So kann
aus dem höchsten Wert (Stadt Weimar,
13,75 %) nicht zwingend die höchste Versiegelungsintensität
der eigentlichen Siedlungsfläche
geschlossen werden.
• Unter den Landkreisen ist das Altenburger Land
mit 6,4 % am intensivsten versiegelt, offensichtlich
liegt hier eine Korrelation zu der höchsten
Einwohnerdichte aller Landkreise vor.

• Lediglich die Landkreise Greiz, Sonneberg,
Gotha und Nordhausen liegen leicht über dem
Landesmittelwert.
• Für 10 Kreise liegen die Werte im Bereich von 3
bis 4 %.
• Die Kreise Sömmerda und Hildburghausen sind
zu unter 3 % versiegelt und liegen damit deutlich
unter dem Landesmittelwert.
Eine Gegenüberstellung der Ergebnisse aus der
Versiegelungsbilanzierung (93/94) und den Siedlungs-
und Verkehrsflächen der statistischen Flächenerhebung
(12/92) zeigt keine engen Korrelationen
auf (Tab. 16). Das SuV-VG-Verhältnis variiert
zwischen 1,3 und 2,8 bei einem Mittelwert von 2,0.
Dies kann nur z. T. durch einen Flächennutzungswandel
im Zeitraum 12/92 bis 93/94 erklärt werden.
Weitere Gründe dürften uneinheitliche Einordnungen
der Flächennutzungen in den Liegenschaftskatastern
und unterschiedliche Belegungsgrade ausgewiesener
Gewerbe- und Wohnbaugebiete darstellen.
Es kann gefolgert werden, dass sich aus der SuV der
Anteil versiegelter Flächen nur tendenziell ableiten
lässt, sie kann keine flächenkonkrete Erhebung zum
Versiegelungsgrad ersetzen.
5.1.6. Ermittlung der Versiegelungstendenz
Auswertung digitaler Farbluftbilder (1997)
Die Einbeziehung der digitalen Orthophotos diente
zwei Zielstellungen.
Da die Bilddaten zu diesem Zeitpunkt durch die
TLU erworben wurden, sollten sie einem Praxistest
unterzogen werden. Es wurde geprüft, welche Vor-
und Nachteile sich gegenüber der Auswertung
analoger Bilddaten ergeben. Es erfolgte eine Testkartierung
zu den Siedlungsstrukturtypen im Stadtgebiet
von Erfurt. Auf eine weiterführende Darstellung
dieser Auswertungen wird an dieser Stelle
verzichtet (vgl. Kap. 5.3).
Das wesentliche Ziel war die Erfassung der Versiegelungsintensität
für einen Teilraum Thüringens für
das Bildflugjahr 1997. Der Zuwachs der Flächenversiegelung
gegenüber 1993/94 wurde ermittelt.
Weiterhin sollte geprüft werden, ob sich dieser Wert
durch eine äquivalente Zunahme der Siedlungs-
und Verkehrsflächen ausdrückt.
• Entgegen der zuvor dargestellten CIR-
Luftbildauswertung wurden dazu nicht TK 10 -
Ausschnitte der BNK gewählt, sondern das
Testgebiet Stadt Erfurt auf den Basisgeometrien
des ATKIS bewertet. Diese Bezugsdaten wurden
gewählt, da die ATKIS-Daten den Vorteil
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
bieten, dass infrastrukturelle Linienelemente
weitaus vollständiger vorliegen und z. T. durch
Angaben zur Objektbreite angereichert sind.
Somit konnten diese Linien gepuffert werden
und als Flächenebene mit dem Flächencoverage
räumlich verschnitten werden.
• Soweit notwendig, wurden fehlende, versiegelungsrelevante
Objekte (Autobahnneubau u. a.)
in die ATKIS-Kopie digitalisiert.
• Zur Auswertung kamen 310 Echtfarben-
Luftbildkacheln für die kreisfreie Stadt Erfurt, ca.
6.700 ATKIS-Raumeinheiten wurden bewertet
und rd. 3.800 mit einem Versiegelungsgrad
attributiert.
• Die Auswertung erfolgte analog zu der CIR-
Luftbildauswertung nach 11 Versiegelungsklassen.
Die Berechnung des Versiegelungsgrades
erfolgte über die Klassenmittelwerte.
Der Versiegelungsgrad der kreisfreien Stadt Erfurt
beträgt 12,9 % (1997)
Flächennutzungs- und Versiegelungstendenz
Eine Gegenüberstellung dieses Ergebnisses für
1997 mit dem auf der Grundlage der analogen
Luftbilder (1993) gewonnenen Wertes führt zu einem
Zuwachs der Flächenversiegelung von 0,5 %
in 4 Jahren für die Stadt Erfurt.
Einem Versiegelungsgrad von 12, 4 % im Jahr 1993
stehen 12,9 % für 1997 gegenüber. Eine graphische
Darstellung dieser Auswertungsergebnisse für
1997 ist der Anlage 6 zu entnehmen.
Durch Gegenüberstellung der Ergebnisse der Erhebungen
zur Flächenversiegelung und den Werten
für die Siedlungs- und Verkehrsflächen wird deutlich,
dass die SuV nur tendenzielle Rückschlüsse
auf den Grad der Versiegelung zulässt.
Aus Tabelle 17 ist ein relativ konstantes Verhältnis
zwischen Versiegelungsgrad und SuV zu entnehmen.
Wird jedoch die Differenz im Zeitraum 1993
bis 1997 betrachtet, zeigt sich, dass die Neuversiegelung
unverhältnismäßig geringer ist als der Zuwachs
der SuV. Es wird angenommen, dass die
Diskrepanz teils auf eine geringere Versiegelung
der neuen SuV-Flächen und teils auf unvollständige
Belegung neu ausgewiesener Gewerbe- und
Wohnbauflächen zurückzuführen ist (rd. 65 % des
SuV-Zuwachses entfielen in Erfurt auf Gebäude
und zugehörige Freiflächen).
