In der vorliegenden Dissertation wird gezeigt, dass es möglich ist mittels öffentlich zugänglicher Daten der Landesämter Paläooberflächen im Zentrum einer Großstadt zu modellieren. Auf der Suche nach dem anthropogen unbeeinflussten Georelief des heutigen Stadtgebietes Leipzigs ist nicht nur die Rekonstruktion ursprünglicher, natürlicher Gegeben-heiten das Ziel, sondern auch die Auseinandersetzung damit, wie der Mensch seine Umwelt in diesem Gebiet bis heute formte und strukturierte. Die Thematik vereint verschiedene geographische Disziplinen, wie z. B. Geomorphologie, Geoarchäologie und Geoinformatik, indem das verbindende Element der Untersuchungsraum in der Innenstadt von Leipzig ist. Zur Rekonstruktion der Erdoberfläche als Digitales Geländemodell (DGM) vor etwa 1.000 Jahren (DGM 1015) und 11.000 Jahren (DGM BASIS) sind hauptsächlich Daten des Sächsischen Landesamtes für Archäologie und des Sächsischen Landesamtes für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie ausgewertet worden. Um die heterogenen Ausgangsdaten mit Hilfe von Leitprofilen verarbeiten zu können, erfolgt vorab das Aufstellen von Arbeitshypothesen. Alle Daten sind so aufbereitet, dass sie in einer Gesamtdatenbank zusammengefasst dargestellt und in einem Geographischen Informationssystem (GIS) auswertbar sind. Ausgehend von der Gesamtdatenbank fand auf Grundlage der Arbeitshypothesen die Generierung von Teildatenbanken statt. Demnach entspricht der Aufschlussansatzpunkt dem rezenten Relief (DGM HEUTE) und die erste anthropogen unbeeinflusste Sedimentschicht bzw. die Schicht mit den ältesten Siedlungsspuren dem Paläorelief vor ca. 1.000 Jahren (DGM 1015ROH bzw. DGM 1015). Des Weiteren präsentiert die Basis der holozänen Sedimente das Paläorelief vor ca. 11.000 Jahren (DGM BASIS). Basierend auf den Modellen DGM 1015ROH und DGM HEUTE findet eine Evaluierung der Datengrundlagen und der Methodik statt. Dafür erfolgt eine Gegenüberstellung des DGM HEUTE mit dem auf LiDAR-Daten basierendem DGM 2 des Staatsbetriebes Geobasisinformation und Vermessung Sachsen. Denn es besteht in der vorliegenden Dissertation die Annahme, dass es möglich ist, ein DGM 1015 bzw. DGM BASIS zu erstellen, wenn es gelingt mit denselben Daten das DGM 2 annähernd zu reproduzieren. Nach der »Observed vs. Predicted Analyse« besteht offensichtlich ein von der Datenherkunft unabhängiger, signifikanter, monotoner Zusammenhang, zwischen dem DGM HEUTE und dem DGM 2, welcher nicht zufällig ist. Folglich ist es möglich, mit den Daten und der Methodik auch ein DGM 1015 bzw. DGM BASIS zu erstellen. Weiterhin konnte mit Hilfe von multivariater Statistik nachgewiesen werden, dass die Heterogenität der Datengrundlagen in Bezug auf das Jahr der Datenerhebung und die Art der Koordinatenbestimmung (xi, yi, zi) einen vernachlässigbaren Einfluss auf die Abweichung zwischen dem DGM HEUTE und dem DGM 2 im Testdatensatz haben. Nachdem die Datengrundlagen evaluiert und teilweise u. a. mit Hilfe der Leitprofile, historischen Aufnahmen und dem DGM 2 an umgebende Profile angepasst wurden, findet die Extraktion der finalen Teildatenbanken DGM 1015 und DGM BASIS aus dem Gesamtdatensatz statt. Der Vorteil dieses für Leipzig entwickelten Untersuchungsdesigns liegt darin, dass durch den Vergleich zwischen dem DGM HEUTE und dem DGM 2 eine Evaluierung der Datengrundlagen messbar wird und nicht ausschließlich auf qualitative Kriterien zurückzuführen ist. Es wird somit auch quantitativ bewiesen, dass diese Methodik zur Paläoreliefmodellierung für die Innenstadt von Leipzig sehr gut angewendet werden kann. Prinzipiell ist es nicht möglich abschließend eine Realität der interpolierten Paläooberflächen zu präsentieren, sondern es können lediglich verschiedene Realitäten und deren Wahrscheinlichkeiten vorgestellt werden. Neben geostatistischen Methoden kommen auch deterministische Interpolationsverfahren zum Einsatz. Zur Quantifizierung der Ergebnisse erfolgt u. a. eine Kreuzvalidierung, auf deren Grundlage die Auswahl der finalen Inter-polationsdarstellungen stattfindet. Das DGM BASIS und DGM 1015 stellen die Ausgangssituation der Reliefverhältnisse bei der Siedlungsgründung Leipzigs dar. Grundsätzlich ist es mit der vorliegenden Arbeit gelungen eine neue, fundierte Perspektive zur kritischen Diskussion der Landschafts- und Siedlungsgenese im Untersuchungsgebiet bereitzustellen. Neben