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Bewertung von räumlichen Entwicklungsoptionen in Stadt-Umland-Gebieten


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Naturschutz und Landschaftsplanung - epaper ⋅ Ausgabe 4/2022 vom 29.03.2022

Dietmar Mehl et al., Bewertung von räumlichen Entwicklungsoptionen in Stadt-Umland-Gebieten

Abstracts

Der Beitrag beschäftigt sich mit den wissenschaftlichen und praktischen Grundlagen sowie den Ergebnissen der Entwicklung eines GIS-und ökosystemleistungsbasierten Entscheidungs-Unterstützungs-Systems (GIS-EUS) am Beispiel des Stadt-Umland-Raums Rostock. Dabei basiert der konzeptionelle Ansatz auf einer Ökosystemleistungsanalyse und -bewertung für die räumliche und maßstäbliche Ebene der vorbereitenden Bauleitplanung (Flächennutzungsplanung).

Mit dem GIS-EUS kann mithilfe geeigneter Methoden das Dargebot an Ökosystemleistungen einer Flächennutzung bilanziert werden, wobei der Vergleich des Ausgangszustands mit einem (kalibriert) abgeschätzten Planzustand relevant ist. Mittels Normierung auf eine einheitliche sechsstufige Bewertungsskala können die Einzelergebnisse arithmetisch und grafisch ...

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... untereinander verglichen und zu Gesamtbewertungen zusammengeführt werden. Zudem ist eine ökonomische Bewertung möglich.

Das GIS-EUS fußt auf einer eigens entwickelten webbasierten Software und ermöglicht auf der Grundlage von Raster-und Systemansätzen vielfältige Analyse-und Vergleichsoptionen für die planerische Anwendung. Damit kann auch eine Umsetzung der Ziele für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen unterstützt werden.

Evaluation of spatial development options in urban and peri-urban areas The development of a GIS-and ecosystem services-based decision support system This article aims to present the scientific and practical basics as well as the available results of the development of a GIS-and ecosystem performance-based decision support system (GIS-DSS), using the case study of the city and surrounding area of Rostock. The conceptual approach is based on an ecosystem service analysis and evaluation for the spatial and scale level of preparatory urban land use planning.

With the help of suitable methods, GIS-DSS can be used to balance the ecosystem services of a land use, whereby the comparison of the initial state and the estimated (calibrated) state of a planned state is relevant. By means of standardisation on a uniform six-level assessment scale, the individual results can be compared arithmetically and graphically, and then combined into overall assessments. In addition, an economic evaluation is possible.

GIS-DSS relies on web-based software developed in-house and allows a wide range of analysis and comparison options for planning applications on the basis of raster and system approaches. This can also support the implementation of the sustainable development goals of the United Nations.

1 Einleitung

Mit Grund und Boden (im Sinne der Flächeninanspruchnahme) soll gemäß § 1a Abs. 2 Baugesetzbuch (BauGB) sparsam und schonend umgegangen werden. Auch der Vermeidung und dem Ausgleich voraussichtlich erheblicher Beeinträchtigungen des Landschaftsbildes sowie der Leistungs-und Funktionsfähigkeit des Naturhaushalts in seinen Bestandteilen (Eingriffsregelung nach dem Bundesnaturschutzgesetz – BNatSchG) ist entsprechendes Augenmerk zu widmen (§ 1a Abs. 3 BauGB). Ebenso soll den „Erfordernissen des Klimaschutzes […] sowohl durch Maßnahmen, die dem Klimawandel entgegenwirken, als auch durch solche, die der Anpassung an den Klimawandel dienen, Rechnung getragen werden“ (§ 1a Abs. 5 BauGB). Hierbei kommt der Bauleitplanung (Flächennutzungs-sowie Bebauungsplanung) entsprechend §§ 1 ff. BauGB eine Schlüsselfunktion zu. Zur Bauleitplanung komplementär ist die Landschaftsplanung, die gemäß §§ 8 ff. BNatSchG als Rechtsinstitut und Planungsinstrument zur Verwirklichung der Ziele von Naturschutz und Landschaftspflege rahmengesetzlich verankert ist.

Gerade die Ressource Land wird durch die Gesellschaft überwiegend nur flächennutzungsbezogen interpretiert. Der Nutzen oder Wert im Sinne des Gemeinwohls bildet sich deshalb nicht oder nur unvollständig in der ökonomischen Bewertung ab. Der Marktpreis für Grund und Boden ist auf die potenzielle Nutzbarkeit ausgerichtet und bestimmt sich über Angebot und Nachfrage. Der Widerspruch zwischen der ökonomischen Bewertung handelbarer Nutzungsaspekte und der normativen Regelung zur Sicherung nicht handelbarer Funktionen für das Gemeinwohl kann über eine einheitliche Bewertung mithilfe des Konzepts der Ökosystemleistungen (ÖSL) gelöst werden. „Ökosystemleistungen bezeichnen […] direkte und indirekte Beiträge von Ökosystemen zum menschlichen Wohlergehen, das heißt Leistungen und Güter, die dem Menschen einen direkten oder indirekten wirtschaftlichen, materiellen, gesundheitlichen oder psychischen Nutzen bringen“ (TEEB DE 2015).

