Waldveränderung 2016-2020 Könizberg: Unterschied zwischen den Versionen

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Für Flächen der Bürgergemeinde Bern wurden Waldveränderungen untersucht. Dazu wurden die von Use Case 1 bereitgestellten Daten verwendet, um Flächen in ha sowie den prozentualen Anteil der Fläche zu ermitteln und die Daten mit bekannten Ereignissen (Windwurf, Schirmhieb) abzugleichen.
 
Für Flächen der Bürgergemeinde Bern wurden Waldveränderungen untersucht. Dazu wurden die von Use Case 1 bereitgestellten Daten verwendet, um Flächen in ha sowie den prozentualen Anteil der Fläche zu ermitteln und die Daten mit bekannten Ereignissen (Windwurf, Schirmhieb) abzugleichen.
  
== Beschreibung Fläche ==
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== Beschreibung der Waldfläche ==
 
Das Waldabteil des Könizbergwaldes umfasst rund 197 Hektaren und ist im Besitz der Burgergemeinde Bern. Auf der Hinweiskarte in Abbildung 1 sind die Waldveränderungen zwischen den Jahren 2016 und 2020 aufgeführt. Die detaillierten Angaben zur Fläche der erkannten Waldveränderungen pro Jahr sind in der Tabelle 1 ersichtlich. Sie betrugen für das Waldabteil des Könizbergwaldes 16.5 Hektaren für die Periode zwischen den Jahren 2016 und 2020.  
 
Das Waldabteil des Könizbergwaldes umfasst rund 197 Hektaren und ist im Besitz der Burgergemeinde Bern. Auf der Hinweiskarte in Abbildung 1 sind die Waldveränderungen zwischen den Jahren 2016 und 2020 aufgeführt. Die detaillierten Angaben zur Fläche der erkannten Waldveränderungen pro Jahr sind in der Tabelle 1 ersichtlich. Sie betrugen für das Waldabteil des Könizbergwaldes 16.5 Hektaren für die Periode zwischen den Jahren 2016 und 2020.  
  
In der Hinweiskarte sind zwei Beobachtungspunkte aufgeführt, welche in den nachfolgenden Kapiteln genauer behandelt werden. Bei der erkannten Waldveränderung im Beobachtungspunkt 1 im westlichen Teil des Waldperimeters handelt es sich um einen Sturmwurf aus den Jahren 2017 und 2018. Der zweite Beobachtungspunkt im Zentrum des Waldperimeters stellt einen erkannten Schirmhieb aus den Jahren 2018 und 2019 dar.
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In der Hinweiskarte sind zwei Beobachtungspunkte aufgeführt, welche in den nachfolgenden Abschnitten genauer behandelt werden. Bei der erkannten Waldveränderung im Beobachtungspunkt 1 im westlichen Teil des Waldperimeters handelt es sich um einen Sturmwurf aus den Jahren 2017 und 2018. Der zweite Beobachtungspunkt im Zentrum des Waldperimeters stellt einen erkannten Schirmhieb aus den Jahren 2018 und 2019 dar.
  
  
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! Jahr der Veränderung !! Fläche in ha!! Flächenanteil
 
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| 2016-2017 || 0.2 || 0.1%
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| 2017-2018 || 1.9 || 0.98%
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== Beobachtungspunkt Windwurf ==
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== Beobachtungspunkt 1: Windwurf ==
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Bei der erkannten Waldveränderung beim ersten Beobachtungspunkt (Hinweiskarte Abbildung 1) handelt es sich um einen Sturmwurf aus den Jahren 2017 und 2018. Auf der Detailkarte in Abbildung 2 ist die Waldveränderung nach ihrer Intensität ersichtlich. Tief-grüne Bereiche deuten auf eine starke Veränderung der Vegetationsschicht hin. Die Darstellung des Deckungsgrades der Baumschichten stammt aus dem Jahr 2012 und stellt die Situation vor der Waldveränderung dar. Auf dem Luftbild (Abbildung 3) aus dem Jahr 2018 ist die Sturmfläche sehr gut erkennbar. Auf [https://s.geo.admin.ch/8f199973a0 map.geo.admin.ch] wurden die Daten eingebunden, dort kann die Veränderung interaktiv auf der gesamten Fläche angezeigt werden.
  
