4. Ergebnisse
In diesem Kapitel werden die Ergebnisse
dieser Arbeit vorgestellt und diskutiert. Im Kapitel
4.1 wird die Bodenkarte
des Testgebietes beschrieben, anschliessend wird auf die Bohrprofile
eingegangen. Danach folgt eine Besprechung der Modellierung für die
Naturlandschaft Sihlwald. Abgeschlossen wird der erste Teil dieses Kapitels mit
einer Kritik zu den Datenqualitäten.
Das Kapitel
4.1.2 'Interpretation
der Ergebnisse' diskutiert die Generalisierung der Feldkarte zur
generalisierten Bodenkarte, sowie die Analysen der Modellierungen einzelner
Bodeneigenschaften.
4.1. Im
Testgebiet
4.1.1. Bodenkarte
Das Hauptziel dieser Arbeit war die
Kartierung eines Teilgebietes in der Naturlandschaft Sihlwald. Dieses Ziel
konnte erreicht werden: In der
Abb. 15, S. 36 ist die
generalisierte Bodenkarte dargestellt. Das kartierte Gebiet ist ein
Transekt vom Albisgrat bis zur Sihl und liegt zwischen dem Birribodenbach im
Norden und dem Wüesttobelbach im Süden.
Die Bodenkarte ist, ohne die Legende in der
Tab. 13, S. 96, nicht
vollständig. Das Gebiet ist in neunzehn verschiedene Bodeneinheiten
unterteilt. Acht Polygone gehören dem Bodentyp 'saure Braunerde' an.
Es sind dies die bräunlich bis orange eingefärbten Polygone. Das
Polygon Nr. 2 (gelb) ist ein Rohboden. Das Polygon Nr. 3 (grün) ist ein
Pseudogley. Die Variationen des Bodentyps 'Gley' sind bläulich
gefärbt. Die rötlichen Flächen markieren den Bodentyp der
'Buntgleye'. Die grauen Polygone entsprechen der Kategorie der Komplexe,
die eine zu kleinräumige Variabilität der Bodentypen aufweisen, als
dass sie in einzelnen Flächen festgehalten werden
könnten.
Die Aufzählung vermittelt einen
Einblick in die kleinräumigen Änderungen im Testgebiet. Die Grundlage
der 'generalisierten Bodenkarte' ist die Feldkarte. In der Feldkarte
wurden 64 Polygone ausgeschieden, von denen jedes 23 Attribute aufweist
(Abb. 27, S. 91). Der
Informationsgehalt der Grundlagendaten ist hoch. Bei der Generalisierung der
Feldkarte ging ein Teil dieser Informationen zugunsten der
Übersichtlichkeit verloren.
Generalisierte Bodenkarte
im
Testgebiet der Naturlandschaft
Sihlwald
Abb. 15: Bodenkarte im
Testgebiet
4.1.2. Karte der Profilstandorte
In der
Abb. 5, S. 17 ist die
Verteilung der Profilstandorte zu sehen. In und um das Testgebiet sind neunzehn
Bohrkerne gezogen worden. Drei Bohrprofile, die Nr. 8, die Nr. 9 und die Nr. 10
sind nördlich des Testgebietes entnommen worden. Damit liegen
zusätzliche Bodendaten ausserhalb des detailliert untersuchten Gebietes
vor. Sie geben einen Einblick in die Bodenverhältnisse der angrenzenden
Region. Die Verteilung der Bohrprofile ist von den geomorphologischen
Verhältnissen abhängig. Die steilen Gebiete sind weniger stark beprobt
worden, da sie weniger zugänglich sind.
Für jede Bohrstelle liegen Daten zum
Standort (30 Parameter) und zu den einzelnen Horizonten (17 Parameter) vor.
(Tab. 10, S. 72). Die
Kornverteilung und der pH-Wert sind im Labor analysiert worden. Bei den Proben
mit einem hohen pH-Wert ist zusätzlich das Karbonat gemessen worden. Damit
wird die Annahme unterstützt, dass die Karbonatgrenze bei einem pH-Wert ab
"6.6" nachzuweisen ist.
Die Daten sind über die
x/y-Koordinaten
georeferenziert.
4.1.3. Naturlandschaft Sihlwald
Im Folgenden wird an zwei Darstellungen
exemplarisch das Vorgehen bei der Modellierung des Bodens in der Naturlandschaft
Sihlwald erklärt:
- Die modellierte
Bodeneigenschaft 'Humusform'
(Abb. 14, S. 34): Diese
ist im Kapitel 3.3.3
'Modellierung' beschrieben. Es ist eine Modellierung einer einzelnen
Bodeneigenschaft.
- Die
Modellierung 'Mix'
(Abb. 16, S. 38): Diese
Modellierung beinhaltet eine Kombination der drei Bodeneigenschaftsklassen
(Humusform "Mull", der Gründigkeit "mtgr" [=mässig tiefgründig]
und dem pH-Wert "neutral"). Als Beispiel dafür, wie das Programm ARC/INFO
die Verbreitung der einzelnen Attribute berechnet. Dabei entstehen
fragwürdige Kombinationen von Bodeneigenschaften, weil für diese
teilweise die gleichen Bedingungen gelten. Die Bedingungen von je einer
Bodeneigenschaftsklasse wurden als eine Vereinigungsmenge
berechnet.
