Flächennutzungsmonitoring II - Leibniz-Institut für ökologische ...

Bodenversiegelung, Grünvolumen, Biotopwertigkeit 157
4 Methoden
4.1 Vorverarbeitung der Bilddaten
Die bereits sensorkorrigierten Satellitenbilder wurden zu Radianzwerten
(W m –2 sr –1 ) umgewandelt, jedoch nicht weiter atmosphärisch korrigiert. Auf Basis von
ATKIS-Daten wurden alle Bilder passpunktentzerrt 1 . Aufgrund der geringen Reliefener-
gie wurde auf eine Höhenkorrektur der Daten verzichtet. Die analogen CIR-Luftbilder
wurden gescannt und mithilfe einer Histogrammanpassung mosaikiert.
4.2 Regressionsbaummodellierung
Sowohl die Versiegelung als auch das Grünvolumen werden für die einzelnen Jahre
mit jeweils der gleichen Methode berechnet, der Regressionsbaummodellierung. Dafür
wurde die Software CUBIST (Quinlan, 1993) verwendet. Die Regressionsbaummodellierung
ist ein Werkzeug des sogenannten „data mining“, d. h. eine große Anzahl an
Daten soll auf Gesetzmäßigkeiten und Abhängigkeiten untersucht und Strukturen bzw.
zusammengehörige Gruppen sollen sichtbar gemacht werden. Gerade für die „Vorhersage“
unbekannter Werte mithilfe eines Modells, das aus bekannten Werten erstellt
wurde, ist oft eine einfache lineare Regressionsgleichung nicht geeignet, weil dadurch
nur simple Zusammenhänge zwischen Daten erkannt werden können. Stattdessen ist
ein hierarchisch aufgebauter Entscheidungs baum häufig erfolgreicher, da mithilfe von
Knotenpunkten und Verzweigungen ein vielfach geschachteltes Modell erstellt werden
kann. Eine Überanpassung (overfitting) kann verhindert werden, indem das Baummodell
zurückgeschnitten und generalisiert wird (siehe u. a. Kearns, Mansour 1998 oder
Quinlan 1993). Für eine ausführliche Beschreibung der theoretischen Grundlagen siehe
Breiman et al. (1984).
4.3 Bodenversiegelung
Versiegelung beschreibt die Bedeckung des Bodens mit festen Materialien – einerseits
mit Gebäuden und andererseits mit Straßen, Parkplätzen, befestigten Wegen usw. Modelliert
wurde daher sowohl die Gesamtversiegelung als auch eine Differenzierung nach
Hochbau bzw. bebauter und unbebauter Versiegelung. Neben vollständig versiegelten
Oberflächen (z. B. Asphalt, Beton) gingen in dieser Studie auch nur teilweise versiegelnde
Beläge (z. B. Rasengittersteine, Pflastersteine, wassergebundene Wegedecke) zu 100 %
in die Versiegelung mit ein, denn ein Test mit unterschiedlichen Straßenbelagsarten und
Teilversiegelung ergab keine signifikanten Unterschiede in den Modellierungsergebnissen.
Die benötigten Referenzwerte wurden aus Versiegelungsdaten der Wasserbetriebe
und des Straßenkatasters (insgesamt 1 030 Referenzflächen) erzeugt.
1 durchschnittlicher RMSE für IRS < 3.0 m und für QuickBird < 0.6 m