einer detailgetreuen Abbildung der geomorphologischen und geologischen Gegebenheiten im heutigen Zentrum Leipzigs im Jahr 1015 und zu Beginn des Holozäns, ist es möglich, den Flurabstand zwischen den DGM zu bestimmen, um Veränderungen zu quantifizieren. In diesem Kontext ist es weiterhin möglich natürliche von anthropogenen Prozessen zu trennen und diese zeitlich aufzuschlüsseln. Auf dieser Basis können detailliertere Aussagen zum Relief zwischen Weiße Elster- und Parthetal um das Jahr 1015 gemacht werden. Des Weiteren lassen die Paläomodelle Rückschlüsse auf die raumbezogenen Gunstfaktoren bei der Siedlungsplatzwahl und -gestaltung zu. Zudem existiert das Potenzial zur Entwicklung einer visuell reizvollen Grundlage, um geowissenschaftliche und geoarchäologische Sachverhalte im Bildungsbereich für die Öffentlichkeit zu nutzen. Die Thematik hat durch den Charakter einer Fallstudie zunächst einen lokalen Bezug zu Leipzig (Sachsen). Das dabei entwickelte Untersuchungsdesign eröffnet jedoch eine neue, fundierte und transparente Möglichkeit zur Paläoreliefrekonstruktion in weiteren Untersuchungsgebieten.:INHALTSVERZEICHNIS Bibliografische Daten I Zitat II Danksagung III Zusammenfassung IV Abstract VI Abbildungs- & Tabellenverzeichnis XII Abkürzungsverzeichnis XVIII 1. Einleitung 1 1.1 Fragestellung und Zielführung 1 1.2 Abgrenzung des Untersuchungsgebietes 3 1.3 Grundlagen 7 1.3.1 Fachliche Einordnung der Thematik 7 1.3.2 Begriffe und Definitionen 9 1.3.2.1 »Natürlich gewachsener Boden« 9 1.3.2.2 Zeitangaben 9 1.3.2.3 Digitale Erdoberflächenmodelle 12 1.3.2.4 Lage- und Höhenbezugssystem 13 1.3.2.5 Unsicherheiten und Fehler 13 1.4 Forschungsgeschichtlicher Überblick 16 1.5 Ähnliche Forschungen außerhalb Leipzigs 24 2. Stand des Wissens im Untersuchungsgebiet 26 2.1 Naturräumliche Einordnung 26 2.1.1 Klima 29 2.1.2 Geologie 31 2.1.2.1 Leitprofil der Leipziger Tieflandsbucht 31 2.1.2.2 Geologischer Aufbau des Untersuchungsgebietes 34 2.1.3 Boden 36 2.1.4 Vegetation 40 2.1.5 Gewässernetz 41 2.1.5.1 Auengenese der Weißen Elster 43 2.1.5.2 Auengenese der Parthe 47 2.1.5.3 Zusammenfluß der Weißen Elster und Parthe 49 2.2 Siedlungsgeschichtliche Einordnung 50 2.2.1 Allgemeiner Überblick 51 2.2.2 Die im Jahr 1015 erwähnte »urbs Libzi« 56 2.2.3 Die Zwillingssiedlung der »urbs Libzi« 59 2.2.4 Wasserbauliche Einschnitte im Untersuchungsgebiet 63 3. Methodik 67 3.1 Generierung der Datenbasis 71 3.1.1 Formulieren der Arbeitshypothesen 72 3.1.2 Datengrundlagen und deren Aufbereitung 75 3.1.3 Zusammenfassung: Gesamtdatenbank 77 3.2 Zwischenergebnisse »DGM 1015ROH« und »DGM HEUTE« 78 3.2.1 Generierung der Teildatenbanken 78 3.2.2 Interpolation und qualitative Auswertung der Zwischenergebnisse 78 3.2.3 Definition von Teiluntersuchungsgebieten 82 3.3 Evaluation der Methodik 82 3.3.1 Deskriptive Statistik 83 3.3.2 »Observed vs. predicted Analyse« 84 3.3.3 Multivariate Statistik 86 3.3.4 Validation der Methodik 91 3.4 Evaluation der Datengrundlagen und Generierung der finalen Teildatenbanken 92 3.4.1 Evaluation der Datengrundlagen 94 3.4.2 Finale Teildatenbanken »DGM 1015« und »DGM BASIS« 95 3.4.3 Interpolation und qualitative Auswertung der Ergebnisse 95 3.4.4 Validation der Datengrundlage 96 3.5 Geostatistische Auswertung des »DGM 1015« und »DGM BASIS« 96 3.5.1 Objektive Auswahl der Rasterzellengröße 98 3.5.2 Simulation und Analyse der Paläooberflächen 102 3.5.3 Simulation und Analyse der Fließgewässer 104 3.5.4 Evaluation der vorhergesagten Unsicherheiten 105 3.6 Abschließende Interpolation und räumliche Validierung 106 3.6.1 Weitere Interpolationsmöglichkeiten und finale Modelle 106 3.6.2 Flurabstandsberechnungen zwischen den DGM 110 3.6.3 Anstehende geologische Substrate der finalen DGM 111 4. Ergebnisse und Diskussion 114 4.1 Generierung der Datenbasis 114 4.1.1 Arbeitshypothesen 114 4.1.2 Datengrundlagen 114 4.1.2.1 Höhenfestpunkte 114 4.1.2.2 LiDAR Daten 118 4.1.2.3 Historische Archive 120 4.1.2.4 Leitprofile 123 4.1.2.5 Geologische Aufschlüsse 126 4.1.2.6 Archäologische Dokumentationen 131 4.1.3 Zusammenfassung: Gesamtdatenbank 141 4.2 Zwischenergebnisse »DGM 1015ROH« und »DGM HEUTE« 143 4.2.1 Generierung der Teildatenbanken 143 4.2.2 Interpolation und qualitative Auswertung der Zwischenergebnisse 144 4.2.3 Definition von Teiluntersuchungsgebieten 150 4.3. Evaluierung der Methodik 152 4.3.1 Deskriptive Statistik 