Die
Bodeneigenschaftsklassen und die dazugehörenden Bedingungen sind in der
Tabelle 'Attribute'
(Tab. 2, S. 25)
aufgelistet. Diese Bedingungen sind die Ausgangswerte für die
Modellierung.
Weitere Beispiele für die Modellierung
sind im Kapitel 4.2
(Interpretation der Ergebnisse) dargestellt. Es sind Detailansichten der
Bodeneigenschaften 'Humusform', 'pH-Wert' und des Wasserhaushaltes
(WHH).
Abb. 16: Mix.
In dieser Abbildung ist eine Kombination von verschiedenen modellierten
Bodeneigenschaften dargestellt. Die Humusform "Mull" ist grün. Die
Flächen, welche der Humusform "Mull" und dem pH-Wert "neutral" entsprechen,
sind hellgrün. Orange sind die Flächen, welche die Humusform "Mull"
und die Gründigkeit "mtgr" (= mässig tiefgründig) enthalten,
eingefärbt. Gelb entspricht der Klasse "mtgr" und dem pH-Wert "neutral".
Die Klasse "mtgr" ist hellgelb gekennzeichnet. Für die weissen Flächen
liegen keine Angaben vor. Zur Orientierung ist der Perimeter des Testgebietes
mit rot eingezeichnet.
4.1.4. Datenqualität
Die Gewährleistung einer hohen
Datenqualität ist für jede Untersuchung von grosser Bedeutung. Die
Datenqualität der Bodendaten ist mit den folgenden Mitteln
überprüft worden.
- Bodenprofildaten: Im
Labor der WSL ist die Feinerdeverteilung und der Basengehalt (pH) analysiert
worden. Zusätzlich wurden im Labor des Geographischen Instituts der
Universität Zürich bei Proben mit einem hohen pH das Karbonat
gemessen. Damit wurden die im Feld aufgenommenen Daten verifiziert. Als weitere
Sicherheit ist die Datenaufbereitung mit dem Datenbankprogramm MS-ACCESS
durchgeführt worden. Damit kann festgelegt werden, dass nur Eingaben
möglich sind, die in der Codelegende definiert sind (= referenzielle
Integrität). Dadurch wird das Risiko kleiner, dass sich bei der Eingabe der
Daten Fehler
einschleichen.
- Feldkarte:
Die Kartierung im Feld wird anhand der Profildaten
überprüft.
- Generalisierte
Bodenkarte: Die Grundlage dieser Karte ist die Feldkarte. Die Probleme,
welche durch die Generalisierung aufgetreten sind, werden im Kapitel
4.2 'Interpretation der
Ergebnisse'
diskutiert.
Die Daten aus dem
GIS/NLS werden seit Anfang 1999 kontinuierlich überprüft und
gegebenenfalls verbessert. Zu den in dieser Arbeit verwendeten Datensätze
kann folgendes gesagt werden:
- Datensatz
'digitales Höhenmodell' (DHM): er ist aus dem Datensatz
sw_contour gerechnet worden (= Höhenliniencoverage, ab dem 1:5'000
Plan digitalisiert, Äquidistanz: 10m, in flachen Regionen beträgt die
Äquidistanz 5m). Für Höhenbestimmungen ist das DHM gut geeignet.
Die daraus abgeleiteten Datensätze 'Neigung' und
'Krümmung' sind für die vorliegende Untersuchung genügend
exakt.
- Datensatz
'Standortkarte': Er beinhaltet die Daten der
Vegetationskartierung, bei der die potentielle natürliche Vegetation
aufgenommen wurde. Im Testgebiet sind 19 von 48 in der Naturlandschaft Sihlwald
vorkommenden Waldgesellschaften vertreten. Trotzdem konnte die Untersuchung mit
diesem Datensatz nicht verfeinert werden. Der Grund liegt in der
flächenmässigen Dominanz folgender
Waldgesellschaften:
- Nr.
7: Waldmeister-Buchenwald bedeckt etwa
15%
- Nr. 8:
Waldhirsen-Buchenwald bedeckt etwa
35%
- Nr. 11:
Aronstab-Buchenwald bedeckt etwa
10%
- Nr. 12:
Zahnwurz-Buchenwald bedeckt etwa
10%
- Datensatz
'Geologie': Der Ursprung dieses Datensatzes konnte nicht restlos
geklärt werden. Wahrscheinlich basiert er auf der Geologischen Karte von R.
HANTKE (1967). Das Testgebiet liegt zu etwa 95% in der oberen
Süsswassermolasse. Dies bedeutet, dass das Testgebiet nicht in verschiedene
Klassen unterteilt werden konnte. Deshalb konnte das Modell mit diesem Datensatz
nicht verbessert und der Datensatz nicht in die weiteren Untersuchungen
miteinbezogen
werden.
Interpretation
der Ergebnisse / Qualitätssicherung
Die Interpretation der Modellierung wird an
drei Bodeneigenschaften durchgeführt. Es sind die Bodeneigenschaften
aus der Legende der generalisierten Bodenkarte:
- Humusform (Kapitel
4.2.1)
- Basenhaushalt
[pH] (Kapitel
4.2.2)
- Wasserhaushalt
[WHH] (Kapitel
4.2.3)
Dies
sind die aussagekräftigsten Parameter eines Waldbodens. Die Analysen der
drei Beispiele sind gleich aufgebaut.
