Naturlandschaft
Sihlwald:
Konventionelle und digitale
Bodenkartierung
mit Hilfe eines geographischen
Informationssystems
Diplomarbeit von
Jeanne Kägi
Ausgeführt am Geographisches
Institut der Universität Zürich
unter der Leitung von Prof. Dr. P.
Fitze
Fakultätsvertreter: Prof. Dr. W.
Haeberli
September 1999
Vorwort
Entstehungsgeschichte der
Arbeit
Nach dem Grundstudium der Fachrichtung
Geographie erhielt ich die Möglichkeit an der EAWAG (Eidgenössische
Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz)
ein halbjährliches Praktikum zu absolvieren. Dort bekam ich einen Einblick
in die Möglichkeiten von Geographischen Informationssystemen (GIS) und
lernte dessen Einsatzmöglichkeiten kennen. Um die im Praktikum erworbenen
Kenntnisse und Erfahrungen zu vertiefen, wählte ich für die
Diplomarbeit ein Thema, in dem ein GIS zur Anwendung kommt. Aus Interesse an der
Bodenkunde wende ich diese Methode auf diesem Gebiet an.
Massgebend für die Wahl des
Untersuchungsgebietes in der Naturlandschaft Sihlwald, war das Projekt
'Bodenkarte Naturlandschaft Sihlwald'. Albert Pazeller, Agronom und Fachmann
für Bodenkartierung, begann im Frühling 1998 mit den Feldarbeiten. Die
Feldarbeit entstand in Zusammenarbeit mit Herrn Albert Pazeller. Dabei konnte
ich viel von seinen reichen Erfahrungen profitieren.
Die Bodendaten
(Tab. 10, S. 72) sind
ohne x/y-Koordinaten aufgeführt. Bei Interesse für genauere
Informationen wenden Sie sich bitte an Hr. Fitze, Geographisches Institut der
Universität Zürich.
Die Satzzeichen ('...') werden in der
Diplomarbeit für Namen und Titel, die Satzzeichen ("...") für Werte
verwendet.
Dank
Ich danke allen recht herzlich, die in
irgendeiner Form zum Gelingen dieser Arbeit beigetragen haben. Dies
sind:
Herrn Prof. Dr. P. Fitze für die
Leitung und Betreuung der Arbeit.
Frau Regula Frauenfelder für den
Beistand jeglicher Problemlösungen im GIS-Teil der Diplomarbeit und
für die allgemeinen Beratungen.
Herrn A. Pazeller für die Leitung und
Unterstützung während der Feldarbeit.
Herrn Prof. Dr. K. Brassel für die
Benützung der GIS-Infrastruktur am Geographischen Institut. Für die
Unterstützung der Fachkräfte der GIS-Abteilung danke ich besonders
Herrn Dr. Stefan Imfeld und allen anderen, die bei dringenden Problemen zur
Stelle waren.
Herrn Markus Christen vom Waldamt der Stadt
Zürich für die Benützung der Grundlagenliteratur zur
Naturlandschaft Sihlwald.
R. Köchli an der WSL (Wald-, Schnee-
und Lawinenschutz) für die Analysen der Bodenproben.
Meinen Freundinnen und Freunden für
ihre Ermutigungen, besonders Frau Regula Geiser und Daniel Kobler für die
kritische Durchsicht der Diplomarbeit.
Zuletzt, aber um so herzlicher, danke ich
meinem Partner für die Unterstützung und das Ertragen aller Auf und Ab
während dieser strengen aber interessanten Zeit.
Winterthur, September 1999 Jeanne
Kägi
Zusammenfassung
Das geographische Informationssystem der
Naturlandschaft Sihlwald (GIS/NLS) besteht aus diversen informativen
Datensätzen. Bisher ausgenommen sind Untersuchungen zur Bodenbeschaffenheit
in dieser Region. Diese Tatsache und die digitale Standortkarte der Vegetation
der Naturlandschaft Sihlwald führten zu den Problemstellungen, die dieser
Arbeit zu Grunde liegen: "Mit welchen Geländedaten lässt sich eine
Bodenkarte mit einem geographischen Informationssystem realisieren?". Davon
sind die zwei Zielsetzungen abgeleitet worden:
Das erste Ziel bestand darin, in einem
Teilgebiet der Naturlandschaft Sihlwald eine Bodenkarte zu
erstellen.