Die Europäische Kommission (European Commission – EC) setzt in Bezug auf Ökosystemleistungen insbesondere auf das Konzept der „Grünen Infrastruktur“ (GI). GI bildet „ein strategisch geplantes Netzwerk grüner (Land) und blauer (Wasser) Räume, das zwar eine breite Palette von Ökosystemleistungen erbringt, aber auch dazu beiträgt, dass die biologische Vielfalt die Gesundheit der Öko- systeme wiederherstellt, erhält oder verbessert, dass die natürlichen Gebiete miteinander verbunden bleiben und dass die Arten in ihrem gesamten natürlichen Lebensraum gedeihen können. GI trägt auch dazu bei, die Gesundheit und das Wohlbefinden der Menschen zu verbessern“ (EC 2019, ins Deutsche übersetzt). In einer Grundlagenstudie der EC werden im Hinblick auf die Verbindung von GI/ÖSL und Raumplanung wesentliche Notwendigkeiten und Herausforderungen gesehen, insbesondere auch im Hinblick auf den Einsatz „georäumlicher Methoden“ (Estreguil et al. 2019).

In Deutschland kommt dem Flächennutzungsplan (FNP) zur Umsetzung von Nachhaltigkeitsgrundsätzen eine hohe Bedeutung zu. Als rechtliche und begriffliche Kategorie bildet der FNP einen vorbereitenden und damit strategischen Bauleitplan für die bauliche und sonstige Nutzung der Grundstücke in einer Gemeinde (§ 1 Abs. 1, 2 BauGB). Es bietet sich geradezu an, die Stärken von Bauleit-und Landschaftsplanung und des ÖSL-Ansatzes zu bündeln, auf das Potenzial im Sinne des Zusammenführens der methodisch unterschiedlichen Ansätze zu setzen und damit einen praktikablen und konsistenten Beitrag für eine nachhaltige Planungskultur und das menschliche Wohlergehen zu leisten (von Haaren et al. 2019). Geneletti et al. (2020) weisen auf die Vorteile einer Einbeziehung von ÖSL für die Entwicklung nachhaltigerer und widerstandsfähigerer Städte hin.

Das gesellschaftliche Bedürfnis, den ÖSL-Ansatz in die Landschaftsplanung zu integrieren, zeigen auch Online-Befragungen auf (Szücs et al. 2019). Allerdings mangelt es nach wie vor an wissenschaftlichen und praktischen Konzepten zur Integration des ÖSL-Ansatzes in die Raumordnungspolitik und die Raumplanung (Geneletti 2011, von Haaren et al. 2019, Zoppi 2020). Gleichwohl bestimmt das ÖSL-Konzept in den letzten Jahren zunehmend die Debatte im Sinne eines nachhaltigen Landnutzungsmanagements und entsprechender Kartieraktivitäten (Wolff et al. 2015). Der notwendige Beitrag unterschiedlicher wissenschaftlicher Teildisziplinen ist hierbei zu betonen (Grunewald & Bastian 2010), weil die hohe Komplexität eine (zwischenzeitliche) Zerlegung in Teilzusammenhänge und die Anwendung adäquater Methoden zwingend erfordert (vergleiche hierzu bereits Neef 1967).

Das grundsätzlich mögliche Herangehen und die Integration des ÖSL-Ansatzes als Basis einer nachhaltigen urbanen und periurbanen Entwicklung verdeutlicht Abb. 1. So wird anschaulich, dass neben den „konventionellen“ gesetzlichen Normativen eine Bewertung der ÖSL einen zweiten, ergänzenden Weg bietet, welcher innerhalb des gesetzlichen Rahmens nützliche Zusatzinformationen zu einer Abwägung zwischen Handlungsoptionen bereitstellen kann (Albert et al. 2017). Insofern kann eine Erfassung und Bewertung von ÖSL auch eine Umsetzung der Ziele für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen ermöglichen (Sustainable Development Goals, UN 2020).