Schriftenreihe Nr. 46
45

46
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
Tab. 16: Verhältnis zwischen Versiegelungsgrad (VG)
und Siedlungs- und Verkehrsfläche (SuV) am
Beispiel der Stadt Erfurt
Schriftenreihe Nr. 46
VG SuV SuV/VG VG/SuV
12,4 % a 21,1 % b 1,70 58,8 %
12,9 % c 23,9 % d 1,85 54,0 %
Differenz 0,5 % 2,8 % 5,64 17,7 %
a VG 12/92; b SuV 1993; c VG 12/96; d SuV 1997
• Demnach ist es nicht statthaft, aus einer aktuellen
Entwicklung der Siedlungs- und Verkehrsflächen
auf den Grad der Neuversiegelung zu
schließen!
Der Zuwachs der Flächenversiegelung kann nur
durch eine gezielte Untersuchung der in einem definierten
Zeitraum vollzogenen Nutzungsänderungen
oder durch ein Flächenmonitoring für definierte Untersuchungsräume
ermittelt werden. Aus dem Zuwachs
der Siedlungs- und Verkehrsflächen kann nur
sehr eingeschränkt auf die Entwicklung der Flächenversiegelung
geschlossen werden.
5.2. GIS-gestützte Analyse der Bodenbeanspruchung
Im März 1998 wurde durch die TLU Jena der Auftrag
vergeben, die Bodenbeanspruchung durch
Flächennutzungen unter dem Aspekt der Flächenversiegelung
zu untersuchen. Die Ausarbeitung war
eine erste Anwendung der in Kapitel 5.1 dargestellten
Bilanzierung der Flächenversiegelung.
5.2.1. Analyseziel und Methode
Die Böden entwickeln sich aus verschiedenen Ausgangsgesteinen
insbesondere unter dem Einfluss
des Klimas und der Vegetation durch eine Vielzahl
bodenbildender Prozesse. Da die Ausgangs- und
Entwicklungsbedingungen unterschiedlich sind,
unterscheiden sich auch die Böden. Sie sind Resultat
und Bestandteil des ökosystemaren Wirkungsgefüges.
Aufgrund seiner Funktionen als Lebensraum,
Puffer und Grundlage der Nahrungsmittelproduktion
stellt der Boden ein besonderes Schutzgut
dar.
Durch Flächenversiegelung werden die Funktionen
eingeschränkt oder gehen verloren. In den überwiegenden
Fällen geht der ursprüngliche Boden
teilweise oder vollständig verloren.
Ziel der Analyse war es, die Beanspruchung der
Böden Thüringens durch Flächennutzungen unter
dem Aspekt der Versiegelung zu bilanzieren.
• Die Ergebnisse sollten sich auf die Fläche des
Freistaates beziehen und nach Landkreisen/kreisfreien
Städten differenziert werden.
• Es wurde angestrebt, die Böden selbst, ihre
Vergesellschaftungen und nach ausgewählten
Aspekten ihrer Nutzungsfunktion und besonderer
Schutzwürdigkeit zu differenzieren. Aus den
vorliegenden Daten konnten die Ertragsfähigkeit
und die naturräumliche Lage abgeleitet werden.
Für die Untersuchungen wurde auf digitale Karten
zur Flächennutzung/Versiegelung und Bodenverbreitung
zurückgegriffen.
Die räumliche Überlagerung und Verschneidung der
Raumdaten sowie die Aufbereitung und Auswertung
der Attributtabellen erfolgte im wesentlichen über
das GIS Arc/INFO.
Arbeitsschritte
• Komprimierung der Flächennutzungsdaten und
Erweiterung durch ein Attribut zum Versiegelungsgrad.
• Zuschnitt der Bodendaten auf die Landesfläche.
• Räumliche Verschneidung der beiden Flächenebenen.
• Ergänzung der erzeugten Karte durch Items zur
Aufnahme weiterer Attribute und Berechnung
der versiegelten Areale aus dem Versiegelungsgrad.
• Auswertung der Datenbank und Attributierung
nach Bodentyp/-vergesellschaftung, hohem Ertragspotential
und Auenlage.
• Zuschnitt auf Kreise/kreisfreie Städte, Auswertung
und Aufbereitung der Ergebnisse.
5.2.2. Informationsquellen
Verwendung fanden digitale Karten zur Bodenverbreitung
und Flächennutzung. Durch Kombination
der Boden- und Flächennutzungsdaten in
Verbindung mit einem spezifischen Versiegelungsgrad
der Nutzungstypen konnten bodenspezifische
Versiegelungsgrade ermittelt werden.

Boden
Vom Landesamt für Geologie wurde die digitale
Bodenübersichtskarte (BÜK 100) bereitgestellt:
• Die Inhalte wurden aus den Kartenblättern der
mittlelmaßstäbigen landwirtschaftlichen Standortkartierung
(MMK), geologischen und topographischen
Karten abgeleitet, der Aufnahmemaßstab
ist 1:25.000.
• Die BÜK 100 ist das Ergebnis einer Generalisierung
auf den Maßstab von 1:100.000.
• Der Kartenzuschnitt erfolgte auf Bezirksebene
der DDR. Aus diesem Grunde sind der heutige
Landkreis Altenburger Land (ehem. Bezirk Leipzig)
und der ehemalige Landkreis Artern (ehem.
Bezirk Halle) nicht erfasst!
• Teilräume der Landkreise Eichsfeld und Nordhausen
fehlen.
Tab. 17: Auszug aus der Attributtabelle der Bodenübersichtskarte BÜK 100
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
• Darüber hinaus wurden einzelne Gemeinden im
ehemaligen Bezirk Gera kartiert, die heute Gebiet
des Freistaates Sachsen sind.
• Die Landesfläche Thüringens beträgt 16.171,55
km², 14.472,01 km² sind durch die Bodenübersichtskarte
erfasst.
• Es wurden ca. 20.000 Flächeneinheiten gebildet.
