Geographic Information System

Geographic Information Systems as a Tool for Environmental Assessment

Geographische Informationssysteme (GIS) sind aufgrund der Komplexität und des Umfangs der heute verfügbaren Informationen zu einem Standardwerkzeug für die Umweltbewertung und -analyse geworden. In den letzten Jahrzehnten hat die steigende Nachfrage nach effizienter Speicherung, Analyse und Darstellung von Umweltdaten zum Einsatz von Computern und zur Entwicklung von hochentwickelten Informationssystemen geführt. GIS ermöglichen es den Nutzern, räumliche Daten von einem geografischen Standort aus für eine bestimmte Zielsetzung anzuzeigen und zu vergleichen, und sie können die Modellierung von Auswirkungen ermöglichen. Die Kombination von GIS mit zugehörigen Datenquellen, wie z. B. Fernerkundungsbildern, ist bei der Umweltüberwachung und -bewertung inzwischen üblich. Die Fähigkeit, umfangreiche Datensätze unterschiedlicher Herkunft, Formate und Maßstäbe zu verwalten, ermöglicht es den Analytikern, Umweltstudien auf unterschiedliche Weise anzugehen (Silveira et al., 1996).

Rudimentäre GIS wurden in den späten 60er Jahren entwickelt und bereits Mitte der 70er Jahre für die Analyse von Umweltauswirkungen eingesetzt. Die in Kapitel 6 behandelte Overlay-Technik wurde Anfang der 1970er Jahre computerisiert und zunächst für die Standortwahl von Stromleitungen und Straßen eingesetzt. Verbesserungen bei den GIS ermöglichten ihren Einsatz für die Umweltbewertung und -analyse (Haklay et al., 1998). Die Anwendung von GIS für Umweltanalysen nimmt weiter zu.

Die Verwendung eines GIS als Umweltmodellierungswerkzeug ermöglicht es Modellierern, Datenbankfunktionen, Datenvisualisierung und Analysewerkzeuge in einer einzigen integrierten Umgebung zu integrieren. Obwohl GIS als Werkzeuge für die Umweltbewertung weit verbreitet sind, beschränkt sich ihr Einsatz jedoch weitgehend auf grundlegende GIS-Funktionen wie Kartenerstellung, Overlay und Pufferung (Haklay et al., 1998). Dadurch werden die räumlichen Analyse- und Modellierungsmöglichkeiten eines GIS nicht voll ausgeschöpft. Künftige Anwendungen von GIS in der Umweltbewertung werden sich von der einfachen Speicherung und Anzeige von Daten zu anspruchsvolleren Datenanalysen und Modellierungsmöglichkeiten weiterentwickeln, um Vergleiche zwischen alternativen Vorgehensweisen zu ermöglichen. Ein Beispiel wäre die Bewertung der Kompatibilität einer vorgeschlagenen Aktivität mit den Böden und der Vegetation an mehreren möglichen Projektstandorten. Während einfache Überlagerungen die Überschneidung mehrerer Elemente zeigen können, sind fortgeschrittene GIS-Programme in der Lage, die Eignung für viele Faktoren gleichzeitig zu bewerten und einzustufen. Die Entwicklung intelligenter GIS zur Unterstützung raumbezogener Analyseentscheidungen wird in Zukunft eine große Rolle in der Umweltforschung spielen (Silveira et al., 1996).

GIS bietet ein Werkzeug, das besonders bei komplexen Modellierungsvorhersagen nützlich ist. Aktuelle GIS verwalten Daten durch vier Prozesse. Die Kodierung ist der Prozess der Erstellung digitaler Abstraktionen der realen Welt, die Speicherung ist die Fähigkeit, diese Daten effektiv zu handhaben, die Analyse ist die Korrelation von räumlichen Daten zu Variablen, und schließlich werden die Ergebnisse durch einen Anzeigeprozess dargestellt. In GIS werden auch Metadaten oder „Daten über die Daten“ gespeichert. Damit Modellierer die Vorteile eines GIS bei der komplexen Modellierung voll ausschöpfen können, müssen die beiden Systeme eng miteinander gekoppelt sein (Karimi et al., 1996).

Obwohl der Einsatz von GIS bei der Analyse von Umweltauswirkungen viele Vorteile bietet, gibt es mehrere Faktoren, die ihre Anwendbarkeit einschränken können. Viele dieser Einschränkungen hängen mit den wirtschaftlichen Aspekten zusammen. Die Zusammenstellung der erforderlichen Daten, die Einrichtung eines GIS und die Analyse der Ergebnisse des Systems sind mit einem erheblichen Zeit- und Kostenaufwand verbunden. Zu den Kosten kommt hinzu, dass für den Betrieb und die Wartung eines GIS Fachpersonal erforderlich ist. Die Informationen in einem GIS werden schnell veraltet („Zahlen vom letzten Jahr“), und der GIS-Verantwortliche muss bereit sein, sich für die kontinuierliche und oft teure Datenerfassung und -eingabe einzusetzen. Dies ist besonders wichtig, wenn sich die Umgebung in großem Umfang verändert hat, z. B. durch einen Waldbrand, die Verlagerung von Tierpopulationen oder die Ausdehnung von Wohngebieten in Vororten. GIS-Software ist anfällig für Updates, Überarbeitungen, Viren und Fehler, und GIS-Hardware ist oft teuer und schwierig zu warten. Bei der Verwendung eines GIS zur Vorbereitung einer Umweltverträglichkeitsprüfung muss das Personal nicht nur über technische Kenntnisse des Computersystems, sondern auch über die Umweltprobleme verfügen, die es behandeln soll. Die wirtschaftlichen Bedenken können bei der Verwendung eines GIS für die Umweltverträglichkeitsprüfung besonders relevant sein, da Umweltverträglichkeitsstudien oft von privaten Beratern durchgeführt werden, die in einem stark kostenorientierten Markt tätig sind (Haklay et al., 1998).