Der nachfolgende Beitrag soll zeigen, dass für die praktische Planungstätigkeit in den Gemeinden, aber auch auf der Ebene übergeordneter Planung (Landkreise, Raumordnung) ein ÖSL-basiertes und GIS-gestütztes Entscheidungs-Unterstützung-System (GIS-EUS) entwickelt werden konnte, das trotz hohem fachlichem Anspruch und großer Komplexität einfach anwendbar und inhaltlich nachvollziehbar ist. Für den gesamten Stadt-Umland-Raum Rostock wurde das GIS-EUS sowohl für die örtliche als auch für eine regions-und sektorenübergreifende Planung auf der Basis topischer Elementarflächen aufgebaut. Horizontale Verflechtungen werden systemhaft als hydrologische Systeme/Einzugsgebiete eingeprägt. Neben den spezifizierten Flächentypen beinhaltet das GIS auch relevante Infrastrukturen und zugeordnete Massenflüsse (Trink-/Abwasser, Abfall, Verkehr, Strom, Gas; siehe hierzu etwa Schilling & Tränckner 2020, Vettermann et al. 2020). Weitere raumplanerisch relevante Informationen werden vorgehalten.

Für die praktische/planerische Anwendung ist das GIS-EUS als zusätzliches Instrumentarium zu sehen. Ziele und Grundsätze der Raumordnung nach dem Raumordnungsgesetz (ROG) bleiben davon unberührt. Insofern sind weiterhin insbesondere die rechtlich bestimmten Raum-und Gebietskategorien wie Vorranggebiete (§ 7 Abs. 3 Nr. 1 ROG), Vorbehaltsgebiete (§ 7 Abs. 3 Nr. 2 ROG) und Eignungsgebiete (§ 8 Abs. 7 Nr. 3 f. ROG) in ihrer konkreten räumlichen Bestimmtheit entsprechend LEP M-V (EM M-V 2016) beziehungsweise entsprechend des in Aufstellung befindlichen Raumentwicklungsprogramms Region Rostock (PV RR 2020) zu beachten.

2 Untersuchungs-und Projektraum

Hinsichtlich des Untersuchungs-und Projektraums sind als Raumebenen zu unterscheiden:

a) der aufgrund landschaftlicher Systembezüge abgegrenzte Analyseraum (Abb. 2) sowie

b) der raumordnerisch definierte Stadt-Umland-Raum der Region Rostock, der eigentliche Projektraum (Abb. 2 und 3).

Die Abgrenzung unter a) ist zum einen erforderlich, um sicherzustellen, dass landschaftliche Systeme in der landschaftsökologischen Analyse auf jeden Fall erhalten bleiben. Diese Konvention ist insbesondere im Grafik: Conny Mehl Hinblick auf den Wasser-und Stofffluss und damit oberirdische Gewässer-sowie Grundwassereinzugsgebiete relevant. Nur im Fall des Flussgebietes der Warnow erfolgte eine Art „Kappung“ südlich der Stadt Bützow, da sich die Warnow über vorhandene Pegel und Messstellen in ihrem Einfluss sowohl mengen-als auch güteseitig gut fassen lässt. Zum anderen wurde bei der räumlichen Abgrenzung auch berücksichtigt, dass relevante Abfallströme und insbesondere Wertstoffhöfe mit entsprechender Auswirkung auf das Projektgebiet erfasst werden (siehe unten). Von daher erfolgte eine Art Pufferbildung um das Projektgebiet. Der so ausgegrenzte Analyseraum umfasst 3.163 km² (circa 12 % der Landesfläche von Mecklenburg-Vorpommern).

Der eigentliche Projektraum entsprechend b) ist durch das Landesraumentwicklungsprogramm Mecklenburg-Vorpommern – LEP M-V (EM M-V 2016) als Stadt-Umland-Raum Rostock bestimmt; hiernach gehören dazu: 1. die Regiopole Rostock, 2. die direkten Umlandgemeinden mit einer gemeinsamen Gemeindegrenze mit Rostock und 3. sonstige Umlandgemeinden, die starke räumliche Verflechtungen zur Kernstadt aufweisen (suburbaner Charakter, Verflechtungen über Berufspendler sowie Entwicklung als Gewerbe-und/oder Wohnbaulandstandorte). Dieses Projektgebiet umfasst die Hanse-und Universitätsstadt Rostock sowie 16 Gemeinden des Stadt-Umland-Raumes mit circa 253.000 Einwohnern auf einer Fläche von etwa 547 km². Dies entspricht lediglich rund 2 % der Fläche, aber knapp 16 % der Einwohner des Bundeslandes Mecklenburg-Vorpommern (LAIV M-V 2020).

Im Stadt-Umland-Raum Rostock werden die zunehmende bauliche Verdichtung und die Erschließung neuer Flächen zum Problem für die Natur sowie auch für die derzeitige verkehrs-und leitungsgebundene Infrastruktur. Gemeindeübergreifende und im Sinne der oben skizzierten Nachhaltigkeitsgrundsätze konzipierte Lösungsansätze sind demnach angezeigt.

Stadt-Umland-Räume wie der von Rostock unterliegen in ihrer anthropogenen Prägung grundsätzlich einem räumlichen Gradienten Stadt – Umland – ländlicher Raum. Folglich sind solche Räume grundsätzlich durch eine räumlich-funktionale Überlagerung und größtenteils gegenseitige Abhängigkeit von urbanen und ländlichen ÖSL gekennzeichnet (Haase et al. 2014).

