Forstliche Standortsdaten

Inhaltlich sind die niedersächsischen Standortsdaten in Abschnitt 2.3 ausführlich vorgestellt worden. Nun ist ihre geometrische Auflösung zu diskutieren. Da alle Modellberechnungen auf Rasterdatenbasis ablaufen, mußten die Basisdaten der FSK10 in grids umgewandelt werden. Dabei stellt sich die Frage nach der adäquaten Zellengröße.

LANG et al. (1993) gehen in ihrer Untersuchung von der Standortkundlichen Bodenkarte von Bayern 1:25.000 aus und versuchen anhand einer „bestimmten Struktur“ (S. 28), offensichtlich einer an die Tiefenlinien gebundenen Bodeneinheit, eine geeignete Zellengröße zu bestimmen. Sie sollte so gewählt sein, dass eine Verkleinerung, also höhere Auflösung, keine zusätzliche Information hervorbringt.

Getestet wurden Maschenweiten von 800 bis 0.78125 m, um schrittweise die Kennzahl „Box-Dimension“

(Db) zu berechnen. Sie zeigt -in einem Diagramm aufgetragen- an, ab welcher Zellengröße keine Informationsänderung der Rasterkarte mehr auftritt. Ab einer Weite von 20 m sei kaum noch Änderung zu erwarten. Dies gilt für eine analoge Basiskarte im Maßstab 1:25.000. Bei der FSK10, die im Maßstab 1:10.000 vorliegt, sollte insofern eine größere Auflösung, wie z.B. 10 m, gewählt werden.

Diese Einschätzung kann auf anderem Weg untermauert werden: Flächen der Komponente

„Bodenfeuchtigkeit und Geländeform“ (BFG) mit dem Wert 6 (~andauernd naß, quellig) sind in der Regel klein, oftmals oval, aber auch linienhaft. Im Westharz, der hier zur Verdeutlichung des Problems herangezogen werden kann, weil es sich nicht um ein naturraumgebundenes Problem handelt, sind etwa 1900 solcher Flächen kartiert. Durch die zwei Umwandlungsschritte Polygone Zellen Polygone kann man testen, wie groß die Zellen sein müßten, um eine ähnliche Verteilung unter dem Kriterium der Flächenanzahl vorzuhalten.

Setzt man die Polygone in Zellen von 20x20 m um, so ergeben sich etwa 2550 Flächen, weil einige Polygone wegen ihrer Form in Relation zur Zellenkonstellation auf mehrere Teilflächen verteilt werden.

Diese sind nur über die Ecken verbunden. Eine weniger starke Änderung tritt bei 10x10 m-Zellen auf, 2180 Flächen entstehen. Die nahezu ursprüngliche Anzahl bleibt erhalten, wenn die Zellengröße 5x5 m beträgt, nämlich 1950 Flächen. Die Flächenanzahl als solche ist modelltechnisch nicht entscheidend, aber sie zeigt indirekt den Versatz der ursprünglichen Flächen an. Denn überall dort, wo Flächen zergliedert werden, liegt nun ein Wert vor, der in diesem Fall ungleich BFG 6 ist. Dies könnte bei der Modellierung bedeutsam sein, weil an diesen Orten klassenuntypische Werte der Reliefmerkmale vorliegen könnten.

Abb. 12: Lage von Zellen der BFG-Klasse 6 in Relation zur Kartierung.

Umwandlung der Polygone (Linien) zu Rasterdaten. Text: links Zellengrößen, rechts Flächenanzahl im gesamten Westharz. Ausschnitt 3602300 5749500 3602800 5750000. Maßstab 1:10.000.

Die Abb. 12 zeigt die räumliche Auflösung. Bei 5x5 m-Zellen (links) ist fast polygonale Flächenschärfe gegeben. Ist die Größe auf 10x10 m heraufgesetzt, werden auch kleine punktartige Flächen noch näherungsweise gut abgebildet (a1). Das ist bei 20x20 m-Zellen nicht mehr der Fall (a2). Ein linienhafter Verlauf der Klasse 6 kann abreißen, wenn die Größe auf 20x20 m steigt (b). Eine Umwandlung in Zellen von 12,5x12,5 m Größe, wie es auch den Basishöhendaten entspricht (5.2), ist nicht angebracht: Die Flächenanzahl entspricht zwar mit 2220 fast der von 10x10 m-Zellen, aber eine adäquate Nachbildung der Polygone ist nicht mehr zu leisten, wie sich aus der Betrachtung der noch akzeptabelen Zellengröße 10x10 m (mitte) ergibt. Die 10x10 m großen Zellen kann man als adäquat ansehen, da sich die Anzahl der Flächen kaum von der Idealversion mit 5x5 m-Zellen abhebt und auch die Form und somit die Lage der Flächen etwa gleich bleiben.