In einem 1. Schritt wird jeweils die
Umwandlung (die Generalisierung) der Feldkarte zur generalisierten Bodenkarte
erläutert und diskutiert.
Grundsätzlich ist zu bemerken, dass
die Generalisierung im Hinblick auf eine Gesamtbodenkarte stattfand. D. h., die
im Feld angesprochenen Attribute sind nicht einzeln verallgemeinert worden,
sondern in einem Zusammenspiel aller 23 Attribute der Feldkarte. Dabei
können einzelne, für die Generalisierung nicht zentrale Attribute,
eine Änderung erfahren, welche bei der Analyse der einzelnen Attribute
irritierend wirken können. Die Attribute 'Humusform' und 'pH'
sind bei dieser Generalisierung nicht zentrale Attribute. Das zentrale Attribut,
bzw. Abgrenzungsmerkmal ist hier der Relieftyp.
Am Ende dieses Kapitels wird die folgende
Frage beantwortet:
Frage: "Was ist der Nutzen der
Generalisierung der Feldkarte?"
Der 2. Schritt besteht aus der
Modellierung der generalisierten Bodenkarte. Zuerst werden die nicht
verifizierten GIS-Produkte ('Humusform: modelliert', 'pH: modelliert',
'Wasserhaushalt: modelliert') beschrieben. Danach wird der Einfluss der
einzelnen Parameter auf das Modell analysiert. Anschliessend wird die Tabelle
'Attribute' und deren Eingangswerte kritisch unter die Lupe genommen und
das Kapitel mit einem Fazit beendet.
Die weissen Flächen entsprechen
keinen der in der Tabelle 'Attribute'
(Tab. 2, S. 25)
aufgelisteten Bedingungen. Eine Überprüfung der Modellierung auf einem
zweiten unabhängigen Testgebiet ist nicht Bestandteil dieser Diplomarbeit.
Aus diesem Grund entfällt eine aussagekräftige Interpretation der
Modellierung.
Als erstes wird die Bodeneigenschaft
'Humusform' beschrieben und
interpretiert.
4.2.1. Beispiel: Bodeneigenschaft 'Humusform'
1. Schritt: Generalisierung der
Feldkarte
Die entsprechenden Darstellungen sind in
der Abb. 17, S. 45
'Humusformen der Feldkarte' und in der
Abb. 18, S. 46
'Humusformen der generalisierten Bodenkarte' zu sehen.
Den weissen Flächen in der
Abb. 17 'Humusform der
Feldkarte' wurden keine Humusformen zugeordnet. Es sind Gebiete mit einer
Neigung von mehr als 40%. Deshalb war es entweder nicht möglich,
Bodenproben zu entnehmen, oder der Humus fehlte auf den instabilen Böden.
Die mit einem "R" bezeichneten Flächen sind mit Felsen bedeckt. Die
Polygone K5 - K10 stellen Komplexe dar. Sie sind in der Legende der
Komplexe (Tab. 12, S.
95) beschrieben.
Die Beschreibung der Tabelle
Tab. 4 'Analyse 1'
ist auch für die
Tab. 5 'Analyse 2'
und die Tab. 6 'Analyse
3' gültig. In der Spalte 'Feldkarte' sind diejenigen Polygone
aufgeführt, welche bei der Generalisierung eine Veränderung erfuhren.
In der Spalte 'Gen. Bodenkarte' ist die entsprechende Fläche aus der
generalisierten Bodenkarte aufgezählt. In der Spalte
'Begründung' wird das Ganze erklärt.
Die Bodeneigenschaft 'Humusformen'
ist in zwei Klassen unterteilt. Auffällig ist der Wechsel der Flächen
(34/35/40), welcher bei der Generalisierung stattfand. Die Erklärung ist in
der Tab. 4 'Analyse
1'
aufgeführt.
Tab. 4: Analyse 1
Humusform
|
|
Nr.
|
Feldkarte
|
Gen. Bodenkarte
|
Begründung
|
1)
|
Mull
(34, 35, 40)
|
Moder (10)
|
Die Generalisierung wurde im
Hinblick auf eine Gesamtbodenkarte durchgeführt. Dabei wurde ein
Klassenwechsel vorgenommen zugunsten des Gesamteindruckes. Dies ist
zulässig, weil das Attribut zur Gruppe der untergeordneten Parametern
gezählt wird.
|
2. Schritt: Modellierung der
generalisierten Bodenkarte (gemäss Kapitel
3.3.3)
Die Darstellungen dazu sind in der
Abb. 17, S. 45
'Humusformen der generalisierten Bodenkarte' und in der
Abb. 19, S. 47
'Humusformen: modelliert' (nicht verifiziertes GIS-Produkt) zu
sehen.