3 Lösungsansatz und Grundlagen

3.1 Konzeptionelle Grundlagen

Als anthropozentrisches Konzept können ÖSL sowohl als Werte im Sinne der Bedeutung und Wichtigkeit der Natur betrachtet als auch in vielen Fällen in Geldeinheiten ausgedrückt werden. Ein ökonomischer Wert spiegelt am Ende immer die Nachfrage nach ÖSL wider (TEEB DE 2016), da diese eine Voraussetzung für die Erzielung eines Nutzens darstellt. Die Nachfrage kann dabei aus dem realen Konsum oder der tatsächlichen Nutzung eines Gutes oder einer Leistung bestehen, oder aber drückt sich in einer Wertschätzung für Umweltgüter oder -leistungen aus, beispielsweise um diese für künftige Generationen zu erhalten, ohne sie aber selber zu nutzen.

Der monetäre Wert eines Nutzens wird in Form der individuellen maximalen Zahlungsbereitschaft für eine Verbesserung oder aber der minimalen Entschädigungsforderung für eine Verschlechterung gemessen (Dehnhardt et al. 2016). Deshalb finden nicht nur materielle Werte Berücksichtigung, sondern alle Werte, die zum menschlichen Wohlergehen beitragen. Hierfür steht der Begriff des „ökonomischen Gesamtwertes“ (Randall 1987), der nutzungsabhängige und nicht-nutzungsabhängige Werte zusammenfasst.

Ausgangspunkt für eine Operationalisierung des ÖSL-Konzepts für Bewertungsfragen bildet die Wirkungskaskade von natürlichen Strukturen und Prozessen, ökologischen Funktionen, Ökosystemleistungen und menschlichem Wohlbefinden oder Nutzen (de Groot et al. 2010). Generelles Ziel des ÖSL-Konzeptes ist die Integration der gesamtökonomischen Betrachtung in die Entscheidungsprozesse.

ÖSL sind begrifflich zwar in der aktuellen Diskussion deutlich vom Blickwinkel der Umweltökonomie (mit-)geprägt, stehen aber vor allem im Hinblick auf die Analyse von landschaftlichen Funktionen und Prozessen sowie auch im Hinblick auf gesamtvolkswirtschaftlichen und gesamtgesellschaftlichen Nutzen in einer Reihe mit älteren, geografisch und landschaftsökologisch ausgerichteten Arbeiten in Deutschland:

▶ Aspekte eines gebietswirtschaftlichen Potenzials (Neef 1966) sowie von Nebenwirkungen der gesellschaftlichen Tätigkeiten im Naturraum (Neef 1976),

▶ Funktionsleistungsgrade von Landschaftselementen (Niemann 1977),

▶ Naturraumpotenziale: Biotisches Ertragspotenzial, Wasserpotenzial, Entsorgungspotenzial, Biotisches Regulationspotenzial, Geoenergetisches Potenzial, Bebauungspotenzial, Rekreationspotenzial (Haase 1978, 1991, Mannsfeld 1978),

▶ Messung der Leistung sowie Möglichkeiten der Leistungssteigerung und Potenzialerhöhung von Geosystemen und der optimalen Nutzung natürlicher Prozessabläufe für bestimmte gesellschaftliche Nutzungsziele (Neumeister 1978, 1979),

▶ Naturraumerkundung und Landnutzungsgrundlagen (Haase 1991, Kopp et al. 1982)

▶ Umweltfunktionen im Umweltgutachten des Sachverständigenrates für Umweltfragen (SRU 1987),

▶ Landschaftsökosystem mit den Kompartimenten Geo-und Biosystem (Leser 1991),

▶ Leistungsvermögen des Landschaftshaushaltes mit entsprechenden Funktionen und

Potenzialen (Analyse-und Bewertungsanleitung des Zentralausschusses für deutsche Landeskunde, Marks et al. 1992).

Es erscheint daher auch als praktikabel, zur Bestimmung der ÖSL auf geeignete Naturraumpotenziale sowie Elemente des Landschaftshaushalts beziehungsweise Landschaftsfunktionen mit hoher arealer Bindung im Sinne einer „Gebrauchseigenschaft der Landschaft“ (Hartsch & Sandner 1991) zu setzen und Methoden der oben genannten „Naturraum-und Landschaftsforschung“ einzubeziehen, wobei auf die heutigen GIS-Möglichkeiten abgestellt werden kann.