Neben den wirtschaftlichen Einschränkungen gibt es noch weitere Bedenken bei der Verwendung von GIS oder anderen Computerhilfsmitteln für die Umweltverträglichkeitsprüfung. Der Mangel an Daten, die Kosten für die Beschaffung solcher Daten und ihr Genauigkeitsgrad schränken oft die Anwendbarkeit von GIS für kostengünstige, kleine Projekte ein. Außerdem besteht, wie bei vielen hochtechnischen Systemen, die Gefahr eines „Tunnelblicks“. Der Benutzer kann leicht davon ausgehen, dass alle Faktoren und Überlegungen im System berücksichtigt wurden. Infolgedessen kann der Benutzer andere Faktoren übersehen, die für das lokale Umfeld von wesentlicher Bedeutung sind und durch den verwendeten GIS-Datensatz nicht abgedeckt werden. Ähnlich wie bei vielen expertenbasierten Tools besteht die Gefahr, dass der Benutzer das System als „Black Box“ betrachtet. Das System nimmt Eingaben entgegen und erzeugt Ausgaben; der Denkprozess wurde im System versteckt, und der interne Prozess ist möglicherweise unbekannt, was dazu führt, dass seine potenziellen Unzulänglichkeiten nicht vollständig berücksichtigt werden. Darüber hinaus sind die individuellen Urteile und Werte in der Systemsoftware verinnerlicht worden. Die Umweltparametersätze enthalten „Fakten“ (tatsächliche Daten oder manchmal auch Schätzungen), die von verschiedenen Spezialisten zusammengetragen wurden. Die Entscheidungen darüber, welche Informationen in diese Wissensbasis aufgenommen werden sollen, beruhen auf den Einschätzungen des Einzelnen. Diese Entscheidungen spiegeln sowohl individuelle und regionale Werte als auch Kriterien im Zusammenhang mit der Spezialisierung der beteiligten Experten wider. Bei der Verwendung von Computersystemen können diese Entscheidungen weder vom Benutzer noch von Prüfern offen überprüft werden; die Informationen sind im Computer gespeichert. Außerdem können einige Datensätze sensible räumliche Daten enthalten, die nicht veröffentlicht werden dürfen, wie z. B. die Lage archäologischer Stätten. Diese Daten sind für die Vorbereitung der Analyse erforderlich, sollten aber für Beobachter, die sie nicht kennen müssen, nicht sichtbar sein. Insgesamt wird durch den verstärkten Einsatz von Technologie zur Verarbeitung großer Datenmengen eine Barriere zwischen dem Nutzer und der Identifizierung der Auswirkungen des Prozesses aufgebaut. Die Gefahr besteht darin, dass die Benutzer die Ergebnisse von Expertensystemen unhinterfragt übernehmen und danach handeln, ohne den Prozess zu verstehen und die Anwendung der Ergebnisse sorgfältig zu prüfen (Morgan, 1998).

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Potenzial von GIS für Umweltverträglichkeitsanalysen zwar bekannt ist, die tatsächliche Anwendung der analytischen Fähigkeiten von GIS sich jedoch noch weiterentwickelt. Ein GIS eignet sich gut für große, etablierte Bundesstandorte, wie z.B. einen Park oder eine Forschungseinrichtung, mit einem langfristigen Auftrag und einer relativ stabilen Umweltgrundlage. Es funktioniert nicht so gut bei programmatischen Analysen, Vorschlägen mit verstreuten Umsetzungsstandorten oder bei Maßnahmen der Behörde, die für Gebiete mit minimalen Umweltgrundlageninformationen vorgeschlagen werden. Nur eine kleine Anzahl von Behörden und Beratern verfügt über alle Fähigkeiten und Ressourcen, um Analysen auf diesem höheren Niveau durchzuführen. Ein breiterer Einsatz dieses Ansatzes erfordert Verbesserungen im Bereich der GIS sowie die Entwicklung eines höheren Niveaus an Fachwissen des Personals und eine erhebliche Verringerung des Zeit- und Kostenaufwands für die Durchführung. In Anbetracht des hohen Zeit- und Kostenaufwands, der bei Umweltverträglichkeitsprüfungen üblicherweise anfällt, dürften diese Probleme die regelmäßige Anwendung fortgeschrittener GIS-Techniken besonders stark einschränken. Mit Verbesserungen bei diesen einschränkenden Faktoren könnte jedoch ein Großteil des Folgenabschätzungsprozesses durch Fortschritte wie die Verwendung universeller lokaler oder regionaler Datenbanken, die allen Nutzern zur Verfügung stehen, und standardisierte Analysewerkzeuge, die speziell für diesen Zweck entwickelt wurden, potenziell weitgehend automatisiert werden. Mit der Zeit könnten GIS der beste Verbündete der Fachleute für Umweltverträglichkeitsprüfungen sein.