Für den im Aufbau befindlichen Monitor zur Siedlungs- und Freiraumentwicklung im Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung e. V. sollen im Teilsystem „Freiraumstruktur und Landschaftsfunktionen“ zur Beschreibung von Zustand, Entwicklung und Belastung der Freiräume geeignete Indikatoren entwickelt werden. Dazu werden in diesem Beitrag zunächst vorhandene oder konzeptionierte Indikatorensysteme auf Bundesebene hinsichtlich Ihrer Inhalte zum Freiraum untersucht und verglichen. Auf dieser Basis werden Überlegungen zu ergänzenden Indikatoren angestellt. Es werden Indikatoren u. a. zur Naturnähe und Störungsintensität der Flächennutzung, zu Schutzgebieten, zur Durchlässigkeit des Verkehrsnetzes, zur Dichte von kleinräumigen Landschaftselementen in der Offenlandschaft, zu Veränderungen der Siedlungs- und Verkehrsfläche in Überschwemmungsgebieten und zur Qualität von Erholungsgebieten vorgeschlagen. Deutlich wird aber auch, dass neben den ATKIS-Daten weitere Datengrundlagen herangezogen werden müssen, die derzeit teilweise noch nicht flächendeckend verfügbar sind.

Das Buch informiert über neueste Methoden und Datengrundlagen eines Flächennutzungsmonitorings sowie kleinräumigen Statistik- und Prognosemethoden. Grundlage sind die Beiträge des 3. Dresdner Flächennutzungssymposiums. Zwei Trends bestimmen die rasante Entwicklung: das stetig verbesserte Datenangebot sowie die Abstimmung von Liegenschafts- und Geotopographie im AAA-Projekt. Diese wird nun endlich die tatsächliche Flächennutzung harmonisieren und neue Perspektiven für ein genaueres Flächennutzungsmonitoring eröffnen. In der Analyse und Visualisierung ist der Trend zu Rasterkarten unübersehbar. Denn administrative Gebietseinheiten werden momentan immer größer und entziehen sich damit einem Monitoring. Sie müssen zwingend um kleinräumigere und zeitlich konstante Analyseeinheiten ergänzt werden; dazu eignen sich insbesondere quadratische geographische Gitterzellen.

