Entwicklung eines Biotopkartierungsverfahrens für die Türkei mit Hilfe von GIS- und Fernerkundungstechnik (Fallbeispiel Nationalpark Köprülü Kanyon) | Development of a biotop mapping methodologie for Turkey (case study nationalpark Köprülü Kanyon)

Das vorliegende Dissertationsprojekt wurde im Rahmen des DAAD Graduiertenprogramms mit einem drei-jährigem Stipendium unterstützt. Die Pflicht zur Kartierung der Biotope in den Schutzgebieten wurde in der Türkei durch neue Verordnungen im Rahmen der EU-Integration verankert. Das Hauptziel der vorliegenden Arbeit war demgemäß die Konzipierung eines landesweit einsetztbaren effizienten Verfahrens für die Biotoptypenkartierung in der Türkei. Ein solches Ziel erfordert die methodische Entwicklung einer systematischen Inventarisierung und Kartierung der Biotoptypen. Des weiteren benötigte man ein exemplarisches Gebiet, in dem die Klassifizierung und Bewertung der Biotoptypen, besonders als naturschutzfachliche Planungs- und Managementgrundlage, ausgeführt werden konnte. Als Untersuchungsgebiet wurde der Nationalpark Köprülü Kanyon ausgewählt. Er umfasst ein Gebiet von 35.672,72 ha liegt nordöstlich der Stadt Antalya und grenzt an den westlichen Teil der taurischen Gebirgskette Südanatoliens an. Die natürliche Beschaffenheit des Untersuchungsgebietes weist eine gut erkennbare Differenzierung in unterschiedliche Landschaftsbereiche auf. Besonders die klimazonale Höhengliederung, der geologische Untergrund, die Tektonik sowie die darauf entstandene Geländemorphologie spielen eine wichtige Rolle bei der Ausprägung dieser taurischen Landschaftsteile. Die Vegetation des Untersuchungsgebietes ist wegen der geographischen Lage und der herrschenden Klimaverhältnisse als mediterran zu bezeichnen. Die Vegetationszonen und stufen, die durch drei phytogeographische Florenregionen wie irano-turanisch, euro-sibirisch und meistens mediterran gekennzeichnet sind, kommen entsprechend der Höhenstufen (zwischen 110 2505 m) vor. Ein solcher Strukturenreichtum des Untersuchungsgebietes war für die Entwicklung eines Biotoptypenkartierungsverfahrens sehr entscheidend. Im Rahmen des entwickelten Biotopkartierungsverfahrens wurden die Biotoptypen im Untersuchungsgebiet mit Hilfe der GIS-gestützten Fernerkundungstechnik flächendeckend erfasst, klassifiziert und kartiert. Hierbei bekamen wir auch Einblick in die vorhandene Datenlage und -struktur in der Türkei. Diese Informationen waren, in verarbeiteter Form, die Grundlage der Klassifizierung und Bewertung der Biotoptypen. Die bestehende Datenlage war unstrukturiert und unübersichtlich. Dieser Umstand erforderte eine übersichtliche Strukturierung, Kennzeichnung und Einordnung der Daten, was als ein wichtiger Teil der Arbeit gesehen werden muss. Deshalb mussten die Merkmale und deren Parameter festgelegt werden, um die Biotopeigenschaften bestimmen bzw. definieren zu können, da diese auch für die GIS-Verarbeitung und -Operationen tauglich sein müssten. Durch ein digitales Höhenmodell wurden wertvolle Informationen für die geländemorphologischen Standorteigenschaften bei der Charakterisierung und Typisierung der Biotoptypen gewonnen. Diese lieferten auch wichtige Grundlagen für die Bestimmung der Zugänglichkeit für die Landnutzung, und damit auch für die Bestimmung der Naturnähe. Die IKONOS Satellitenbilddaten wurden sowohl für die visuelle Interpretation als auch für die digitale Auswertung in der vorliegenden Arbeit verwendet. Es war einige Objekte von IKONOS-Bildern visuell sehr gut zu unterscheiden. Die digitalen Klassifikationsmethoden wurden besonders für die Bestimmung von Waldtypen und für Hartlaubgebüsche verwendet. Die durch die Fernerkundungsverfahren gewonnenen Informationen bzw. Klassen mussten allein oder zusammen mit anderen Daten gekoppelt werden, um sie weiter