Bei den ÖSL unterscheidet man neben den Basisleistungen oder aufbauend auf ihnen mittlerweile vier Hauptgruppen (TEEB DE 2015):

(1) Versorgungsleistungen, etwa Bereitstellung von Gütern wie Trink-und Brauchwasser, Nahrung, Rohstoffe;

(2) regulative Leistungen, etwa Selbstreinigung, Abführung von Hochwasser (Minderung von Naturgefahren/Hochwasserschutz), Klimaregulation;

(3) kulturelle Leistungen im Sinne von Landschaftsbild, Spiritualität und Inspiration, Erholungs-sowie Bildungsmöglichkeiten und

(4) abiotische Leistungen insbesondere im Sinne regenerativer Energie (Sonne, Wind, geothermische Energie, Wasserkraft usw.).

3.2 Qualitative und ökonomische Bewertung

ÖSL können gemäß dem anthropozentrischen Ansatz als Werte im Sinne der Bedeutung und Wichtigkeit der Natur aufgefasst werden. Man kann es daher so gestalten oder operationalisieren, dass ÖSL zunächst quantitativ erfasst werden und dann auf dieser Grundlage, etwa nach Wertstufen oder Skalen, qualitativ bewertet werden. Bewährt haben sich mehrstufige Ordinalskalen (Ordnung, bestimmte Rangfolge) (zum Beispiel Haase 1991, Marks et al. 1992). Falls Daten und/oder Methoden fehlen, um ÖSL zu quantifizieren, oder sie sich aufgrund ihres Charakters einer direkten Quantifizierungsmöglichkeit entziehen, kann ersatzweise auch auf qualitative Abschätzung gesetzt werden, etwa mittels Expertenbewertung auf Grundlage von Fachkenntnissen/-wissen, Sachkunde und praktischen Erfahrungen. Bei der qualitativen Bewertung im GIS-EUS wird einheitlich das Dargebot an ÖSL bewertet; die reale Nachfrage wird vernachlässigt.

Um gerade regulative ÖSL bei differierenden Systemgrößen (vor allem im Hinblick auf die Flächengröße) untereinander vergleichbar zu machen, werden bei den zunächst durchzuführenden quantitativen Ermittlungen möglichst flächennormierte Werte verwendet (Leistung je Flächeneinheit). Für eine qualitative, ordinalskalierte Bewertung der Ökosystemleistungen im Hinblick auf die Flächennutzungsplanung und die diesbezügliche Auswirkungsprognose wird auf der Basis einer linearen Skalierung zwischen 0 und 100 % bereitgestellter ÖSL bei sechs Klassen agiert (Tab. 1). Inhaltlich entspricht dies der sechsstufigen Skala von Burkhard & Maes (2017) oder des aktuellen EU-Leifadens zur Bewertung von Ökosystemleistungen in EU-Life-Projekten (https://ec.europa.eu/environment/archives/life/toolkit/pmtools/ life2014_2020/documents/life_ecosystem_ services_guidance.pdf, abgerufen am 07.03. 2022).

Das Maximum an ÖSL (100 % Leistung) wird nach dem Ansatz unter der Maßgabe abgeleitet (berechnet oder abgeschätzt), dass es sich um „die im betreffenden Gebiet beste Ausprägung“ (Hartsch & Sandner 1991) handelt. Ergänzend sollen im GIS-EUS auch ökonomische Bewertungsmethoden angewandt werden. Auf die ökonomische Bewertung wird hier nicht näher eingegangen, da dieser Projektteil von Projektpartnern bearbeitet wird; eine Integration in das GIS-EUS ist vorgesehen und in Bearbeitung.

Zur Bewertung der Effekte von Veränderungen zwischen Ist-oder Ausgangszustand und Planzustand wird einheitlich der Zustand 20 Jahre nach Umsetzung von entsprechenden Maßnahmen angesetzt. Damit wird vor allem dem Umstand Rechnung getragen, dass in Ökosystemen eine gewisse Entwicklungszeit (Prozesse) und Entwicklungsreife (Strukturen) erforderlich sind, um die jeweiligen Ökosystemfunktionen erfüllen und auf dieser Grundlage die Ökosystemleistungen bereitstellen zu können (vergleiche etwa Effkte von Auenrenaturierungen nach 20 Jahren bei Steenken et al. 2021). Der Ist-oder Ausgangszustand wird dagegen pragmatisch als derjenige zeitliche Zustand interpretiert, der die jüngsten und fachlich-qualitativ hochwertigsten Fach-oder Geodaten repräsentiert.

3.3 Raster-und Systemanalysen

Zur primären Analyse der Landschaft im Hinblick auf den Ausgangszustand und die Veränderung von Ökosystemen wird auf einen rasterbasierten Ansatz gesetzt. Als guter Kompromiss zwischen Auflösung/Maßstab der eingesetzten Fach-/Geodaten und dem Bearbeitungsmaßstab eines FNP wird auf ein einheitliches Raster von 10 × 10 m gesetzt (der analoge Abbildungsmaßstab ist bei 1 mm kartografischer Genauigkeit folglich 1:10.000; werden inhomogene Einheiten erfasst, dann erhält die Rasterzelle vereinfachend den Eigenschaftswert nach dem höchsten Flächenteil). Für jede Rasterfläche kann somit der „Eigenwert“ bestimmt werden.