Das Buch informiert über neueste Methoden und Datengrundlagen eines Flächennutzungsmonitorings sowie kleinräumigen Statistik- und Prognosemethoden. Grundlage sind die Beiträge des 3. Dresdner Flächennutzungssymposiums. Zwei Trends bestimmen die rasante Entwicklung: das stetig verbesserte Datenangebot sowie die Abstimmung von Liegenschafts- und Geotopographie im AAA-Projekt. Diese wird nun endlich die tatsächliche Flächennutzung harmonisieren und neue Perspektiven für ein genaueres Flächennutzungsmonitoring eröffnen. In der Analyse und Visualisierung ist der Trend zu Rasterkarten unübersehbar. Denn administrative Gebietseinheiten werden momentan immer größer und entziehen sich damit einem Monitoring. Sie müssen zwingend um kleinräumigere und zeitlich konstante Analyseeinheiten ergänzt werden; dazu eignen sich insbesondere quadratische geographische Gitterzellen.:Aktuelle Trends der Flächennutzungsentwicklung Flächennutzungsentwicklung in Deutschland – Trendanalysen auf Basis der aktuellen amtlichen Flächenstatistik Gertrude Penn-Bressel............................................................................3 Flächenverbrauch und Landschaftszersiedelung – Wo steht Deutschland im internationalen Vergleich? Stefan Fina............................................................................................11 Aktuelle Ergebnisse des IÖR-Monitors zur Flächennutzung in Deutschland Tobias Krüger........................................................................................23 Methoden des Flächennutzungsmonitorings Fernerkundliche Erhebungen in Kombination mit Geo- und Statistikdaten – Mehrwert durch Datenverknüpfung Wieke Heldens, Hannes Taubenböck, Thomas Esch, Christian Geiß, Michael Wurm, Michael Thiel...................................................................39 Kleinräumige quantitative Abschätzung des deutschen Gebäudebestandes – Ausgangslage und Perspektive Martin Behnisch, Gotthard Meinel..........................................................47 Siedlungsflächenmonitoring in Rasterkarten Markus Dießelmann, Gotthard Meinel, Robert Hecht..............................61 Amtliche Flächenstatistik – ALK – IÖR-Monitor – Ergebnisse eines Vergleichs Gotthard Meinel, Ekkehard Scheffler......................................................71 Visualisierungs- und Bewertungsmethoden Visualisierung von Ergebnissen der Arealstatistik der Schweiz mit Kriging- und Mischrasterkarten Werner Meyer........................................................................................83 Monitoring- und Bewertungsmethoden von Problem- und Stadterneuerungs‑ gebieten – Realisierung im Stadtteilmonitor Dresden Nguyen Xuan Thinh................................................................................93 Raumbeobachtung und Flächenmanagement in der Metropolregion Rhein-Neckar Hans-Peter Hege.................................................................................107 Neue Analyse- und Visualisierungsmöglichkeiten im Monitor der Siedlungs- und Freiraumentwicklung (IÖR-Monitor) Jochen Förster.....................................................................................115 Amtliche Geodaten und -dienste als Grundlage eines Monitorings Das ATKIS Basis-DLM im neuen Gewand – was hat sich geändert Wolfram Kunze....................................................................................125 Das neue Geobasisprodukt 3D-Gebäudestrukturen Stephan Heitmann...............................................................................135 Informationsdienst „GeoDaten Dresden“ – informatorisches Instrument zum Flächensparen? Marcus Dora.........................................................................................141 Indikatoren und Monitoring des Freiraums Indikatoren und Monitoring der biologischen Vielfalt in Deutschland Werner Ackermann, Rainer Dröschmeister, Ulrich Sukopp...................149 Landschaftszerschneidung und Waldfragmentierung – Neue Indikatoren des IÖR-Monitors Ulrich Walz, Tobias Krüger, Ulrich Schumacher.....................................163 Prognosen der Flächeninanspruchnahme Das 30-Hektar-Ziel – Flächensparen auf Kosten sozialer und ökonomischer Belange? Stefan Siedentop.................................................................................173 Modellgestützte Projektion der Flächeninanspruchnahme in den Kreisen Deutschlands bis 2020 Martin Distelkamp, Philip Ulrich............................................................181 Gewerbeflächenprognosen – Methodische Zugänge und Forschungsbedarf Karsten Rusche, Alexander Mayr.........................................................189 Kleinräumige Statistik – Probleme und Lösungen Indikatorensysteme im Spannungsfeld zwischen europäischen Anforderungen und regionalem Informationsbedarf Hans-Dieter Kretschmann....................................................................199 „Äpfel mit Birnen vergleichen, aber nicht mit Zitronen“ – Überlegungen zu einer Erweiterung der regionalstatistischen Analyseeinheiten in der amtlichen Statistik Markus Sigismund................................................................................205 Möglichkeiten und Grenzen der Regionalisierung statistischer Erhebungen am Beispiel des Zensus 2011 Michael Bubik, Karsten Lamla...............................................................213 Das kleinräumige städtische Gliederungssystem AGK als Basis intrakommunaler Informationssysteme Rainer Schönheit..................................................................................219 Strategien der Geoinformationsnutzung Geoinformations-Nutzung durch Geodateninfrastrukturen: Das Beispiel GDI Metropolregion Hamburg Sascha Tegtmeyer...............................................................................229 Planungsraumbezogene Informationsbereitstellung für Monitoring und Analyse – Umsetzungsbaustein der Rahmenstrategie Soziale Stadtentwicklung Berlin Dietrich Bangert...................................................................................235 Kommunale Geodateninfrastrukturen und sozio-technischer Systemwandel: Entwicklungspfade in Deutschland Marc Wolfram.......................................................................................241 Autorenverzeichnis..............................................................................255

