Im Sommer 2012 führte das IÖR im Rahmen eines BMVBS/BBSR-Forschungsvorhabens eine bundesweite Umfrage zur Erhebung von Innenentwicklungspotenzialen (IEP) durch. Neben der Konzeption und Durchführung der Befragung und ergänzenden Experten-Interviews in ausgewählten Fallbeispielstädten beinhaltet das Projekt die Erarbeitung von Grundlagen und Konzepten für eine Verstetigung eines bundesweiten Monitorings von Innenentwicklungspotenzialen sowie die Berücksichtigung neuer Daten-Quellen und automatisierter Verfahren. Im vorliegenden Beitrag werden ausgewählte Ergebnisse aus der Befragung vorgestellt. Schwerpunkt bildet dabei die Ermittlung und Validierung der Quantitäten von Innenentwicklungspotenzialen in Deutschland. An der bundesweiten standardisierten Online-Befragung beteiligten sich rd. 4 % der deutschen Städte und Gemeinden aller Größenklassen in proportionaler geographischer Verteilung nach Regionstypen und Bundesländern. Große Städte verfügen über gute Kenntnisse über zu vorliegenden Potenzialen, Kleinstädte und Landgemeinden sind dagegen oft auf Schätzungen angewiesen. Etwa die Hälfte der beteiligten Kommunen sieht sich in der Lage, die Daten regelmäßig fortzuschreiben. Tendenziell unterschätzen die befragten Kommunen die Potenziale in ihrem Territorium. Die Analyse möglicher Ursachen hierfür erlaubt die Auslotung von Bandbreiten nach oben. Vorliegende Hochrechnungen weisen IEP in Höhe von mindestens 15 m² je Einwohner (oder 120 000 ha) auf Brachen und Baulücken aus. Diese Größenordnung entspricht ca. 5 % der Gebäude- und Freifläche. Unter Berücksichtigung von Korrekturschätzungen kann der Gesamtwert auf ca. 20 m² je Einwohner (165 000 ha) steigen.

Im Auftrag des LfULG wurden 313 Rückbaumaßnahmen, die im Rahmen des Programms »Integrierte ländliche Entwicklung« gefördert wurden, untersucht. Mit dem Programm konnte der Rückbau von mehr als 550 leer stehenden ländlichen Gebäuden unterstützt werden. Als positive Folgen gelten Flächenentsiegelungen von insgesamt etwa 16 ha, die Aufwertung von Ortsbildern und die Beseitigung von Gefahrensituationen. Der Bericht fasst die Ergebnisse der Analyse zusammen und gibt Bewertungen der Projektträger wieder. Es werden Empfehlungen für zukünftige Rückbauförderungen abgeleitet und Beispielprojekte vorgestellt.

Abstract Most of the current building simulation tools are the results of funded projects for particular research purposes. Normally, these tools are developed in one research organization and utilized by the organization's own staff rather than by external personnel. Financially and intellectually, it is definitely a huge waste that designers and engineers rarely use those tools while they have to deal with increasingly complex issues and surely need the assistance of building simulation tools in building practice. Therefore, this thesis is dedicated to bringing building simulation closer to practice. The general goal is to promote the usage of simulation tools not only by simulation experts for research purposes but also by designers and engineers in practical work. Abstract Since the well-adopted tool could only be established based on appropriate requirements analysis, attention is firstly devoted to perceiving engineer or practice demands in building design and operation activities. Building multi-criteria analysis, whole life cycle integration, interdisciplinary interaction, control-wise integration/optimization together with the influence of “Industry 4.0” in building discipline are discussed in sequence. This is not only an enumeration of emerging scenarios, but also an exploration to figure out that integrated requirement is of growing significance as buildings are becoming increasingly advanced and complex. Abstract Multi-criteria simulation analysis indicates that designers and engineers need to consider, at least, energy efficiency and initial cost simultaneously; human comfort, environmental impact, life cycle cost are also involved; however, current workflow and cooperation mechanism among different simulation tools could not sufficiently fulfill multi-criteria analysis demand in building design and operation activities. Other detailed discussions on energy and cost integrated simulation, energy and human comfort integrated simulation, control related simulations all indicate one conclusion that building practice is increasingly integrated but simulation ability is still insufficient and isolated. Therefore, related tools must be coordinated and connected from the socio-technical point of view to support building practice eventually. Abstract Recent development in multi-domain modeling language Modelica and Functional Mock-up Interface (FMI) standard has provided an efficient solution for both integration and practical utilization. The ideology of the transfer layer is introduced; open-to-public and free usable framework and associated collaborative mechanisms are proposed. Individual models and tools could be integrated together through co-simulation or model