152 4.3.2 »Observed vs. Predicted Analyse« 154 4.3.3 Multivariate Statistik 157 4.3.4 Validation der Methodik 163 4.4. Evaluierung der Datengrundlagen 166 4.4.1 Evaluation und ggf. Anpassung der Datengrundlagen 168 4.4.1.1 Geologische Aufschlüsse 168 4.4.1.2 Archäologische Dokumentationen 169 4.4.1.3 Fallbeispiel: Teiluntersuchungsgebiet Matthäikirchhof 173 4.4.2 Finale Teildatenbanken »DGM 1015« und »DGM BASIS« 176 4.4.3 Interpolation und qualitative Auswertung der Ergebnisse 179 4.4.4 Validation der Datengrundlage 182 4.5 Geostatistische Auswertung des »DGM 1015« und »DGM BASIS« 184 4.5.1 Objektive Auswahl der Rasterzellengröße 184 4.5.2 Simulation und Analyse der Paläooberflächen 186 4.5.3 Simulation und Analyse der Fließgewässer 193 4.5.4 Evaluation der vorhergesagten Unsicherheiten 197 4.6 Abschließende Interpolation und räumliche Validierung 198 4.6.1 Weitere Interpolationsmöglichkeiten und finale Modelle 199 4.6.2 Flurabstandsberechnungen zwischen den DGM 207 4.6.3 Anstehende geologische Substrate der finalen DGM 210 4.7 Landschafts- und Siedlungsgenetische Interpretation der Paläomodelle 218 5. Synthese und Ausblick 233 6. Literaturverzeichnis 248 7. Anlagen i / In search of the anthropogenically undisturbed palaeo-surface of the city of Leipzig, the main goals are the reconstruction of the specific natural conditions during the Holocene and a deduction about how the environment has been shaped and structured by humans in this area over the last 1,000 years. In the present doctoral thesis, the possibility to model palaeo-surfaces for the central part of a big city by means of publicly accessible data of the state offices is demonstrated. The topic combines various geographical disciplines with a focus on the interface between Geosciences and Archaeology (often termed Geoarchaeology). For the reconstruction of the earth's surface as a Digital Elevation Model (DEM) about 1,000 years ago (DEM 1015) and 11,000 years ago (DEM BASIS) mainly data from the Archaeological Heritage Office Saxony and the Saxon State Office for Environment, Agriculture and Geology have been evaluated. The qualitative data are linked by using GIS through surveying techniques. To be able to process the heterogeneous data, working hypotheses are established in advance. According to them, the elevation of the top of a geological drill or archaeological excavation represents the current surface (DEM HEUTE). In addition, the first anthropogenically undisturbed layer of a geological drill or the layer with the oldest settlement trace of an archaeological excavation represents the data basis for the DEM 1015ROH and the DEM 1015, respectively. Furthermore, the basis in transition to Holocene sediments represents the palaeo-relief approximately 11,000 years ago (DEM BASIS). All data are summarized in an overall database. Hence, the data can be analyzed in a Geographical Information System (GIS). Based on the models DEM 1015ROH and DEM HEUTE the data basis and the methodology are evaluated. For this purpose, a comparison between the DEM HEUTE and another recent DEM, which was generated with LiDAR data provided by the State Operation Geobasisinformation and Surveying Saxony (DEM 2), is conducted. Therefore, it is assumed that it is possible to create a DEM 1015 or DEM BASIS, if it is possible to reproduce approximately the DEM 2 with the same data. The Observed vs. Predicted Analysis shows, that between the DEM HEUTE and the DEM 2 a non-data-independent, significant, monotonic relationship exists, which is not random. Consequently, based on the mentioned assumption above, it is possible to use the data and methodology to create a DEM 1015 or DEM BASIS. Furthermore, the multivariate statistic for the data set demonstrated, that the heterogeneity of the data bases in relation to the year of data collection and the type of coordinate determination (xi, yi, zi) had a negligible influence on the deviation between the DEM HEUTE and the DEM 2. Nevertheless, a check and, if necessary, a correction of the original data is necessary. If there are anomalies, the correction of the original data will be adapted to the surroundings by means of representative soil profiles, historical recordings and the DEM 2. After the data basis and methodology are validated the final sub databases DEM 1015 and DEM BASIS are extracted from the overall