Verwendung von GIS zur Untersuchung urbaner Forstwirstschaft

Städtische Wälder sind wertvolle Ressourcen und bedürfen der Pflege und Bewirtschaftung, um ihre Gesundheit zu gewährleisten. Die Verteilung von Bäumen, ihr Zustand sowie die Größe und Form von Stadtwäldern können mit Hilfe von GIS (Geographical Information System) abgebildet werden.

Bäume in städtischen Gebieten können von einfachen Straßenbäumen bis hin zu landschaftlich gestalteten Boulevards, Grünflächen, öffentlichen Gärten oder solchen auf Industriebrachflächen reichen. Zusammengenommen sind diese Stadtwälder wesentliche Bestandteile der städtischen Infrastruktur. Die städtische Forstwirtschaft nutzt neuartige Methoden, um den besonderen Bedürfnissen und Herausforderungen von Stadtbäumen gerecht zu werden.

Städtische Wälder füllen wertvolle ökologische Nischen, indem sie Luft und Wasser reinigen, Regenwasser kontrollieren, Erosion verhindern, Lärm reduzieren und Energie sparen. Darüber hinaus können städtische Wälder wichtige Lebensräume für Tiere bieten, Schutz zum Nisten bieten oder als Reisekorridore für Wildtiere dienen. Ihr Wert kann auch sozial sein, indem sie die Stadtbewohner mit der Natur verbinden, die Architektur aufwerten und Bildungsmöglichkeiten bieten, um etwas über die Natur zu lernen.

Die Struktur, Vielfalt und der daraus resultierende ökologische Wert von Stadtwäldern können mit Hilfe von GIS (Geographical Information Systems) quantifiziert werden. GIS ermöglicht eine umfangreiche Datenerfassung und -verwaltung, was ein idealer Rahmen für die Zusammenstellung von Daten aus der städtischen Forstwirtschaft darstellt. GIS ermöglicht es Benutzern, geografische Daten und Baumvermessungsdaten zu kombinieren, um genaue Karten von städtischen Wäldern zu erstellen.

In diesem Video wird der Prozess der Erfassung von Baumvermessungsdaten, der Integration dieser Daten in eine GIS-Plattform und der Bewertung des ökologischen Werts von interessanten Bäumen veranschaulicht.

Städtische Walderhebungen können an verschiedenen Standorten durchgeführt werden. In der Regel werden Parkbäume erfasst, die zwischen Gehwegen und Bordsteinen gepflanzt wurden. Die Daten werden in der Regel nach Stadtblöcken erfasst und erfassen den Standort der Bäume, die Art, die Gesundheit, die Landnutzung und den Durchmesser auf Brusthöhe (DBH).

Der Baumzustand ist eine visuelle Bewertung, die auf sechs Kategorien basiert. Dabei handelt es sich um den Zustand des Stammes, der Faktoren wie fehlende Rinde oder Fäulnis berücksichtigt; Wachstumsrate, wobei die Verlängerung der Zweige und die Länge des Wachstums des laufenden Jahres untersucht werden; und Struktur, unter Berücksichtigung toter oder gebrochener Gliedmaßen. Insekten und Krankheiten werden notiert; Kronenentwicklung, bei der Bäume auf ein ausgewogenes Erscheinungsbild von Ästen, Blättern und Fortpflanzungsstrukturen untersucht werden; und schließlich die Lebenserwartung, basierend auf der Lebenserwartung der Spezies, abzüglich der vorhandenen Schäden.

Jede Kategorie verfügt über ein Bewertungssystem, das auf der Anzahl der fehlerhaften Baummerkmale basiert, die zusammen eine Gesamtzustandsbewertung für einen Baum ergeben. Dies kann auf eine kategoriale Messung der Baumgesundheit zurückgeführt werden, die von ausgezeichnet über sehr gut, gut, mittelmäßig, schlecht bis sehr schlecht reicht.

