EMaRT Monitoring. 1 Einleitung und Ziele

Transkript

1 801 EMaRT Monitoring Elisabeth WEINKE, Hubert ASAMER, Christian RAGGER, Judith DRAPELA DHIFLAOUI, Susanne GEWOLF, Oliver STÖHR, Franziska MILLER AICHHOLZ, Gregory EGGER und Stefan LANG 1 Einleitung und Ziele Dieser Beitrag ist die Fortsetzung des AGIT-Beitrags aus dem Jahr 2011 mit dem Titel EMaRT Expert Monitoring and Reporting Tool, in dem der erste Teil des Projektes Basiserhebung von Lebensraumtypen und Arten von gemeinschaftlicher Bedeutung in Österreich vorgestellt wurde. Das Projekt wurde 2010 von den neun Bundesländern ausgeschrieben und dauert insgesamt zwei Jahre. Auftragnehmer sind drei Landschaftsplanungsbüros (REVITAL Integrative Naturraumplanung GmbH, freiland Umweltconsulting GmbH und eb&p Umweltbüro GmbH), das Zentrum für Geoinformatik der Universität Salzburg unterstützt durch neun Schutzgutverantwortliche, Kartierer und externe Experten. Ein wesentlicher Teil des Projekts ist die sogenannte Basiserhebung, das ist die Erhebung und Darstellung der Verbreitung von ausgewählten Arten und Lebensräumen in Österreich. Für die effiziente Abwicklung der Basiserhebung wurde das Open-Source Web-GIS-Tool EMaRT (Expert Monitoring and Reporting Tool) entwickelt, mit dessen Hilfe im Jahr 2011 die Verbreitungskarten von 40 für das Projekt relevanten Lebensraumtypen und Arten gesichtet und aktualisiert wurden (WEINKE et al. 2011). EMaRT ist mittlerweile in einer überarbeiteten Version auf der Webseite emart.at verfügbar. Zurzeit gibt es im öffentlichen Bereich von EMaRT allgemeine Informationen zum Projekt und zum WebGIS-Tool EMaRT. Der interne Bereich mit den Kartenviewern der Basiserhebung und des Monitorings ist derzeit nur für Projektmitarbeiter (Koordinator, Schutzgutverantwortliche, Kartierer, Experten und Auftraggeber) zugänglich. In diesem Beitrag werden die Weiterentwicklungen des Tools EMaRT vorgestellt, die sich vor allem mit den weiteren Hauptzielen (neben der Basiserhebung) des Projektes beschäftigen: Auswahl, Abgrenzung und Anlegen von Monitoringflächen (nach Artikel 11 der FFH- Richtlinie) Eingabe der erhobenen Daten in EMaRT Auswertung und Berichterstellung (nach Artikel 17 der FFH-Richtlinie). Dafür wurde das bestehende Tool um eine Digitalisierungsebene und um digitale Erhebungsbögen erweitert. In diesem Beitrag werden die wesentlichen Komponenten erläutert und die Funktionalitäten zur Durchführung des Monitorings vorgestellt. Strobl, J., Blaschke, T. & Griesebner, G. (Hrsg.) (2012): Angewandte Geoinformatik Herbert Wichmann Verlag, VDE VERLAG GMBH, Berlin/Offenbach. ISBN