• Die Arc/INFO – Flächenebene der BÜK 100
wird inhaltlich über eine Referenzdatei nach 81
Leitbodenformen differenziert. Die Flächen werden
durch 25 weitere Attribute gekennzeichnet
(Tab. 18, Auszug).
BODLEG_ID 41
LEITBOFO Lehm, steinig (Zechstein)
LEITBOFOSY k3
SRTBEZ Berglehm-Rendzina und Braunerde/Parabraunerde im Zechsteingebiet
LBOFOBEZ
Pararendzina, Braunerde-Pararendzina, Rendzina und Braunerde-Rendzina aus kalkig-mergeligen
Substraten des Zechsteins
LBOFOBEZSY Rn, B-R, Zn, B-Z
GEOMORPH mäßig bis gering geneigte Hanglagen
GEOLEINH Zechstein (z);
GRUNDWAS ohne
NUTZUNG vorwiegend Ackerflächen
BOPROFIL
Lehm, (toniger Lehm), schwach bis mäßig steinig, selten stark steinig, mitunter auch
steinfrei, bis 20...40cm humos
BOFORMEN
Lehm – Rendzina, Kalklehm – Braunerde; (Lehm – Rendzina über Gestein, Fels –
Rendzina, Lehmkerf – Rendzina)
MELIOR
Eignung für Zusatzwasser teilweise vorhanden; Entsteinung auf entsprechenden
Standorten notwendig
lediglich in Einzelbereichen mit steiniger Krume oder stärkerer Hangneigung einge-
ANBAUEIG schränkte Anbaueignung (Kartoffeln); im Durchschnitt mittlere, teilweise auch hohe
Ertragspotenz und Ertragssicherheit
BESONDER Anschluss an k 3g, t 4, lloe
Flächennutzung und Flächenversiegelung
• Als Flächennutzungsebene fanden die bereits in
Kapitel 5.1.3 vorgestellten Daten der Biotop-
und Nutzungstypenkartierung für Thüringen
(BNK) erneute Verwendung.
• Die Versiegelungsinformation resultiert aus der
in Kapitel 5.1. erläuterten Auswertung analoger
CIR-Luftbilder mit anschließender Ermittlung eines
typspezifischen Versiegelungsgrades.
• Die Fläche des Freistaates wurde durch 4 digitale
Karten (Lose) der BNK im Arc/ INFO-
Format mit Ausnahme des Biosphärenreservates
Rhön abgedeckt. Für die Analyse wurden
die rd. 320.000 Datensätze umfassenden Flächencoverages
genutzt.
• Die BNK wurde auf der Grundlage von Luftbildern
der Jahre 1993/94 durchgeführt. Demnach
ist auch die aus ihr abgeleitete Flächenversiegelung
für diesen Zeitraum gültig.
Schriftenreihe Nr. 46
47

48
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
5.2.3. GIS-gestützte Datentransformation
Die GIS-gestützten Transformationen und Auswertungen
der Informationsebenen werden entsprechend
der skizzierten Arbeitsschritte erläutert.
Die 4 Teilkarten der BNK werden nicht in ein zusammenhängendes
Coverage überführt, da der
Datenumfang einer Gesamtkarte zu groß würde.
Die nachfolgend aufgeführten GIS-Operationen
erfolgten entsprechend zunächst für 4 Teilgebiete
Thüringens.
Reduzierung der BNK-Datensätze
Die weitere Verarbeitung der BNK-Flächenebene
wurde durch Zusammenfassen benachbarter Flächen
um 43 % auf ca. 183.000 Objekte verringert.
Die Transformation wurde für Flächen mit identischem
Hauptcode durchgeführt. Der Hauptcode ist
die höchste BNK-Typkategorie und ist im Feld ‚typpoli‘
abgelegt
- arc: dissolve f-losx cirx typpoli
Ergänzung um das Attribut typspezifischer Versiegelungsgrad
Im Rahmen der in Kap. 5.1 vorgestellten Studie
wurden die ermittelten typspezifischen Versiegelungsgrade
für eine Verknüpfung im ArcView-GIS
als dbf–Referenztabelle abgelegt. Die Tabelle wird
in eine Info-Datei überführt und die Feldeigenschaften
den erzeugten cirx-coverages angepasst.
- arc: dbaseinfo geslist.dbf vers.db
- arc: tables↵ sel vers.db↵ alter vers.db: typpoli...4 4 C, vgrad...8
2 F 0
Anschließend werden die BNK-Attributtabellen und
die erzeugte Referenztabelle über das gemeinsame
‚typpoli‘-Feld verbunden:
- arc: joinitem cirx.pat vers.db cir.pat typpoli typpoli
Löschen von Flächen außerhalb Thüringens in
BÜK 100
Um außerhalb Thüringens liegende Flächen zu
löschen, wurde die BÜK 100 mit einer digitalen
Landkreiskarte überlagert, ausgeschnitten und als
bodclip abgelegt.
- arc: clip bod_ges kgr98 bodclip
Verschneidung der BNK mit der BÜK 100
Durch räumliche Verschneidung wurden die BNK-
Polygone durch die sie überlagernden Boden-
Polygone in Teilflächen zerlegt. Die Attribute wurden
für die erzeugten Flächen kombiniert. Durch
das Verschneiden erhöht sich die Objektzahl um
114% auf rd. 390.000 Flächen.
- arc: identity cirx bodclip cirxbod
Erweiterung der Attributtabellen
Schriftenreihe Nr. 46
Der Attributtabelle der kombinierten BNK-Bodenkarte
werden anschließend 5 Items zur Aufnahme
weiterer Information hinzugefügt.
- arc: additem V-Area 8 18 F 5, ...bodtyp_ges 30 30 C,
...ertrag 2 2 I, ...cir 2 2 I, ...aue 2 2 I
Berechnung des versiegelten Areals
Das Feld ‘V-Grad’ beinhaltet den typspezifischen
Versiegelungsgrad. Er kann die Werte 0 bis 10
annehmen. Um den Anteil versiegelter Fläche an
der Objektfläche zu berechnen werden alle Objekte
ausgewählt die einen Versiegelungsgrad > 0 aufweisen.