Ein GPS-Empfänger, der die an das Mobilteil übertragene Satellitenpositionierung verwendet, ermöglicht es dem Benutzer, geodätische Koordinaten von Längen- und Breitengrad aufzuzeichnen. Der Standort wird auch durch die Postanschrift vermerkt. Nach der Erfassung können die Daten in ein GIS-Softwareprogramm eingegeben werden, das eine räumliche und georäumliche statistische Analyse von Bäumen und Baummerkmalen ermöglicht. Es gibt mehrere solcher Programme, darunter ArcGIS oder Google Earth.

Der National Tree Benefits Calculator ist ein kostenloses Online-Softwaretool, das verwendet wird, um eine wirtschaftliche Schätzung des monetären Nutzens von Stadt- und Vorstadtbäumen zu erstellen. Hier können Benutzer ihre Vermessungsregion auswählen und aus einer Liste von Bäumen in diesem Gebiet auswählen. Die Eingabe einiger einfacher Details, einschließlich des Baumstammdurchmessers und der Art der Landnutzung, ermöglicht eine Schätzung des Wertes des Baumes in mehreren Schlüsselbereichen, einschließlich des Grundstückswerts, der Luftqualität und der Regenwasserkontrolle.

Nachdem wir nun mit dem Konzept der städtischen Forsterhebung und den dahinter stehenden Prinzipien vertraut sind, werfen wir einen Blick darauf, wie diese vor Ort durchgeführt werden.

Um die Vermessung zu starten, wählen Sie einen geeigneten Standort im Freien aus, und schalten Sie den GPS-Empfänger ein. Warten Sie, bis es sich mit Satelliten verbunden hat, und ermitteln Sie den Standort. Fahren Sie mit dem Anfang des für die Datenerfassung ausgewählten Erhebungsbereichs fort. Vermessen Sie jeweils ein Segment eines Stadtblocks. Erfassen Sie bei jedem Baum, dem Sie begegnen, die Art mit dem Video dieser Sammlung zur Baumidentifikation. Notieren Sie auch den vom GPS-Empfänger bereitgestellten Längen- und Breitengrad sowie die Postanschrift.

Messen Sie als Nächstes den Durchmesser jedes Baumes in 4,5 Fuß Höhe über dem Boden, der als Durchmesser auf Brusthöhe oder DBH genommen wird. Weisen Sie jedem Baum eine Nummer zu und setzen Sie die Nummerierung am Anfang jedes Blocksegments zurück.

Beobachten Sie den Zustand jedes Baums, indem Sie visuell schätzen und nach den in der gezeigten Tabelle dargestellten Kriterien bewerten. Addieren Sie die Punkte, um eine Gesamtpunktzahl für jeden Baum zu erhalten, und weisen Sie jedem Baum eine entsprechende Gesundheitskategorie zu.

Zwei Programme, die zum Kompilieren von GIS-Daten verwendet werden können, sind Google Earth oder ArcGIS. Mit diesen Programmen können Bäume einzeln platziert oder ihre Koordinaten in einer einzigen Datei zusammengefasst und hochgeladen werden.

Um das Google Earth GIS-Programm zu verwenden, geben Sie die Baumkoordinaten ein und wählen Sie mit der Funktion "Ortsmarkierung hinzufügen" eine neue Ortsmarkierung aus. Benennen Sie jeden Baum nach dem Namen der Art, und sobald alle Baumdatenpunkte als Ortsmarkierungen gespeichert sind, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf das Label "Meine Orte", wählen Sie "Speichern unter" und speichern Sie dann an einem beliebigen Ort.

Um das ArcGIS-Programm zu verwenden, müssen beim Importieren von Daten alle Spaltenüberschriften frei von Leerzeichen sein. Stattdessen können Unterstriche verwendet werden. Wenn die Koordinaten im Breiten- und Längengradformat vorliegen, sollten sie vor dem Import in ArcGIS in das Dezimalgradformat konvertiert werden.

Speichern Sie die Daten als kommagetrennte CSV-Datei. Erstellen Sie als Nächstes einen Layer, indem Sie die CSV-Datei mit dem Werkzeug Daten hinzufügen zu ArcMap hinzufügen, entweder unter Datei: Daten hinzufügen, oder indem Sie auf der Standardwerkzeugleiste auf das Werkzeug "Daten hinzufügen" klicken.

Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die neue Ebene und wählen Sie "XY-Daten anzeigen". Stellen Sie sicher, dass die Felder X (Längengrad) und Y (Breitengrad) von ArcMap korrekt ausgewählt wurden.

Klicken Sie anschließend auf "Bearbeiten", dann auf "Auswählen", um das Koordinatensystem für die Punkte zu markieren, dann auf "Hinzufügen" und dann auf "OK". Das richtige Koordinatensystem kann vom GPS-Gerät selbst ermittelt werden.

Am oberen Rand des Inhaltsverzeichnisses sollte sich nun eine Punktebene mit dem gleichen Namen wie die CSV-Datei und dem Wort "Ereignisse" am Ende des Namens befinden. Dies ist ein "Event-Thema" und eine temporäre Ebene. Um eine dauerhafte Kopie zu erstellen, klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die Ebene und wählen Sie "Daten" und dann "Daten exportieren". Wählen Sie einen Ausgabespeicherort aus und geben Sie einen Dateinamen ein. Ändern Sie den Namen von der Standardeinstellung "Ausgabe exportieren" in "Urban_Forestry_Survey" und klicken Sie auf "OK".

Bei den in das ArcGIS-Programm eingegebenen Daten wird eine Karte mit Daten aus der städtischen Forstwirtschaft erstellt. Diese Karten können auf verschiedene Weise verwendet werden, z. B. zur Identifizierung von Mustern der DBH-Größen oder zur Bestimmung, ob Bäume in einem bestimmten Gebiet die Lebenserwartung nicht erreichen.

Öffnen Sie das Software-Tool iTree for Education. Geben Sie für jeden Baum die relevanten Daten ein, und notieren Sie die Umweltvorteile für jeden Baum. Der geschätzte Nutzen von Stadtbäumen kann berechnet und mit monetären Werten versehen werden. Dazu gehören der jährliche Nutzen eines Baumes für das Regenwassermanagement, den Immobilienwert, die Energieeffizienz und die Kohlenstoffbindung.

Die Ergebnisse der Analyse mit dem National Tree Benefit Calculator können einen Überblick über den wirtschaftlichen und ökologischen Wert der untersuchten Bäume geben. Auf diese Weise können Stadtplaner über Baumfällungen oder zusätzliche Pflanzungen entscheiden, die dem untersuchten Gebiet zugute kommen können.

Karten für die städtische Forstwirtschaft können in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden, von denen einige hier untersucht werden.

In städtischen Wohngebieten oder vorstädtischen Gebieten stellt die städtische Forstwirtschaft oft andere Anforderungen an Bäume als in Gewerbe- oder Einzelhandelsgebieten. Bäume können aufgrund ähnlicher ökologischer Eigenschaften wie Wind- oder Lärmschutzwände oder Bedenken hinsichtlich des Wassermanagements geschützt oder für die Pflanzung ausgewählt werden. In der heimischen Forstwirtschaft kann jedoch der ästhetische Wert eine größere Rolle spielen.

Geographische Informationssysteme können auch zur Kartierung vieler anderer natürlicher oder menschengemachter Phänomene verwendet werden. GIS-Karten mit natürlichen Messungen des Bleigehalts im Boden können ebenfalls zusammengestellt und verwendet werden, um den Kontaminationsgrad oder sichere und unsichere Regionen für den Anbau von Nahrungspflanzen zu bestimmen.

Sie haben gerade die Einführung von JoVE in die städtische Forstwirtschaft mit GIS gesehen. Sie sollten nun verstehen, wie wichtig die städtische Forstwirtschaft ist, wie Sie GIS verwenden, um Karten für die Untersuchung von Stadtbäumen zu erstellen, und wie Sie den National Tree Benefit Calculator verwenden, um den Wert der untersuchten Bäume zu ermitteln. Danke fürs Zuschauen!