Die GIS-Karte 'Humusformen:
modelliert' ist in vier Klassen unterteilt. Auf den Flächen 'nicht
eindeutig' kann sowohl die Humusform "Mull" wie auch die Humusform "Moder"
vorkommen. Die Verbreitung der zwei Humusformen wird im Modell, verglichen mit
der Bodeneigenschaft 'Humusformen' der generalisierten Bodenkarte annähernd
lagetreu wiedergegeben. Die weisse Fläche bei der Lokalität
'Chatzenruggen' westlich der Sihl, ist vom Modell aufgrund der folgenden
Bedingungen, aufgelistet in der
Tab. 2, S. 25
'Attribute', nicht erfasst worden:
- Für die
Bodeneigenschaftsklasse "Mull" werden nur Böden mit einer Neigung von mehr
als 20% berücksichtigt, d. h. alle Flächen mit einer Neigung von unter
20% werden bei der Berechnung nicht
berücksichtigt.
- Für
die Bodeneigenschaftsklasse "Moder" werden nur die Flächen mit den
pH-Werten "sauer" und "mittel" berücksichtigt. "Basenreiche" Böden
werden bei den Berechnungen nicht mit
berücksichtigt.
Die in diesem Abschnitt folgenden
Ausführungen gelten für alle drei Beispiele. Die übrigen weissen
Flächen, sie entsprechen in der generalisierten Bodenkarte den Flächen
1, 2, 4 (z. T.), 5 (z. T.), 21 (z. T.), entstanden, weil der Waldgesellschaft
Nr. 17 (Eiben-Buchenwald) kein Wert zugeordnet werden konnte. Der Grund
dafür liegt darin, dass diese Vegetationseinheit in einem Ökogramm
eingeordnet ist, welches Informationen zu wechselnden Wasserbedingungen
enthält. Dieses spezielle Ökogramm ist nicht in die Untersuchungen
einbezogen worden, da die Waldgesellschaft Nr. 17 als einzige darin vertreten
ist. Daraus folgt, dass den Datensätzen 'WHH' und 'pH' für
diese Flächen hier kein Wert zugeordnet werden kann. Die zwei Arten der
weissen Flächen konnte in den Modellierungen (= Resultatsgrids) nicht
unterteilt werden.
Allgemein kann zur modellierten Humusform
gesagt werden, dass nur wenige Flächen der Klasse "nicht eindeutig"
zugeordnet worden sind. Dies begründet sich damit, dass die
Bodeneigenschaft 'Humusform' nur in zwei Klassen unterteilt ist oder dass
die Eingangsgrössen des Modells die Unterscheidungen dieser
Bodeneigenschaft gut beschreiben. Die Eingangsgrössen sind die aus dem
GIS/NLS abgeleiteten Datensätze.
Die Lage und die Verbreitung der
Humusformen werden im Modell gut wiedergegeben.
Beispiel:
Bodeneigenschaft 'Basenhaushalt' [pH]
1. Schritt: Generalisierung der
Feldkarte
Die Darstellungen sind in der
Abb. 20, S. 48 'pH der
Feldkarte' und in der
Abb. 21, S. 49 'pH der
generalisierten Bodenkarte' zu finden.
Den weissen Flächen in der
Abb. 20 'pH der
Feldkarte' wurde kein Wert des Basenhaushaltes zugeordnet. Es handelt sich
v. a. um Flächen mit einer Neigung von mehr als 40%, bei denen der pH-Wert
nicht gemessen wurde. Eine Ausnahme bildet das Polygon Nr. 19, welches eine
stark vernässte Fläche markiert. Sie ist in vier Klassen unterteilt.
In etwa 80% der Testgebietsfläche ist der pH-Wert "stark sauer" gemessen
worden. In der generalisierten Karte sieht die Verteilung der pH-Werte ganz
anders aus. Die Gründe dafür, sind in der Tabelle 'Analyse 2'
(siehe unten) erklärt.
Die
Abb. 21 'pH der
generalisierten Bodenkarte' ist in fünf Klassen unterteilt. Die
Klasse "nicht eindeutig" deckt die Polygone ab, bei welchen sich die pH-Werte so
kleinräumig ändern, dass nicht für jede Änderung ein neues
Polygon ausgeschieden werden konnte.
In der Tabelle 'Analyse 2' sind die
Unklarheiten des 1. Schrittes für den 'pH'
aufgelistet.
Tab. 5: Analyse 2
pH
|
|
Nr.
|
Feldkarte
|
Gen. Bodenkarte
|
Begründung
|
1)
|
Neutral (3)
Sauer (5)
|
Schwach sauer (15)
|
Bei der generalisierten Bodenkarte
wurde der durchschnittliche pH-Wert der zwei Flächen aus der Feldkarte
eingetragen.
|
2)
|
Stark sauer (33, 35-38, 41, 49-51,
53-55, 61
|
Sauer (3, 6, 8, 9, 10,
20)
|
Die Generalisierung wurde im
Hinblick auf eine Gesamtbodenkarte durchgeführt. Dabei wurde ein
Klassenwechsel vorgenommen zugunsten des Gesamteindruckes. Dies ist
zulässig, weil das Attribut zur Gruppe der untergeordneten Parametern
gezählt wird.
Der Klassenwechsel von "stark sauer"
zu "sauer" entstand aus der theoretischen Überlegung, dass bei diesen
Hangflächen das Hangwasser den Basenhaushalt beeinflussen
kann.
|
2. Schritt: Modellierung der
generalisierten Bodenkarte (gemäss Kapitel
3.3.3)
Die Darstellungen dazu können in der
Abb. 21, S. 49 'pH der
generalisierten Bodenkarte und in der
Abb. 22, S. 50 'pH:
modelliert' (nicht verifiziertes GIS-Produkt) betrachtet
werden.