mittels GIS verarbeiten zu können. Dazu benötigte man die Ergebnisse der digitalen Bildklassifizierung als GIS-Daten, was zur Erstellung einer GIS-Datenbank führte. Alle Arten von Dateien müssen durch Datenbanken in einem System zusammen eingeführt werden, welche später zur Erstellung der Arbeitslayer im GIS verwendet werden. Damit hat die Erstellung einer Datenbank eine zentrale Bedeutung, um die GIS in die Arbeit zu integrieren. Die zentrale Bedeutung der GIS-Analyse und Bewertung liegt für diese Arbeit bei der Bildung der Biotoptypen und bei der Klassifizierung der Naturnähe und floristischen Schutzbedürftigkeit sowie bei der Bewertung der Biotoptypen für die Vogelarten. Die GIS-Analysen dienen grundsätzlich zur Anordnung der Polygon- bzw. Objektklassen auf dem Biotoptypenlayer, die durch visuelle Interpretation oder digitale Bildauswertung klassifiziert wurden. Der Biotoptypenlayer ist damit ein endgültiges Layer für alle biotoptypbildende Shape-Dateien, die zur Übertragung der Grenzziehung der nebeneinander vorkommenden Polygonklassen dienen. Für die Übertragung wurden drei verschiedene Vorgehensweisen entwickelt. Die Klassifizierung der Biotope erfolgte durch die Verschlüsselung der homogenen Biotopfläche auf der Grundlage ihrer charakteristischen Merkmale. Die Einstufung der Biotoptypen ermöglicht die Biotoptypenansprache über ihre in hierarchischen Ebenen vorkommenden Eigenschaften. So kann die hierarchische Typisierung und Beschreibung der Biotope durch Klassifikation erfolgen. Die Charakterisierung und Bewertung der Naturnähe erfolgte über die schrittweise Klassifizierung der Nutzungsattribute und der Merkmale des Standorts. Im ersten Schritt wurde angenommen, dass die Kombination der Nutzungsattribute auf den Beeinträchtigungsgrad eines Landnutzungstyps bzw. auf die Naturnähe direkt einwirkt. Im zweiten Schritt wurden die für die Landnutzung zugänglichen Bereiche im Untersuchungsgebiet durch die Gegenüberstellung der Standortsmerkmale dargestellt. Schließlich wurden die Bereiche beider Schritte mittels GIS Bearbeitung gegenüberstellt, um die Naturnähe der Biotoptypen zu bewerten. Die hierarchisch eingestuften Biotoptypen bzw. Landschaftseinheiten mit ihren ausgeprägten Merkmalen wurden bei der Bewertung der Vogelarten über ihre Verbreitung in den Biotoptypen verwendet. So wurde die Vielfältigkeit und Schutzbedürftigkeit der Biotoptypen für die Vogelarten bewertet. Die Biotoptypen und deren Beschreibung wurden nach ihrer hierarchischen Kodierung in einer Liste als Ergebnisse aufgezeigt. Die Beschreibung der Biotoptypen enthalten die Informationen, die bei deren Klassifizierung verwendet wurden. Dabei unterscheiden sich die Klassifizierungsmerkmale nach hierarchischen Ebenen. Das führt zu einer eigenständigen Beschreibung ihrer Besonderheiten bzw. Eigenschaften. Die Biotoptypen, die in einer hierarchischen Ebene gebildet wurden, wurden für jede Ebene kartiert. Die in dieser Arbeit entwickelten Methoden und Ergebnisse wurden in einem Kapitel gemeinsam bewertet und in Hinsicht auf die landestypischen Verhältnisse diskutiert. Daraus resultierend wurden vom Verfasser einige Empfehlungen sowohl für technisch-methodische und auch landesweit umsetzbare naturschutzfachliche Aspekte bei der Biotoptypenkartierung gegeben. Bewertung des methodischen Vorgehens aufgestellt und anhand einer Ableitung von Spezifikationen für die Entwicklung eines landesweit anwendbaren Biotoptypenkartierungsverfahrens wird eine zusammenfassende Bewertung möglicher Aufgabenfelder für die Satellitenfernerkundung und GIS geliefert. Schließlich wird eine zusammenfassende Bewertung der Ergebnisse und ihrer Umsetzungspotentiale für einen effizienten naturschutzfachlichen Erfassungs- und Planungsprozess sowie für die Naturschutzpolitik in der Türkei beschrieben.

