Am Beispiel potentieller, diffus bedingter Nitratgehalte im oberen Grundwasserleiter entwickelt und realisiert die vorliegende Arbeit methodische Herangehensweisen zur Ermittlung regionaler, räumlich differenzierter Kennwerte für die Empfindlichkeit des Grundwassers hinsichtlich eines vertikalen Schadstoffeintrags. Es werden Meßdaten analysiert und digitale Standortinformationen in einem Berechnungsmodell verarbeitet.Die Untersuchungen erfolgen in Stadt und Landkreis Osnabrück im Zeitraum zwischen 1983 und 1994. Neuartig ist der mögliche Vergleich zwischen Berechnungsergebnissen und gemessenen Nitratgehalten sowie die hohe räumliche Auflösung des Ansatzes. Der arithmetische Nitratmittelwert der 4595 betrachteten privaten Trinkwasserbrunnen liegt bei 40,5 mg/l und beträgt 97,1% des mittleren Gesamt-N. Die amtlichen Meßwerte sind jeweils geringer. In den sandig-kiesigen Gebieten des nördlichen Untersuchungsgebietes treten vielfach Werte von über 50 mg/l auf. Zusammengefaßt nach Wassereinzugsgebieten, sind die Nitratgehalte ähnlich, jedoch in Fließgewässern aufgrund einer möglichen vorherigen Denitrifikation generell niedriger als im Grundwasser. In einem Bilanzansatz wurden aus amtlichen Daten und Literaturwerten standortspezifische Stickstoffüberschüsse und zusammen mit Sickerwassermengen und Denitrifikationsverlusten potentielle Nitratgehalte im Sicker-und Grundwasser bestimmt. Das konzeptionelle DRASTIC-Verfahren ist hinsichtlich Aufwand und Ergebnissen mit dem Berechnungsverfahren vergleichbar. Die Stickstoffüberschüsse und die Nitratgehalte im Aquifer sind zeitlich gering variabel, stellenweise sehr hoch und mit gemessenen Werte vergleichbar. Die Differenzen variieren vielfach weniger als 25 mg/l. Nach Wassereinzugsgebieten aggregiert weisen alle ermittelten Nitratgehalte hohe Korrelationen auf. DieATKIS-Einzelflächen sind als Datengrundlage geeignet. Der einfache, vertikale Modellansatz ermöglicht zudem die Übertragung auf vergleichbare Standorte und Datensätze.

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Zur Verminderung des Rauschens sehr hochauflösender Satellitenbilder existieren eine Vielzahl von Glättungsalgorithmen. Die Wirkung verschiedener Tiefpaß- und kantenerhaltender Filter auf das Verhalten eines objektorientierten Segmentierungsverfahrens wird anhand zweier synthetischer Grauwertbilder und einer IKONOS-Aufnahme untersucht. Als Rauschmaß hat sich ein modifiziertes, ursprünglich von Baltsavias et al. [2001] vorgeschlagenes Verfahren bewährt, in dem je Grauwert nur die Standardabweichungen der gleichförmigsten Gebiete berücksichtigt werden. In Vergleich mit synthetisch verrauschten Bildern zeigt sich jedoch, daß auf diese Weise das Rauschen im Bild systematisch um fast den Faktor zwei unterschätzt wird. Einfache Filter wie Mittelwertfilter und davon abgeleitete Verfahren verschlechtern die Präzision der Objekterkennung dramatisch, kantenerhaltende Filter können bei stärker verrauschten Daten vorteilhaft sein.Als bester Filter, der bei Ansprüchen an präzise Segmentgrenzen im Pixelbereich sinnvoll einzusetzen ist und dabei mit nur einem Parameter gesteuert werden kann, erweist sich der modifizierte EPOS-Filter, ursprünglich vorgestellt von Haag und Sties [1994, 1996]. Die generellen Bildparameter, wie Standardabweichung oder Histogramm werden durch diesen kantenerhaltenden Filter nur unwesentlich beeinflußt.