Bei der erkannten Waldveränderung beim ersten Beobachtungspunkt (Hinweiskarte Abbildung 1) handelt es sich um einen Sturmwurf aus den Jahren 2017 und 2018. Auf der Detailkarte in Abbildung 2 ist die Waldveränderung nach ihrer Intensität ersichtlich. Tief-grüne Bereiche deuten auf eine starke Veränderung der Vegetationsschicht hin. Die Darstellung des Deckungsgrades der Baumschichten stammt aus dem Jahr 2012 und stellt die Situation vor der Waldveränderung dar. Auf dem Luftbild (Abbildung 3) aus dem Jahr 2018 ist die Sturmfläche sehr gut erkennbar.
 
  
 
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  File:Koenizberg_2_windwurf.png|Abb. 2: Detailkarte der Waldveränderung in den Jahren 2017 und 2018
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  File:Koenizberg_2_windwurf.png|Abb. 2: Detailkarte der Waldveränderung zwischen 2017 und 2018
  File:Koenizberg 3 windwurf.png|Abb. 3: Luftbild des Sturmwurfs im Könizbergwald (Swisstopo 2018)
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  File:Koenizberg_3b_windwurf.png|Abb. 3a: Luftbild des Sturmwurfs im Könizbergwald mit Waldveränderung ([https://s.geo.admin.ch/8f199973a0 swisstopo])
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File:Koenizberg_3a_windwurf.png|Abb. 3b: Luftbild des Sturmwurfs im Könizbergwald 2018 ([https://s.geo.admin.ch/8f199973a0 swisstopo])
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File:Koenizberg_3c_windwurf.png|Abb. 3c: Foto-Koordinaten Könizbergwald 2019 (google earth)
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File:Beobachtungspunkt_1_1.jpg|Begehung vor Ort 1.1
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File:Beobachtungspunkt_1_2.jpg|Begehung vor Ort 1.2
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File:Beobachtungspunkt_1_3.jpg|Begehung vor Ort 1.3
 
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== Beobachtungspunkt Räumung ==
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== Beobachtungspunkt 2: Schirmhieb ==
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Der Beobachtungspunkt 2 stellt einen Schirmschlag aus dem Jahren 2018 und 2019 dar (siehe Detailkarte Abbildung 4). Die erkannte Veränderungsfläche beträgt für diesen flächigen Eingriff rund 15 Hektaren. Die Farbintensität gibt Auskunft über die Stärke der Veränderung bzw. des durchgeführten Eingriffs. Die hier gezeigten Daten können in Google Earth oder auch auf [https://s.geo.admin.ch/8f19e2949c map.geo.admin.ch] angezeigt werden.
  
Der Beobachtungspunkt 2 stellt einen Schirmschlag aus dem Jahren 2018 und 2019 dar (siehe Detailkarte Abbildung 4). Die erkannte Veränderungsfläche beträgt für diesen flächigen Eingriff rund 15 Hektaren. Die Farbeintensität gibt erneut Auskunft über die Stärke der Veränderung bzw. des durchgeführten Eingriffs.
 
  
 
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  File:Koenizberg_4_schirmhieb.png|Abb. 4: Detailkarte der Waldveränderung in den Jahren 2018 und 2019
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  File:Koenizberg_5c_schirmhieb.png|Abb. 4: Waldveränderung zwischen 2018 und 2019
  File:Koenizberg_5_schirmhieb.png|Abb. 5: Luftbild vor dem Schirmhieb im Könizbergwald (Swisstopo 2018)
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  File:Koenizberg_5a_schirmhieb.png|Abb. 5: Luftbild vor dem Schirmhieb im Könizbergwald (google earth 2018, auch auf [https://s.geo.admin.ch/8f19e2949c map.geo.admin.ch])
  File:Koenizberg_6_schirmhieb.png|Abb. 6: Luftbild nach dem Schirmhieb im Könizbergwald (Google Maps 2019)
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  File:Koenizberg_5b_schirmhieb.png|Abb. 6: Luftbild nach dem Schirmhieb im Könizbergwald (google earth 2019)
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File:Beobachtungspunkt_2_1.jpg|Begehung vor Ort: Foto 2.1
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File:Beobachtungspunkt_2_2.jpg|Begehung vor Ort: Foto 2.2
 
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Der Schirmschlag und dessen Intensität ist durch den Vergleich der Luftbilder aus dem Jahr 2018 bzw. 2019 sehr gut erkennbar. Der dichte Mischbestand wurde stark aufgelichtet.
 