Die GIS-Karte 'pH: modelliert' weist
sechs Klassen auf. Die Klasse "nicht eindeutig" setzt sich aus mehr als einer
pH-Klasse zusammen. Die Ausdehnung entspricht im Wesentlichen den Gebieten, die
in der generalisierten Bodenkarte als "sauer" kartiert sind. Es ist das Gebiet
des Tannenbacherbodens. Es ist eine Übergangsfläche zwischen dem
Steilhang im Westen und der Hangterrasse im Osten. Diese
Übergangsfläche lässt sich damit erklären, wie bereits in
der Tab. 5 'Analyse
2' erwähnt, dass der pH-Wert durch den Hangwassereinfluss erhöht
werden kann. Der niedrige pH-Wert der Terrasse liegt darin begründet, dass
kein karbonathaltiges Material eingetragen wird und dass anfänglich
vorhandene Karbonat bereits ausgewaschen ist. Sie wird im Gegensatz zur
Übergangsfläche nicht vom Hangwasser beeinflusst, und die
Bodenentwicklung läuft ungestört ab.
Die Gebiete der pH-Klasse "neutral"
konzentrieren sich vor allem auf das Birribodenbachtobel, den
Wüesttobelbach und die Steilhänge. Dort wird stetig karbonathaltiges
Material nachgeführt oder mit dem Hangwasser eingewaschen.
Die weisse Fläche bei der
Lokalität 'Chatzenruggen' westlich der Sihl, ist vom Modell aus
folgenden Gründen, sie sind in der
Tab. 2, S. 25
'Attribute' aufgeführt, nicht erfasst worden:
- Für die
Bodeneigenschaftsklassen "stark sauer" und "sauer" werden die Flächen
"basenreich" und "feucht" bei den Berechnungen für die Modellierung nicht
berücksichtigt.
- Für
die Bodeneigenschaftsklassen "schwach sauer" wird die Fläche der
Waldgesellschaft Nr. 8 (Waldhirsen-Buchenwald) nicht in die Modellierung
einbezogen.
- Für
die Bodeneigenschaftsklassen "neutral" wird die Fläche mit einer Neigung
von unter 20% nicht berechnet, d. h. alle Flächen mit einer Neigung von
über 20% werden in Modellberechnungen
miteinbezogen.
Die übrigen
weissen Flächen erklären sich analog der Erläuterungen beim 2.
Schritt des Beispiels 'Humusform'.
Auffallend an dieser Modellierung ist die
flächenmässig grosse Zuordnung zur Klasse "nicht eindeutig". Die
Klassen "sauer" und "schwach sauer" sind praktisch nicht vertreten, im Gegensatz
zu den Klassen "stark sauer" und "neutral". D. h. die Modellierung der pH-Werte,
welche zwischen "stark sauer" und "neutral" liegen, ist mit dem Modell schlecht
möglich. Dagegen werden die zwei extremsten pH-Werte vom Modell ausreichend
erfasst.
4.2.3. Beispiel: Bodeneigenschaft 'Wasserhaushalt' [WHH]
1. Schritt: Generalisierung der
Feldkarte
Die Darstellungen sind in der
Abb. 23, S. 51 'WHH der
Feldkarte' und in der
Abb. 24, S. 52 'WHH der
generalisierten Bodenkarte' zu sehen.
Bei der Kartierung sind zwei, vom Wasser
geprägte, Bodentypen erfasst worden. Der Bodentyp 'Gley',
welcher durch den Einfluss von Hang- und Grundwasser entsteht. Die
Intensität dieses Prozesses wird mit G1 (schwach) bis G6 (sehr stark)
angegeben. Der Bodentyp 'Pseudogley' entsteht, wenn die
Bodenentwicklung zeitweise von Stauwasser geprägt wird. I1 steht für
eine schwache Ausprägung und I4 bezeichnet sehr stark pseudovergleyte
Böden.
Den weissen Flächen in der
Abb. 23 'WHH der
Feldkarte' wurde kein Wert des Wasserhaushaltes zugeordnet. Es sind die
Flächen, bei welchen die Hydromorphie-Merkmale untergeordnet sind. Die
Bodeneigenschaft 'Wasserhaushalt der Feldkarte' ist in vierzehn Klassen
unterteilt.
Zur
Abb. 24 'Wasserhaushalt
der generalisierten Bodenkarte' ist zu vermerken, dass die Klassen G1, G2
der Fläche "Hydromorphiemerkmale: untergeordnet" zugeteilt wurden. Die
Gründe sind in der Tabelle 'Analyse 3' (siehe unten) erklärt.
Diese Abbildung ist in neun Klassen unterteilt dabei sind nur drei eindeutige
Klassen ausgeschieden worden. Die Klasse "nicht eindeutig" deckt wiederum die
Polygone ab, bei welchen sich die Wasserhaushalt-Werte so kleinräumig
ändern, dass nicht bei jeder Änderung ein neues Polygon ausgeschieden
werden konnte.