2 802 E. Weinke, H. Asamer, C. Ragger et al. 2 Monitoring Das Monitoringkonzept der Österreichischen Bundesländer (MOSER & ELLMAUER 2009) ist die fachliche Grundlage für die Durchführung des Monitorings der zu bearbeitenden Schutzgüter. Ziel des gesamten Arbeitsprozesses ist letztlich das Monitoring der FFH- Schutzgüter nach Artikel 11 der FFH-Richtlinie für eine Berichtslegung nach Artikel 17 FFH-Richtlinie. Im Rahmen des Monitorings werden Vorkommen der einzelnen Schutzgüter in der Probefläche abgegrenzt und die Untersuchungsflächen verortet. Probeflächen sind Rasterzellen des ÖSTAT-Rasters. Je nach Schutzgut wird zur Untersuchung der Vorkommen entweder der 250 m 250 m, 500 m 500 m oder der 1000 m 1000 m ETRS-Raster als Untersuchungseinheit verwendet. Die Untersuchungsfläche hingegen ist der Ort der Probenahme innerhalb der Probefläche, für die bestimmte Parameter erhoben werden (siehe Abbildung 1). Der Kartierer sucht im Gelände die vorab zufällig ausgewählte Probefläche auf, um die Vorkommen des Schutzgutes im Gelände im Maßstab 1: zu verorten (Abgrenzung als Polygon, Linien oder Punkt) und anschließend über EMaRT im Maßstab 1:3.000 zu digitalisieren. Schon vor den Geländearbeiten werden innerhalb der Probefläche über ein Zufallsverfahren drei Punkte ausgewählt und in den Feldkarten bzw. in der mobilen Anwendung dargestellt. Bei den Erhebungen im Feld werden dann die jeweils nächstgelegenen Vorkommen für die Festlegung von maximal drei Untersuchungsflächen herangezogen. Innerhalb des Vorkommens wird ein möglichst repräsentativer und homogener Bereich als Untersuchungsfläche ausgewählt und der Mittelpunkt mit GPS eingemessen. Abb. 1: In der Probefläche (Rasterzelle) wurden zwei Flächen abgegrenzt (mittelgraue Polygonflächen). Innerhalb dieser Flächen wurden Untersuchungsflächen platziert (Punkte mit hellgrauer Umrandung). Diese Untersuchungsflächen werden mit GPS genau verortet und es werden spezifische Indikatoren zu diesen Standorten erfasst. 3 WebGIS-Komponenten Zur Erfüllung der Monitoring-Aufgaben im Rahmen des Projektes wurde die bestehende Architektur von EMaRT erweitert und angepasst. Um die räumliche Verbreitung und Ausdehnung von Lebensraumtypen und Arten zu erfassen, wurde eine Digitalisierungsumgebung (Monitoring-Viewer) entworfen, mit deren Hilfe schnell und einfach auf Basis von diversen Geobasisdaten und Fachdaten Monitoring-Flächen abgegrenzt werden können. Alle relevanten, im Feld erhobenen Daten werden in eigens entwickelte Monitoring- Formulare eingetragen. Der Monitoring-Viewer ermöglicht anschließend, eine schutzgutspezifische Sicht auf alle abgegrenzten Habitate und Formular-Daten.

3 EMaRT Monitoring 803 Die technische Infrastruktur der neuen Monitoring-Komponenten basiert, wie bereits bei der Basiserhebung-Infrastruktur (WEINKE et al. 2011), auf Open-Source Komponenten wie PostgreSQL, GeoServer und Apache Tomcat als Servlet-Container. In weiterer Folge werden der Monitoring-Viewer und die integrierte Digitalisierung sowie die Web-Erhebungsbögen im Detail beleuchtet. 3.1 Monitoring-Viewer Die Kernkomponenten des FFH-Monitoring sind die von Experten im Gelände angelegten Untersuchungsflächen und die dazugehörige räumliche Abgrenzung des Vorkommens. Alle Daten zur Untersuchungsfläche werden in den schutzgutspezifischen Web-Formularen eingetragen (siehe Erhebungsformulare). Die Abgrenzung des Vorkommens (z. B. Lebensraumtyp Hochmoore ) im Monitoring-Viewer erfolgt i. d. R. durch Digitalisierung von Polygonen. Diese Abgrenzung von Flächen ist für das FFH-Reporting essenziell, da damit eine Flächen-Hochrechnung der potenziellen Verbreitung eines Schutzguts ermöglicht wird und Flächenänderungen im Laufe der Jahre dokumentiert werden können. Im Monitoring- Viewer können, für jedes Schutzgut einzeln, alle Untersuchungsflächen und deren Abgrenzungen betrachtet, abgefragt und ggf. verändert oder erzeugt werden. Die Implementierung erfolgte mit state of the art FOSS-GIS-Komponenten. Neben den JavaScript-Paketen wie OpenLayers und jquery für das Front-end, spielt GeoServer als Geodatenpool eine zentrale Rolle. Die Applikationslogik wird Großteils in der zentralen PostgreSQL-DB abgebildet, was die Anpassung und Erweiterung des Viewers enorm vereinfacht. Als Schnittstelle zur Datenbank werden Java Server Pages und JAVA-Servlets verwendet. Als konsequente Weiterführung der Open-Source Strategie basiert das komplette System auf Debian Linux. Abb. 2: Startansicht des Monitoring Viewers OpenLayers und in weiterer Folge erweiternde bzw. darauf aufbauende Komponenten wie ExtJS oder GeoExt bieten mittlerweile umfassende Möglichkeiten zur WebGIS-Digitali-