This dissertation project was supported by DAAD (German Academic Exchange Service) by granting a three-year graduate school scholarship. The main objective of this dissertation is the development of an efficient nation-wide procedure for biotope type mapping. This requires the methodical development of a systematic biotope type mapping, which is also required by new regulations in connection with EU integration. In preparation an exemplary region was chosen, with special consideration of nature protection planning and management requirements: The Köprülü Canyon National Park, which covers an area of 35,672.72 ha, lies to the north east of the city Antalya and borders on the Western Taurus mountain range. Due to its natural composition the various landscapes are easily differentiated. The altitudinal climate zones, the geological structure, the tectonics and morphology of the terrain are manifold and distinct. The vegetation can be classified as Mediterranean due to the geographical location and the climate conditions. Irano-turanic, euro-siberian and mostly Mediterranean vegetation zones and levels are present at various altitude levels (110 - 2505 m) and the geo-morphology is clearly distinguishable. This richness of structure was a major factor in our choice of this region. The first step in the project was to define the goals. The biotope types in the area were recorded, classified and mapped using GIS-supported remote technology. Data and stuctures from various administerial sources were evaluated. This data was however unstructured and confusing. An important part of our work therefore consisted of classification of the existing data. This required that the properties and their parameters be defined in order to determine the biotope characteristics and thus make the data available to the GIS-equipment. By incorporating a digital elevation model during the biotope type classification valuable information could be obtained concerning the morphological characteristics of the terrain. This information was also the basis for determining accessibility for land use, and in consequence for determining naturalness. IKONOS satellite imagery was used for visual interpretation as well as digital analysis. Some objects in the IKONOS images could be easily distinguished visually. Methods of digital classification were utilized in determining forest types and maquis. The remotely acquired information and the classes determined had to be combined with other information in order to be processed via GIS. The classified image data had to be converted to GIS data, which facilitated the establishment of a GIS database. Numerous kinds of data had to be collected in a database and then used to create the working layer of the GIS. Thus the creation of the database was central to our work. The analysis and evaluation using GIS was the basis for establishing the biotope types, the classification of naturalness and floristic vulnerability, as well as the evaluation of the importance of biotope types for bird species. The GIS analysis served to place the polygon and object classes which were classified by visual or digital image evaluation on the biotope type layer. Thus the biotope type layer is a final layer for all biotope-forming shape files that serves the transferring of adjoining polygon classes. Th ree approaches to this transferring were developed. The biotopes were classified by coding the homogenous biotope surfaces according to their characteristics. This made it possible to address the biotope types via their properties in various hierarchical levels. The hierarchic typification and description of biotopes can be achieved through hierarchic classification. Naturalness was characterized and evaluated by incrementally classifying the usage attributes and characteristics of the terrain. In a first step it was assumed that the combination of usage attributes has direct influence on the degree of impact of a certain land usage type and respectively on the naturalness. In a second step the areas accessible for land use in the terrain being examined were displayed bei juxtapositioning their site characteristics. In a final step the results of the previous steps were combined in a GIS processing step in order to establish the naturalness of the biotope types. The characteristics of the hierarchically grouped biotope types, and respectively of the landscape units were used to obtain information regarding the distribution of bird species in the biotope types. After hierarchically coding them the biotope types were presented as a list together with their descriptions, which contained information used during classification. The characteristics for classification are distinguished by hierarchical level which entails a discreet description of the particularities and characteristics. The biotope types were mapped for each layer in a hierarchical level. The methods developed in the course of our research and the results obtained were evaluated together and discussed in the context of the conditions specific to Turkey. In conclusion, the author presents some recommendations concerning aspects of biotope type mapping of technical and methodical nature as well as regarding nature-conservation on a national level.