- arc: tables↵ sel cirxbod↵ resel v-grad > 0
Die Berechnung des Versiegelungsareals erfolgt
anschließend über die Klassenmittelwerte der Versiegelungsgrade.
- calculate v-area = v-grad x area x 0.1 – area x 0.05
Auswertung nach dem Aspekt „Bodentyp/vergesellschaftung“
Die 81 Leitbodenformen wurden in 17 Kategorien
überführt, die konkreten Zuordnungen sind der
Tabelle 19 zu entnehmen.
Tab. 18: Bodentypen und -vergesellschaftungen aus
Zuweisung von Leitbodenformen der BÜK
100
Bodentyp/-
Leitbodenformen der
vergesellschaftung BÜK 100
Parabraunerde-
Tschernosem-Ges.
loe2, loe3, loe4, loe4k
Braunerde-
Parabraunerde-Ges.
loe6, loe6s
b1, ds3, ds31, g1, lg1,
Braunerde
lg2, lg3, lg4, m, p1, r1,
s1, s4
Braunerde-Podsol-
Ranker-Ges.
b2, ds4, r2, s2
Podsol g2, p2
Rendzina k3g, k4, k5, tk, tkg
Pararendzina dm2, ds2, hk
Rendzina-Pararenzina-
Braunerde-Ges.
k2 ,k3 ,k4z, lloe, t3g
Pelosol t2, t3, t4
Tschernitza ds5, ds6, h1a
Auenbraunerde
h21, h22, h2l, h2s, h2t,
h31, h32, h3l, h3s, h3t
Moore hm3
Gleye
h1g ,h1t, h4 , h4s, h4t,
h5, hm1, hm2
Pseudogley
b3, dm3, 'ds32, g3, lg5,
lgloe, loe5, r3, s3
Kolluvium loe1h, t1h
Auftragsboden Halde

• 55 Ausprägungen konnten, der Nomenklatur der
Bodenkundlichen Kartieranleitung 22 folgend, den
10 Bodentypen Tschernosem, Braunerde, Podsol,
Rendzina, Pararendzina, Pelosol, Tschernitza,
Auenbraunerde (=Autochtone Vega),
Pseudogley und Auftragsboden zugeordnet werden.
• 6 Leitbodenformen wurden diesen Typen zugeordnet,
wenn genetisch verwandte Bodentypen
nur untergeordnet eingeschlossen sind (z. B.
Regosol, Auenpararendzina zu Pararendzina,
Gley-Tschernosem zu Tschernitza).
• Der Bodentyp Kolluvium umfasst lediglich 2
Ausprägungen, die weitere Bodentypen wie
Gley-Tschernosem untergeordnet beinhalten.
• Der Klasse Moore ist eine Ausprägung zugeordnet,
die Typen Hoch- und Übergangsmoor
und untergeordnet Anmoor- und Moorgleye umfassen.
• Den klassenübergreifenden Vergesellschaftungen
Parabraunerde/Tschernosem,
Braunerde/Podsol/Ranker, Rendzina/Pararendzina/Braunerde
werden 13 Leitbodenformen
zugeordnet, die vorkommenden Leitbodenformen
bilden genetische Übergänge und
können keinem Bodentyp eindeutig zugewiesen
werden.
• Die Bodengesellschaften Parabraunerde/
Braunerde und Gleye beinhalten verwandte Bodentypen
einer Klasse. Ihnen werden 10 Ausprägungen
zugewiesen.
- arc: tables↵ sel cirxbod↵
- resel typ = ‚dm1‘ or typ = ‚ds1‘ or typ = ‚k1‘ or typ = ‚loe1‘
or typ = ‚loe7‘ or typ = ‚t1‘↵
- calculate Bodtyp-Ges = ‚Tschernosem‘↵ asel ...
Auswertung nach Aspekt „Ertragspotential“
Ausgehend von den Beschreibungen im Feld „Anbaueignung“
wurden 12 Leitbodenformen mit kaum
eingeschränkter ackerbaulicher Eignung und
gleichzeitig hohem Ertragspotential selektiert, sie
umfassen die landwirtschaftlich wertvollsten Böden.
- arc: tables↵ sel cirxbod↵
- resel typ = 'dm1' or typ = 'ds1' or typ = 'k1' or typ = 'lloe'
or or typ = 'loe1' typ = 'loe2' or typ = 'loe3' or typ = 'loe4'
or typ = 'loe6' or typ = 'loe7' or typ = 't1' or typ = 't1h'
- calculate ertrag = 11
22 AG Bodenkunde, 1982
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
Auswertung nach Aspekt „Auenlage“
Neben der Betroffenheit der besonders ertragreichen
Böden Thüringens sind Böden in Auenlage
von besonderem Interesse.
Es handelt sich um Räume bevorzugter Siedlungstätigkeit,
ein relativ hoher Versiegelungsgrad
kann erwartet werden. Es wurden die geomorphologischen
Beschreibungen ausgewertet.
- arc: tables↵ sel cirxbod↵
- res typ = 'ds1' or typ = 'ds5' or typ = 'ds6' or typ = 'hk' or
typ = 'hm1' or typ = 'loe7' or typ = 'h1a' or typ = 'h1g' or
typ > 'h2a' and typ < 'h34'
- calculate aue = 1
Zuschnitt der Karten auf Landkreise und kreisfreie
Städte
Die erzeugten digitalen Karten wurden durch Verschneiden
mit einer digitalen Kreiskarte nach Landkreisen
und kreisfreien Städten gesplittet.
- arc: tables↵ sel kreis98↵ resel stadt_name > ,a’↵ calculate
kreis_name = ,stadt_name’
- arc: split cirxbod kreis98 kreis_name poly 0.00001↵
UH↵ Unstrut-Hainich-Kreis ...
