Unterstützung von Monitoringaufgaben mit OpenSource- Weblösungen Beispiel für eine interaktive FFH-Gebietsbetreuung in Brandenburg

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1 Unterstützung von Monitoringaufgaben mit OpenSource- Weblösungen Beispiel für eine interaktive FFH-Gebietsbetreuung in Brandenburg Annett FRICK Zusammenfassung Im Rahmen der EU-Gesetzgebung kommen auf die Naturschutzverwaltungen der Länder umfangreiche Monitoringaufgaben zu. Die dafür notwendigen Informationen werden zum großen Teil in Geoinformationssystemen verwaltet und bearbeitet. Für eine effektive und ortsunabhängige Nutzung aktueller Geodaten bietet sich die Internet-Mapservertechnologie an, nicht nur zur reinen Visualisierung der Information, sondern auch zur personalisierten Aktualisierung und Neuaufnahme von Daten. Die Verwendung von OpenSource-Software ermöglicht die Entwicklung von kostengünstigen und plattform-unabhängigen Lösungen. Das hier vorgestellte Beispiel für eine interaktive, webbasierte FFH-Gebietsbetreuung ist das erste Teilergebnis des übergeordneten Projektes SARA 04 1, das insbesondere die Entwicklung von Verfahren und Methoden zur Gewinnung von Geoinformationen aus höchstauflösenden Satellitendaten für das Umwelt- und Raummonitoring sowie deren Einbindung in bestehende Verfahrensabläufe und Verwaltungsvorgänge zum Gegenstand hat. 1 Einleitung Mit der Fauna-Flora-Habitat-Richtlinie (92/43/EWG vom 21. Mai 1992) zur Erhaltung der natürlichen Lebensräume und der wildlebenden Tiere und Pflanzen wurde das erste umfassende europäische Rahmengesetz zum Lebensraum- und Artenschutz ins Leben gerufen. Alle EU-Mitgliedsstaaten sind demnach verpflichtet, ein europaweit zusammenhängendes Netz von besonderen Schutzgebieten unter dem Namen Natura 2000 zu schaffen. Nach erfolgter Anerkennung dieser Schutzgebiete muss regelmäßig über ihren Zustand und die Ergebnisse von Schutz- oder Entwicklungsmaßnahmen berichtet werden. Somit ist zum ersten Mal in Europa eine gesetzliche Regelung geschaffen worden, die eine Erfolgskontrolle im Naturschutz fordert (vgl. SSYMANK 1994 und RÜCKRIEM et al. 1999). Um zuverlässige Aussagen dazu treffen zu können, bedarf es u. a. detaillierter und flächendeckender Informationen zu den einzelnen Lebensräumen und Arten, zu ihrem Entwicklungsstand sowie möglichen Gefährdungen und Beeinträchtigungen. Die Erfüllung dieser Monitoringaufgaben obliegt den Naturschutzverwaltungen der Bundesländer, die nur mit knappen Personal- und Finanzressourcen ausgestattet sind. 1 Satellitenbildgestütztes Anwendungsorientiertes Raummonitoring. Projektpartner: Luftbild und Planung GmbH, TU Berlin, Landesumweltamt Brandenburg, Naturpark Nuthe-Nieplitz, Ministerium für Umweltschutz und Raumordnung des Landes Brandenburg