exchange under FMI standard; along with complete and accurate database, the integrated tools could be validated and documented together, then transferred to commercial partners for further improvement, marketing and sale. In such way, a collaborative framework to transfer knowledge from research to practice could be formed in order to sufficiently process integrated requirement issues; the usage of research-oriented tools could be intensified in building industrial practice. Abstract Connection, interoperability, technical standard, and workflow protocol, those general terms for cooperative simulation development are further discussed. Cooperative Modelica library development is taken as an example to illustrate associated problems and their solutions from both detailed technical and generalized socio-technical perspectives. Abstract Individual model quality is a fundamental guarantee for successful cooperative simulation system. Therefore a model comparison project is carried out for quality assurance purpose. First, a series of comparison validation tests are established with a stepwise increased level of complexity. Then, multiple participants with a diversity of simulation tools contribute simulation models and results for listed validation scenarios. During the result comparison process, the deviation is detected, the bug is fixed, the model is improved; cooperative relationship and workflow standard are formed. Abstract In the last, a multi-criteria and interdisciplinary simulation case is conducted as a demonstrated example of actual integrated requirement along with integration and practical utilization effort of simulation. This case aims to select an appropriate energy solution for a building from four alternatives. Traditional HVAC equipment, renewable energy devices, storage facilities are applied and arranged in groups under Demand Side Management strategy and dynamic control. Financial and environmental impacts are also calculated along with the traditional result of annual energy consumption. Multiple Criteria Decision Analysis (MCDA) method is applied to analyze the four alternative energy solutions with an overall consideration of energy consumption, energy production, initial cost, life-cycle cost, and CO2 emission.:Chapter 1 Introduction Chapter 2 Integrated requirements in building practice Chapter 3 Isolated and insufficient building simulation tools Chapter 4 Practice oriented tool integration and improvement Chapter 5 Cooperative development in Modelica and Annex 60 Chapter 6 Model comparison cooperation Chapter 7 Conclusion and future work

Die bisherigen Untersuchungen zu den Folgen extremer Hochwasserereignisse beschäftigten sich überwiegend mit den durch hohe Wasserstände und Fließgeschwindigkeiten verursachten direkten und tangiblen Schäden an Gebäuden und Infrastrukturen. Den durch schadstoffhaltiges Hochwasser hervorgerufenen direkten und indirekten sowie in der Regel intangiblen Konsequenzen für Mensch und Umwelt ist - insbesondere im Hinblick auf deren räumliche Verteilung - im Rahmen des Hochwasserrisikomanagements nur geringe Aufmerksamkeit gewidmet worden. Während Hochwasserereignissen können toxische Stoffe - wie beispielsweise Arsen, Blei, Cadmium oder Quecksilber sowie persistente organische Kontaminanten wie DDT oder HCH - aus belasteten Gewässer- und Ufersedimenten sowie Altstandorten und Altablagerungen freigesetzt werden. Diese Stoffe werden von der Hochwasserwelle aufgenommen, zum überwiegenden Teil partikulär gebunden transportiert und bei nachlassender Fließgeschwindigkeit und ablaufendem Hochwasser als Sedimente in den Überflutungsbereichen deponiert. In Abhängigkeit von der Nutzung der überschwemmten Gebiete sind nach einem Hochwasser unterschiedliche Rezeptoren den abgelagerten Sedimenten und darin enthaltenen Schadstoffen in der Regel langfristig ausgesetzt. Mögliche Rezeptoren sind zum Beispiel Menschen, Nutz- und Wildtiere, Futter- und Nahrungspflanzen sowie Böden mit ihren spezifischen Bodenfunktionen. Kern dieser Arbeit ist die Entwicklung einer räumlich differenzierten Methodik zur integrierten Analyse und Bewertung von stofflichen Hochwasserrisiken. Um deren Anwendbarkeit zu überprüfen, wird die entwickelte Methodik im Rahmen einer Fallstudie an Überflutungsbereichen entlang des Unterlaufes der Vereinigten Mulde zwischen Bitterfeld und Priorau erprobt, wobei der Fokus auf dem Rezeptor Mensch liegt. Die Methodik basiert auf der Integration von Verfahren der Hochwasserrisikoanalyse und der Schadstoffrisikoanalyse. Diese werden unter Verwendung eines angepassten Source-Pathway-Receptor-Consequence-Konzeptes kombiniert. Die Methodik besteht aus drei größeren Hauptelementen: (1.) der Gefahrenanalyse, (2.) der Expositionsanalyse und (3.) der Schadstoffrisikocharakterisierung und -bewertung. Die Gefahrenanalyse beschreibt die Freisetzung, den Transport und die Ablagerung der Stoffe in Abhängigkeit von der Hochwassercharakteristik, den Substanzeigenschaften sowie den