In der Tabelle 'Analyse 3 'sind die
Unklarheiten des 1. Schrittes für den 'WHH'
aufgelistet.
Tab. 6: Analyse 3
WHH
|
|
Nr.
|
Feldkarte
|
Gen. Bodenkarte
|
Begründung
|
1)
|
I1 (33, 38, 56)
|
z. T. nicht eindeutig (5,
21)
|
Die Klasse I1 bezeichnet
Flächen mit schwachen Anzeichen einer Vergleyung. Eine Zuordnung zur Klasse
"Hydromorphiemerkmale untergeordnet" ist problemlos.
|
2)
|
I3 (41)
|
I2 (20)
|
Die Generalisierung wurde im
Hinblick auf eine Gesamtbodenkarte durchgeführt. Dabei wurde ein
Klassenwechsel vorgenommen zugunsten des Gesamteindruckes. Der Klassenwechsel
von "I3" zu "I2" entstand aus der theoretischen Überlegung, dass der Grat
nicht stark von Stauwasser geprägt sein kann.
|
Das Beispiel 'WHH' dient zur
Anschauung eines Parameters, welcher zu detailliert kartiert worden ist. Die
hier verwendete Einteilung in die Klassen I1 - I4 und G1 - G6 ist
für die Bodenkartierung in der Landwirtschaft üblich. Der
Wasserhaushalt ist in der Landwirtschaft, im Gegensatz zum Wald, von zentraler
Bedeutung. Mit einer einfacheren Einteilung könnte der Wasserhaushalt des
Waldbodens ausreichend erfasst werden. Mit einer Einteilung in die Klassen G1
- G3 und I1 - I2 würde die Anzahl der zu kartierenden
Möglichkeiten zur Hälfte verringert.
2. Schritt: Modellierung der
generalisierten Bodenkarte (gemäss Kapitel
3.3.3)
Die Darstellungen sind in der
Abb. 24, S. 52 'WHH der
generalisierten Bodenkarte' und in der
Abb. 25, S. 53 'WHH:
modelliert' (nicht verifiziertes GIS-Produkt) zu sehen.
Die GIS-Karte 'WHH: modelliert' weist
10 Klassen auf. Die Klasse "G5" ist die einzige eindeutige Klasse. Bei den
übrigen Klassen sind verschiedene Stärken von vergleyten Böden
modelliert worden.
Allgemein kann zu diesem Beispiel gesagt
werden, dass die Modellierung nicht interpretiert werden kann. Nur eine Klasse
(G5) ist vom Modell eindeutig erfasst worden. Die restlichen Klassen konnten nur
als Gruppen erfasst werden. Die einzelnen Gruppen von Intensitäten
überschneiden sich innerhalb der Klassen, d. h. es ist keine korrekte
Klassifizierung der modellierten Bodeneigenschaft 'WHH' möglich. Die
Gründe liegen in der feinen Unterteilung der Wasserhaushaltsklassen und im
Unvermögen der Eingangsgrössen, diese Einteilung zu erfassen.
Zusätzlich muss berücksichtigt werden, dass schon in der
generalisierten Variante die Bodeneigenschaft 'WHH', mit einer einzigen
Ausnahme, nur mit Gruppen klassifiziert worden ist. Daraus folgt, dass ein zu
modellierendes Attribut in weniger Klassen unterteilt sein
sollte.
Die weissen Flächen sind analog der
Erklärungen beim 2. Schritt des Beispiels der 'Humusform'
entstanden.
______________________
Abb. 17: Humusformen der
Feldkarte
Abb. 18: Humusformen der generalisierten
Bodenkarte
Abb. 19: Humusformen:
modelliert
Abb. 20: pH der Feldkarte
Abb. 21: pH der generalisierten
Bodenkarte
Abb. 22: pH: modelliert
Abb. 23: Wasserhaushalt der
Feldkarte
Abb. 24: Wasserhaushalt der generalisierten
Bodenkarte
Abb. 25: Wasserhaushalt:
modelliert
4.2.4. Tabelle 'Attribute'
In der Tabelle 'Attribute'
(Tab. 2, S. 25) sind die
Bedingungen aufgeführt, welche bei den graphischen Auswertungen der von den
GIS/NLS abgeleiteten Datensätzen (Neig, WHH, pH, Krümmung, Vegetat,
Strahl) eruiert worden sind. (Die Bedingungen sind Ergebnisse der graphischen
Auswertungen, deshalb werden sie an dieser Stelle beschrieben.) Jede der
Bodeneigenschaftsklassen wird mit einer unterschiedlichen Anzahl von Bedingungen
charakterisiert. In ARC/INFO sind diese Bedingungen mit einer con-Funktion zu
einer Vereinigungsmenge berechnet worden. Da die Berechnungsart nicht einer
Schnittmenge entspricht, ist eine relativ grosse Fläche einer
möglichen Verbreitung einer Bodeneigenschaftsklasse modelliert
worden.
Nachfolgend sind die in dieser Arbeit
verwendeten Attribute aus der Legende der generalisierten Bodenkarte
(Tab. 2) aufgelistet und
beschrieben:
- Die Bodeneigenschaft
'Humusform': Dieser Parameter eignet sich für die Untersuchungen zu
der Modellierung, denn jedes Polygon ist nur einer Klasse zugeordnet worden.