Zusätzlich kann pragmatisch argumentiert werden. Würde man 5 m-Zellen benutzen, ergäben sich 16 mal so viele Zellen wie bei 20 m-Zellen; dies ist allerdings ein Nachteil im Bereich der Modellierungsgeschwindigkeit und Datenhaltung. Wenn klar ist, dass die Zellengröße zwischen 20 m und 5 m rangieren sollte, so ist es anwendungsfreundlicher, einen glatten Wert zu benutzen, also 10 m anstatt z.B. 9 m. Somit fiel die Entscheidung auf 10 m-Zellen.

5.2 Höhendaten und Reliefdaten 5.2.1 Produktion und Transformation

Der Begriff DHM (Digitales Höhenmodell), wie z.B. auch bei BORKOWSKI & MEYER (1994) verwendet, steht für einen Datensatz, der die diskrete Höhe der Erdoberfläche über NN an einem bestimmten Punkt oder für eine Zelle beschreibt. Oftmals wird dafür auch der Begriff DGM (Digitales Geländemodell) (WASHAUSEN 1992) oder DTM (digital terrain model) (EBNER 1992) verwendet, obwohl das „Gelände“

die Gesamtheit aller Merkmale eines Ausschnitts der Erdoberfläche beinhaltet und nicht nur aus der Höheninformation besteht. Deshalb wird im folgenden von einem DHM gesprochen, auch wenn die offiziellen Bezeichnungen teils davon abweichen. Es ist mit dem DEM (digital elevation model) (GARDNER et al. 1990) gleichzusetzen, in dem ebenfalls nur die absolute Höhe vorgehalten wird. Eine Begriffserläuterung ebenfalls mit der Entscheidung zugunsten von DHM gibt FRIEDRICH (1996:35).

großenHöhendifferenzen. Auch ACKERMANN (1993:20f) beschreibt das MOMS-02-Stereosegment als ein hochgenaues System der digitalen Photogrammetrie. Er nennt drei Genauigkeitsklassen von DHMs:

Diejenigen, die Kartenmaßstäben von 1:250.000 und kleiner entsprechen, diejenigen entsprechend Maßstäben von 1:25.000 bis 1:100.000 mit Genauigkeiten von 2 bis 5 m und schließlich diejenigen entsprechend den Maßstäben von 1:5.000 bis 1:10.000 mit einem Genauigkeitsanspruch von etwa 0,5 m.

Das Stereo-MOMS-Konzept sei auf die zweitgenannte, mittlere Genauigkeit ausgerichtet. Die höchste Genauigkeit, korrespondierend mit flächendeckenden Grundkarten, könne allerdings aus

„Weltraumbilddaten bis auf weiteres“ nicht erreicht werden.

SCHNEIDER (2000) stellt aktuelle Wege zur DHM-Erstellung vor: Das Space Shuttle „Endeavour“

kartierte die Erde mit Radarwellen. Besonders durch dieses Projekt wird einerseits die Wichtigkeit von flächendeckenden, homogen erfassten und korrekten Höhendaten unterstrichen, andererseits werden aber auch die enormen technischen Möglichkeiten anschaulich vorgeführt. Das Problem der Erfassung der Höhenrohdaten für bewaldete Bereiche, die in der Regel weniger genau durch terrestrische Vermessung kartiert worden sind, wird durch die Technik der Radarfernerkundung und der Laserscannerbefliegung (KRAUS & PFEIFFER 1998) zur Zeit gemindert.