database. By means of the developed investigation design the comparison between the DEM HEUTE and the DEM 2 can be based on a quantitative evaluation of the data basis and not exclusively to qualitative criteria. Thus, it is also proved quantitatively that the methodology to model the palaeo-surface works very well for the inner city of Leipzig. However, models represent only a limited picture of reality. In principle, there is no unique interpolation result. That´s why, it is mandatory to present different realities of the palaeo-surfaces and their probabilities. Therefore, in addition to geostatistical interpolation methods, deterministic methods are also used. To quantify the results, among other things, a cross validation is performed. On this basis the selection of the most likely interpolation for the final representation takes place. The DGM BASIS and DGM 1015 show the highest possible approximation of the palaeo-surfaces. In general, the present dissertation has succeeded in providing a new, well-founded perspective for the critical discussion of landscape and settlement genesis in the study area. In addition to a detailed mapping of the geomorphological and geological conditions in the center of Leipzig at the time of 1015 and at the beginning of the Holocene, it is possible to determine the differences between the DEMs to quantify changes. In this context, it was also possible to separate natural from anthropogenic processes and to date the changes. On that basis, more detailed statements about the relief between the river valleys of Weiße Elster and Parthe around the year 1015 can now be made. In addition, the palaeo-models allow conclusions on the space-related favorable factors in settlement site selection and design. Finally, there is the possibility to represent the palaeo-surfaces as a visually appealing basis for geoarchaeological questions in public education. Due to its´ nature of being a case study, the topic has a local connection to Leipzig (Saxony). However, the developed investigation design will open new, well-founded, transparent options for the reconstruction of palaeo-reliefs in further study areas.:INHALTSVERZEICHNIS Bibliografische Daten I Zitat II Danksagung III Zusammenfassung IV Abstract VI Abbildungs- & Tabellenverzeichnis XII Abkürzungsverzeichnis XVIII 1. Einleitung 1 1.1 Fragestellung und Zielführung 1 1.2 Abgrenzung des Untersuchungsgebietes 3 1.3 Grundlagen 7 1.3.1 Fachliche Einordnung der Thematik 7 1.3.2 Begriffe und Definitionen 9 1.3.2.1 »Natürlich gewachsener Boden« 9 1.3.2.2 Zeitangaben 9 1.3.2.3 Digitale Erdoberflächenmodelle 12 1.3.2.4 Lage- und Höhenbezugssystem 13 1.3.2.5 Unsicherheiten und Fehler 13 1.4 Forschungsgeschichtlicher Überblick 16 1.5 Ähnliche Forschungen außerhalb Leipzigs 24 2. Stand des Wissens im Untersuchungsgebiet 26 2.1 Naturräumliche Einordnung 26 2.1.1 Klima 29 2.1.2 Geologie 31 2.1.2.1 Leitprofil der Leipziger Tieflandsbucht 31 2.1.2.2 Geologischer Aufbau des Untersuchungsgebietes 34 2.1.3 Boden 36 2.1.4 Vegetation 40 2.1.5 Gewässernetz 41 2.1.5.1 Auengenese der Weißen Elster 43 2.1.5.2 Auengenese der Parthe 47 2.1.5.3 Zusammenfluß der Weißen Elster und Parthe 49 2.2 Siedlungsgeschichtliche Einordnung 50 2.2.1 Allgemeiner Überblick 51 2.2.2 Die im Jahr 1015 erwähnte »urbs Libzi« 56 2.2.3 Die Zwillingssiedlung der »urbs Libzi« 59 2.2.4 Wasserbauliche Einschnitte im Untersuchungsgebiet 63 3. Methodik 67 3.1 Generierung der Datenbasis 71 3.1.1 Formulieren der Arbeitshypothesen 72 3.1.2 Datengrundlagen und deren Aufbereitung 75 3.1.3 Zusammenfassung: Gesamtdatenbank 77 3.2 Zwischenergebnisse »DGM 1015ROH« und »DGM HEUTE« 78 3.2.1 Generierung der Teildatenbanken 78 3.2.2 Interpolation und qualitative Auswertung der Zwischenergebnisse 78 3.2.3 Definition von Teiluntersuchungsgebieten 82 3.3 Evaluation der Methodik 82 3.3.1 Deskriptive Statistik 83 3.3.2 »Observed vs. predicted Analyse« 84 3.3.3 Multivariate Statistik 86 3.3.4 Validation der Methodik 91 3.4 Evaluation der Datengrundlagen und Generierung der finalen Teildatenbanken 92 3.4.1 Evaluation der Datengrundlagen 94 3.4.2 Finale Teildatenbanken »DGM 1015« und »DGM BASIS« 95 3.4.3 Interpolation und qualitative Auswertung der Ergebnisse 95 3.4.4 Validation der Datengrundlage 96 3.5 Geostatistische Auswertung des »DGM 1015« und »DGM BASIS« 96 3.5.1 Objektive Auswahl der