Für weitere Bemerkungen siehe Kapitel
4.2.1.
- Die
Bodeneigenschaft 'pH': Die meisten Flächen sind einem eindeutigen
pH-Wert zugeordnet worden, eine Ausnahme bilden die Polygone Nr. 17 und Nr. 21,
welchen kein eindeutiger pH-Wert zugeordnet werden konnte. Weitere
Ausführungen zu diesem Attribut sind im Kapitel
4.2.2
aufgeführt.
- Die
Bodeneigenschaft 'WHH': Dieses Attribut eignet sich in dieser Form nicht
für die Modellierung, denn nur drei Bodenpolygone (Nr. 16, Nr. 17, Nr. 20)
sind mit einem eindeutigen Parameter beschrieben. Zusammen bedecken sie eine
Fläche von unter 10% des gesamten Testgebietes. In die graphische
Auswertung wurden noch Polygone einbezogen, welche mit mehreren Klassen
beschrieben sind. Das sind die Polygonnummern 1, 4, 5, 7, 11, 13, 15. Sie sind
alle mit nahe zusammenliegenden Werten klassifiziert. Die weitere Diskussion
befindet sich im Kapitel
4.2.3.
- Die
Bodeneigenschaft 'Feinerde': Im Testgebiet ist nur ein kleiner
Flächenanteil einer eindeutigen Körnungsklasse zugeordnet worden. Es
sind die Flächen mit den Klassen "L" (Lehm), "tL" (toniger Lehm), "lT"
(lehmiger Ton), "lU" (lehmiger Schluff). Die Klassen "L", "sL-L" (sandiger Lehm
- Lehm), "tL", "L-tL (Lehm - toniger Lehm)" sind nicht alle
eindeutig, liegen jedoch im Körnungsdreieck nahe beisammen. Zusammen
bedecken sie etwa 70% der Testgebietsfläche. Die restliche Fläche wird
von Komplexen eingenommen, welche eine zu kleinräumige Variabilität
der Feinerdeklassen aufweisen, als dass sie in einzelnen Flächen
festgehalten werden könnten. Die Bodeneigenschaftsklasse "lT" bedeckt die
zweitgrösste der eindeutig zugeordneten
Flächen.
- Die
Bodeneigenschaft 'Gründigkeit': Die vier Klassen
("flachgründig", "ziemlich flachgründig", "mässig
flachgründig" "tiefgründig" ) bedecken alle eine etwa gleich grosse
Fläche. Die Klasse "tiefgründig" ist v. a. auf den flachen Gebiete zu
finden: Auf den Hangterrasse und den Flächen nahe der Sihl. Hier dominieren
stabile Verhältnisse, welche die Entwicklung eines tiefgründigen
Bodens
ermöglichen.
- Das
Attribut 'Geländeform': Dieser Parameter ist keine Bodeneigenschaft.
Es ist die Beschreibung der Topologie. Ein Teil der Klassen (z. B. Rinnen) kann
mit einer Kombination der Datensätze 'Neigung' und
'Krümmung' treffend modelliert
werden.
Bei der Beschreibung der
Attribute fällt auf, dass die Polygone oft mit einer Gruppe von Werten
beschrieben werden. Solche Polygone werden in der Bodenkartierung als Komplexe
bezeichnet. Diese nicht eindeutigen Beschreibungen wirken sich negativ auf die
Modellierung
aus.
4.2.5. Bewertung der aus dem GIS/NLS abgeleiteten Datensätze
Die folgenden sechs Datensätze wurden
aus dem GIS/NLS abgeleitet:
- Neigung: In der
Bodenkartierung ist die Neigung ein wichtiges Abgrenzungskriterium. Zusammen mit
dem Parameter 'Krümmung' können verschiedene Topologietypen
ausgeschieden werden. D. h. diese Kombination ermöglicht die Beschreibung
einzelner Teile des Reliefs. Es ist ein wichtiger Parameter für die
Modellierung.
- WHH +
pH: Diese zwei Datensätze sind aus den Daten der Standortkarte der
Vegetation abgeleitet worden. Die Werte für den Wasserhaushalt (WHH) und
den pH-Wert (pH) sind dem Ökogramm, welches für die
Vegetationskartierung verwendet worden ist, entnommen. Die graphische Auswertung
der Bodeneigenschaftsklassen mit diesen zwei Datensätzen hat die
Modellierung nicht verbessert. Dies lässt sich damit begründen, dass
die Klassifizierung beider Datensätze den Verhältnissen im Testgebiet
nicht gerecht
werden.
- Krümmung:
Gibt Hinweis auf konkave (vernässte) und konvexe (trockene) Gebiete. Siehe
oben für Hinweise auf die Kombination mit dem Parameter
'Neigung'.
- Vegetat:
Dieser Parameter unterstützt das Modell nicht. Auf dem Testgebiet sind zwar
19 von 48 Waldgesellschaften aufgeführt, flächenmässig jedoch
herrschen die Waldgesellschaften Nr. 7, Nr. 8, Nr. 11 und Nr. 12
vor.