Für den Zeitpunkt 1990/1991 stellte LEHMEIER (1991) den Stand der DHM-Verfügbarkeit zusammen. Die Rasterweiten lagen zwischen 10 m (NRW) und 50 m (z.B. Baden-Württemberg). Eine separate Berücksichtigung von Geländekanten, also der Strukturinformation (7.2.9), wurde von den Bundesländern unterschiedlich gehandhabt: Sie fehlt, wird teilweise erstellt oder ist generell vorhanden.

Höhenfehler belaufen sich -einhergehend mit der Rasterweite- auf 0,1 m bis 10 m. Im Prinzip werden nur zwei Verfahren der Datengewinnung genannt, erstens die Digitalisierung von Isohypsen z.B. der DGK5 und zweitens die photogrammetrische Messung in unterschiedlicher Punktweite oder im Isohypsenverlauf. Niedersachsen beispielsweise arbeitete mit Abständen von 37,5x37,5 m. Gemein ist den Verfahren eine abschließende Interpolation der Höhenwerte auf ein Zielraster, in Niedersachsen auf 12,5x12,5 m. Dazu diente das Programm TOPSY (Topographisches System) der Landesvermessung.

Umfassend erläuterte WASHAUSEN (1992) die Modelle des Landes Niedersachsen, das DGM5 und das DGM50. Er verweist auf die Probleme der DHM-Erstellung, die mit dem Bewuchs verbunden sind:

„Rund 15 % des niedersächsischem Landesgebietes sind mit Nadelwäldern bedeckt und daher photogrammetrisch nicht auswertbar.“ Terrestrische Ergänzungsvermessung schaffen Abhilfe. Ein Großteil dieser Flächen liegt im Tiefland. Aber auch in dieser auf das Bergland bezogenen Arbeit ist der Umstand von Bedeutung. Landesweit würden sich 85 % der Höhendaten photogrammetrisch ableiten lassen. Da aber zu der Zeit bereits viele analoge DGK5-Blätter mit Höheninformation (DGK5 N) vorlagen hat man diese Information in den Gesamtdatenpool eingebracht. Ältere Karten (60er Jahre und früher) mußten dazu korrigiert werden (S. 186f). Waren schließlich Höhenlinien als originäre Höhendaten vorhanden, wurden sie digitalisiert, wobei auf die Dichte (1-10 mm) der Stützpunkte in „Abhängigkeit von ihrer Krümmung“ zu achten war: „Scheitelpunkte und Punkte in Krümmungswechseln sind in jedem Fall zu erfassen.“ (S. 188).

Die DHM-Daten Niedersachsens weisen die sog. Qualitätsstufen 1 und 2 auf. Beispielsweise südlich des Rev. Gittelde (Abb. 1) finden sich mit Nadelholz bestockte Flächen der Stufe 2. Die Eignung solcher Daten zur Modellierung wird in 7.2.9 diskutiert.

Bei Arbeiten mit digitalen Höhenmodellen treten Fragen nach Interpolationsregeln und Rasterweiten auf.

Höhenlinien und –punkte stellen Vektordaten dar, die oftmals, wie auch oben beschrieben, die Basis oder ein Teil der Basis sind. Das Ziel sind aber meistens Zellenhöhenwerte (grids), da mit ihnen die Berechnung der geomorphologischen Größen durchgeführt wird. Dazwischen stehen die berechneten, interpolierten Höhenpunktwerte als Vektordaten, die wie die Zellen gleichmäßig verteilt sind. Ein solches grid weist eine Besonderheit auf, da seine Höhenwerte genau genommen nur für den Zellenmittelpunkt gültig sind. Derartige grids werden lattice genannt (vgl. GALLANT & WILSON 1996:714). Sie grenzen sich von anderen grids ab, in denen der Wert für die ganze Zelle gültig ist.

Sind für bestimmte Auswertungen keine Zellenhöhenwerte notwendig und liegen primär Vektorhöhendaten (Höhenlinien) vor, so werden diese in TINs (triangulated irregular network) umgerechnet. Dabei werden drei benachbarte Höhenwerte verbunden, so dass sie ein Dreieck ergeben.

Daraus sind auch Größen wie die Neigung und Neigungsrichtung ableitbar. EBNER (1992:28) stellt die Kombination von Höhendaten in TIN- und Rasterdatenform vor. TIN-Dreiecke und zusätzlich unterschiedlich große Zellen füllen das Gebiet aus. Damit könnten Qualitätsverluste verhindert werden.