2 146 A. Frick 2 Projektbeschreibung SARA 04 Im Projekt SARA 04 wird untersucht, inwiefern o. g. Überwachungs- und Berichtspflichten durch den Einsatz moderner Internettechnologie und neuer höchstauflösender Satellitendaten effizient unterstützt werden können. Ein Schwerpunkt von SARA 04 liegt auf der Entwicklung und Erprobung von visuellen und automatischen Verfahren zur exakten Ermittlung der Landnutzung und zur Bewertung von Schutzobjekten (z. B. FFH-Lebensraumtypen) mittels höchstauflösender Satellitendaten. Der zweite Schwerpunkt des Projektes liegt auf der Einbindung der gewonnenen Daten und Erkenntnisse mithilfe von Internettechnologie in die Verwaltungsabläufe. Das erste Teilergebnis des Projektes, der am Beispiel Brandenburgs realisierte interaktive Mapserver für die FFH-Gebietsbetreuung, soll nachfolgend erläutert werden. 3 Anforderungen und Ziele für die FFH-Gebietsbetreuung Die Naturschutzverwaltung Brandenburgs strebt eine Unterstützung des FFH-Monitorings durch ehrenamtliche Gebietsbetreuer und durch die Naturwacht an, d. h., dass in regelmäßigen Abständen standardisierte Berichte über Zustand, Gefährdungen und Entwicklungen für alle FFH-Gebiete angefertigt und an das Landesumweltamt übermittelt werden sollen. Dazu gehört auch die Verortung von Beobachtungen in Kartenausschnitten. Der Aufwand, die zunächst analog vorliegenden Berichte digital umzusetzen, ist immens. Weiterhin müssen die Gebietsbetreuer ständig mit aktuellen Basisdaten versorgt werden, um sich im Gelände optimal orientieren zu können und Flächenänderungen von Schutzobjekten möglichst exakt zu lokalisieren. Die traditionell für diese Zwecke eingesetzten CIR-Luftbilder sind jedoch meist veraltet und aufgrund der hohen Kosten und der aufwändigen Beschaffung nicht laufend neu verfügbar. Hier bietet sich der Einsatz von höchstauflösenden Satellitenbildern (z. B. Quickbird) an, die mit ähnlichen qualitativ hohen Eigenschaften nach Bedarf flächengenau beschafft werden können, sodass die Bildkosten niedrig bleiben. Jedoch ist die Verarbeitung dieser digitalen Daten nicht trivial. Eine Aufarbeitung und zentrale Datenhaltung in geeigneten Formaten ist unbedingt notwendig. Da die Nutzung des Internets inzwischen sehr weit verbreitet ist, ist die Verwendung eines Internet-Mapservers die naheliegende Alternative. Alle für die Gebietsbetreuung wichtigen Daten sind so für jeden ohne logistischen Aufwand ständig verfügbar und hochaktuell und können ohne Formatschwierigkeiten gelesen werden. Jedoch soll sich die Nutzung nicht nur auf die Visualisierung beschränken, sondern auch die Eingabe der Berichte sowie die Digitalisierung von Geodaten umfassen, damit die Nacharbeit bei den Naturschutzbehörden so gering wie möglich bleibt. Letzteres erfordert eine passwortgeschützte personalisierte Anwenderoberfläche, um Missbrauch zu verhindern und die Datenwege leicht nachvollziehen zu können. 4 Datengrundlagen und Software Die Datengrundlagen bilden die administrativen Grenzen Brandenburgs, die FFH-Gebietsgrenzen, Lebensraumtypen- und Biotoptypenkartierungen sowie aktuelle multispektrale und

3 Unterstützung von Monitoringaufgaben mit OpenSource-Weblösungen 147 pan-sharpened Quickbird-Satellitendaten. Die Bezugsbasis für alle Daten ist das ATKIS des DLM25/1, um alle Themen problemlos und mit möglichst geringen Lagefehlern überlagern zu können. Für den Testeinsatz des Mapservers sind zur Zeit vollständige Daten für das FFH-Gebiet Forst Zinna/Keilberg (ca. 80 km²) verfügbar. Der im Projekt verwendete UMN-Mapserver ist ein kostenloses OpenSource-Produkt, das in Zusammenarbeit der University of Minnesota mit der NASA und dem Minnesota Departement of Natural Ressources entstanden ist und das ständig weiterentwickelt wird. Der UMN-Mapserver ist plattformunabhängig und kann über verschiedene Schnittstellen angepasst werden. Er unterstützt zahlreiche Standard-Geodatenformate und einige wichtige Funktionen des Open GIS Consortiums. Die Hauptaufgabe des dynamischen Mapservers ist es, Geodaten aus den üblichen GIS-Formaten on-the-fly in Bildformate umzuwandeln, die vom Browser gelesen werden können, sowie abgefragte Sachinformationen in Form von Variablen an den Browser zurückzuliefern. Als Datenbank wird mit PostgreSQL ein leistungsfähiges objekt-relationales DBMS eingesetzt, das an der Universität von Kalifornien entwickelt wurde und das mit der Erweiterung PostGIS in der Lage ist, Geometrieobjekte zu verwalten. Beides ist OpenSource-Software. Für PostGIS existieren verschiedene Schnittstellen für Standard-Geodatenformate (z. B. für ESRI-Shapefiles). Als Webserver wurden in diesem Projekt bisher sowohl Apache als auch der Microsoft IIS erfolgreich getestet. Die Programmierung der Benutzeroberflächen und Zusatzfunktionen erfolgte mit PHP und Javascript, so dass keinerlei zusätzliche Plug-Ins benötigt werden. 5 Umsetzung 5.1 Entwurf eines interaktiven Mapservers Das Konzept für den Aufbau des interaktiven Mapservers ist in Abbildung 1 dargestellt. Abb. 1: Interaktiver Mapserver für das Monitoring von FFH-Gebieten