Die vorliegende Dissertation untersucht die Einsatzmöglichkeiten von multispektralen Fernerkundungsdaten in der Kohlenstoffbilanzierung in großen Landschaftsräumen, wie z.B. des Naturparks TERRA.vita. Ziel der Arbeit ist es, neue Erkenntnisse zu gewinnen, welche Modelle und Parameter in der modellbasierten Kohlenstoffbilanzierung sicher aus Fernerkundungsdaten gewonnen werden können. Die Dissertation soll aber auch deutlich machen, wo etwaige Schwachstellen der Fernerkundungsdaten liegen, die möglicherweise durch terrestrische Messungen verifiziert werden müssen. Die Arbeit beschäftigt sich dabei mit dem Forschungsgebiet der Kohlenstoffbilanzierung und den aktuellen rechtlichen Rahmenbedingungen sowie klimapolitischen Hintergründen. Die für die Untersuchung ausgewählten Fernerkundungssensoren MODIS, ASTER und LANDSAT TM werden im Hinblick auf ihre speziellen qualitativen Eigenschaften (wie räumliche und zeitliche Auflösung sowie radiometrischen Besonderheiten) miteinander verglichen und beurteilt. Die drei Sensoren werden darüber hinaus mit CORINE Land Cover 2000 Daten verglichen. CORINE, dargestellt in thematischen Karten, ist aus dem Programm Coordination of Information on the Environment aus dem Jahre 1997 entnommen und beschreibt eine einheitliche Kartierung der Landnutzungen und Bodenbedeckungen in Europa. Ein besonderer Fokus der Arbeit liegt auf der Erfassung der Biomasse (speziell in Waldbeständen) sowie der Beschreibung der Methodik der derzeitigen Verfahren zur Determinierung und Bilanzierung von Kohlenstoffvorräten in komplexen Waldökosystemen und den Einsatzmöglichkeiten mittels multispektraler Fernerkundungsdaten.

Die Arbeit stellt ein Konzept zur Verwaltung von geowissenschaftlichen 3D Daten mit mobilen Datenbanksystemen vor. Es wird auf die derzeitigen Ansätze zur Modellierung geometrischer 3D-Datenmodelle und den Stand der Forschung bei 3D-Datenbanksystemen eingegangen, sowie ein Überblick existierender Ansätze und Forschungen auf dem Gebiet mobiler Datenbanken vorgestellt. Das Konzept basiert auf der Integration mobiler Datenbanken über ein Versionsmanagement im Server-Datenbanksystem. Das konzipierte Versionsmodell erlaubt eine intuitive Modellierung von Revisionen und alternativen Entwicklungen von 3D-Modellen in den Geowissenschaften. Die Repräsentation komplexer 3D-Geoobjekte im Versionsmanagement wird diskutiert und eine Umsetzung für das Datenmodell der simplizialen Komplexe beschrieben. Für die effiziente Speicherung und Verwaltung von Versionen wird ein Konzept der Versionsspeicherung über Änderungsoperationen aufgestellt. Ein weiterer Bereich der Arbeit beschäftigt sich mit der Datenbank auf den mobilen Endgeräten. Für die Optimierung auf die eingeschränkte Leistungsfähigkeit der mobilen Endgeräte werden Ansätze diskutiert und vereinzelt im Prototypen implementiert. Das Konzept des Versionsmanagements wird, basierend auf der prototypischen Implementierung der mobilen Datenbank und des Versionsmanagements des Server-Datenbanksystems, evaluiert. Die Evaluierung der Nutzbarkeit des Versionsansatzes erfolgt anhand eines Anwendungsszenarios Hangrutschungen. Die Evaluation zeigt die prinzipielle Anwendbarkeit des Ansatzes bei der Modellierung und Verwaltung geowissenschaftlicher Prozesse.

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