Eine automatisierte Zuweisung primärer Höhendaten zu den Formaten TIN und grid wird nicht erläutert.

BORKOWSKI & MEYER (1994) zeigen ein Verfahren zur Schätzung der Rasterweite für digitale Höhenmodelle aus topographischen Karten. Die Intention ist, dass ein Höhenmodell einerseits vollständig, andererseits aber auch redundanzarm sein soll. Es ist z.B. leicht einzusehen, dass eine größere Ebene nicht mit genauso vielen Einzelhöhenwerten abgebildet werden muss wie ein zergliederter Hang.

Man nutzt die „Horizontalschnitte des Geländes (=Höhenlinienbild) ...“ und dabei die „direkte Information über die Linienlängen“. Die Linienlänge innerhalb von Flächeneinheiten bzw. Höhenniveaus wird herangezogen und „über die Varianz der Geländeneigung, hinreichend genau schätzbar aus Linienlängen in mindestens drei Niveaus“, kann eine geeignete Rasterweite abgeleitet werden (S. 5).

MEIER & ENDLICH (1995) gehen ebenso auf die Rasterweite für digitale Geländemodelle aus topographischen Karten ein: Sie sprechen von landschaftsgebundenen Werten, die allerdings nur für Bundesländer mit mehreren „Relieftypen“ (Tiefland, Bergland) empfohlen werden können. In Abgleich mit der Maßstabszahl und mit der Geländeneigung wurden früher ideelle Äquidistanzen analoger Höhenlinien berechnet, „ ... analog dazu kann man ideelle Rasterweiten“ schätzen. Die geschätzten ideellen Weiten werden mit den aktuellen Weiten der Datenbestände einiger Bundesländer verglichen:

Die Weite des DGM5 Niedersachsens mit 12,5 m sei zutreffend, wenn man minimale Höhenlinienabstände von 0,25 m im Tiefland anhält bzw. wenn derartig genaue „Zwischenhöhenlinien zur Interpolation der Höhenwerte benutzt wurden.“ (S. 13). Der „landschaftsbezogene“ Wechsel zwischen DHM-Zellengrößen innerhalb eines Gebietes ist zwar erstrebenswert aber unüblich, wenn auch bei MEIER

& ENDLICH (1995:13) für das Land Sachsen empfohlen. Diese Datenstruktur wird allerdings nicht vorgehalten (www.lvsn.smi.sachsen.de, Stand 12.12.2000).

Mit der Bestimmung der flächigen Aussageschärfe von Hangneigungs- und Standortskarten beschäftigten sich LANG et al. (1993). Sie nutzten dabei TK25-Höhendaten. Hangneigungswerte wurden von anhand der „geodätischen Grundvermessung“ erhobenen Daten, die auf 4 m-Raster interpoliert wurden, berechnet. Sie dienten als Referenzwerte in einem etwa 125 ha großen Testgebiet. Höhenlinien und

Aus der Dreiecksvermaschung (s.o.) wurde „ ... das DGM mit den Zellenwerten 4, 12, 24, 48 und 96 Meter gerastert“, mit diesen Zellengrößen die Hangneigung berechnet und schließlich die Zellen der Hangneigung, soweit größer als 4x4 m, auf diese geringe Zellengröße „verfeinert“ (LANG et al. 1993:26).

Dann wurden Vergleiche dieser Neigungswerte mit der Referenz, u.a. über Korrelationskoeffizienten, angestellt. Das Ergebnis war, die Zellengröße 24 m zu favorisieren.

Die Qualität von Modellierungsergebnissen hängt von der Auflösung und Höhengenauigkeit des DHM ab. Dies stellten BARSCH & DIKAU (1989:16) bei den konzeptionellen Vorarbeiten zu einer digitalen geomorphologischen Basiskarte fest und testeten Rasterweiten von 5 bis 50 m. Eine Rasterweite von 40x40 m wird für geomorphographische Untersuchungen erst ab einem Maßstab von 1:50.000 und kleiner als geeignet angesehen (FRIEDRICH 1996:160).