4 804 E. Weinke, H. Asamer, C. Ragger et al. sierung an, wodurch ein derartiges Feature relativ unkompliziert in bestehende Systeme integriert werden kann. Für den Monitoring-Viewer wurde aus strategischen Gründen die generische, rein OpenLayers-basierte Variante bevorzugt. Die Editier-Tasks stehen bei diesem Viewer im Vordergrund. Als Hilfestellung, bei der Vielzahl angelegter Objekte, bietet der Viewer dynamische Listenausgaben von allen angelegten Objekten an, die eine bessere Übersicht gewährleisten. Alle angelegten Untersuchungsflächen aus den Web-Formularen sind im Viewer sichtbar (Punkt-Layer) und können analog zu den Abgrenzungen in Listenform angezeigt, geöffnet und editiert werden. Der User kann aus einer Vielzahl an Geobasisdaten und Fachdaten, die im Rahmen des Projektes für die interne Verwendung vorliegen, auswählen und sich eine für die speziellen schutzgutspezifischen Fragestellungen eigene Karte zusammenstellen. Komplexe, umfangreiche Geodatenschichten werden als Cache vorgehalten und über Geowebcache als tiled WMS der Applikation zur Verfügung gestellt. Die Erfassung von Geometrien in Form von Polygonen, Linien und Punkten wird, wie bereits erwähnt, clientseitig mittels OpenLayers bewerkstelligt. Die Überführung in die Zieldatenschicht innerhalb der PostgreSQL/ PostGIS-Datenbank erfolgt mittels WFS-T. Dadurch ist die Editierung in Zukunft nicht nur auf den Web-Client beschränkt, sondern kann auch mittels Desktop-GI Systemen oder mobilen Endgeräten über die Bühne gehen. Derzeit wird diese Form der Dateneingabe zu Wartungszwecken eingesetzt. Eine spezielle Anforderung, die eine Geometrie-Übernahme aus bestehenden Fachdaten ermöglicht, wurde ebenfalls umgesetzt. Dabei kann ein User einen eigenen Selektionsmodus starten und beliebige Geometrien (zumeist Polygone) selektieren und in die Zieldatenschicht überführen. Danach können diese Geometrien, genauso wie per Hand erzeugte Geometrien, mit Attributen belegt und gespeichert werden. Abb. 3: Monitoring-Viewer; Digitalisierung einer Abgrenzung und Attributeingabe; Info-Panel (links) mit Markierungs- und Zoom-To-Funktion Diese Art der Geometrie-Übernahme kann auf beliebige Datenschichten im System angewandt werden. Dadurch wird der Arbeitsaufwand reduziert und es werden bereits an anderer Stelle geleistete Abgrenzungsarbeiten nicht wiederholt und damit auch mögliche Fehlerquellen vermieden. Dem User werden auch einige Digitalisier-Hilfsmittel angeboten. So kann jeder einzelne Vertex verschoben oder gelöscht werden. Auch eine Snapping-Funk-

5 EMaRT Monitoring 805 tion ist integriert, die neue Geometrien lückenlos mit bereits vorher angelegten Geometrien verbindet. Des Weiteren können auch sog. Donut-Polygone gezeichnet werden (Ring- Polygone). Derzeit in Entwicklung befindet sich eine generische Topologie-Prüfung, die datenbankseitig angelegte Geometrien auf Konsistenz und Lage zueinander prüft. Zum Einsatz kommt hierbei PostGIS 2.0, das mittlerweile neben vielen neuen Funktionen (Stichwort Raster- Support) auch topologische Zusammenhänge abbilden kann. Abb. 4: Nachträgliche Editierung und Attributeingabe 3.2 Erhebungsbögen Im Zuge des Monitorings erfolgen die räumliche Festlegung der Untersuchungsflächen und die Erhebung der relevanten Indikatoren zur Beurteilung des Erhaltungszustandes für das Vorkommen des Schutzgutes in der Probefläche. Auf der Untersuchungsfläche werden die Indikatoren der Bewertungsmatrix detailliert anhand eines Erhebungsbogens erfasst. Soweit möglich werden messbare Indikatoren herangezogen (z. B. Anzahl typischer Arten, etc.). Für jedes Schutzgut wurde im Rahmen des Monitorings ein eigenes Erhebungsformular erstellt, welches von den KartiererInnen vor Ort während der Geländearbeit ausgefüllt wird. Um die Formulare bei gutem Wetter und Internetverbindung im Feld ausfüllen zu können, wurden auf Basis der analogen Bögen digitale Erhebungsformulare implementiert. Die vorhandenen analogen Bögen können nun auch nachträglich in das digitale Gesamtsystem eingetragen werden. Da zum Großteil für jedes Schutzgut unterschiedliche Indikatoren erfasst werden, wurden 40 unterschiedliche Formulare implementiert. Im Kopf des Formulars werden allgemeine Daten erfasst wie die Untersuchungsflächennummer, GPS-Koordinaten, Datum, Ortsbezeichnung, Erfasser, Quadranten-Nummer der Floristischen Kartierung und die Probeflächennummer, die aus dem ETRS-Raster entnommen wird. Je nach Schutzgut wird der im Monitoringkonzept festgelegte ETRS-Raster verwendet (250 m, 500 m oder 1000 m). Zur Überprüfung der richtigen Eingabe der Koordinaten und Probeflächennummer wird die Quadranten-Nummer automatisch mittels einer räumlichen Abfrage abgefragt. Ebenso wird die Flächengröße automatisch berechnet. Dabei wird die Flächengröße der zuvor digitalisierten Polygonfläche (siehe Kapitel 3.1 Monito-