Der Schirmschlag und dessen Intensität ist durch den Vergleich der Luftbilder aus dem Jahr 2018 bzw. 2019 sehr gut erkennbar. Der dichte Mischbestand wurde stark aufgelichtet.
  
== Weitere mögliche Einsätze ==
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== Umsetzung in QGIS ==
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Folgende Schritte wurden unternommen, um die Daten für das Einsatzbeispiel aufzubereiten.
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1. '''WFS Layer einbinden''' von [http://waldmonitoring.ch/services waldmonitoring.ch] mit ''https://geoserver.karten-werk.ch/wfs?request=GetCapabilities''. Ein WFS-Layer erlaubt (anders als ein WMS-Layer) die lokale Bearbeitung der Daten. Die gewünschten Waldveränderungslayer heissen ''ndvi_decrease_2020_2019_vector'' (für die Veränderungen zwischen Juni 2019 und Juni 2020)
  
Die Hinweiskarte für Waldveränderungen gibt Auskunft über Veränderungen in der Vegetationsdecke. In diesem Zusammenhang ist es durchaus denkbar, flächiges Auftreten von Trockenstress zu erkennen. Auch die Erkennung von flächigen Käferkalamitäten bei der Fichte ist mit dem angewandten Verfahren zur Bestimmung der Waldveränderungen möglich. In beide Situationen muss das Auftreten allerdings flächig und genügend fortgeschritten sein, damit die Veränderung den definierten Schwellenwert überschreitet und als solche erkannt wird.  
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2. '''WFS Export als SHP''' erlaubt einfacheres Arbeiten mit einer lokalen Datei.
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Rechtsklick auf den WFS layer -> Export -> Als Datei. Es macht Sinn, ein geeignetes Spatial Reference System (CRS) auszuwählen, z.B. CH1903 / LV03 (EPSG:21781) oder CH1903+ / LV95 (EPSG:2056).
  
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4. '''Verschmelzen der Änderungslayer''' erlaubt die Betrachtung und Bearbeitung von Änderungen aller Jahre.
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In der QGIS Processing Toolbox gibt es das Tool ''Merge vector layers''. Dort müssen die einzelnen Vector-Layer (entweder .shp oder eingebundende WFS-Layer) hinzugefügt werden.
  
== Fehlerquellen und Ungenauigkeiten ==
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5. '''Zuschnitt auf eigene Flächen''' um Veränderungen nur für eigene Polygone anzuzeigen.
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In der QGIS Processing Toolbox gibt es das Tool ''Intersection''. Input sind entweder einzelne Änderungslayer (pro Jahr) oder das vorher verschmolzene Änderungslayer mit allen Jahren, sowie ein Shapefile mit Polygonen der zu betrachtenden Waldflächen (e.g. Verwaltungseinheiten, Parzellen, Bestände, ...). Die Option ''keep all fields'' (alle Felder behalten) sollte aktiviert sein, so dass die Attribute übernommen werden. '''''Achtung''''': vor dem Verschnitt sollte für die Polygone der zu betrachtenden Waldflächen die Fläche berechnet und als Attribut gespeichert werden. Dafür kann der QGIS "Field Calculator" (Attributrechner) in der QGIS Processing Toolbox genutzt werden: Ein neues Feld hinzufügen mit der Formel $area (Beispiel Feldname: area_parzelle).
  
Die Hinweiskarte für Waldveränderungen gibt Informationen über die Lokalität, die Fläche und die Intensität von Veränderungen in der Vegetationsschicht im Wald. Die Ursache für die Veränderung kann allerdings nicht direkt aus den Daten entnommen werden.  
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6. '''Veränderungen pro Parzelle zusammenfassen'''
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In der QGIS Processing Toolbox gibt es das Tool ''Collect geometries''. Jede Veränderungsfläche wird als eigenständiges Polygon behandelt. Dieses Tool erlaubt das zusammenfassen der Veränderungsfläche anhand von Attributen. Sinnvolle Zusammenfassungen sind pro ID der eignenen Waldbetrachtungspolygone (e.g. Parzellen-ID, Bestands-ID, ...) und/oder pro Jahr der Veränderung.
  
