Neue methodische Ausrichtungen in der Bodenkartierung

Die BGR entwickelt zusammen mit den geologischen Diensten der Bundesländer seit vielen Jahren die neue Bodenübersichtskarte (BÜK) 1:200.000. Dieses hochauflösende, nationale Kartenwerk dient dazu, die im Zeitalter von Fernerkundung und digitaler Datenverarbeitung extrem gestiegenen Anforderungen an aktuelle Bodeninformationen seitens Politik, Wirtschaft und Forschung zu erfüllen.

In das komplexe neue digitale Produkt fließen eine Fülle von unterschiedlich aufgelösten und über viele Jahrzehnte erfasste regionale Kartierdaten ein. Mit neuen Vorhersagetechniken und der effektiven Nutzung bereits vorhandener Informationen möchte die BGR die Qualität dieser Fachdaten verbessern und andererseits noch verbliebene weiße Flecken in der „bodenkundlichen Landschaft“ füllen. „Moderne geografische Informationssysteme helfen, Daten aus bereits kartierten Gebieten zu nutzen, um Vorhersagen für Gebiete mit fehlenden Kartierdaten, aber ähnlichen Standortsbedingungen, zu treffen“, so Ulrich Stegger, Leiter des Projekts ‚Fachinformationssystem Boden’.

Auf der Basis komplexer Reliefparameter, die aus digitalen Höhenmodellen abgeleitet werden, sowie verfügbarer Kartierdaten zu Geologie und Boden können Vorhersagen über die Verbreitung von Böden im Zielmaßstab 1:200.000 gemacht werden. Damit können unterschiedlich abgeleitete Grundlagendaten verbessert wie auch fehlende ergänzt werden. Diese Unterschiede in der Datengrundlage resultieren aus verschiedenen regionalen Kartierverfahren und Interpretationen durch verschiedene Kartierer vor Ort. Datenlücken für systematisches Arbeiten mit Geoinformationssystemen (GIS) entstehen dort, wo historische Kartierergebnisse nicht digital, sondern lediglich gedruckt vorliegen sowie bei tatsächlich fehlender Kartierung vor Ort. Das große Interesse der BGR liegt zudem darin, in einer verhältnismäßig datenreichen Umgebung Deutschlands Erfahrungen zu sammeln, die im Kontext für Europa bzw. in der Technischen Zusammenarbeit hilfreich sind.

Die Geomorphographische Karte der Bundesrepublik Deutschland Quelle: BGR

Erster Schritt beim Einsatz neuer Kartiertechniken war die Entwicklung und Nutzung der Geomorphographischen Karte Deutschlands (GMK 1000) für die Abstimmung der Bodenübersichtskarte 1:200.000, insbesondere im Grenzbereich von Bundesländern und in den Mittelgebirgen. Dieser Karte liegt der Ansatz zugrunde, Reliefeinheiten für die Bodenkartierung deutschlandweit einheitlich aus digitalen Geländemodellen abzuleiten.

Der Ansatz der GMK wurde kürzlich an einem Testblatt 1:200.000 in enger Zusammenarbeit mit dem Geologischen Dienst Nordrhein-Westfalen (Krefeld) erweitert. Dabei wurden komplexe Reliefparameter aus einem digitalen Höhenmodell mit 25 Meter Auflösung abgeleitet und in Verbindung mit geologischen Kartierdaten so mit einem statistischen Klassifikationsverfahren gegliedert, dass die von Kartierern vorskizzierten Legendeneinheiten im GIS abgegrenzt werden können (Projekt „Soil Inference and Mapping“, SIAM). Entwickelt und kalibriert in kartierten Gebieten sowie unter Einbeziehung der Erfahrungen der geländekundigen Kartierer im Hinblick auf die Bodenbildungsbedingungen im Zielgebiet, konnte so ein Bodenlandschaftsmodell entwickelt werden, das innerhalb einer Bodengroßlandschaft auch für diejenigen Bereiche gültig ist, die nicht kartiert wurden. „Damit können wir die Verbreitung von Böden aus gut kartieren Gebieten auch für veraltet- bzw. nicht-kartierte Gebiete vorhersagen“, so Jan Willer, Geologe und wissenschaftlicher Mitarbeiter im Projekt SIAM.

Die digitale Konzeptkarte für typische Bodengroßlandschaften im Bereich des Berglands im Blatt Köln der Bodenübersichtskarte 1:200.000 Quelle: BGR

Die methodischen Arbeiten aus dem Projekt SIAM werden derzeit in Zusammenarbeit mit dem Sächsischen Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG) und weiteren Projektpartnern am Blatt Chemnitz im Maßstab 1:250.000 im Rahmen des EU-Projekts „e-SOTER“ erweitert. Dabei kommen auch radiometrische Daten sowie in anderen Pilotgebieten (aride Klimazonen mit weitestgehend fehlender Vegetation) Satellitendaten zum Einsatz. Damit sollen Bodeneigenschaften (Textur, Gestein, Humusgehalt, Ausgangsgestein indirekt über Vegetationsindizes) kartiert werden. Die BGR konzentriert sich hier insbesondere auf die verbesserte Kartierung des Ausgangsgesteins, deren Abgrenzungen in Bodenkarten oftmals von denen in geologischen Karten abweichen – bedingt durch Verwitterungs- und Umlagerungsbildungen.

Die methodischen Ergebnisse im Projekt e-SOTER fließen in das GEOSS-Projekt („Global Soil Data“) ein. Bei diesem Projekt wird an einem globalen „Bodeninformationssystem“ gearbeitet, bei dem interoperable Bodendaten unterschiedlicher Herkunft als Web-Dienste bereitgestellt werden. Große Bedeutung nehmen dabei Rasterkarten mit Bodeneigenschaften in 90 Meter Auflösung ein, die auf der Basis des weltweit verfügbaren SRTM-Höhenmodells sowie in die Landschaft extrapolierter punktueller Messungen und Schätzungen entwickelt werden (z.B. C-Gehalt, pH-Wert).

„Diese neuen methodischen Ausrichtungen bilden den Grundstock für ein zukünftig verstärktes Engagement der BGR-Bodenkunde in Projektgebieten mit akutem bodenkundlichen Datenmangel“, betont Rainer Baritz, Leiter des Arbeitsbereichs ‚Fachinformationssysteme, Harmonisierung und Qualitätssicherung von Flächendaten’. „Aus der Verbindung konventioneller Kartierung und digitaler Methoden können Unsicherheiten der bodenkundlichen Datenbasis für anwendungsorientierte Modellierungen besser quantifiziert werden – z.B. bei der Modellierung von Klimafolgen auf die Landnutzung“, so Baritz.