Rasterzellengröße 98 3.5.2 Simulation und Analyse der Paläooberflächen 102 3.5.3 Simulation und Analyse der Fließgewässer 104 3.5.4 Evaluation der vorhergesagten Unsicherheiten 105 3.6 Abschließende Interpolation und räumliche Validierung 106 3.6.1 Weitere Interpolationsmöglichkeiten und finale Modelle 106 3.6.2 Flurabstandsberechnungen zwischen den DGM 110 3.6.3 Anstehende geologische Substrate der finalen DGM 111 4. Ergebnisse und Diskussion 114 4.1 Generierung der Datenbasis 114 4.1.1 Arbeitshypothesen 114 4.1.2 Datengrundlagen 114 4.1.2.1 Höhenfestpunkte 114 4.1.2.2 LiDAR Daten 118 4.1.2.3 Historische Archive 120 4.1.2.4 Leitprofile 123 4.1.2.5 Geologische Aufschlüsse 126 4.1.2.6 Archäologische Dokumentationen 131 4.1.3 Zusammenfassung: Gesamtdatenbank 141 4.2 Zwischenergebnisse »DGM 1015ROH« und »DGM HEUTE« 143 4.2.1 Generierung der Teildatenbanken 143 4.2.2 Interpolation und qualitative Auswertung der Zwischenergebnisse 144 4.2.3 Definition von Teiluntersuchungsgebieten 150 4.3. Evaluierung der Methodik 152 4.3.1 Deskriptive Statistik 152 4.3.2 »Observed vs. Predicted Analyse« 154 4.3.3 Multivariate Statistik 157 4.3.4 Validation der Methodik 163 4.4. Evaluierung der Datengrundlagen 166 4.4.1 Evaluation und ggf. Anpassung der Datengrundlagen 168 4.4.1.1 Geologische Aufschlüsse 168 4.4.1.2 Archäologische Dokumentationen 169 4.4.1.3 Fallbeispiel: Teiluntersuchungsgebiet Matthäikirchhof 173 4.4.2 Finale Teildatenbanken »DGM 1015« und »DGM BASIS« 176 4.4.3 Interpolation und qualitative Auswertung der Ergebnisse 179 4.4.4 Validation der Datengrundlage 182 4.5 Geostatistische Auswertung des »DGM 1015« und »DGM BASIS« 184 4.5.1 Objektive Auswahl der Rasterzellengröße 184 4.5.2 Simulation und Analyse der Paläooberflächen 186 4.5.3 Simulation und Analyse der Fließgewässer 193 4.5.4 Evaluation der vorhergesagten Unsicherheiten 197 4.6 Abschließende Interpolation und räumliche Validierung 198 4.6.1 Weitere Interpolationsmöglichkeiten und finale Modelle 199 4.6.2 Flurabstandsberechnungen zwischen den DGM 207 4.6.3 Anstehende geologische Substrate der finalen DGM 210 4.7 Landschafts- und Siedlungsgenetische Interpretation der Paläomodelle 218 5. Synthese und Ausblick 233 6. Literaturverzeichnis 248 7. Anlagen i

Multifunktionella aspekter och flerdimensionella problem öppnar upp för användandet av geografiska informationssystem (GIS) vid beslutsfattande. Ett användningsområde i GIS är möjligheten att ta fram lämpliga områden, det innebär områden där flera lämpliga aspekter stämmer överens med varandra. Denna typ av lämplighetsanalys påverkas i hög grad av författaren samt beroende på analysmetod vilket i sin tur påverkar beslutsfattande. Denna studie syftar till att undersöka hur de val författaren gör påverkar metoden samt vilka konsekvenser det får för beslutsprocessen. Utifrån tidigare forskning har två analysmetoder identifierats, Analytic Hierarchy Process (AHP) och Weighted Linear Combination (WLC). För att kunna jämföra de två metoderna tar studien stöd i en exempelstudie från Linköpings tätort. Utifrån denna studie går det att se att författaren påverkar resultatet av kriterier och viktning men där det skiljer sig olika mycket mellan de två analysmetoderna AHP och WLC. AHP och WLC har både styrkor och svagheter som gör dem lämpliga för denna sorts studie. / Multifunctional aspects and multidimensional problems open up the use of geographic information systems (GIS) in decision-making. One area of ​​use in GIS is the site selection, the site selection combines areas with several suitable aspects. This type of suitability analysis is greatly influenced by the author and depending on the analysis method, which in turn affects decision-making. This study aims to investigate how the choices the author makes affect the method and what consequences it has for the decision-making process. Based on previous research, two analysis methods have been identified, Analytic Hierarchy Process (AHP) and Weighted Linear Combination (WLC). In order to compare the two methods, the study is supported by an example study from Linköping City. Based on this study, it can be seen that the author influences the results of criteria and weighting. However the two analysis methods AHP and WLC affect the study in different ways. AHP and WLC both have strengths and weaknesses that make them suitable for site selection studies.