Der definierte Schwellenwert für Veränderungen des Vegetationsindexes NDVI sorgt dafür, dass unbedeutende Veränderungen oder auf die Luftbildqualität zurückzuführende Fehler bei der Berechnung nicht erfasst werden. Ein zu hoher Schwellenwert reduziert allerdings die Empfindlichkeit der Berechnungsmethode auf Waldveränderungen. Der festgelegte Schwellenwert ist daher eine Abwägung dieser Faktoren.
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7. '''Fläche und prozentualen Anteil berechnen'''
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Der QGIS "Field Calculator" (Attributrechner) erlaubt das
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''Open field calculator'' (UI Button in QGIS Attribute Tabellenansicht, Ctrl + I)
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Mögliche Berechnungen:
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aread_m: Fläche Veränderung in m² = $area
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aread_ha: Fläche Veränderung in ha = $area/10000
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aread_p: % Fläche Veränderung in ha (setzt Attribut area_parzelle voraus, die Gesamtfläche der Fläche in der die Veränderung betrachtet werden soll) = aread_ha/area_parzelle * 100

Aktuelle Version vom 23. März 2021, 08:30 Uhr

Waldveränderung 2016-2020 Könizberg
Autor* Manuel Kurt
Kontakt manuel.kurt@bfh.ch
Ort Bern Könizberg
Datum 2021/03/01
Abb.1: Hinweiskarte für Waldveränderungen (2016-2020) im Könizbergwald

Für Flächen der Bürgergemeinde Bern wurden Waldveränderungen untersucht. Dazu wurden die von Use Case 1 bereitgestellten Daten verwendet, um Flächen in ha sowie den prozentualen Anteil der Fläche zu ermitteln und die Daten mit bekannten Ereignissen (Windwurf, Schirmhieb) abzugleichen.

Beschreibung der Waldfläche

Das Waldabteil des Könizbergwaldes umfasst rund 197 Hektaren und ist im Besitz der Burgergemeinde Bern. Auf der Hinweiskarte in Abbildung 1 sind die Waldveränderungen zwischen den Jahren 2016 und 2020 aufgeführt. Die detaillierten Angaben zur Fläche der erkannten Waldveränderungen pro Jahr sind in der Tabelle 1 ersichtlich. Sie betrugen für das Waldabteil des Könizbergwaldes 16.5 Hektaren für die Periode zwischen den Jahren 2016 und 2020.

In der Hinweiskarte sind zwei Beobachtungspunkte aufgeführt, welche in den nachfolgenden Abschnitten genauer behandelt werden. Bei der erkannten Waldveränderung im Beobachtungspunkt 1 im westlichen Teil des Waldperimeters handelt es sich um einen Sturmwurf aus den Jahren 2017 und 2018. Der zweite Beobachtungspunkt im Zentrum des Waldperimeters stellt einen erkannten Schirmhieb aus den Jahren 2018 und 2019 dar.


Tab. 1: Fläche der jährlichen Waldveränderungen für den Könizbergwald
Jahr der Veränderung Fläche in ha Flächenanteil
2016-2017 0.2 0.1%
2017-2018 1.9 1.0%
2018-2019 14.2 7.2%
2019-2020 0.2 0.1%

Beobachtungspunkt 1: Windwurf

Bei der erkannten Waldveränderung beim ersten Beobachtungspunkt (Hinweiskarte Abbildung 1) handelt es sich um einen Sturmwurf aus den Jahren 2017 und 2018. Auf der Detailkarte in Abbildung 2 ist die Waldveränderung nach ihrer Intensität ersichtlich. Tief-grüne Bereiche deuten auf eine starke Veränderung der Vegetationsschicht hin. Die Darstellung des Deckungsgrades der Baumschichten stammt aus dem Jahr 2012 und stellt die Situation vor der Waldveränderung dar. Auf dem Luftbild (Abbildung 3) aus dem Jahr 2018 ist die Sturmfläche sehr gut erkennbar. Auf map.geo.admin.ch wurden die Daten eingebunden, dort kann die Veränderung interaktiv auf der gesamten Fläche angezeigt werden.