Verteilungsprozessen nach der Ablagerung, beispielsweise dem Transfer vom Boden in die Pflanze. Ergebnisse der Gefahrenanalyse sind Karten der Schadstoffquellen in Form räumlich verteilter Stoffkonzentrationen in Umweltmedien wie Böden und Pflanzen. Die Expositionsanalyse stellt die Verbindung zwischen den Schadstoffquellen und den Rezeptoren her. Bindeglied sind Expositionspfade, beispielsweise die orale Aufnahme von kontaminiertem Boden oder der Verzehr von Pflanzen, die auf belasteten Böden angebaut werden. Teil der Expositionsanalyse ist eine so genannte Rezeptoranalyse, die - aus Landnutzungstypen abgeleitet - Vorkommen bestimmter Rezeptoren identifiziert und diese charakterisiert. Dabei bezieht die Rezeptoranalyse sowohl die räumliche Verteilung der Rezeptoren als auch deren Eigenschaften ein. Für den Rezeptor Mensch sind dies etwa physiologische Parameter wie Körpergewicht oder Atemrate sowie verhaltensbezogene Parameter wie Zeit-Aktivitätsbudgets oder Nahrungsaufnahmeraten. Daran anschließend wird mit der Expositionsanalyse im engeren Sinne die Exposition der Rezeptoren gegenüber bestimmten Stoffen quantifiziert, indem Transfer- und Aufnahmeraten von Expositionsmedien wie Boden, Nahrung oder Luft ermittelt und mit den darin enthaltenen Stoffkonzentrationen in Beziehung gesetzt werden. Ergebnis der Expositionsanalyse sind räumlich explizite Darstellungen der inneren Exposition, d.h. täglich aufgenommener resorbierter Schadstoffmengen. Darauf folgend werden im Zuge der Risikocharakterisierung die Effekte der Exposition mit Hilfe von Dosis-Wirkungsbeziehungen analysiert, die dann in Form von toxikologisch begründeten Referenzwerten als Basis für die finale stoffbezogene Risikobewertung dienen. Diese erfolgt durch Vergleich der inneren Exposition mit toxikologischen Referenzwerten in Form von tolerablen Aufnahmeraten. Die gesundheitlichen Risiken werden durch den Quotienten aus resorbierter Dosis und tolerabler Dosis beschrieben und als stoff- und pfadspezifischer Risikoindex flächenhaft dargestellt. Abschließend erfolgt eine Bewertung der Risiken mittels einer die Unsicherheiten der Referenzwerte berücksichtigenden Bewertungsfunktion. Die Methodik ist in Form eines GIS-basierten Rechenmodells umgesetzt und im Rahmen einer Fallstudie an der Vereinigten Mulde für verschiedene hydraulische Szenarien im Sinne simulierter Abflüsse verschiedener Jährlichkeiten - 100, 200 und 500 Jahre - erprobt worden. Als ausgewählte Ergebnisse liegen räumlich differenzierte Risikobewertungen für die Stoffe Arsen, Cadmium, Quecksilber und Blei unterschieden nach den Expositionsmedien Boden/Hausstaub, Luft sowie pflanzliche Nahrung vor. Exemplarisch seien hier ausgewählte Bewertungsergebnisse in Form des sogenannten Gefahrenwertes für ein HQ500-Szenario dargestellt: Durch die orale Aufnahme von Arsen über Boden/Hausstaub wird für den Rezeptor Kleinkinder räumlich begrenzt die Risikoschwelle überschritten, wobei die Handlungsschwelle nicht erreicht wird. Die Ergebnisse für Cadmium, Quecksilber und Blei liegen deutlich unter der Risikoschwelle. Ein ähnliches Bild zeigt sich für die Aufnahme über die Luft. Hier wird bei lebenslanger Exposition für Arsen die Risikoschwelle überschritten, für die anderen Stoffe werden Gefahrenwerte weit unter der Risikoschwelle ermittelt. Bezogen auf den Verzehr von Nahrungspflanzen aus Eigenanbau zeigen sich bei lebenslanger Exposition für Cadmium großräumig erhebliche Überschreitungen des Handlungsschwellenwertes. Für die anderen Stoffe finden sich nahezu flächendeckend Überschreitungen des Risikoschwellenwertes, die aber nicht an die Maßnahmenschwelle heranreichen.:1 Zielstellung und Einführung 1.1 Zielstellung 1.2 Problemaufriss 1.3 Stand der Forschung 1.4 Kapitelübersicht 2 Grundlagen und Rahmenkonzepte zu Risiken 2.1 Grundbegriffe 2.2 Risikobegriffe und -konzepte 2.2.1 Risikodefinitionen 2.2.2 Analyse und Bewertung von Risiken 2.2.3 SPRC-Konzept 2.2.4 Zyklus-Konzepte des Risikomanagements 2.3 Hochwasserrisiken 2.3.1 Hochwasserrisikomanagement 2.3.2 Hochwassergefahrenanalyse 2.3.3 Vulnerabilitätsanalyse 2.3.4 Hochwasserrisikoermittlung 2.4 Schadstoffrisiken 2.4.1 Gefahrenidentifikation 2.4.2 Dosis-Wirkungsanalyse 2.4.3 Expositionsanalyse 2.4.4 Risikocharakterisierung 2.5 Risikobewertung 2.5.1 Allgemeine Grundlagen 2.5.2 Bewertung von Hochwasserrisiken 2.5.3 Bewertung von Schadstoffrisiken 2.5.4 Vergleichende Risikobewertung 2.6 Risikosteuerung 2.6.1 Maßnahmen 2.6.2 Rechtliche Instrumente 3 Konzeption der Methodik 3.1 Gesamtkonzept einer integrierten Analyse- und Bewertungsmethodik 3.2 Gefahrenanalyse 3.3 Expositionsanalyse mit Rezeptoranalyse 3.4 Risikocharakterisierung 3.5 Risikobewertung 3.6 Unsicherheitsanalyse 3.7 Gesamtablauf der Methodik 4 Erprobung und Implementierung der Methodik 4.1 Fallstudie Vereinigte Mulde bei Bitterfeld 4.1.1 Beschreibung des Untersuchungsgebietes 4.1.2 Szenarioansatz und Szenarien 4.2 Gefahrenanalyse 4.3 Rezeptoranalyse 4.4 Expositionsanalyse 4.4.1 GIS-Implementierung 