6 806 E. Weinke, H. Asamer, C. Ragger et al. ring-viewer) als Bezugsfläche hergenommen. Weiter können bis zu drei Fotos mit Angabe zur Exposition und Koordinatenverortung hochgeladen werden. Im Zuge des Projektes wurde für jedes Schutzgut eine eigene Tabelle zur Erfassung des Erhaltungszustands entwickelt. Diese wurde ebenso in das digitale Erhebungsformular integriert. Prinzipiell gibt es die Möglichkeit explizit sehr detaillierte Werte oder nur allgemeine Angaben (Stufe A, B, C) zum jeweiligen Erhaltungszustand in das Formular einzugeben. Zusätzlich kann eine beliebige Anzahl an Beeinträchtigungen und Gefährdungen erfasst werden. Für die Lebensraumtypen besteht weiterhin noch die Möglichkeit zusätzliche Angaben wie Schicht, Deckungsgrad und Höhe zu erfassen. Wenn in den einzelnen Vegetationsschichten weitere Pflanzenarten vorkommen, dann kann aus einer Liste an Pflanzenarten, eine beliebige Anzahl an Pflanzenarten ausgewählt werden. Zusätzlich können zu den Pflanzenarten auch weitere Parameter (wie Störungszeiger) erfasst werden. Das Front-end der Erhebungsformulare für die Untersuchungsflächen wurden mit Java- Server Pages, Java-Servlets, HTML und CSS implementiert. Zur Verwaltung der eingegebenen Daten wurde die für das gesamte Monitoring verwendete PostgreSQL/PostGIS- Datenbank verwendet. 4 Fazit und Ausblick EMaRT ist derzeit in seiner überarbeiteten Version im Web verfügbar. Es wird ständig weiterentwickelt. So wurde Anfang des Jahres neben dem bestehenden Basiserhebungs- Viewer, der im AGIT-Beitrag 2011 vorgestellt wurde, ein neuer Viewer mit wesentlichen Funktionen für das Monitoring entwickelt. Wichtige Komponenten sind die Digitalisierungstools von Punkten, Polygonen und Flächen im Maßstab 1:3.000, wobei das Snapping zu wichtigen räumlichen Fachdaten ermöglicht wird. Es wurden für die einzelnen Schutzgüter digitale Erhebungsformulare zur Speicherung der im Feld erhoben schutzgutspezifischen Parameter in EMaRT implementiert. Bis Ende des Jahres steht noch die Umsetzung des Artikel 17 Reportings an, um EMaRT zu vervollständigen. Literatur MOSER, D. & ELLMAUER, T. (2009), Konzept zu einem Monitoring nach Artikel 11 der Fauna Flora Habitat Richtlinie in Österreich. Endbericht. Wien. RAGGER, C., DRAPELA-DHIFLAOUI, J., GEWOLF, S., STÖHR, O., MILLER-AICHHOLZ, F., WEINKE, E., LANG, S. & EGGER, G. (2011), Basiserhebung von Lebensraumtypen und Arten von gemeinschaftlicher Bedeutung in Österreich Kartieranleitung Stand Im Auftrag der Bundesländer Burgenland, Kärnten, Niederösterreich, Oberösterreich, Salzburg, Steiermark, Tirol, Vorarlberg und Wien. Unveröffentlichter Projektbericht. 263 S. WEINKE, E., LANG, S., RAGGER, C., DRAPELA-DHIFLAOUI, J., GEWOLF, S., STÖHR, O., MILLER-AICHHOLZ, F. & EGGER, G. (2011), EMaRT Export Reporting and Monitoring Tool. In: STROBL, J., BLASCHKE, T. & GRIESEBNER, G. (Hrsg.), Angewandte Geoinformatik Wichmann Verlag, Heidelberg,