Water quality of a stream or river is influenced by the surrounding landscape and vegetation. The Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) is commonly used to characterize landcover and vegetation density. Benthic macroinvertebrates are ubiquitous in freshwater streams and are excellent indicators of the quality of freshwater habitats. Data from one NDVI remote sensing flight and one macroinvertebrate sampling event for eight wadeable stream study sites in the National Ecological Observatory Network (NEON) were acquired. Proportions of high, moderate, and sparse vegetation were calculated for each stream watershed using ArcGIS. Functional feeding groups and tolerance values were assigned to macroinvertebrate taxa. The Fourth-corner and RLQ methods of analysis, available in the ade4 package for R software, were used to evaluate the relationships of macroinvertebrate traits with environmental variables. Hypothesis testing using Model 6 in the ade4 package resulted in p-values of 0.066 and 0.057 for global (overall) significance. Mean NDVI values of moderately vegetated areas and proportion of sparse vegetation were found to be significant to percent shredders at alpha ≤ 0.05. Results of these methods of analysis, when combined with traditional macroinvertebrate sampling metrics, show that NDVI can be a useful, additional tool to characterize a watershed and its effects on macroinvertebrate community composition and structure.

La presente tesis busca evaluar el potencial hidroeléctrico mediante el uso del Sistema de Información Geográfica y algoritmo en Matlab en el departamento de Amazonas, con el fin de estimar ubicaciones potenciales para el desarrollo de centrales hidroeléctricas de pasada. Para llevar a cabo esta investigación, se realiza el desarrollo de un modelo de elevación digital del área de estudio haciendo uso del software ArcGIS. EL modelo de elevación digital comprende: la sectorización del departamento de Amazonas en base a las cuencas que este presenta, la red hídrica del departamento, los centros poblados, áreas protegidas y sitios arqueológicos. Por otro lado, el algoritmo en Matlab facilita la ubicación de sitios potenciales, empleando una serie de códigos, los cuales trabajan con características geográficas establecidas para las posibles ubicaciones. Después de haber estimado las ubicaciones potenciales, se hace uso del modelo de balance hídrico, estimando los caudales medios anuales. En la presente tesis se estiman dichos caudales con un 85% de persistencia, para obtener un resultado que se asemeje a la realidad de la zona. Una vez estimados los caudales, se pasó a realizar las restricciones: políticas, demográficas, ambientales y económicas, con el fin de obtener las opciones con mayor viabilidad. Se obtuvieron 21 posibles ubicaciones, las cuales producen entre 3 a 10 MW aproximadamente de energía hidroeléctrica. De las 21 ubicaciones obtenidas se escogieron 5 localidades las cuales generan 103.89 GW.h al año. Energia que satisface el consumo de la población, sobrepasando la energía generada por las estaciones existentes. / Despite the fact that the department of Amazonas has one of the densest water networks, it is one of the departments with minimal hydroelectric energy production, demonstrating the lack of use of water resources. For this reason, an improvement is proposed in evaluation of the hydroelectric potential of department in order to increase the production of hydroelectric energy, and in turn reduce the production of thermal energy, avoiding gas emissions. The most important tool used in the optimization of evaluation is: the Geographic Information System and the Matlab coding. Similar to hydrometeorological information obtained from the PISCO product was used. The result of this study shows that with new evaluation of the hydroelectric potential it is possible to increase the production of hydroelectric energy and therefore satisfy the demand for hydroelectric energy of the population of Amazonas department. / Tesis

[pt] A recente expansão das fontes renováveis para geração de energia elétrica decorre do encarecimento dos combustíveis fósseis e da preocupação com impactos ambientais e mudanças climáticas, assim como de avanços tecnológicos e da queda de seus custos de implantação. Entretanto, a natureza intermitente e sazonal dos recursos naturais, como vento e irradiação solar, pode afetar a operação do sistema elétrico. Uma alternativa para dar equilíbrio à carga do sistema, proporcionando ainda outros benefícios, é o armazenamento de energia. Uma tecnologia de larga escala para armazenamento é a de bombeamento hidráulico por meio de usinas hidrelétricas reversíveis (UHR), que oferecem mais eficiência, tempo de resposta mais rápido e vida útil mais longa que outras alternativas. Tendo em vista as lacunas teóricas no campo acadêmico, a dissertação propõe um modelo para identificação de locais potenciais para implantação dessas usinas, com o auxílio de ferramentas de sistema de informação geográfica e de formulações matemáticas que consideram critérios fisiográficos, energéticos, econômicos e socioambientais. Partindo de uma abordagem baseada no conceito de geomorphons combinada com soluções de um problema de otimização, o modelo proposto tem por objetivo definir uma formulação que busque minimizar os custos de construção de uma UHR. A demonstração da aplicabilidade do modelo é feita em torno do reservatório da UHE Sobradinho, e os resultados são discutidos a partir da comparação dos locais selecionados e dos custos obtidos. Pode-se concluir que é possível identificar potenciais locais para implantação de UHR a partir desse modelo, o que pode beneficiar agentes de planejamento do setor elétrico, bem como empresas que estejam interessadas em investir nesta tecnologia. / [en] The expansion of the use of renewable sources for electricity generation in recent years is a result of the increase of fossil fuels costs and the growing concern with climate change and the impacts on the environment, as well as technological advances and the reduction in their implementation costs. However, the availability of some natural resources for renewable energy matrices, such as wind and solar irradiation, has an intermittent and seasonal nature, which may affect the electrical system operation (CANALES et al., 2015; KELMAN & HARRISON, 2019). One of the alternatives to balance the system load is energy storage, which offers benefits to the electricity provision (ancillary services, for example) and regulates the frequency in times of high demand with low energy supply from renewables, contributing with the necessary inertia so that demand does not change instantly (BARBOUR et al., 2016). The most widely large-scale technology used for storage in the world is hydraulic pumping through pumped storage hydropower – PSH (GUITTET et al., 2016; IHA, 2018). Compared to other technologies, it provides a solution with high efficiency, faster response time and longer useful life (REHMAN et al., 2015). The operation of the plants is characterized by the pumping of water from a lower reservoir for its accumulation in an upper reservoir for energy generation in periods of high demand (BARBOUR et al., 2016). Energy storage alternatives are already on the agenda in the Brazilian energy sector as an option to ensure the system development in an economic and sustainable manner. In the 2030 Ten-Year Energy Expansion Plan (EPE, 2021b), PSH is highlighted as one of the resources to expand the offer for rush hour demand response. EPE understands that preliminary studies are an important step to support the sector s planning and guide the definition of regulatory aspects, which do not yet exist, related to the systemic benefits of this type of solution.