Schriftenreihe Nr. 46
49

50
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
5.2.4. Auswertungsergebnisse
Bodenverbreitung (Land)
Die nach 17 Bodentypen/-vergesellschaftungen
zusammengefaßten Leitbodenformen
sind in Abbildung 4 nach ihrer Verbreitung in
Thüringen aufgetragen. Die Braunerden nehmen
zusammen mit den Rendzinen rd. 40 %
der Bodenfläche ein. Die Auftragsböden wurden
offensichtlich nicht annähernd vollständig
erfasst. Da sie sind in Siedlungsbereichen
(Stadtböden) sehr verbreitet sind, dürfte ihr
Flächenanteil deutlich höher liegen.
Versiegelung (Land)
Der Anteil versiegelter Flächen für die genannten
Bodentypen liegt mit 3,5 % bzw. 1,8 %
deutlich unter dem Durchschnittswert für Thüringen
(4,1 %).
Die nach Verbreitung unterrepräsentierten
Auftragsböden (s. o.) sind zu 49,2 % versiegelt.
Deutlich über dem Durchschnittswert liegen
außerdem die Pararendzinen, die Braunen
Auenböden und die Kolluvien (Abb. 5).
Bodenverbreitung (Kreis/Stadt)
Der Anlage 7 ist die Verteilung der Böden für ausgewählte
Landkreise und kreisfreie Städte zu entnehmen.
Die sehr unterschiedlichen Anteile spiegeln
die naturräumlichen Besonderheiten wider.
Schriftenreihe Nr. 46
Abb. 4: Verbreitung der Bodentypen u. -
vergesellschaftungen
Auftragsböden
Kolluvien
Pseudogley
Gley-G.
Moore
Brauner Auenboden
Tschernitza
Pelosol
Rendz.-Pararendz.-Braun.-G.
Pararendzina
Rendzina
Podsol
Braun.-Podsol-Ranker-G.
Braunerde
Braun.-Parabraun.-G.
Parabraun.-Tschernosem-G.
Tschernosem
0,01
1,93
0,14
15,12
9,73
11,84
41,14
52,87
79,06
85,97
92,31
80,93
91,39
140,41
169,51
Abb.5: Versiegelungsgrad der Böden Thüringens
Auftragsböden
Pseudogley
Moore
Tschernitza
Rendz.-Pararendz.-Braun.-G.
Rendzina
Braun.-Podsol-Ranker-G.
Braun.-Parabraun.-G.
Tschernosem
239,53
335,31
0 50 100 150 200 250 300 350
[Tha]
1,7%
1,8%
0,6%
4,8%
4,2%
4,0%
2,0%
5,4%
6,1%
3,5%
3,4%
3,8%
4,7%
9,0%
10,0%
19,4%
49,2%
0% 10% 20% 30% 40% 50%
So ist z. B. der hohe Flächenanteil der Schwarzerden
(Tschernosem) des Landkreises Sömmerda
und der Stadt Erfurt auf den Naturraum ‘Innerthüringischen
Ackerhügelland’ zurückzuführen.

Ertragspotential und Auenlage (Land)
Die ertragreichsten Böden sowie die Böden in Auenlage
wurden durch Auswertung der Datenbankeinträge
der BÜK 100 selektiert.
12 Leitbodenformen wurden für die Bilanzierung der
Böden mit dem höchsten Ertragspotential herangezogen,
sie nehmen 17,3 % der BÜK 100-
Bodenfläche ein (Anlage 8). Insgesamt liegt der
Versiegelungsgrad der ertragreichsten Böden mit
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
4,7 % nur schwach über dem mittleren Versiegelungsgrad
für Thüringen von rd. 4,1 % (Kap. 5.1).
10 Ausprägungen wurden zu Böden in Auenlage
zusammengeführt, sie haben einen Anteil von
11,3 % der Bodenfläche. Wie zu erwarten war, ist
der Versiegelungsgrad der Böden in Auenlage
(9,4 %) signifikant höher. Diese Böden sind demnach
gegenüber dem Landesmittel mehr als doppelt
so stark von der Flächenversiegelung betroffen
(Abb. 6).
Abb. 6: Versiegelungsgrad und Anteil am Bodenareal der Böden in Auenlage und der ertragreichsten Böden
Thüringen
Böden in Auenlage
ertragreichste Böden
Ertragspotential und Auenlage
(Kreis/ Stadt)
4,1%
4,7%
Aus der Abbildung 7 geht hervor, dass die Versiegelungsgrade
für unterschiedliche Bezugsräume
naturgemäß stark schwanken. Auf der Ebene der
Kreise und Städte weist Weimar mit rd. 14 % versiegelter
Fläche den höchsten Wert in Thüringen
auf. Während in den Landkreisen der Versiegelungsgrad
der ertragreichsten Böden insgesamt
gering ist, steigt er in den kreisfreien Städten tendenziell
mit der erhöhten Gesamtversiegelung an
9,4%
11,3%
17,3%
0% 5% 10% 15% 20%
Anteil an Bodenfläche Versiegelungsgrad
Abb. 7: Versiegelungsgrad der Böden für ausgewählte Landkreise/kreisfreie Städte
Thüringen
Unstrut-Hainich-Kreis
Sömmerda
Erfurt
Eisenach
Weimar
0,04
0,05
0,03
0,03
0,06
0,03
0,03
0,04
0,09
0,09
und erreicht in Weimar mit 19,4 % den höchsten
Wert.
Von der erhöhten Versiegelung der Auenböden
weicht kein Raum ab. Besonders in Eisenach
(27,1 %, Anlage 9) und Weimar (19,4 %) kommt die
Konzentration des Siedlungsraumes auf den Böden
in Auenlage zum Ausdruck.
0,13
0,11
0,13
0,13
0,14
0,19
0,19
0% 10% 20% 30%
Böden in Auenlage ertragreichste Böden alle Böden
0,27
Schriftenreihe Nr. 46
51

52
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
5.3. Auswertung von Fernerkundungsmaterialien
für die Stadt Jena
Die Bilanzierung der Flächenversiegelung für Thüringen
kann als eine Kombination von Luftbildinterpretation
und Auswertung von Flächennutzungsdaten
bezeichnet werden (Kap. 5.1).