Sicher ist die Größe der Rasterzellen des DHM für die Werteverteilung bestimmter Merkmale mitentscheidend. FLORINSKY & KURYAKOVA (2000) beschäftigen sich explizit mit der Wahl einer geeigneten Zellengröße zwischen 1 und 7 m für die Bestimmung von „topographic variables“, die zur Herleitung der Bodenfeuchte im micro-scale-Bereich genutzt werden sollen.

Auch WISE (1998:139ff) betrachtet die Eignung verschiedener DHM und Berechnungsmethoden für Ableitungen wie Neigung, Exposition, Wölbung und Einzugsgebietsgröße und benennt einige Unterschiede. Allerdings konstatiert er beispielhaft zu dem Geländemerkmal „drainage channel“: „at some scale the effect of interpolation errors may be reduced“. Die Modellunterschiede werden also ab einem bestimmten scale, hier im Sinn der Größe eines Ausschnitts, verwischt.

Die Festlegung einer spezifischen Zellengröße je nach Datenbasis und Anwendungsziel in Einklang mit Bearbeitungsaufwand und Datenhaltung ist ein beachtenswerter Arbeitsbereich bei der DHM-Nutzung.

Abschnitt 5.2.2 erläutert dies im Kontext der vorliegenden Arbeit.

5.2.2 Aufbau und Modifikation der Höhendatenbasis DHM nach DGM5:

Da das Modellierungsergebnis genau wie die Standortreferenzdaten (5.1) eine Auflösung von 10x10 m haben sollte, müssen die Höhendaten ebenso aufgelöst sein. Viele der in den Modellen anzuwendenden Variablen sind aus Höhendaten abgeleitete geomorphologische Variablen, deren Auflösung sich in Standortklassen fortpflanzen wird.

Das DGM5 mit seiner Auflösung von 12,5x12,5 m stellt die primäre Datenbasis dar. Primär liegen zwar auch ungleichmäßig verteilte Vektorhöhendaten für den Harzrand vor. Sie sind nicht das Produkt eines Interpolationsverfahrens. Zum Großteil besteht aber eine gleichmäßige Zellendatenbasis: Sie ist aus bereits berechneten Höhenwerten aufgebaut. Es stellt sich somit die Frage, ob eine Veränderung der primären Höhendaten im Abstand von ursprünglich 12,5x12,5 m gerechtfertigt ist. Dies wiederum hängt von der Höhenabweichung ab, die durch die Veränderung, durch ein resampling, verursacht wird. Das bilineare Verfahren wurde beim resampling verwendet: Es berechnet ein gewichtetes Mittel aus den Werten der vier nächstliegenden Zellenmittelpunkten des Eingangsgrids (ESRI 1999). Da Eingangs- und Ergebnisgrid nicht gegeneinander rotiert sind und das Ergebnisgrid die kleinere Zellengröße aufweist, liegen die herangezogenen Zellen (und somit deren Mittelpunkte) distanz- und richtungsbezogen recht gleichmäßig verteilt. Bilinear ist das Verfahren insofern, als dass für den x- und y-Wert des Zielpunktes die herangezogenen Punkte mit je zwei parallelen Linien verbunden werden. Auf ihnen wird dann gewichtet mit der Lage des Zielpunktes der Zielhöhenwert ermittelt.

Die anderen Verfahren, nearest und cubic, wurden verworfen. Im ersten Fall fehlt eine Interpolation und im zweiten Fall werden die 16 nächsten Punkte, also auch diejenigen in größerer Entfernung, benutzt.

Ein Vergleich der Höhenwerte ist schwierig, weil die Zellen wegen unterschiedlicher Größe auch unterschiedliche Kongruenz aufweisen. Bildet man Differenzen (Subtraktion), so ergibt sich ein vertikales und horizontales Streifenmuster der Differenzgrößen, was die ungleichmäßige, fehlende Kongruenz wiedergibt. Unabhängig davon, welche Zellengröße und somit Lage man bei dem Vergleichsgrid einstellt, das Problem bleibt das selbe.

Man könnte die Differenzen an zufällig gestreuten Punkten messen, würde aber nichts über die eventuell veränderte Höhendatenkonstellation erfahren. Diese ist aber wichtig, weil durch Höhendifferenzen im Raum die geomorphologischen IL bestimmt werden. Ein Vergleich zweier abgeleiteter IL, z.B. Neigung nach 12,5x12,5 m-Raster gegenüber Neigung nach 10x10 m-Raster, birgt das gleiche Zellenkongruenzproblem wie zuvor beschrieben. Es könnte gemindert werden, wenn man klassifizierte Daten heranziehen würde.