3.4 Softwareumsetzung, Tools und Funktionalitäten des GIS-EUS

Genutzt wurde das freie, nicht-kommerzielle Open-Source-GIS „QGIS“ (https://www.qgis. org/de/site/), um bei der praktischen Implementierung und Übertragung in die Praxis und die entsprechende Nachnutzung der Projektergebnisse keine Kompatibilitätshürden zu bestehenden Systemen in der Verwaltung zu erzeugen und für beteiligte Praxispartner kein Kostenrisiko aufzubauen.

Tab. 1: Sechsstufige Skalierung bei der Bewertung der Ökosystemleistungen (erweitert nach Mehl et al. 2018, Podschun et al. 2018)

Das GIS-EUS-Tool ist in einer Client-Server-Architektur aufgebaut. Nutzer können es ohne eigene Installation direkt im eigenen Webbrowser ausführen. Dabei wird auf ein mehrschichtiges System zugegriffen, dessen Ebenen Authentifizierung, Webapplikation, Geoprozessing und Datenhaltung getrennt voneinander managen. Alle verwendeten Serverpakete sind quelloffen und können frei installiert und genutzt werden (Abb. 5, Details bei Hoffmann et al. 2021).

An Tools und Funktionalitäten bietet das GIS-EUS insbesondere (Abb. A1, im Online-Supplement zu diesem Beitrag unter Webcode NuL2231):

▶ Hintergrundkarten und Luftbilder in verschiedenen Maßstäben,

▶ Importfunktion für digitale FNP,

▶ zeichnerische Darstellungs-sowie Sachattributierungsmöglichkeiten zur Eigendarstellung, wie etwa Flächenkulissen mit bestimmten FNP-Eigenschaften,

▶ ÖSL-Bewertungen für Ist-Zustand und Zielzustand (Karten, Diagramme, Daten, ökonomische Werte in €),

▶ Exportfunktion (GIS-Daten, Karten, Diagramme, Daten usw.),

▶ Zusatzinformationen (auch Warnhinweise, zum Teil erst in Planung):

▶ Trinkwasserschutzgebiete und naturgeschützte Flächen,

▶ Hochwasserschutz: Vorhandene hydraulische Kapazität von Fließgewässern (bordvoller Abfluss), Lage in Bezug auf Abflussbahnen und Senken.

3.5 Auswahl der Ökosystemleistungen, Indikatoren und Methoden, Datengrundlagen

Es existieren unzählige Systematiken und Methoden zur Erfassung und Bewertung von ÖSL (zum Beispiel Albert et al. 2015), orientiert an der Kategorisierung der ÖSL der Common International Classification of Ecosystem Services (CICES, Haines-Young & Potschin 2013; zur neuesten CICES-Version siehe Haines-Young & Potschin 2018). Für eine Auswahl der ÖSL als Grundlage eines regionalen GIS-EUS waren als Voraussetzungen vor allem zu diskutieren und letztlich maßgebend:

▶ die Kohärenz zu den gebräuchlichen Systematiken und zur ÖSL-Auswahl in Wissenschaft und Praxis,

Versorgende Ökosystemleistungen

a) Bereitstellung von Kulturpflanzen; pflanzliche Rohstoffe für Verarbeitung, pflanzliche Energierohstoffe aus Landwirtschaft, Kurzumtriebsplantagen, Holzwirtschaft

b) Bereitstellung von Trinkwasser

c) Bereitstellung von Brauchwasser (identisch mit f))

Regulative Ökosystemleistungen

d) Kühlwirkung

e) Hochwasserregulation

f) Niedrigwasserregulation

g) Nähr-und Schadstoffregulation

h) Wasserrückhaltevermögen der Böden

i) Bodenrückhalt

j) Retention von organischem C (Humusbildung)

k) Retention von N (Denitrifizierung)

l) Rückhalt von Treibhausgasen in organischen Böden

m) Rückhalt von Treibhausgasen in mineralischen Böden sowie in der ober-und unterirdischen Biomasse

n) Habitatbereitstellung

Kulturelle Ökosystemleistung

o) Landschaftsästhetik Screenshot: Tim Hoffmann

▶ die Ausgewogenheit im Sinne des Verhältnisses zwischen den vier ÖSL-Hauptgruppen,

▶ die Eignung der ÖSL auf der (noch groben und detailräumlich unbestimmten) Maßstabsebene der Flächennutzungsplanung.

