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Die Vegetation der Erde: Von der Datenanalyse zur Legende der Biomkarten

Im Reader´s Digest Weltatlas werden auf den 16 Kartenseiten die „Die Vegetationszonen der Erde" mit Biomkarten

 

- naturnah

- im einheitlichen Maßstab und

- in einheitlicher Kartenprojektion abgebildet.

 

Diese Karten wurden von mr-kartographie konzipiert und hergestellt. Auf www.dasbeste-shop finden Sie weitere Informationen zum Atlas und Bestellmöglichkeiten.

 

Auf dieser Seite soll die Erstellung der Biomkarten des Atlas ausführlich beschrieben werden. Wir geben Informationen zur Datenlage - Stand 2012 - und zu technologischen Details.

 

In den Biomkarten sollen die landschaftsbestimmenden Geodaten Hydrographie, Bodenbedeckung, Flächennutzung, Relief und Siedlungsstruktur und in einem harmonisch wirkenden schönen Kartenbild mit optimal aufeinander abgestimmten Kartenelementen für jedermann gut lesbar dargestellt werden.

 

Die Darstellung der aktuellen Bodenbedeckung nach weltweit einheitlichen Klassifizierungen ist die Herausforderung an die Datenrecherche. Naturnahe und kuturbestimmte Flächen sollen unterscheidbar sein, klimatische und physiographische Faktoren  ebenso berücksichtigt werden wie erlernten oder erworbenen Erfahrungen bei der Karteninterpretation von Vegetations- und Flächennutzungskarten.

 


 

Vegetation der Welt - eine Datenanalyse


Für die Erstellung der Karten kamen nur Datensätze in Frage, die auf aktuellen Satellitenaufnahmen in verschiedenen Spektralbereichen aufbauen. Neben dem sichtbaren Licht sind für die Bodenbedeckung infrarote Frequenzen und Radaraufnahmen von großer Bedeutung.

 

Folgende Systeme, wurden zur Klassifiziereung der Vegetation der Erde nach Satellitenaufnahmen entwickelt (Auswahl):

 

a) IGBP-Klassifikationssystem - Internationales Geosphere-Biosphere Programm

Dies bildet die Grundlage für den globalen Landbedeckungsdatensatz DISCover und unterscheidet insgesamt 17 Landbedeckungsklassen. Das System ist ausgerichtet auf Daten mit einer räumlichen Auflösung von 1km. Die Einteilung der Klassen orientiert sich an den drei canopy components: Biomasse, Lebensdauer der Blätter sowie Blattyp.

 

b) USGS-Klassifikationssystem - United States Geological Survey

Dieses System findet bei konventionellen Datenquellen sowie bei Luftbildern und LANDSAT-Daten Anwendung. Die Klassen werden in bis zu 4 hierarchische Stufen eingeteilt, welche an die Auflösung der unterschiedlichen Sensoren und Nutzerbedürfnisse angepasst werden können.

 

c) CORINE Land Cover Project Klassifikationssystem - CORINE Land Cover des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt

Das System ist auf die Landbedeckungs- und Landnutzungsverhältnisse in Europa ausgerichtet und dient der visuellen Interpretation von LANDSAT- und SPOT-Daten, die eine Auflösung von 20 – 30 m haben.

d) Land Cover Classification System (LCCS)

Hier kann die Klassifizierung individuell vorgenommen werden. Kriterien können dabei z.B. der Bedeckungsgrad oder die Vegetationshöhe sein. Durch Aneinanderreihung mehrer Buchstaben- und Ziffernkombinationen (sogenannte Classifier), die verschiedene bereits vordefinierte Merkmale repräsentieren, entsteht die LCCS-Formel. Die Anzahl der Classifier entscheidet über den Detaillierungsgrad, welcher somit individuell festlegbar ist. LCCS wird von GOFC-GOLD [1] und GTOS [2] als Standard für zukünftige Landbedeckungsklassifizierungen empfohlen.

 

e) GLC 2000-Klassifikationsschlüssel - Global Environment Monitoring

Der Schlüssel basiert auf dem LCCS und weist eine hohe Flexibilität in der Klassengestaltung auf. Es gibt 22 Klassen, die wiederum in Unterklassen gegliedert werden können.