4.4.2 Expositionsmodellierung 4.4.3 Expositionsmedien Sediment, Boden, Hausstaub 4.4.4 Expositionsmedium Luft 4.4.5 Expositionsmedium pflanzliche Nahrung 4.5 Risikocharakterisierung 4.6 Risikobewertung 4.7 Unsicherheitsanalyse 5 Empirische Ergebnisse 5.1 Gefahrenanalyse 5.1.1 Bodenkonzentrationen Basisszenario 5.1.2 Bodenkonzentrationen Hochwasserszenarien 5.2 Rezeptoranalyse 5.3 Expositionsanalyse und Risikocharakterisierung 5.4 Risikobewertung 5.4.1 Expositionsmedien Boden und Hausstaub 5.4.2 Expositionsmedium Luft 5.4.3 Expositionsmedium pflanzliche Nahrung 5.5 Unsicherheitsanalyse 5.5.1 Expositionsmedium Boden/Hausstaub 6 Diskussion und Ausblick 6.1 Methodik 6.2 Empirische Ergebnisse 6.3 Ausblick Literaturverzeichnis Abkürzungs- und Akronymverzeichnis Anhang / Research on the consequences of flood events has so far focused on direct tangible damages to buildings and infrastructure caused by high water levels and flow velocities. In the context of flood risk management only little interest has been paid to direct and indirect as well as dominantly intangible consequences caused by flood pollutants to human and ecological receptors - especially taking their spatial distribution into account. During floods toxic substances such as trace elements (e.g. Arsenium, Cadmium, Mercury, Lead, Zinc) and persistent organic pollutants (e.g. HCHs, DDX) can be released from contaminated river bank sediments or former industrial sites. These substances are taken up by the flood water, get transported - mainly bound to fine particles - and get deposited as sediments in the floodplain in case of decreasing flow velocities. Depending on the land use in the floodplain, different receptors can be exposed to the sediments with the associated contaminants. Potential receptors are humans, livestock, wild animals, food and fodder plants as well as soils with their specific soil functions. The core of this thesis is the development of a spatially explicit methodology which enables the integrated analysis and evaluation of substance-based flood risks. To test the applicability, the developed methodology is applied within a case study dealing with floodplains along the lower reaches of the Vereinigte Mulde River situated between Bitterfeld and Priorau (Saxony-Anhalt, Germany). In this case study, the focus is on the receptor man or, more specifically, human health. The methodology is based on an integration of procedures from the fields of flood risk analysis and contaminant risk analysis. These procedures are integrated using an adopted Source-Pathway-Receptor-Consequence concept. The three main elements of the methodology are hazard analysis, exposure analysis and contaminant risk determination and evaluation. At first, the hazard analysis describes the release, transport and deposition of substances based on flood characteristics and substance properties as well as fate and transfer processes after sedimentation (e.g. soil-to-plant transfer). Results of the hazard analysis are maps of spatially distributed substance concentrations in environmental media such as soils and plants, i.e. the (secondary) contaminant sources. Within the exposure analysis the linkages between the contaminant sources and the receptors are described. Connecting elements are exposure pathways such as the ingestion of contaminated soil or the consumption of food produced on such soils. Part of the exposure analysis is a so-called receptor analysis which indicates and characterises potential human receptors that are derived from land-use types. The receptor analysis takes the receptors\' spatial distribution as well as certain properties into account. Taking the receptor human, these properties are physiological parameters such as body weight or respiration rate and behavioural parameters, e.g. activity budgets or food consumption patterns. Subsequently, with the exposure analysis in a narrower sense, the exposure of the receptors to a certain substance is quantified by calculating transfer and intake rates of exposure media such as soil, food or air taking into account the corresponding substance concentrations in these media. Results of the exposure analysis are spatially explicit representations of absorbed contaminant amounts for a certain receptor, i.e. daily resorbed exposure doses. In the course of the contaminant risk determination, the effects (consequences) of the receptors\' exposure are analysed by dose-response relationships, setting the basis for the final substance-based risk assessment in terms of toxicologically derived reference values. Health risks are expressed as ratio between calculated resorbed dose and tolerable resorbed dose and are presented as maps of substance- and pathway-specific risk indices. In a final step, an evaluation is carried out based on a method that takes the uncertainty of the toxicological reference values into account. The methodology has been implemented in a GIS-based calculation model and was applied within a case study