▶ Indikatoren stehen im ÖSL-Konzept für bestimmbare, gegebenenfalls sogar messbare Eigenschaften (Merkmale, Parameter) der maßgeblichen Ökosystemfunktion(en) (ÖSF) und der darauf basierenden ÖSL („indikatorbasierte Quantifizierungen“, Grunewald et al. 2015). Als wichtige Voraussetzungen für die Eignung von Indikatoren sind im aufgabenbezogenen Kontext mithin anzusehen:

▶ die Repräsentativität und ausreichende Sensitivität der Indikatoren für die ausgewählte ÖSL oder ÖSF,

▶ die Eigenschaft oder Möglichkeit einer räumlichen und nutzungsabhängigen Differenzierung der Ökosystemleistungen und damit die Szenariofähigkeit bei der Anwendung der Indikatoren (Varianten der räumlichen Entwicklung),

▶ das Vorhandensein geeigneter Fach-und Geodaten für die Bestimmung indikatorabhängiger Methoden und Verfahren einer Quantifizierung oder Bewertung und deren GIS-Analysefähigkeit,

▶ die nachfolgende Möglichkeit der EDV-gestützten Weiterverarbeitung und einer indikatorbezogenen Monetarisierung.

Auf dieser Basis wurden die ÖSL entsprechend Tab. A1 (im Online-Supplement zu diesem Beitrag unter Webcode NuL2231) ausgewählt und bewertet. Abiotische ÖSL werden zunächst nicht betrachtet, ihre spätere Einbeziehung ist aber geplant.

4 Beispielhafte Ergebnisse

4.1 Bewertung der Ökosystemleistungen im Ausgangszustand

Eine wesentliche Grundlage des GIS-EUS ist zunächst die Bewertung der Ökosystemleistungen im Ist-oder Ausgangszustand mithilfe der genannten Methoden (Abb. 6).

4.2 Bewertung der Ökosystemleistungen im Zielzustand

Für den Vergleich des Ausgangszustandes mit dem Zielzustand bedarf es Ansätzen zur Bewertung der ökologischen Wirkung infolge der Veränderung von nutzungsbedingten Eigenschaften entsprechend FNP. Das ist grundsätzlich nur mit einem gewissen Pragmatismus zu lösen, da der FNP noch nicht detaillierte oder flächenscharfe Informationen enthält, sondern nur „kategorienhafte“.

Tab. 2: Systematisierung der wichtigsten (negativen) Wirkfaktoren im Zuge anthropogener Nutzungen in Anlehnung an § 2 UVPG; hier nur Schutzgut Boden.

Fazit für die Praxis

• Das mit einer eigens hergestellten webbasierten Software entwickelte GISbasierte Entscheidungs-Unterstützungs-System (GIS-EUS) nutzt eine Ökosystemleistungsanalyse und -bewertung für die räumliche und maßstäbliche Ebene der vorbereitenden Bauleitplanung (Flächennutzungsplanung) nach BauGB. Es soll die Planungstätigkeit in den Gemeinden, aber auch auf übergeordneter Planungsebene (Landkreise, Raumordnung) durch einen ganzheitlichen Ansatz unterstützen.

• Das GIS-EUS ermöglicht es, das aktuelle Dargebot an Ökosystemleistungen einer Flächennutzung zu bilanzieren und mit dem prognostizierten Dargebot eines Planzustandes („künftige Flächennutzung“) zu vergleichen. Dabei erfolgen a) ein qualitativer Vergleich anhand einer sechsstufigen Bewertungsskala und b) eine ökonomische Bewertung (dies wird im Beitrag aber nicht näher ausgeführt).

• Eine Auswahl an Ökosystemleistungen, Indikatoren und Methoden zur Bewertung von Flächennutzungsänderungen (F-Plan-Ebene) wird am Beispiel des Stadt-Umland-Raumes Rostock offeriert und beschrieben.

• Das GIS-EUS enthält zahlreiche Tools und Funktionalitäten, darunter Hintergrundkarten und Luftbilder, Im-und Exportfunktionen, zeichnerische Darstellungsmöglichkeiten sowie Möglichkeiten der Attributierung von Flächeneigenschaften.

• Ansatz und technische Lösung des GIS-EUS sind grundsätzlich räumlich übertragbar, bedürfen aber der gebietsspezifischen Anpassung.

Wo genau ein Gebäude stehen wird oder eine Straße verläuft, wird erst im Bebauungsplan festgelegt. Dem wird im Konzept des GIS-EUS begegnet, indem zunächst eine expertengestützte „Anfangsschätzung“ für die Wirkung jeder FNP-Flächenkategorie auf die einzelnen ÖSL implementiert wurde. Konzeptionell liegt dem Ansatz eine extra vorgenommene Systematisierung der wichtigsten (negativen) Wirkfaktoren im Zuge anthropogener Nutzungen in Anlehnung an die Schutzgüter Boden, Wasser, Klima und Luft, Landschaft, Tiere, Pflanzen, niedere Lebewelt und biologische Vielfalt, kulturelles Erbe sowie Menschen, insbesondere menschliche Gesundheit entsprechend § 2 UVPG zugrunde (Beispiel in Tab. 2). Abb. 7 zeigt ein Auswertebeispiel.