Die GIS-gestützte Analyse der Bodenbeanspruchung
(Kap. 5.2) basierte auf diesen Ergebnissen.
An dieser Stelle werden schließlich erste
Ergebnisse für die Stadt Jena skizziert, die überwiegend
durch Auswertung von Fernerkundungsmaterialien
erzielt wurden.
5.3.1. Luftbildauswertung
Durch visuelle Bildauswertung digitaler Farbluftbilder
(Orthophotos, 1997) wurden Siedlungsstrukturtypen
kartiert und die Flächenversiegelung
ermittelt.
• Es wurden 14 Strukturtypen ausgewiesen, eine
höhere Differenzierung ist auf Basis des Bildmaterials
durchaus möglich.
• Den rd. 4000 gebildeten Raumeinheiten wurde
ein Versiegelungsgrad nach 11 Klassen zugewiesen.
• Die Digitalisierung erfolgte am Bildschirm im
Maßstäben zwischen 1:2.000 und 1:5.000 unter
Nutzung des ArcView GIS.
• Es konnte ein Versiegelungsgrad von 13,4 %
(1997) für die Fläche Jenas ermittelt werden.
Die Ergebnisdarstellungen sind der Anlage 10 zu
entnehmen.
Schriftenreihe Nr. 46
5.3.2. Satellitenbildauswertung
Die Satellitenbildauswertung wurde nicht durch den
Verfasser durchgeführt! Im Rahmen des vom BMBF
und dem Land Thüringen geförderten MOMS-
RIVER-Pilotprojektes wurden Satellitenbilddaten
von der DJO Jena ausgewertet und die Ergebnisse
der TLU übergeben. Zur Auswertung kam ein Ausschnitt
Thüringens entlang der Thüringer Städteachse.
Der Ausschnitt für Jena wurde durch Herrn
Dr. Selsam (TLU Jena) angefertigt und zur beispielhaften
Darstellung eines Ergebnisses der Satellitenbildauswertung
überlassen (Anlage 10).
Zu den verwendeten Verfahren können nur wenige
Angaben gemacht werden.
• Es wurde nach 5 Klassen differenziert: hohe
und mittlere Bebauungsdichte, lockere Bebauung,
leicht bebaute Grünfläche, Grünfläche.
• Es kam u. a. eine Parallelepiped-Klassifikation
(Kap. 4.1.3.2) zur Anwendung.
• Außerhalb der Siedlungsfläche treten keine
Fehlklassifikationen auf. Man kann infolgedessen
auf eine (interaktive) Selektion
nicht versiegelungsrelevanter Flächen schließen,
die nicht in die Auswertung eingegangen
sind. Ein weiteres Indiz dafür sind die Saalebrücken,
die nicht als Bebauung klassifiziert wurden.
Die Struktur der Bebauungsintensität des Stadtgebietes
wurde deutlich herausgearbeitet. Für eine
Bilanzierung der Flächenversiegelung reicht die
geringe inhaltliche Auflösung und die fehlende
Quantifizierung der Bebauungsklassen nicht aus.

6. Zusammenfassung
Mit der Siedlungstätigkeit des Menschen geht
zwangsläufig eine Versiegelung von Flächen einher.
Die negativen Folgen des Flächenverbrauches
für den Naturhaushalt wurden in den letzten Jahren
zunehmend erkannt und finden im gesellschaftlichen
Willen zur nachhaltigen Flächennutzung Ausdruck.
Die Thüringer Landesanstalt für Umwelt in
Jena griff das Umweltthema „Flächenversiegelung“
1998 auf.
Die vorliegenden Ausführungen geben zunächst
einen Überblick zu den Grundlagen der Flächenversiegelung.
Sie unterbindet oder hemmt die Austauschfunktionen
im Bereich der sphärischen
Durchdringungszone. Die resultierenden Auswirkungen
auf das Wirkungsgefüge im Ökosystems
werden auf die Umweltmedien fokussiert. Als bedeutender
Gesichtspunkt für die Eignungsbewertung
der Erhebungsverfahren werden die Ausprägungen
der Versiegelung erörtert. Sie werden nach
quantitativen und qualitativen Aspekten differenziert.
Es werden die Anforderungen seitens der Nutzer in
Hinblick auf die inhaltliche und räumliche Auflösung
der bereitzustellenden Informationen diskutiert. Der
Bedarf nach Versiegelungsinformationen variiert
nach Differenzierungsgrad und Maßstab. Schlussfolgernd
sind im Vorfeld der Untersuchungen die
diesbezüglichen Grenzen der Erhebungsverfahren
zu berücksichtigen. Anhand von Beispielen werden
mögliche Anwendungen aufgeführt sowie der nach
Ausprägung und räumlicher Auflösung variierende
Informationsbedarf unterstrichen.
Die komplexen Auswirkungen der Flächenversiegelung
im Ökosystem sind nicht aus der Perspektive
einer Fachdisziplin zu erfassen. Wird eine
Bearbeitung der Problematik im landschaftsökologischen
Kontext angestrebt, ist dies lediglich durch
eine fachübergreifende Kooperation zu erreichen.
Als Methoden zur Erhebung der Flächenversiegelung
werden die Fernerkundung, die Geländekartierung
und Verfahren zur Ableitung aus Flächennutzungsdaten
erörtert.
Die Fernerkundungsverfahren werden am ausführlichsten
behandelt, um die Nachvollziehbarkeit der
anschließenden Beurteilung ihrer Möglichkeiten und
Grenzen zu gewährleisten.
Es werden die wesentlichen Merkmale und Unterschiede
photographischer- und Scanner-
Aufnahmen dargestellt. Ein Schwerpunkt wird auf
die Detailerkennbarkeit im Bildmaterial unter den
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
Aspekten geometrische Auflösung, Maßstab und
Objekteigenschaften gelegt. Schließlich werden die
Methoden zur Auswertung dieser analogen und
digitalen Bildmaterialien behandelt. Durch die Darstellung
der charakteristischen Besonderheiten, die
sich aus der Aufnahmetechnik, den Materialien und
der Auswerteverfahren ergeben, werden die Fernerkundungsmethoden
einer Bewertung hinsichtlich
ihrer Eignung für die Versiegelungsanalyse zugänglich.