Die Bodendaten sind in einem Transekt in
der Naturlandschaft Sihlwald erhoben worden. Neunzehn Profile wurden
angesprochen, wobei jeder Standort mit 32 Parametern und jeder Horizont mit 17
Parametern beschrieben worden ist. Parallel dazu ist der Boden kartiert worden.
Dabei ist jedes Bodenpolygon mit 23 Parametern charakterisiert worden. Aus
dieser Kartierung geht das Hauptziel dieser Arbeit hervor: die generalisierte
Bodenkarte. Diese wurde für die weiteren die Untersuchungen
verwendet.
Die Aufbereitung der Felddaten für den
Import in das GIS ARC/INFO fand mit dem Datenbankprogramm MS-ACCESS statt. Die
Berechnungen sind in ARC/INFO und die graphischen Auswertungen sind in ArcView
durchgeführt worden.
Das zweite Ziel war die Entwicklung von
Grundlagen eines Verfahrens, um damit eine Bodenkarte zu
modellieren.
Das Vorgehen für die Modellierung der
Bodenkarte bestand aus folgenden Schritten:
- Auswahl der eindeutigen Bodeneigenschaftsklassen aus der
Legende der generalisierten Bodenkarte des
Testgebietes.
- Qualitative Auswertung der
graphischen Darstellungen der eindeutigen Elemente mit aus dem GIS/NLS
abgeleiteten Datensätzen.
- Modellierung der
aus den graphischen Auswertungen resultierenden Bedingungen. Die Resultatgrids
enthalten die nicht verifizierte Verbreitung der Bodeneigenschaftsklassen im
gesamten Perimeter der Naturlandschaft
Sihlwald.
Die Konsequenzen aus
den Rückschlüssen der drei getesteten Attribute führte zur
Erkenntnis, dass für die Modellierung die Daten der Ursprungskarte
eingesetzt werden müssen. Denn bei den drei getesteten Attributen
(Humusformen, pH-Wert, Wasserhaushalt) haben sich zur Ursprungskarte in Bezug
auf die Lage und die Klassifizierung grosse Abweichungen gezeigt. Die
Abweichungen entstanden durch die Generalisierung zu einer Gesamtbodenkarte.
Modelliert aber wurden die einzelnen Attribute aus der generalisierten
Bodenkarte. Die Entscheidung, mit einer generalisierten Gesamtbodenkarte zu
arbeiten, schien am Anfang relevant. Denn mit der Generalisierung wurde das
Erkennen der Zusammenhänge zwischen den Parametern der generalisierten
Bodenkarte und den Daten des GIS/NLS erleichtert. Zusätzlich konnten die
nachstehenden Folgerungen abgeleitet werden:
- Das Modellieren
eindeutiger Elemente (z. B. eine Klasse einer Bodeneigenschaft) ist
zweckmässig.
- Die
Feldkarte darf nicht generalisiert werden, weil bei der Generalisierung Daten
zusammengefasst werden und dabei die erforderte Eindeutigkeit
verlieren.
- Die
Basis-, bzw. Felddaten müssen für die Untersuchungen eingesetzen
werden.
- Jede
Bodeneigenschaft der Feldkarte muss einzeln untersucht
werden.
- Der
Datensatz der Standortkarte der Vegetation genügt für die Modellierung
einer digitalen Bodenkarte nicht. Die sechs zusätzlich analysierten
Parameter (Humusform, Wasserhaushalt, pH-Wert, Neigung, Krümmung und
Einstrahlung) verbesserten das Modell nur zum Teil. Die besten Resultate sind
mit dem Einsatz der Geländeneigung und der Geländekrümmung
erziehlt worden. Dies ist insofern von grossem Interesse, weil das Relief
für die Bodenkartierung ein zentrales Element darstellt. Erschwerend wirkte
sich das Fehlen eines differenzierten Geologiedatensatzes
aus.
Fazit: Die
Folgerungen bilden die Grundlagen, mit welchen eine Bodenkarte modelliert werden
kann. Mit der Modellierung der Felddaten und mit zum Teil modifizierten Daten
des GIS/NLS kann das Verfahren der digitalen Bodenkartierung bedeutend
verbessert werden.