In an ever-changing world as ours, the population increases rapidly. There will be great challenges for urban planning when it comes to finding effective, optimized and sustainable solutions. The city planners must find the most optimal way of land usage and one way of reaching this can be obtained through a land-suitability analysis. Land-suitability analysis can be described as a combination of both Geographic information system (GIS) and Multi-criteria analysis (MCA) and is used to obtain the most optimal position for a specific land usage, e.g. residential areas. GIS and MCA can both be used separately but can also be used as described in a combination. The aim of this study is to compare two different municipalities, Nordanstig and Sundsvall, and how the weighting of social functions in planning housing projects differs in them. Another purpose is to compare two different MCA weighting methods and how they affect the final results. The methods used were Analytical Hierarchical Process (AHP) and Fuzzy AHP (FAHP). Using the output of the poll and the interviews from the representatives of the two municipalities weights were computed. The purpose of the study is to find suitable locations where residential areas can be built. The result of the study shows that the officials ranked the weights of the social functions in a new residential area differently. The respondent from Sundsvall ranks public transportation as the most important factor, while the respondent from Nordanstig ranks larger road/railway the highest. The final results end up in the same urban areas in both AHP and Fuzzy AHP methods. The main differences between them are the sizes of the areas and their exact extents. The biggest area was achieved through Sundsvall’s FAHP weighting and was located in the urban area of Gnarp. The area was about 118.5 hectare in size. To check whether the results can be considered appropriate a sensitivity analysis has been performed, using inverted weights taken from the poll and the interviews. / I en värld där befolkningen ökar kraftigt och är i ständig förändring, där ställs samhället och dess beslutsfattare inför stora utmaningar. En av dessa utmaningar är att planera samhällen på ett effektivt och optimerat sätt, som även innefattar hållbara lösningar. Med en strävan att på bästa sätt använda marken i staden, samhället och landet så kan en lämplighetsanalys användas. En lämplighetsanalys är en kombination av att använda Geografisk informationssystem (GIS) och multikriterieanalys (MKA) för att få fram den mest lämpliga platsen som för exempel ett bostadsområde. Både GIS och MKA är var för sig viktiga delar i samhället som även kan användas i kombination. Studiens syfte är att jämföra två kommuner, Nordanstig och Sundsvalls kommun, och deras olika viktning av samhällsfunktioner vid bostadsplanering. Det andra syftet är att jämföra hur två olika MKA metoder påverkar de slutliga resultaten. De två olika metoderna är Analytisk hierarkisk process (AHP) och Fuzzy AHP. Med hjälp av enkät och intervjuer av representanterna från kommunerna så tas vikter fram. De tillfrågade var tjänstemän från de två kommunerna, en från vardera kommunen. Målet med studien är att få fram områden där bostadsområden kan byggas, med hjälp av en multikriterieanalys. En bostadsplanering som tar in hållbarhets aspekter tidigt strävar mot att bidra till ett miljövänligare samhälle, aspekter som busshållplatser och park och fritid. Resultatet visar att de olika tjänstemännen rangordnar kriterierna olika på vad som är viktigast när det kommer till samhällsfunktioner i ett nytt bostadsområde. Representanten från Sundsvall rangordnar Kollektivtrafiken högst och representanten från Nordanstig rangordnar Större väg/järnväg högst. Slutresultatet visar att placering av bostadsområdet hamnar vid AHP metoden ungefär vid samma orter som vid Fuzzy AHP metoden. Det som skiljer är storleken på de olika områden och deras mer exakta utbredning. Det största området blir enligt Sundsvall viktning till FAHP och beläget i tätorten Gnarp, ytan blir då ca 118,5 ha stor. För att kontrollera om resultatet kan anses vara lämpligt har en känslighetsanalys gjorts, genom inverterade vikter tagna från enkäten och intervjuerna.