4 148 A. Frick Grundsätzlich wird auf der Anwender-Seite eine Modularisierung in Client-Info (reine Visualisierung ohne Anmeldung) und Client-Beteiligung (zusätzlich Einspeisung von Sachund Geometriedaten mit vorheriger Anmeldung) als sinnvoll erachtet. Damit wird neben der komplexen Beteiligungsebene auch eine einfache Ebene für die Bürgerinformation bzw. für die schnelle Ansicht der vorhandenen Daten ermöglicht. 5.2 Benutzeroberflächen und Funktionen Die Benutzeroberfläche des Client-Info ist einfach strukturiert und ermöglicht Standardfunktionen (wie z. B. zoom, pan, Infoabfrage, Suchabfragen sowie Ein- und Ausblenden von Themen) 2. Die Oberfläche des Client-Beteiligung (Abb. 2) ist wesentlich komplexer und hält neben den Standardfunktionen auch Anwendungen für das Ausfüllen der Gebietsbetreuerformulare, das Digitalisieren von Geometrieobjekten (Flächen, Linien, Punkte), ihre Verknüpfung mit Sachinformationen (Anmerkungen) und die Änderung von Flächenabgrenzung und Zustandsbewertung der Lebensraumtypen bereit. Abb. 2: Benutzeroberfläche des interaktiven Mapservers im Bearbeitungsmodus 2 Für einige Standardfunktionen wurden Teile des OpenSource-Grafikscripts: wz_jsgraphics.js v.2.11 und der OpenSource-ArcView-Erweiterung AveiN! v.1.31 genutzt.

5 Unterstützung von Monitoringaufgaben mit OpenSource-Weblösungen 149 Die Ausführung erfordert eine Registrierung und Anmeldung. Die Anmeldung und Nutzerverwaltung wird über Sessions gesteuert und per ODBC-Verbindung mit den Informationen in einer Nutzerdatenbank abgeglichen. Die neu digitalisierten Geometrieobjekte müssen im Digitalisierdialog (Abb. 3) mit Sachinformationen (Anmerkungen) verbunden werden und sind nach Absenden sofort für alle Anwender im Mapserver sichtbar. Abb. 3: Digitalisierdialog und Ablauf der Dateneingabe im Bearbeitungsmodus Der Zugriff mehrerer Anwender auf die PostgreSQL/PostGIS-Datenbank kann dabei simultan erfolgen. Die zuständigen Mitarbeiter der Naturschutzbehörde (Administratoren/ Daten, siehe Abb. 1) sind über verschiedene Schnittstellen in der Lage, die Daten in ein GIS einzuladen (z. B. ArcView) und die Änderungen und Anmerkungen anzunehmen bzw. zu verwerfen.

6 150 A. Frick 6 Ausblick Im weiteren Projektverlauf ist geplant, die aus dem übergeordneten Projekt SARA 04 resultierenden Ergebnisse aus der Satellitenbildauswertung in Bewertungsmatrizen für die Zustandsbewertung der einzelnen Lebensraumtypen umzusetzen und in den Mapserver einzubinden. Außerdem soll die topologisch korrekte Neudigitalisierung von aneinander angrenzenden, komplexeren Flächen ermöglicht werden. Ein Metadatenmodell soll eingebunden und das Gesamtsystem ausführlich getestet und optimiert werden. Danksagung Dieses Projekt wird vom Europäischen Fonds für regionale Entwicklung kofinanziert und mit Mitteln des Ministeriums für Wirtschaft des Landes Brandenburg gefördert. Internetverweise Literatur RÜCKRIEM, C. & S. ROSCHER (1999): Empfehlungen zur Umsetzung der Berichtspflicht gemäß Artikel 17 der Fauna-Flora-Habitat-Richtlinie. Angewandte Landschaftsökologie, 22 SSYMANK, A. (1994): Neue Anforderungen im europäischen Naturschutz. Das Schutzgebietssystem Natura 2000 und die FFH-Richtlinie der EU. In: Natur und Landschaft, 69(9)