Desweiteren kann das Höhenlinienbild über Abweichungen zwischen den Daten Aufschluß geben. Es zeigten sich nahezu keine Differenzen. Lediglich die starken Krümmungen der Höhenlinien in Talbereichen präsentierten sich unterschiedlich: Nach dem 12,5x12,5 m-DHM waren sie etwas spitzer ausgeformt. Dies bedeutet eine etwas stärkere Krümmung. Da die Höhenlinien nach 10x10 m-DHM aber eine natürlicher erscheinende Form aufwiesen und die Lageabweichungen sehr gering waren (wenige m in x-y-Richtung) wurde das moderatere Abbilden des Reliefs akzeptiert. Deshalb wurden keine weiteren Prüfungen auf Unterschiede durchgeführt. Im Verlauf späterer Arbeiten ergaben sich keine Mängel, deren Grund im resampling der Höhendaten zu suchen wäre.

DHM nach TK25:

Für den Harzrand, der wegen seiner Höhenlage und geologischer Gegebenheiten als Bergland aufgefaßt wurde (Abb. 1, Abb. 3), lagen keine DGM5-Daten vor. Es wurden aber zuvor im Institut für Forstliche Biometrie Höhendaten (Linien und Punkte) des Westharzes aus sechzehn TK25-Blättern digitalisiert (Quelle: Landesvermessung + Geobasisinformation Niedersachsen (LGN) mit Erlaubnis vom 10.02.99.) Die primären Höhendaten wurden folgendermaßen behandelt:

• Verdichtung der Höhenwerte im Linienverlauf durch grain und spline (ESRI 1999), Dichte 10 m.

• Schrittweise automatisierte Ergänzung der Höhenpunkte durch wiederholte Auswahl von TIN-Labelpunkten flacher TIN-Dreiecke und Belegung dieser Punkte mit Höhen durch Interpolation.

• Verwendung der tinlattice-Funktion mit der Option quintic (ESRI 1999).

Im letzten Schritt wird bereits die erwünschte Zellengröße von 10x10 m erreicht. Ausgehend von den primären Höhendaten im Maßstab 1:25.000 ist das Relief weniger zergliedert als es ein DHM der Qualität des DGM5 abbilden würde. Die Zellengröße 10x10 m suggeriert auch eine Genauigkeit, die den Basisdaten nicht innewohnt. Wegen der erwünschten Vergleichbarkeit aller geomorphologischen Informationen im ganzen Bergland wurde aber diese geringe Zellengröße angewandt. Eine Größe von 20x20 m, ähnlich wie bei LANG et al. (1993, s.o.) vorgeschlagen, erscheint hingegen adäquat, wenn sich die Modellierung nur auf den TK25-Datenbereich beziehen würde. Ein geringer und deshalb hingenommener Mangel ist die Wölbung im Hangprofilverlauf trotz des Vorliegens eines weitgehend gestreckten Hanges. Im Talbereich, der oftmals der Problembereich von DHMs ist, treten nicht häufiger

Senken (pits, sinks) werden in der Literatur oft als typische DHM-Fehler genannt, so z.B. bei BURROUGH

& MCDONNEL (1998:1995f). Das Auffüllen wurde in beiden Datensätzen (DGM5, TK25) durchgeführt.

5.2.3 Geomorphologische Informationslagen: Intention und Umsetzung

Im folgenden werden die für die Aufgabenstellung produzierten Informationslagen, die im Rasterformat vorliegen, vorgestellt. Soweit diese IL auf keiner vorgegebenen GIS-Funktion beruhen werden sie näher erläutert. Einen Überblick möglicher Ableitungen („derivatives“) aus primären Höhendaten geben BURROUGH & MCDONNEL (1998:190f). Eine fünfgeteilte Parametergruppierung von „elementaren Eigenschaften“ zu „komplexen Parametern“ gibt MOSIMANN (2002:47).