to simulate floods with certain return periods (100, 200, and 500 years). Selected results are spatially differentiated risk evaluations for the substances arsenic, cadmium, mercury and lead distinguished based on the exposure media soil/house dust, air and home-grown vegetable food. Taking the 500-year flood-scenario and the risk evaluation value as an example, the following results have been derived: the oral intake of arsenic via soil/house dust leads to a spatially restricted exceedance of the risk level of the receptor infant, whereas the action level is not reached. The results of cadmium, mercury and lead are clearly below the risk level. A similiar pattern shows for the pulmonary intake via air. Based on lifetime exposure, the risk level for arsenic is exceeded, for all other substances the values are far below the risk level. Considering the intake of cadmium via consumption of home-grown vegetables, the action level is notably exceeded in large areas. The other substances show a nearly general exceedance of the risk level without reaching the action level.:1 Zielstellung und Einführung 1.1 Zielstellung 1.2 Problemaufriss 1.3 Stand der Forschung 1.4 Kapitelübersicht 2 Grundlagen und Rahmenkonzepte zu Risiken 2.1 Grundbegriffe 2.2 Risikobegriffe und -konzepte 2.2.1 Risikodefinitionen 2.2.2 Analyse und Bewertung von Risiken 2.2.3 SPRC-Konzept 2.2.4 Zyklus-Konzepte des Risikomanagements 2.3 Hochwasserrisiken 2.3.1 Hochwasserrisikomanagement 2.3.2 Hochwassergefahrenanalyse 2.3.3 Vulnerabilitätsanalyse 2.3.4 Hochwasserrisikoermittlung 2.4 Schadstoffrisiken 2.4.1 Gefahrenidentifikation 2.4.2 Dosis-Wirkungsanalyse 2.4.3 Expositionsanalyse 2.4.4 Risikocharakterisierung 2.5 Risikobewertung 2.5.1 Allgemeine Grundlagen 2.5.2 Bewertung von Hochwasserrisiken 2.5.3 Bewertung von Schadstoffrisiken 2.5.4 Vergleichende Risikobewertung 2.6 Risikosteuerung 2.6.1 Maßnahmen 2.6.2 Rechtliche Instrumente 3 Konzeption der Methodik 3.1 Gesamtkonzept einer integrierten Analyse- und Bewertungsmethodik 3.2 Gefahrenanalyse 3.3 Expositionsanalyse mit Rezeptoranalyse 3.4 Risikocharakterisierung 3.5 Risikobewertung 3.6 Unsicherheitsanalyse 3.7 Gesamtablauf der Methodik 4 Erprobung und Implementierung der Methodik 4.1 Fallstudie Vereinigte Mulde bei Bitterfeld 4.1.1 Beschreibung des Untersuchungsgebietes 4.1.2 Szenarioansatz und Szenarien 4.2 Gefahrenanalyse 4.3 Rezeptoranalyse 4.4 Expositionsanalyse 4.4.1 GIS-Implementierung 4.4.2 Expositionsmodellierung 4.4.3 Expositionsmedien Sediment, Boden, Hausstaub 4.4.4 Expositionsmedium Luft 4.4.5 Expositionsmedium pflanzliche Nahrung 4.5 Risikocharakterisierung 4.6 Risikobewertung 4.7 Unsicherheitsanalyse 5 Empirische Ergebnisse 5.1 Gefahrenanalyse 5.1.1 Bodenkonzentrationen Basisszenario 5.1.2 Bodenkonzentrationen Hochwasserszenarien 5.2 Rezeptoranalyse 5.3 Expositionsanalyse und Risikocharakterisierung 5.4 Risikobewertung 5.4.1 Expositionsmedien Boden und Hausstaub 5.4.2 Expositionsmedium Luft 5.4.3 Expositionsmedium pflanzliche Nahrung 5.5 Unsicherheitsanalyse 5.5.1 Expositionsmedium Boden/Hausstaub 6 Diskussion und Ausblick 6.1 Methodik 6.2 Empirische Ergebnisse 6.3 Ausblick Literaturverzeichnis Abkürzungs- und Akronymverzeichnis Anhang

Habitat variation is considered as an expression of biodiversity at landscape level in addition to genetic variation and species variation. Thus, effective methods for measuring habitat pattern at landscape level can be used to evaluate the status of biological conservation. However, the commonly used model (i.e. patch-corridor-matrix) for spatial pattern analysis has deficiencies. This model assumes discrete structures within the landscape without explicit consideration of “transitional zones” or “gradients” between patches. The transitional zones, often called “ecotones”, are dynamic and have a profound influence on adjacent ecosystems. Besides, this model takes landscape as a flat surface without consideration of the third spatial dimension (elevation). This will underestimate the patches’ size and perimeter as well as distances between patches especially in mountainous regions. Thus, the mosaic model needs to be adapted for more realistic and more precise representation of habitat pattern regarding to biodiversity assessment. Another part of information that has often been ignored is “small biotopes” inside patches (e.g. hedgerows, tree rows, copse, and scattered trees), which leads to within-patch heterogeneity being underestimated. The present work originates from the integration of the third spatial dimension in land-cover classification and landscape structure analysis. From the aspect of data processing, an integrated approach of Object-Based Image Analysis (OBIA) and Pixel-Based Image Analysis (PBIA) is developed and applied on multi-source data set (RapidEye images and Lidar data). At first, a general OBIA procedure is developed according to spectral object features based on RapidEye images for producing land-cover maps. Then, based on the classified