This thesis presents the implementation of data fusion techniques for sustainable urban development. Recently, increasingly more geospatial data have been made easily available for no cost. The immeasurable quantities of geospatial data are mainly from four kinds of sources: remote sensing satellites, geographic information systems (GIS) data, citizen science, and sensor web. Among them, satellite images have been mostly used, due to the frequent and repetitive coverage, as well as the data acquisition over a long time period. However, the rather coarse spatial resolution of e.g. 30 m for Landsat 8 multispectral images impairs the application of satellite images in urban areas. Even though image fusion techniques have been used to improve the spatial resolution, the existing image fusion methods are neither suitable for sharpening one band thermal images nor for hyperspectral images with hundreds of bands. Therefore, simplified Ehlers fusion was developed. It adds the spatial information of a high-resolution image into a low-resolution image in the frequency domain through fast Fourier transform (FFT) and filter techniques. The developed algorithm successfully improved the spatial resolution of both one band thermal images as well as hyperspectral images. It can enhance various images, regardless of the number of bands and the spectral coverage, providing more precise measurement and richer information. To investigate the performance of simplified Ehlers fusion in practical use, it was applied for urban heat island (UHI) analysis. This was done by sharpening daytime and nighttime thermal images from Landsat 8, Landsat 7, and the Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER). The developed algorithm effectively improved the spatial details of the original images so that the temperature differences between agricultural, forest, industrial, transportation, and residential areas could be distinguished from each other. Based on that, it was found that in the study city the causes of UHI are mainly anthropogenic heat from industrial areas as well as high temperatures from the road surface and dense urban fabric. Based on this analysis, corresponding mitigation strategies were tailored. Remote sensing images are useful yet not sufficient to retrieve land use related information, despite high spatial resolution. For sustainable urban development research, remote sensing images need to be incorporated with data from other sources. Accordingly, image fusion needs to be extended to broader data fusion. Extraction of urban vacant land was therefore taken as a second application case. Much effort was spent on the definition of vacant land as unclear definitions lead to ineffective data fusion and incorrect site extraction results. Through an intensive study of the current research and the available open data sources, a vacant land typology is proposed. It includes four categories: transportation-associated land, natural sites, unattended areas or remnant parcels, and brownfields. Based on this typology, a two-level data fusion framework was developed. On the feature level, sites are identified. For each type of vacant land, an individual site extraction rule and data fusion procedure is implemented. The overall data fusion involves satellite images, GIS data, citizen science, and social media data. In the end, four types of vacant land features were extracted from the study area. On the decision level, these extracted sites could be conserved or further developed to support sustainable urban development.

Grundlage des Buches sind die Beiträge des 1. Dresdner Flächennutzungssymposiums. Dieses ist der Auftakt für eine zukünftig jährlich stattfindende Fachtagung, die Wissenschaft und Praxis zu Fragen der Erhebung, Entwicklung und Prognose der Flächennutzungsentwicklung zusammenführt. Das 1. Buch der beginnenden Reihe „Flächennutzungsmonitoring“ informiert über die amtliche Flächenstatistik einschließlich deren Datengrundlage und alternativer Datengrundlagen für die Flächenerhebung. In diesem Zusammenhang werden auch Indikatoren zur Beschreibung der Flächeninanspruchnahme und der Freiraumentwicklung vorgestellt. Da es hier auch immer wieder um Fragen der Visualisierung geht, werden Verfahren zur kleinräumigen Darstellung von Zustand und Entwicklung von Indikatoren auf verschiedenen räumlichen Ebenen bis hin zu Rasterkarten erläutert. Im abschließenden Beitrag geht es um die Konzeption eines Monitors der Siedlungs- und Freiraumentwicklung auf Grundlage von geotopographischen Basisdaten.

Für den im Aufbau befindlichen Monitor zur Siedlungs- und Freiraumentwicklung im Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung e. V. sollen im Teilsystem „Freiraumstruktur und Landschaftsfunktionen“ zur Beschreibung von Zustand, Entwicklung und Belastung der Freiräume geeignete Indikatoren entwickelt werden. Dazu werden in diesem Beitrag zunächst vorhandene oder konzeptionierte Indikatorensysteme auf Bundesebene hinsichtlich Ihrer Inhalte zum Freiraum untersucht und verglichen. Auf dieser Basis werden Überlegungen zu ergänzenden Indikatoren angestellt. Es werden Indikatoren u. a. zur Naturnähe und Störungsintensität der Flächennutzung, zu Schutzgebieten, zur Durchlässigkeit des Verkehrsnetzes, zur Dichte von kleinräumigen Landschaftselementen in der Offenlandschaft, zu Veränderungen der Siedlungs- und Verkehrsfläche in Überschwemmungsgebieten und zur Qualität von Erholungsgebieten vorgeschlagen. Deutlich wird aber auch, dass neben den ATKIS-Daten weitere Datengrundlagen herangezogen werden müssen, die derzeit teilweise noch nicht flächendeckend verfügbar sind.