Bei der Erstellung eines grid layers wird eine Intention verfolgt; man nimmt an, dass er zur Beschreibung bestimmter bodenkundlicher oder geländeklimatischer Eigenschaften dient. Ähnliches wird bei FLORINSKY & KURYAKOVA (2000:817) unter dem Begriff „physical interpretation“ formuliert:

Beispielsweise wird dort mit der „horizontal curvature“ die „convergence and divergence of substance flows“ assoziiert. Dererlei Intentionen werden hier ebenfalls genannt, um die Erstellung zu begründen.

Tab. 62 nennt die Informationslagen und verdeutlicht die im Lauf der Modellierung gefundene Verwendung zur Ableitung von Standortstypenklassen. Tab. 61 listet die Modelle selbst auf.

5.2.3.1 Höhe, Neigung- und Neigungsrichtung

Die einfachste Informationslage ist die absolute Höhe (HOE), also die Werte des DHM selbst. Die beiden in der Vergangenheit im Rahmen von DHM-Anwendungen sicher am häufigsten hergeleiteten Informationslagen Neigung und Neigungsrichtung werden z.B. bei BURROUGH & MCDONNEL

(1998:190f) beschrieben. Zuerst wird der „gradient“ in x- und y-Richtung separat berechnet. Dazu dienen die drei Zellenhöhenwerte nördlich und südlich bzw. westlich und östlich einer Zelle Z0. Eine Betonung (Faktor 2) der Höhenwerte (z) in exakt nördlicher, bzw. südlicher, westlicher oder östlicher Richtung wird vorgenommen. Sind die Gradienten (∆z/∆x und ∆z/∆y) bekannt, ergibt sich die Neigung als Verhältniswert: rise_run = SQRT(SQR(∆z/∆x) + SQR(∆z/∆y))

Wenn die Neigung z.B. in x-Richtung 20 % (0,2) und die in y-Richtung 30 % (0,3) beträgt, so resultiert daraus ein slope-Wert (SLO) von etwa 36 %. Da die Höhe der zentralen Zelle Z0 nicht berücksichtigt wird, stellt sich ein Glättungseffekt ein. Dieser Mangel ist der Methode inhärent, wenn die Darstellung von Anhöhen, Rücken oder Tälern das Thema ist (DUNN & HICKEY 1998:14). Allerdings muss dies nicht bei ausreichend kleinen Zellen, die das Relief gut auskleiden, der Fall sein. Weitere Berechnungsmethoden, allesamt mit Vor- und Nachteilen behaftet, beschreiben diese Autoren.

Einmaliges Ausmitteln von SLO mit der Funktion focalmean (low pass filter, WISE 1998:146) ergab SLOF. Die Neigungsrichtung aspect (ASP) ergibt sich in einem der möglichen vier Quadranten eines Kordinatensystems durch die Division der Gradienten y/x, im Beispielfall (0,3 / 0,2), die Anwendung des Tangens und die Addition von 0°, 90°, 180° bzw. 270° (aspect = invtan (0,3/0,2) + 90). Da im Beispiel die Neigung in Richtung y im Verhältnis 1,5 stärker als die in Richtung x ist, ergibt sich die Neigungsrichtung Süd-Südost (146,3°). Konventionell bedeuten die Werte 0° und 360° ~Nord und 180° ~ Süd. Flache Zellen erhalten den Wert –1. WISE (1998:153ff) geht auf den Vergleich der Berechnung der Neigungsrichtung anhand der GIS-Funktionen aspect und curvature ein.

Zusätzlich wurde eine IL ASPWEST, Abweichung der Neigungsrichtung von West, hergeleitet. Sie weist den Wert 0 für Westrichtung, jeweils 90 für Nord- und Südrichtung und 180 für Ostrichtung auf.

5.2.3.2 Wölbung

In Abschnitt 4.2 wurde auf die Wölbung zur Herleitung von bodenkundlichen Zusammenhängen verwiesen. Die Begriffe Wölbung und Krümmung sind nicht eindeutig voneinander getrennt und werden

In Abschnitt 4.2 wurde auf die Wölbung zur Herleitung von bodenkundlichen Zusammenhängen verwiesen. Die Begriffe Wölbung und Krümmung sind nicht eindeutig voneinander getrennt und werden

Im Dokument Flächenbezogene Modelle zur Unterstützung der Forstlichen Standortskartierung im Niedersächsischen Bergland. (Seite 88-123)