maps, pixel-based algorithms are designed for detection of the small biotopes and ecotones using a Normalized Digital Surface Model (NDSM) which is derived from Lidar data. For describing habitat pattern under three-dimensional condition, several 3D-metrics (measuring e.g. landscape diversity, fragmentation/connectivity, and contrast) are proposed with spatial consideration of the ecological functions of small biotopes and ecotones. The proposed methodology is applied in two real-world examples in Germany and China. The results are twofold. First, it shows that the integrated approach of object-based and pixel-based image processing is effective for land-cover classification on different spatial scales. The overall classification accuracies of the main land-cover maps are 92 % in the German test site and 87 % in the Chinese test site. The developed Red Edge Vegetation Index (REVI) which is calculated from RapidEye images has been proved more efficient than the traditionally used Normalized Differenced Vegetation Index (NDVI) for vegetation classification, especially for the extraction of the forest mask. Using NDSM data, the third dimension is helpful for the identification of small biotopes and height gradient on forest boundary. The pixel-based algorithm so-called “buffering and shrinking” is developed for the detection of tree rows and ecotones on forest/field boundary. As a result the accuracy of detecting small biotopes is 80 % and four different types of ecotones are detected in the test site. Second, applications of 3D-metrics in two varied test sites show the frequently-used landscape diversity indices (i.e. Shannon’s diversity (SHDI) and Simpson’s diversity (SIDI)) are not sufficient for describing the habitats diversity, as they quantify only the habitats composition without consideration on habitats spatial distribution. The modified 3D-version of Effective Mesh Size (MESH) that takes ecotones into account leads to a realistic quantification of habitat fragmentation. In addition, two elevation-based contrast indices (i.e. Area-Weighted Edge Contrast (AWEC) and Total Edge Contrast Index (TECI)) are used as supplement to fragmentation metrics. Both ecotones and small biotopes are incorporated into the contrast metrics to take into account their edge effect in habitat pattern. This can be considered as a further step after fragmentation analysis with additional consideration of the edge permeability in the landscape structure analysis. Furthermore, a vector-based algorithm called “multi-buffer” approach is suggested for analyzing ecological networks based on land-cover maps. It considers small biotopes as stepping stones to establish connections between patches. Then, corresponding metrics (e.g. Effective Connected Mesh Size (ECMS)) are proposed based on the ecological networks. The network analysis shows the response of habitat connectivity to different dispersal distances in a simple way. Those connections through stepping stones act as ecological indicators of the “health” of the system, indicating the interpatch communications among habitats. In summary, it can be stated that habitat diversity is an essential level of biodiversity and methods for quantifying habitat pattern need to be improved and adapted to meet the demands for landscape monitoring and biodiversity conservation. The approaches presented in this work serve as possible methodical solution for fine-scale landscape structure analysis and function as “stepping stones” for further methodical developments to gain more insights into the habitat pattern. / Die Lebensraumvielfalt ist neben der genetischen Vielfalt und der Artenvielfalt eine wesentliche Ebene der Biodiversität. Da diese Ebenen miteinander verknüpft sind, können Methoden zur Messung der Muster von Lebensräumen auf Landschaftsebene erfolgreich angewandt werden, um den Zustand der Biodiversität zu bewerten. Das zur räumlichen Musteranalyse auf Landschaftsebene häufig verwendete Patch-Korridor-Matrix-Modell weist allerdings einige Defizite auf. Dieses Modell geht von diskreten Strukturen in der Landschaft aus, ohne explizite Berücksichtigung von „Übergangszonen“ oder „Gradienten“ zwischen den einzelnen Landschaftselementen („Patches“). Diese Übergangszonen, welche auch als „Ökotone“ bezeichnet werden, sind dynamisch und haben einen starken Einfluss auf benachbarte Ökosysteme. Außerdem wird die Landschaft in diesem Modell als ebene Fläche ohne Berücksichtigung der dritten räumlichen Dimension (Höhe) betrachtet. Das führt dazu, dass die Flächengrößen und Umfänge der Patches sowie Distanzen zwischen den Patches besonders in reliefreichen Regionen unterschätzt werden. Daher muss das Patch-Korridor-Matrix-Modell für eine realistische und präzise Darstellung der Lebensraummuster für die Bewertung der biologischen Vielfalt angepasst werden. Ein weiterer Teil der Informationen, die häufig in Untersuchungen ignoriert werden, sind „Kleinbiotope“ innerhalb größerer Patches (z. B. Feldhecken, Baumreihen, Feldgehölze