GPS-Kartierung von Bäumen und Sträuchern
im Arboretum Freiburg-Günterstal

von Rainer Oberle
Mai 2001

Das Arboretum Freiburg-Günterstal im Städtischen Forstamt Freiburg wurde im Jahr 1975 - aufbauend auf ersten Anpflanzungen von fremdländischen Gehölzen im Jahr 1896 und fortgeführt durch Oberförster Frank ab 1930 - in Zusammenarbeit mit dem Forstbotanischen Institut und dem Botanischen Garten der Albert-Ludwig-Universität begründet.
Das Arboretum des Städtischen Forstamtes ist Teil des Bergwaldes und liegt im Bereich des Vorortes Günterstal in 290-420 m über NN. Die Gesamtfläche des Arboretums beträgt ca. 100 ha. Es ist eingebunden in den vorhandenen Waldbestand und soll dies auch künftig bleiben. Der Niederschlag beträgt ca. 1000 mm/Jahr. Das Grundgestein ist Gneis. Die Verwitterungsböden sind überwiegend humose, tiefgründige, oft gut verlehmte Braunerden. Die Gesamtfläche des Arboretums besteht aus leicht bis stark geneigten, geleg entlich auch steilen Hanglagen mit allen Expositionen.
Die Baumartenvielfalt vergleichbarer geographischer Breiten in Amerika und Ostasien ist gegenüber Europa auffallend groß. Die Ursache hierfür war die Möglichkeit des Ausweichens der Baumarten vor dem Eis während der Eiszeiten und die spätere Rückwanderung. Diese Möglichkeit des Rückwanderns bestand auf dem europäischen Kontinent infolge der in Ost-West-Richtung verlaufenden Gebirge nicht oder nur in geringem Umfang. Viele Baumarten, die heute wieder eingebürgert werden, waren also vor den Eiszeiten in unseren Wäldern heimisch, so z.B. Sequoiadendron, Thuja, Taxodium, Magnolia, Ficus, Pistacia, Liriodendron u.a.m. So gesehen handelt es sich bei der Wiedereinbürgerung nicht um den Anbau "fremdländischer Baumarten", sondern um die Rückführung ehemals heimischer Baumarten. Dazu soll das Arboretum beitragen!
Die Artenzahl im Arboretum betrug im Jahre 1960 ca. 100 und ist heute auf über 1000 angewachsen. Diese Vielzahl von Baum- und Straucharten muß erfaßt sein und sollte kartographisch dargestellt werden können. Dies dient in erster Linie zur eigenen Verwaltung, ferner auch - im Rahmen eines Pilotprojektes- zur Darstellung über dynamische Seiten, im Internet.
Die Erfassung erfolgt unter Einbeziehung neuester technischer Möglichkeiten nämlich des Einsatzes des GPS (GPS = Global Positioning System), in Verbindung mit einer bereits erstellten Baumdatei und der Darstellung anhand einer digitalen Karte. Diese Aufgabe wird als Diplomarbeit von Uli Narman durchgeführt. Das Projekt läuft in Zusammenarbeit zwischen dem Institut für Fernerkundung und Landschaftsinformationssysteme (FELIS) und dem Städtischen Forstamt Freiburg.
Die Durchführung dieser Aufnahme, die dabei gemachten Erfahrungen und die Beurteilung der abgeschlossenen Arbeit könnten Anlaß für weitere Erfassungen von privaten oder öffentlichen Anlagen und Sammlungen sein. Schon heute werden aus Gründen der Verkehrssicherungspflicht entsprechende Daten zu Pflanzungen in öffentlichen Grünanlagen, sogenannte Baumkataster, erstellt. Eine Vereinheitlichung der Aufnahmekriterien, sowie ein vergleichbares Datenformat wären sinnvoll, um Mitarbeitern in kommunalen Verwaltung en oder auch Kustoden in Botanischen Gärten ein Instrument zur Verfügung zu stellen, Bestandsdaten zu erheben, zu verwalten, und mit anderen zu vergleichen.

 

Beispiel einer GPS-Messung im Freiland

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Uli Narmann beginnt zunächst damit, die externe Satelliten-Empfangsantenne aufzubauen. Der Empfänger (GeoExplorer 3 der Firma Trimble) wird in eine eigens dafür vorgesehene Halterung am portablen Antennenmast gesteckt. Das Gerät kann auch mit einer internen Antenne betrieben werden, doch erhöhen sich die Empfangsleistung und -qualität stark, wenn auf die externe Antenne zugegriffen wird. Wenn das Gerät empfangsbereit ist, also mindestens 3 Satelliten in einer günstigen Konstellation geortet hat, kann mit den Messungen begonnen werden. Für eine 3D-Messung werden 4 Satelliten benötigt.
Dichtstehende Baumkronen sowie Seitentäler mit großer Abschirmung erschweren die Peilung der mindestens 4 Satelliten, die für eine Messung benötigt werden, enorm. Das kommt daher, daß sich Sender und Empfänger auf einer quasi optischen Linie befinden müssen, um optimale Werte zu liefern. Manchmal dauert es 20 Minuten, bis die 300 Werte pro Baum ermittelt sind. Im günstigsten Falle dauert eine Messung nur ca. 5 Minuten.

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Das Gerät wird so nahe wie möglich an die zu messende Pflanze gesteckt. In diesem Fall eine Kiefer, Pinus bungeana. Aus 300 Einzelmessungen (jede Sekunde eine Messung) wird ein Mittelwert errechnet. Grafisch ergibt sich aus diesen 300 Einzelmessungen ein Punktebündel, aus dem dann, der Mittelwert errechnet wird. Das ergibt eine Genaugkeit von +/- 5 m.
Man unterscheidet bei den GPS-Empfängern zwischen Echt-Zeit-Empfängern (real-time correction), die direkt mit einer Referenzstation verbunden sind und etwaige Abweichungen gleich herausrechnen und Geräten, bei denen die Daten später mittels einer Korrektur bereinigt werden (post-processing).

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Hier sieht man schon den fertigen Datensatz für unsere Kiefer. Durch die Angabe der Höhe über NN (untere Zeile) kann später sogar einmal ein 3D-Modell erstellt werden. Da für das Arboretum schon eine umfangreiche Datensammlung im Excel-Format besteht, ist auch geplant, diese Daten sowie die spätere grafische Darstellung der Standorte mittels georeferenzierter digitaler Kartenaussschnitte per Internet zur Verfügung zu stellen.
Bei der Eingabe in den GPS-Empfänger verwendet Uli Narmann deshalb als Baum-Identifikationsnummer die Akzessionsnummer (interne Nummerierung) aus der umfangreichen Excel-Tabelle. Über diese gemeinsame Schlüsselnummer können später die Daten miteinander verbunden werden.
Auf dem rechten Bildrand erscheint die Zahl 5. Sie gibt Auskunft über die aktuelle Zahl und Verfügbarkeit der insgesamt 24 Satelliten, die für die Messungen genutzt werden.

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Hier sieht man, welche der insgesamt 24 Satelliten im Moment zur Verfügung stehen. Rechts oben wieder die Anzahl der Satelliten. In den schwarzen Kästchen in der Bildmitte, also in dem Kreis, werden die Nummern der aktuell messenden Satelliten angezeigt. Ein transparentes Kästchen zeigt zwar einen lokalisierten Satelliten, aber das Empfangssignal ist zu schwach für eine Messung. Am linken Bildrand in vertikaler Anordnung nochmals eine Übersicht der angezeigten Satelliten.