Es wird gezeigt, dass durch Satellitenbildauswertung
eine Ermittlung des Versiegelungsgrades in
Zielmaßstäben < 1:25.000 grundsätzlich möglich
ist. Die stets durch Fehlklassifikation auftretenden
Abweichungen dürfen jedoch nicht ausschließlich
durch Streuungsparameter für die differenzierten
Klassen erfolgen. Die Bilanzierung des Versiegelungsgrades
muss in Hinblick auf den Anwendernutzen
auf konkrete Raumeinheiten unter Angabe
des zu erwartenden Fehlers bezogen werden. Besonders
aufgrund der hohen zeitlichen Auflösung
eigenen sich Satellitenbilddaten für ein Flächenmonitoring.
Durch Luftbildinterpretation kann zusätzlich nach
qualitativen Merkmalen der Versiegelung wie Ausprägung
der Überbauung, versiegelte-, heterogenteilversiegelte
Fläche, Art und Struktur der Gunstfaktoren
und z. T. nach Art teilversiegelter Oberflächen
differenziert werden. Die Auswertung kann mit
einer räumlichen Auflösung bis auf Parzellenebene
erfolgen.
Bestandteil jeder Luftbildinterpretation ist die Geländekartierung.
Nur durch Aufnahme vor Ort sind
die Versiegelungsqualitäten wie Entsiegelungspotential,
Nutzung der versiegelten Flächen,
Belags- und Entwässerungsart etc. zu erfassen.
Die Eignung der einzelnen Methoden kann weiterhin
außerhalb der fachlichen Gesichtspunkte bewertet
werden. Der Verfasser vertritt die Auffassung,
dass etwa der Kostenfaktor oder der personelle
Aufwand für die Durchführung der einzelnen
Verfahren insofern nicht relevant für die methodischen
Überlegungen sind, als dass kein Erhebungsverfahren
das andere ersetzen kann.
Schriftenreihe Nr. 46
53

54
Flächenversiegelung in Thüringen 2000
Es ist ebenso wenig die Vorstellung zutreffend,
dass eine flächenhafte Geländekartierung mit Erhebung
aller Detailinformationen unumgänglich wäre
wie jene, dass alle relevanten Informationen aus
Satellitenbild- oder Luftbilddaten zu ziehen seien.
Nur durch Auswertung von Versiegelungsinformationen
mit inhaltlich und räumlich den vielfältigen
Fragestellungen angemessenen Auflösungen können
Ableitungen zu Konsequenzen der Flächenversiegelung
und resultierende Handlungsstrategien
erarbeitet werden.
In diesem Sinne wird für eine Integration der Erhebungsverfahren
im Rahmen eines Projektes „Flächenversiegelung“
plädiert. Es werden Zielvorgaben
für eine maßstabsorientierte, inhaltlich differenzierte
Versiegelungsanalyse formuliert und in Form eines
Arbeitsschemas konkretisiert. Es wird unterstrichen,
dass keine operationalisierten Verfahren für die
Versiegelungsanalyse mittels Fernerkundung existieren.
Sie bedürfen der Entwicklung, die in eine
Projektbearbeitung zu integrieren wäre.
Abschließend wird der Bearbeitungsstand zur Versiegelungsanalyse
für Thüringen vorgestellt. Das
vorrangige Ziel der TLU Jena war es, eine Erstbilanzierung
der Flächenversiegelung durchzuführen.
Auswertungen statistischen Datenmaterials geben
zunächst Aufschluss über die Flächennutzungsverteilung
sowie deren Wandel. Aus einem
Zuwachs der Siedlungs- und Verkehrsflächen (SuV)
von rd. 8.800 ha im Zeitraum 1992 bis 1996 lässt
sich zunächst der Trend zu fortschreitendem Flächenverbrauch
ablesen. Der Anteil der SuV an der
Gesamtfläche betrug 1996 rd. 8,7 %.
Die Flächenversiegelung wurde durch stereoskopische
Auswertung analoger Luftbilder
(1993/94) für Teilräume Thüringens erhoben. Die
Ergebnisse wurden auf Flächeneinheiten der landesweiten
Biotop- und Nutzungstypenkartierung
(BNK) bezogen. Somit war es möglich, den 82
potentiell versiegelten Nutzungstypen der BNK
einen spezifischen Versiegelungsgrad zuzuweisen.
Durch Anwendung der Werte auf den gesamten
Datenbestand konnte eine Gesamtversiegelung
Thüringens von 4,1 % für 1993/94 ermittelt werden.
Eine Differenzierung des Ergebnisses ergab für die
kreisfreien Städte (Ausnahme Suhl) Werte größer
12 %. 12 der 17 Landkreise lagen unterhalb des
Landesmittelwertes.
Schriftenreihe Nr. 46
Durch zusätzliche Auswertung digitaler Luftbilder
von 1997 für die Stadt Erfurt sollte ermittelt werden,
ob sich aus gemeindebezogenen Flächennutzungsdaten
der Liegenschaftskataster die Entwicklung
der Flächenversiegelung ableiten lässt. Es
zeigte sich, dass der Zuwachs der Versiegelung um
0,5 % (1993: 12,4 %; 1997: 12,9 %) keine Entsprechung
im Zuwachs der SuV fand.
Die Ergebnisse der Bilanzierung wurden genutzt,
um die Intensität der Bodenbeanspruchung zu
ermitteln. Die digitale Flächenebene der BNK wurde
um die Versiegelungsinformation erweitert. Die 81
Leitbodenformen der digitalen Bodenübersichtskarte
(BÜK 100) wurden zu 17 Bodentypen und Bodenvergesellschaftungen
transformiert. Weiterhin
wurden die Daten nach Böden in Auenlage und
nach höchstem Ertragspotential strukturiert. Nach
räumlichem Verschneiden der beiden Ebenen konnten
die Versiegelungsgrade für die Böden Thüringens
nach den genannten Aspekten bilanziert werden.