oder Einzelbäume). Dadurch wird die Heterogenität innerhalb von Patches unterschätzt. Die vorliegende Arbeit basiert auf der Integration der dritten räumlichen Dimension in die Landbedeckungsklassifikation und die Landschaftsstrukturanalyse. Mit Methoden der räumlichen Datenverarbeitung wurde ein integrierter Ansatz von objektbasierter Bildanalyse (OBIA) und pixelbasierter Bildanalyse (PBIA) entwickelt und auf einen Datensatz aus verschiedenen Quellen (RapidEye-Satellitenbilder und Lidar-Daten) angewendet. Dazu wird zunächst ein OBIA-Verfahren für die Ableitung von Hauptlandbedeckungsklassen entsprechend spektraler Objekteigenschaften basierend auf RapidEye-Bilddaten angewandt. Anschließend wurde basierend auf den klassifizierten Karten, ein pixelbasierter Algorithmus für die Erkennung von kleinen Biotopen und Ökotonen mit Hilfe eines normalisierten digitalen Oberflächenmodells (NDSM), welches das aus LIDAR-Daten abgeleitet wurde, entwickelt. Zur Beschreibung der dreidimensionalen Charakteristika der Lebensraummuster unter der räumlichen Betrachtung der ökologischen Funktionen von kleinen Biotopen und Ökotonen, werden mehrere 3D-Maße (z. B. Maße zur landschaftlichen Vielfalt, zur Fragmentierung bzw. Konnektivität und zum Kontrast) vorgeschlagen. Die vorgeschlagene Methodik wird an zwei realen Beispielen in Deutschland und China angewandt. Die Ergebnisse zeigen zweierlei. Erstens zeigt es sich, dass der integrierte Ansatz der objektbasierten und pixelbasierten Bildverarbeitung effektiv für die Landbedeckungsklassifikation auf unterschiedlichen räumlichen Skalen ist. Die Klassifikationsgüte insgesamt für die Hauptlandbedeckungstypen beträgt 92 % im deutschen und 87 % im chinesischen Testgebiet. Der eigens entwickelte Red Edge-Vegetationsindex (REVI), der sich aus RapidEye-Bilddaten berechnen lässt, erwies sich für die Vegetationsklassifizierung als effizienter verglichen mit dem traditionell verwendeten Normalized Differenced Vegetation Index (NDVI), insbesondere für die Gewinnung der Waldmaske. Im Rahmen der Verwendung von NDSM-Daten erwies sich die dritte Dimension als hilfreich für die Identifizierung von kleinen Biotopen und dem Höhengradienten, beispielsweise an der Wald/Feld-Grenze. Für den Nachweis von Baumreihen und Ökotonen an der Wald/Feld-Grenze wurde der sogenannte pixelbasierte Algorithmus „Pufferung und Schrumpfung“ entwickelt. Im Ergebnis konnten kleine Biotope mit einer Genauigkeit von 80 % und vier verschiedene Ökotontypen im Testgebiet detektiert werden. Zweitens zeigen die Ergebnisse der Anwendung der 3D-Maße in den zwei unterschiedlichen Testgebieten, dass die häufig genutzten Landschaftsstrukturmaße Shannon-Diversität (SHDI) und Simpson-Diversität (SIDI) nicht ausreichend für die Beschreibung der Lebensraumvielfalt sind. Sie quantifizieren lediglich die Zusammensetzung der Lebensräume, ohne Berücksichtigung der räumlichen Verteilung und Anordnung. Eine modifizierte 3D-Version der Effektiven Maschenweite (MESH), welche die Ökotone integriert, führt zu einer realistischen Quantifizierung der Fragmentierung von Lebensräumen. Darüber hinaus wurden zwei höhenbasierte Kontrastindizes, der flächengewichtete Kantenkontrast (AWEC) und der Gesamt-Kantenkontrast Index (TECI), als Ergänzung der Fragmentierungsmaße entwickelt. Sowohl Ökotone als auch Kleinbiotope wurden in den Berechnungen der Kontrastmaße integriert, um deren Randeffekte im Lebensraummuster zu berücksichtigen. Damit kann als ein weiterer Schritt nach der Fragmentierungsanalyse die Randdurchlässigkeit zusätzlich in die Landschaftsstrukturanalyse einbezogen werden. Außerdem wird ein vektorbasierter Algorithmus namens „Multi-Puffer“-Ansatz für die Analyse von ökologischen Netzwerken auf Basis von Landbedeckungskarten vorgeschlagen. Er berücksichtigt Kleinbiotope als Trittsteine, um Verbindungen zwischen Patches herzustellen. Weiterhin werden entsprechende Maße, z. B. die Effective Connected Mesh Size (ECMS), für die Analyse der ökologischen Netzwerke vorgeschlagen. Diese zeigen die Auswirkungen unterschiedlicher angenommener Ausbreitungsdistanzen von Organismen bei der Ableitung von Biotopverbundnetzen in einfacher Weise. Diese Verbindungen zwischen Lebensräumen über Trittsteine hinweg dienen als ökologische Indikatoren für den „gesunden Zustand“ des Systems und zeigen die gegenseitigen Verbindungen zwischen den Lebensräumen. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die Vielfalt der Lebensräume eine wesentliche Ebene der Biodiversität ist. Die Methoden zur Quantifizierung der Lebensraummuster müssen verbessert und angepasst werden, um den Anforderungen an ein Landschaftsmonitoring und die Erhaltung der biologischen Vielfalt gerecht zu werden. Die in dieser Arbeit vorgestellten Ansätze dienen als mögliche methodische Lösung für eine feinteilige Landschaftsstrukturanalyse und fungieren als ein „Trittsteine” auf dem Weg zu weiteren methodischen Entwicklungen für einen tieferen Einblick in die Muster von Lebensräumen.