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Current models that assess infrastructure failure risk are "linear," and therefore, only consider the direct influence attributed to each factor that defines risk. These models do not consider the undeniable relationships that exist among these parameters. In reality, factors that define risk are interdependent and influence each other in a "non-linear" fashion through feedback effects. Current infrastructure failure risk assessment models are also static, and do not allow infrastructure managers and decision makers to evaluate the impacts over time, especially the long-term impact of risk mitigation actions. Factors that define infrastructure failure risk are in constant change. In a strategic manner, this research proposes a new risk-based infrastructure management framework and supporting system, Risk-Based Dynamic Infrastructure Management System (RiskDIMS), which moves from linear to non-linear risk assessment by applying systems engineering methods and analogs developed to address non-linear complex problems. The approach suggests dynamically integrating principal factors that define infrastructure failure risk using a unique platform that leverages Geospatial Information System services and extensions in an unprecedented manner. RiskDIMS is expected to produce results that are often counterintuitive and unexpected, but aligned to our complex reality, suggesting that the combination of geospatial and temporal analyses is required for sustainable risk-based decision making. To better illustrate the value added of temporal analysis in risk assessment, this study also develops and implements a non-linear dynamic model to simulate the behavior over time of infrastructure failure risk associated with an existing network of levees in New Orleans due to diverse infrastructure management investments. Although, the framework and RiskDIMS are discussed here in the context of levees, the concept applies to other critical infrastructure assets and systems. This research aims to become the foundation for future risk analysis system implementation. / Master of Science

The escalating impact of climate change has become a significant global concern, particularly in urban environments through the risk of flooding, due to intensified precipitation patterns. Nature Based Solu-tions (NBS), offer effective strategies for mitigating flood risks by enhancing stormwater management and promoting urban resilience. Multicriteria Analysis (MCA) has shown to be useful for identifying suitable areas for NBS, however, there is limited research on its application specifically for urban flood resilience in Sweden. Therefore, this study aims to develop a GIS-based suitability mapping framework within MCA method for allocating suitable areas for two NBS measures: Retention Pond (RP) and Detention Basin (DB), applying it to a case study in Sweden. The study employs a mixed-method approach and consists of (1) framework develop-ment through a literature review, geospatial data assessment, and key-informant interviews, and (2) application of the framework to a case study area in Sweden. In the case study area, the resulting suitability map indicates that 7.5 % of DBs and 7% of RPs met all criteria. Key-informant interviews with local experts provided valuable insights, particularly the exclusion of hazardous zones as well as emphasizing the importance of considering not only biophysical characteristics, but also socio-cultural factors. In conclusion, this study contributes to the body of knowledge on NBS suitability mapping. The findings offer guidance to climate strategists and urban planners on a municipal level, selecting optimal locations for NBS strategies for urban flood resilience and stormwater management.

原住民農耕知識乃長期適應自然環境，並與自然達成平衡關係之農耕方式，因此藉由探討原住民農耕知識，得提供高山農業政策上的建議。惟偏向質性的原住民知識，需萃取、轉化為科學形式，方能利用。是以，本研究以地理資訊系統為基礎、利用土地適宜性分析與羅吉斯迴歸為方法，設計一套適用於數位化原住民農耕知識的策略。此策略為一個迭代的循環，包含蒐集、轉換、分析與檢視的程序。首先，以量化方式蒐集原住民農耕知識，次將知識轉換成空間資料的形式，再透過分析將知識轉化成有意義的資訊，並以視覺化方式展示分析成果，而分析成果可用以檢視知識蒐集的完整性、檢驗知識轉換後的正確性，進而以為基礎，針對興趣點再度蒐集知識，如此反覆操作上述程序。以土地適宜性分析為核心之策略，可用以探究原住民農耕區位選取知識；以羅吉斯迴歸為主軸之策略，則以個別農耕地為基礎，驗證農耕行為與邊坡穩定性之關聯。本研究以尖石泰雅族部落為研究區域。研究發現此數位化原住民農耕知識策略是可行的，得以有效地達到原住民農耕知識蒐集、分析及展示的目標。數位化後的原住民農耕知識具體而明確，可作為相關政策之參考。 / Indigenous knowledge of farming is empirical rules based on a long-term interaction between human and organism which benefit to each other. As a result, by discussing indigenous knowledge of farming, it could provide positive suggestions for the cultivation on slope land. However, indigenous knowledge tends to be qualitative rather than quantitative. Thus, we need to translate it into a scientific formats so as to take use of it. Consequently, the paper which is based on GIS, utilizes land use suitability analysis and logistic regression aims to establish a strategy for digitizing indigenous knowledge of farming. Actually, the strategy is an iterative circle with the procedure of extraction, translation, analysis and review. Firstly, investigate indigenous knowledge of farming in quantitative way. Secondly, translate it into layers. Then, turn the fragmentary data into meaningful information, and illustrate it on the map. Finally, review the result whether it is comprehensive and reliable. We used land use suitability analysis as the strategy to explore indigenous knowledge of farming site selection. Similarly, we use logistic regression as the strategy to demonstrate the correlation between the practice of farming and slope stability. The Atayal communities in Jianshih village was used for testing of the above strategy. In conclusion, the strategy for digitizing indigenous knowledge of farming is feasible for investigating, analyzing and visualizing the indigenous knowledge of farming. Therefore, the result is quite clear and specific as an important supplement to policy.