- Strahl:
Dieser Datensatz ist aus dem DHM mit dem Programm von HÖLZLE (1994)
berechnet. Der grösste Teil des Testgebiets liegt in der Klasse mit der
Strahlungsintensität von 17 MJ/m2d. Der Strahlungsparameter
zeigte sich nur für die Bodeneigenschaften 'Feinerde',
'Humusform' und 'Gründigkeit' als
beeinflussend.
4.2.6. Bewertung der Bedingungen der Tabelle 'Attribute'
Die Bedingungen der Tabelle
'Attribute' sind die Einträge bei den weiss hinterlegten Feldern. Sie
sind die Ergebnisse der graphischen Auswertung. Einige Einträge sind aus
bodnenkundlicher Sicht fragwürdig. Ein anschauliches Beispiel dafür
ist die Verbreitung der Bodeneigenschaftsklasse "Mull", welche nur bei einer
Neigung von mehr oder gleich 20% vorkommt. Solche Einträge sind ein Zeichen
dafür, dass das Vorgehen hinterfragt werden muss. Ein weiteres Problemfeld
ist die graphische Auswertung des pH-Wertes aus der generalisierten Bodenkarte
mit dem pH-Wert aus dem Ökogramm. Erwartet wird ein mehr oder weniger
deckungsgleiches Verbreitungsmuster. Diese Erwartung wird nicht erfüllt,
denn die Übereinstimmung ist minimal. Die Konsequenz aus diesen Problemen
resultierte in der kritischen Überprüfung der Generalisierung und
deren Folgen, welche in den Kapiteln 4.2.2, 4.2.3, 4.2.4 diskutiert
wird.
4.2.7. Antwort auf die Frage "Was ist der Nutzen der Generalisierung der
Feldkarte?"
Die Frage "Was ist der Nutzen der
Generalisierung der Feldkarte?" kann wie folgt beantwortet
werden:
Die Generalisierung der Feldkarte hat sich
für das 2. Verfahren, eindeutige Elemente zu modellieren, als
ungünstig erwiesen. Da die Feldkarte im Hinblick auf eine Gesamtbodenkarte
generalisiert wurde, führten die Untersuchungen, welche mit den einzelnen
Attributen durchgeführt worden sind, zu unbrauchbaren Werten. Trotzdem war
die Generalisierung für die ganze Arbeit von grossem Nutzen, insofern dass
folgende Schlüsse gezogen werden können.
- Bei einer weiteren Arbeit
müssten die graphischen Auswertungen mit den Attributen der Feldkarte
durchgeführt werden, d. h. es darf vor der Modellierung keine
Generalisierung im Sinne einer Gesamtbodenkarte durchgeführt werden. Eine
Ausnahme können einzelne Attribute (z.B. der Wasserhaushalt) bilden,
für welche eine interne Generalisierung sinnvoll sein
kann.
- Die Analysen mit
den topologischen Parametern (Neigung, Krümmung) sind
vielversprechend. Weitere Untersuchungen sollten durchgeführt
werden.
- Die
Standortkarte der Vegetation ist für die digitale Bodenkartierung
nicht von grossem
Nutzen.
4.2.8. Fazit
Die Haupterkenntnis aus dem Kapitel
4.2 'Interpretation der
Ergebnisse' besteht darin, dass mit den Basis- bzw. den Felddaten gearbeitet
werden muss. Dieses Postulat begründet sich in den Vergleichen der
einzelnen Bodeneigenschaften des Modells mit den entsprechenden Parametern der
Feldkarte. Die Veränderungen (z. B. Klassenwechsel) und Verallgemeinerungen
(Beschreibung der Polygone mit einer Gruppe von Klassen eines Attributes) machen
die zu modellierenden Daten zu uneindeutig. Dabei ist die Eindeutigkeit
eines zu modellierenden Objektes eine Bedingung, damit vom Modell
aussagekräftige Ergebnisse berechnet werden können.
Von den drei Beispielen lässt sich
ableiten, dass bei der Modellierung die Fläche der Klasse "nicht eindeutig"
zunimmt, in je mehr Klassen das zu modellierende Attribut unterteilt ist. Um
diese Attribute exakt modellieren zu können, müssen mehr klar
voneinander abgegrenzte Eingangsgrössen vorhanden sein.
Die Untersuchungen sind zusätzlich auf
Grund der fehlenden Daten des Datensatzes der Standortkarte erschwert worden,
fliesst doch dieser, z.T. in abgeänderter Form, dreimal in das Modell ein.
Der Anteil der betroffenen Fläche ist unterschätzt
worden.
Die graphische Auswertung, welche zu den
Bedingungen führte, ist problematisch. Da die Auswertungen nicht
rechnerisch abgestützt sind, ist die Reproduzierbarkeit der eruierten
Bedingungen nicht gewährleistet. Es wurden keine Berechnungen der
graphischen Auswertungen durchgeführt, da sich die generalisierte
Bodenkarte für das 2. Verfahren, eindeutige Elemente zu modellieren, als
ungeeignet erwiesen hat.
Abgesehen von diesen Problemfeldern, hat
sich das Verfahren, die einzelnen Bodeneigenschaftsklassen zu modellieren, als
sinnvoll herausgestellt, da diese Klassen in der Bodenkunde nicht mehr weiter
unterteilte, eindeutige Grössen sind.