Beobachtungspunkt 2: Schirmhieb

Der Beobachtungspunkt 2 stellt einen Schirmschlag aus dem Jahren 2018 und 2019 dar (siehe Detailkarte Abbildung 4). Die erkannte Veränderungsfläche beträgt für diesen flächigen Eingriff rund 15 Hektaren. Die Farbintensität gibt Auskunft über die Stärke der Veränderung bzw. des durchgeführten Eingriffs. Die hier gezeigten Daten können in Google Earth oder auch auf map.geo.admin.ch angezeigt werden.


Der Schirmschlag und dessen Intensität ist durch den Vergleich der Luftbilder aus dem Jahr 2018 bzw. 2019 sehr gut erkennbar. Der dichte Mischbestand wurde stark aufgelichtet.

Umsetzung in QGIS

Folgende Schritte wurden unternommen, um die Daten für das Einsatzbeispiel aufzubereiten.

1. WFS Layer einbinden von waldmonitoring.ch mit https://geoserver.karten-werk.ch/wfs?request=GetCapabilities. Ein WFS-Layer erlaubt (anders als ein WMS-Layer) die lokale Bearbeitung der Daten. Die gewünschten Waldveränderungslayer heissen ndvi_decrease_2020_2019_vector (für die Veränderungen zwischen Juni 2019 und Juni 2020)

2. WFS Export als SHP erlaubt einfacheres Arbeiten mit einer lokalen Datei. Rechtsklick auf den WFS layer -> Export -> Als Datei. Es macht Sinn, ein geeignetes Spatial Reference System (CRS) auszuwählen, z.B. CH1903 / LV03 (EPSG:21781) oder CH1903+ / LV95 (EPSG:2056).

4. Verschmelzen der Änderungslayer erlaubt die Betrachtung und Bearbeitung von Änderungen aller Jahre. In der QGIS Processing Toolbox gibt es das Tool Merge vector layers. Dort müssen die einzelnen Vector-Layer (entweder .shp oder eingebundende WFS-Layer) hinzugefügt werden.

5. Zuschnitt auf eigene Flächen um Veränderungen nur für eigene Polygone anzuzeigen. In der QGIS Processing Toolbox gibt es das Tool Intersection. Input sind entweder einzelne Änderungslayer (pro Jahr) oder das vorher verschmolzene Änderungslayer mit allen Jahren, sowie ein Shapefile mit Polygonen der zu betrachtenden Waldflächen (e.g. Verwaltungseinheiten, Parzellen, Bestände, ...). Die Option keep all fields (alle Felder behalten) sollte aktiviert sein, so dass die Attribute übernommen werden. Achtung: vor dem Verschnitt sollte für die Polygone der zu betrachtenden Waldflächen die Fläche berechnet und als Attribut gespeichert werden. Dafür kann der QGIS "Field Calculator" (Attributrechner) in der QGIS Processing Toolbox genutzt werden: Ein neues Feld hinzufügen mit der Formel $area (Beispiel Feldname: area_parzelle).

6. Veränderungen pro Parzelle zusammenfassen In der QGIS Processing Toolbox gibt es das Tool Collect geometries. Jede Veränderungsfläche wird als eigenständiges Polygon behandelt. Dieses Tool erlaubt das zusammenfassen der Veränderungsfläche anhand von Attributen. Sinnvolle Zusammenfassungen sind pro ID der eignenen Waldbetrachtungspolygone (e.g. Parzellen-ID, Bestands-ID, ...) und/oder pro Jahr der Veränderung.

7. Fläche und prozentualen Anteil berechnen Der QGIS "Field Calculator" (Attributrechner) erlaubt das Open field calculator (UI Button in QGIS Attribute Tabellenansicht, Ctrl + I) Mögliche Berechnungen:

aread_m: Fläche Veränderung in m² = $area
aread_ha: Fläche Veränderung in ha = $area/10000
aread_p: % Fläche Veränderung in ha (setzt Attribut area_parzelle voraus, die Gesamtfläche der Fläche in der die Veränderung betrachtet werden soll) = aread_ha/area_parzelle * 100