 

Auf der Suche nach geeigneten Grundlagen für die Erstellung der Karte stießen wir auf weiter Quellen. Auf der Homepage des UNEP wurden mehrere Datensätze mit einer räumlichen Auflösung von 1 km angeboten:

 

- klassifiziert nach UMD

- klassifiziert nach IGBP

- klassifiziert nach Olson Global Ecosystem

- klassifiziert nach USGS

 

Allerdings wurden diese Quellen wieder verworfen, da sie entweder ungeeignete Klassfizierungen der Flächennutzung aufwiesen oder die Daten nicht aktuell waren (1993 oder älter).

Fündig wurden wir schließlich auf der Homepage von POSTEL (Pole d'Observation des Surfaces continentales par TELedetection). Nach einer Registrierung war es möglich, den GLOBCOVER V2 - Datensatz mit folgenden Eigenschaften herunterzuladen:

Datenerhebung: 2004veröffentlicht:  Oktober 2008Quelle: ESAräumliche Auflösung: 300 mSensor: MERIS [5] von Envisat20 verschiedene Oberflächenklassen

Laut ESA liefert der Satellit Envisat „das detaillierteste Portrait der Erdoberfläche", das es je gegeben hat und ist somit ideal als Grundlage geeignet. Man sollte die Darstellungen allerdings durchaus auch kritisch betrachten.

 

Darüber hinaus wurde der Datensatz Land Cover GLC2000 vom Joint Research Centre herangezogen, welcher im Jahr 2000 entstanden ist (veröffentlicht 2003). Dieser ist jedoch sowohl älter als auch von geringerer Auflösung (1 km). Ein Unterschied besteht z.B. in der genaueren Unterteilung der Ackerflächen. Während beim Datensatz von 2004 lediglich eine Klasse hierfür vorgesehen ist, sind es beim Land Cover GLC2000 drei. Auch wird hier unterschieden zwischen immergrünem und sommergrünem Strauchbestand.

 


 

Entwicklung der Legende


Parameter des Klassifizierungsmodells GLC 2000 sind u.a.:

 

1. Baumart: Nadelwald – Laubwald

2. Vegetationsmerkmale: z.B. immergrün – saisonal laubabwerfend

3. Wuchshöhe:  Baum, Strauch, Busch, Gras, Kraut, Flechte

4. Dichte der Vegetation: % Kronendichte bei Wäldern und % Bodenbedeckung bei Strauch, Busch, Kraut

5. Bedeckungsverhältnis zwischen verschiedenen Vegetationsformen z.B. Bäumen und Busch, Gras in Prozent (Savannencharakter der Landschaft)

6. Bodenfeuchte: saisonal überschwemmt oder nicht

7. Weitere klimatische Faktoren bleiben unberücksichtigt, viele Vegetationsformen erscheinen in allen Klimazonen und Höhenstufen.

 

Man wird bei einer zeitgemäßen  Darstellung der Vegetation und Landnutzung in einem für breite Bevölkerungsschichten zu entwickelnden Atlaswerk nicht auf Begriffe wie Savanne und Tundra verzichten können. Außerdem ist es wichtig, klimatische Faktoren in die Darstellung mit einfließen zu lassen.

Hierbei ist es notwendig, wissenschaftlich belegbare und aktuelle Modelle zu den Biozonen und Ökozonen der Erde bei der Erstellung einer Legende der Bodenbedeckung für die ganze Erde zu nutzen:

z. B.: Global 200 mit 463 "terrestrial ecoregions" nachlesbar z.B. in THE GLOBAL 200: PRIORITY ECOREGIONS FOR GLOBAL CONSERVATION von David M. Olson and Eric Dinerstein in ANN. MISSOURI BOT. GARD. 89: 199–224. 2002

 

Eine Interaktive Karte des WWF der 463 "terrestrial ecoregions" finden Sie hier: worldwildlife.org

 

Aus den verschiedenen Modellen, die auch auf Karten dargestellt sind, wurde im direkten Flächenvergleich mit den GLC 2000 Daten an markanten Punkten der Erde eine neue Legende erstellt, die folgende Vorraussetzungen erfüllt:

 

 

- Flächenabgrenzung nach den aktuellsten und hochaufgelösten Daten,

die z.Zt. weltweit erhältlich sind: GLOBCOVER_L4_200901_200912_V2.3

 

- Flächenklassifizierung global nach biomes und regional nach ecoregions

Sammellegende aller Karten "Vegetationszonen der Erde"

 


 

Probleme und Lösungsansätze

 