Abschließend werden erste Ergebnisse zur Bebauungsstruktur
bzw. Flächenversiegelung in Jena
dargestellt, die überwiegend durch Fernerkundungsverfahren
gewonnen wurden.

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55

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und Versickern. Informationen zur durchlässigen
Befestigung von Oberflächen und zur Versickerung
von Regenwasser. Bericht
HESSISCHES MINISTERIUM FÜR UMWELT, ENERGIE,
JUGEND, FAMILIE UND GESUNDHEIT, 1998: Praxisgeber.
Entsiegeln und Versic??kern in der Wohnbebauung.
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Flächenversiegelung in Thüringen 2000
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Schriftenreihe Nr. 46
57

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Flächenversiegelung in Thüringen 2000
Verzeichnis der Tabellen, Abbildungen und Anlagen
Tabelle 1: Wirkungen der Flächenversiegelung auf Geofaktoren 6
Tabelle 2: Kanalbelegung ausgewählter Multispektral-Sensoren 15
Tabelle 3: Satellitenbilddaten der TLU Jena, (Teil) Szenen Thüringen 16
Tabelle 4: Luftbildmaterial der TLU Jena 16
Tabelle 5: Geometrische Auflösung von Multispektral - Sensoren (Auswahl) 17
Tabelle 6: Aussagemaßstab und Maßstab der Bildausgabe für ausgewählte Sensoren 18
Tabelle 7: Mittlerer Versiegelungsgrad von Testgebieten, mittlere und maximale Abweichung
der Satellitenbildauswertung in Abhängigkeit ausgewählter Stadtstrukturtypen 26
Tabelle 8: Kosten der Fernerkundungsmaterialien 30
Tabelle 9: Abhängigkeit zwischen Zielmaßstab und Erhebungsmethodik 36
Tabelle 10: Kategorien der Flächenerhebung nach Art der tatsächlichen Nutzung 37
Tabelle 11: Beispiel zur Attributierung im Rahmen der Biotop- u. Nutzungstypkartierung (Auszug) 38
Tabelle 12: ATKIS DLM 25/1, Informationsüberlagerung in der Fläche (Bsp. TK25 (5032), Erfurt) 38
Tabelle 13: Flächenerhebung nach Art der tatsächlichen Nutzung. Auswertung
nach Hauptkategorien , Siedlungs- und Verkehrsflächen (SuV) und
Flächenzuwachs 1992 - 1996 40
Tabelle 14: Berechnung der versiegelten Fläche auf Basis der statistischen Flächennutzungsdaten
nach Methode Chr. Singer, 1995, NRW 41
Tabelle 15: Versiegelungsgrad (VG) und Siedlungs- und Verkehrsfläche (SuV) nach Kreisen/
kreisfreien Städten 44
Tabelle 16: Verhältnis zwischen Versiegelungsgrad (VG) und Siedlungs- und
Verkehrsfläche (SuV) am Beispiel der Stadt Erfurt 46
Tabelle 17: Auszug aus der Attributtabelle der Bodenübersichtskarte BÜK 100 47
Tabelle 18: Bodentypen und -vergesellschaftungen aus Zuweisung von Leitbodenformen
der BÜK 100 48
Abbildung 1: Die Versiegelung wirkt innerhalb der sphärischen Durchdringungszone 5
Abbildung 2: Bodenverlust durch Flächenversiegelung 5
Abbildung 3: Verteilung der 82 potentiell versiegelten BNK-Nutzungstypen nach spezifischem
Versiegelungsgrad 43
Abbildung 4: Verbreitung der Bodentypen u. –vergesellschaftungen 50
Abbildung 5: Versiegelungsgrad der Böden Thüringens 50
Abbildung 6: Versiegelungsgrad und Anteil am Bodenareal der Böden in Auenlage
und der ertragreichsten Böden 51
Abbildung 7: Versiegelungsgrad der Böden für ausgewählte Landkreise/kreisfreie Städte 51
Bild 1: Beispiel für eine vollversiegelte Fläche (hier: asphaltierter Parkplatz) 7
Bild 2: Beispiel für eine als teilversiegelt anzusprechende Fläche (hier: Freifläche
mit teil- und unversiegelten Zonen) 7
Bild 3: Beispiel für eine aufgrund der Belagart (hier: Rasengitter) als
teilversiegelt anzusprechende Fläche 7
Bild 4: Potentiell zu entsiegelnde, ungenutzte Fläche 8
Bild 5: Farb-Luftbild, Jena-Zentrum (1994) 14
Bild 6: Color-Infrarot-Luftbild, Jena-Zentrum (1994) 14
Bild 7: Farbluftbild (Orthophoto), Gewerbegebiet Jena-Göschwitz mit TLU 39
Anlage 1: Verfahrensskizze zu den Fernerkundungsmethoden
Anlage 2: Hauptcodes der Biotop- und Nutzungstypenkartierung (Interpretation von CIR-Luftbildern,
1993/94)
Anlage 3: Objektarten des ATKIS DLM 25/1 (1. Fassung)
Anlage 4: Flächenversiegelung für Flächen der Biotop- u. Nutzungstypenkartierung am Beispiel Erfurt-
Zentrum
Anlage 5: Flächenversiegelung in Kreisen und kreisfreien Städten (1993/94)
Anlage 6: Flächenversiegelung in Erfurt - Auswertung von Farbluftbildern für Flächeneinheiten des
ATKIS
Anlage 7: Verteilung der Bodentypen und vergesellschafteter Böden in Thüringen für ausgewählte Kreise
und kreisfreie Städte
Anlage 8: Ertragreichste Böden Thüringens - Verteilung nach Bodentypen und vergesellschafteten Bodentypen
Anlage 9: Flächenversiegelung für Böden in Auenlage am Beispiel der Stadt Eisenach
Anlage 10: Bebauungsintensität, Flächenversiegelung und Siedlungsstruktur der Stadt
Schriftenreihe Nr. 46