Die Anfangsschätzung soll in naher Zukunft abgelöst werden, indem die ÖSL-Bewertung des Ist-Zustandes für alle bestehenden FNP-Kategorien und Nutzungen durchgeführt und mithilfe zielführender statistischer Methoden analysiert wird.

5 Diskussion

Der Gesamtansatz des GIS-EUS ist angesichts des erreichten Standes erfolgversprechend und grundsätzlich räumlich übertragbar, auch wenn die vergleichsweise hohe „Unkonkretheit“ der Flächeneigenschaftsänderung auf der Maßstabsebene eines FNP den Aussagen Grenzen setzt. Die Herausforderung ist, trotzdem möglichst plausible Bewertungen zuzulassen, was durch die bisherigen Ergebnisse gestützt wird. Hier ist der „begleitende“ Charakter der Entscheidungsunterstützung im Planungsprozess zu betonen.

6 Ausblick

Im Weiteren steht die Implementierung des Systems bei den beteiligten Praxispartnern an: Testung, Validierung sowie Optimierung (etwa der Funktionalität). Wichtige Entwicklungsschritte, die noch ausstehen, sind a) die Validierung der Bewertungsansätze für FNP-Veränderungen (anhand bereits bestehender FNP-Kategorien und vorliegender ÖSL-Bewertungen), b) die Zusammenführung mit den Daten-und Bewertungsstrukturen für die Infrastrukturen und entsprechend zugeordneten Massenflüsse und c) die Integration der ökonomischen Bewertung.

Weitere Forschungs-und Anwendungsbedarfe sind d) die Adaption für die detailliertere Ebene des Bebauungsplanes gemäß § 8 BauGB, e) die Weiterentwicklung von Methoden der ÖSL-Analyse und -Bewertung einschließlich paralleler Gewinnung notwendiger Daten sowie f) die Testung in anderen Räumen, auch durch Dritte.

Anmerkung

Das diesem Bericht zugrundeliegende Vorhaben „Stadt-Land-Plus-Verbundprojekt PROS-PER-RO: Prospektive synergistische Planung von Entwicklungsoptionen in Regiopolen am Beispiel des Stadt-Umland-Raums Rostock“ wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Bildung und Forschung unter dem Förderkennzeichen 033L212B gefördert (weitere

Informationen: https://prosper-ro.auf.unirostock.de). Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei den Autoren.

Literatur

Aus Umfangsgründen steht das ausführliche Literaturverzeichnis unter Webcode NuL2231 zur Verfügung.

KONTAKT

Dr. Dr. Dietmar Mehl ist Geschäftsführer des Instituts biota in Bützow. Nach Abschluss als Diplom-Hydrologe (TU Dresden) Promotion in Landschaftsökologie (Universität Rostock) sowie Promotion in Physischer Geographie (Universität Greifswald). Fachliche Schwerpunkte sind Hydrologie, Gewässerschutz, wasserwirtschaftliche Fachplanungen, Landschafts-, Auen-und Gewässerökologie; zudem tätig als öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger für Gewässerschutz sowie für Naturschutz und Landschaftspflege.

> dietmar.mehl@institut-biota.de

Dr. Tim Hoffmann promovierte 2005 an der Universität Greifswald im Fach Geoinformatik und arbeitet seit 2009 als Abteilungsleiter im Institut biota überwiegend in den Fachbereichen Geoinformatik, Statistik, Hydrologie und Moorkunde. Schwerpunkte seiner Tätigkeit sind Forschungen zu anthropogenen Eingriffen in den Wasserhaushalt, Klimawandel und seine Auswirkungen auf das Hochwassergeschehen, Berechnung von Ökosystemleistungen sowie räumliche Datenanalysen.

> tim.hoffmann@institut-biota.de

M.Sc. Siling Chen hat einen Masterabschluss in Wasserressourcen-und Umweltmanagement der Leibniz Universität Hannover und arbeitet als wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Technischen Universität Berlin. Ihr Forschungsfokus liegt auf Datenanalysen, Stadtplanung und Simulationen von Wechselwirkungen kritischer urbaner Infrastrukturen (etwa Wassernetzwerke, Siedlungsentwässerungs-und IoT-Systemen).

> siling.chen@tu-berlin.de

B.Sc. Janette Iwanowski, Institut biota GmbH, Landschaftsökologin, GIS-Expertin

> janette.iwanowski@institut-biota.de

M.Sc. Conny Mehl, Institut biota GmbH, Agrarökologin, Entomologin, Landschaftsplanerin

> conny.mehl@institut-biota.de