Bei der Differenzierung der Flächenfärben nach der bereits 2009 festgelegten Legende und dem aktuellen Ausgangsmaterial GLOBCOVER_L4_200901_200912_V2.3 kurz GC V2.3 ergaben sich folgende Probleme:

 

Die Kategorie „sonstiges Agrarland" scheint im Vergleich mit anderen Veröffentlichungen

 

http://www.uni-klu.ac.at/socec/inhalt/1189.htm

http://maps.grida.no/go/graphic/agriculture-land-use-distribution-croplands-and-pasture-land1

 

z.B.: in Afrika zu viel Fläche im Verhältnis zu Naturlandschaften einzunehmen. Das resultiert aus der Zusammenfassung der GC V2.3 – Kategorien:

 

  • Rainfed croplands
  • Mosaic cropland (50-70%) / vegetation (grassland/shrubland/forest) (20-50%)
  • Mosaic vegetation (grassland/shrubland/forest) (50-70%) / cropland (20-50%)

 

Die Flächen cropland (20-50%) (die nur in Afrika sehr große Flächen einnehmen), müssen den angrenzenden Naturlandschaften zugeordnet werden.

 

In einigen Gebieten der Erde, z.B. Sri Lanka, erscheint nur sehr wenig Agrarland aber viele Flächen der GC V2.3 – Kategorie Closed to open (>15%) (broadleaved or needle-leaved, evergreen or deciduous) shrubland (<5m). Möglicherweise sind hier z.B. Teeplantagen fehl interpretiert. Bei allen landwirtshaftich genutzten flächen wurden deshalb auch ander Materialien zur Hilfe genommen, z.B. Karten, die die FAO veröffentlicht hat.

 

Die Differenzierung der Flächen "Feucht-, Trocken- und Dornsavannen, Steppen, Halbwüsten" nach GC V2.3 gestaltet sich ebenfalls als sehr schwierig.

 

Die GC V2.3 – Kategorien

 

  • Mosaic forest or shrubland (50-70%) and grassland (20-50%)
  • Mosaic grassland (50-70%) and forest or shrubland (20-50%)

 

sind offensichtlich in Afrika Savannen, in Nordasien und Nordamerika Waldtundra. Ob Feucht- oder Trockensavanne muss man aus anderen Materialien ableiten.

 

Die GC V2.3 – Kategorien:

 

  • Closed to open (>15%) herbaceous vgt (grassland, savannas or Lichens/Mosses):

 

kann Steppe, Halbwüste oder Dornsavanne sein (Flächenvergleich mit Vegetationskarten). Auch hier müssen andere Ausgangsmaterialien bei der Differenzierung helfen.

 

  • Sparse (<15%) vegetation:

 

kann im Norden als Tundra und im Süden als Halbwüste definiert werden. Die Kategorie fehlt aber gänzlich im Bereich der südlichen Sahara. Hier wie auch im südlichen Afrika müssen auch GC V2.3 – Flächen Closed to open (>15%) herbaceous vgt (grassland, savannas or Lichens/Mosses) als Halbwüsten definiert werden  (z. B. Kalahari)

 

Im nördlichen Zentralasien sind die GC V2.3 – Flächen Sparse (<15%) Vegetation identisch mit dem Steppengürtel der meisten Vegetationskarten. Hier können die Flächen nicht als Halbwüste definiert werden.

 

  • Closed to open (>15%) (broadleaved or needle-leaved, evergreen or deciduous) shrubland (<5m)

 

Diese GC V2.3 – Kategorie tritt weltweit in ganz unterschiedlichen Vegetationszonen auf. Es ist die problematischste Kategorie.

 

  • Im US-amerikanischen Südwesten und Mexiko ist die Verbreitung identisch mit den Halbwüsten der Region.
  • In Südamerika sind es Flächen trockener Buschwälder (Monte im Süden und Caatinga im Nordosten)
  • Im mittleren Afrika liegen die größten Flächen im Feuchtsavannengebiet.
  • In Ostafrika, Madagaskar und Nordwestindien im Bereich von Trocken- Dornsavannen.
  • In Australien große Flächen im Norden, die in anderen Quellen als Feucht- und Trockensavannen oder als niedriger Savannenwald klassifiziert werden.
  • In Südostasien nehmen die Flächen große Gebiete der Gebirgsregionen im Wechsel mit Regenwald ein. Hier war die Einordnung in unsere Legende besonders schwierig.

 

 

 

 

 

 
 

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