Land use / land cover (LULC) change assessment is getting more consideration by global environmental change studies as land use change is exposing dryland environments for transitions and higher rates of resource depletion. The semiarid regions of northwestern Ethiopia are not different as land use transition is the major problem of the region. However, there is no satisfactory study to quantify the change process of the region up to now. Hence, spatiotemporal change analysis is vital for understanding and identification of major threats and solicit solutions for sustainable management of the ecosystem. LULC change studies focus on understanding the patterns, processes and dynamics of land use transitions and driving forces of change. The change processes in dryland ecosystems can be either seasonal, gradual or abrupt changes of random or systematic change processes that result in a pattern or permanent transition in land use. Identification of these processes of change and their type supports adoption of monitoring options and indicate possible measures to be taken to safeguard this dynamic ecosystem. This study examines the spatiotemporal patterns of LULC change, temporal trends in climate variables and the insights of the communities on change patterns of ecosystems. Landsat imagery, MODIS NDVI, CRU temperature, TAMSAT rainfall and socio-ecological field data were used in order to identify change processes. LULC transformation was monitored using support vector machine (SVM) algorithm. A cross-tabulation matrix assessment was implemented in order to assess the total change of land use categories based on net change and swap change. In addition, the pattern of change was identified based on expected gain and loss under a random process of gain and loss, respectively. Breaks For Additive Seasonal and Trend (BFAST) analysis was employed for determining the time, direction and magnitude of seasonal, abrupt and trend changes within the time series datasets. In addition, Man Kendall test statistic and Sen’s slope estimator were used for assessing long term trends on detrended time series data components. Distributed lag (DL) model was also adopted in order to determine the time lag response of vegetation to the current and past rainfall distribution. Over the study period of 1972- 2014, there is a significant change in LULC as evidenced by a significant increase in size of cropland of about 53% and a net loss of over 61% of woodland area. The period 2000-2014 has shown a sharp increase of cropland and a sharp decline of woodland areas. Proximate causes include agricultural expansion and excessive wood harvesting; and underlying causes of demographic factor, economic factors and policy contributed the most to an overuse of existing natural resources. In both the observed and expected proportion of random process of change and of systematic changes, woodland has shown the highest loss compared to other land use types. The observed transition and expected transition under random process of gain of woodland to cropland is 1.7%, implies that cropland systematically gains to replace woodland. The comparison of the difference between observed and expected loss under random process of loss also showed that when woodland loses cropland systematically replaces it. The assessment of magnitude and time of breakpoints on climate data and NDVI showed different results. Accordingly, NDVI analysis demonstrated the existence of breakpoints that are statistically significant on the seasonal and long term trends. There is a positive trend, but no breakpoints on the long term precipitation data during the study period. The maximum temperature also showed a positive trend with two breakpoints which are not statistically significant. On the other hand, there is no seasonal and trend breakpoints in minimum temperature, though there is an overall positive trend along the study period. The Man-Kendall test statistic for long term average Tmin and Tmax showed significant variation where as there is no significant trend within the long term rainfall distribution. The lag regression between NDVI and precipitation indicated a lag of up to forty days. This proves that the vegetation growth in this area is not primarily determined by the current precipitation rather with the previous forty days rainfall. The combined analysis showed declining vegetation productivity and a loss of vegetation cover that contributed for an easy movement of dust clouds during the dry period of the year. This affects the land condition of the region, resulting in long term degradation of the environment

Um kulturelle Werte von Landschaft in Landschaftsplanungen stärker zu berücksichtigen wurden sie in dieser Arbeit als kulturelle Landschaftsfunktionen bestimmt, die sich in ein System aus Landschaftsfunktionen einordnen, wie es Landschaftsplanungen insgesamt zugrunde liegen kann. Neben bereits ausdifferenzierten naturhaushalterischen Landschaftsfunktionen umfasst es damit folgende kulturelle Landschaftsfunktionen: - bedeutungstragende und sinnstiftende Funktion - Handlungsfunktion - ästhetische und stimmungsstiftende Funktion - Kommunikationsfunktion - Wissensfunktion - Kontinuitätsfunktion - Gestaltungs- und Ausdrucksfunktion - Ordnungs- und Orientierungsfunktion Ihnen sind jeweils Teilfunktionen zugeordnet. Die kulturellen Funktionen stehen in einem hierarchischen Verhältnis zueinander. Übergeordnete kulturelle Funktionen sind die bedeutungstragende und sinnstiftende sowie die Handlungsfunktion. Die Funktionen können sich wechselseitig bedingen oder in Konkurrenz zueinander stehen. Nachdem Werte nicht aus der Landschaft, sondern nur aus der Gesellschaft bestimmt werden können, bildete die Untersuchung der gesellschaftlichen Konzepte hinter den zentralen Begriffen „Werte“, „Raum und Landschaft“ sowie „Kultur“ eine Grundlage zu ihrer Bestimmung. Ein Schwerpunkt lag auf der Auswertung sozialwissenschaftlicher Theorien. Dabei wurde auch ein auf Planungstauglichkeit angelegtes Verständnis der zentralen Begriffe dieser Arbeit geschaffen. Gewählt wurde ein utilitaristischer und zweckrationaler Zugang zu Werten, ein anthropologischer Zugang zu Kultur und ein konstitutions- und handlungstheoretischer Zugang zu Raum und Landschaft; Landschaft wird als Spezifikation von Raum verstanden. Die andere Grundlage zur Bestimmung kultureller Werte bildete die Untersuchung von Entwicklungstrends, von sozialempirischen Untersuchungen sowie eine Untersuchung prosaischer Darstellungen. An die Ausprägung der kulturellen Funktionen sowie von Raum und Landschaft insgesamt wurden im Ergebnis der Untersuchungen Anforderungen in Form von Hypothesen formuliert, die den Zugang zu Raum und Landschaft weiter erklären. Sie haben den Charakter von Prinzipien, insofern Präferenzen in hohem Maße gebietsspezifisch sind. In der Planung gängige Wertmaßstäbe und Urteile werden damit zum Teil in Frage stellt, so die Hypothese eines ästhetisierenden Zugangs zu Landschaft. Andere werden spezifischer gefasst, so die Rolle von Elementen für die Konstitution oder die Rolle von Wissen und von Natürlichkeit für das Schönheitserleben einer Landschaft. Einige zentrale Hypothesen, die Anlass für diese Arbeit waren bzw. die aus dem theoretischen Teil der Untersuchung entwickelt wurden, konnten im sozialempirischen Teil nicht bestätigt werden. Dies gilt maßgeblich für die Zukunftsperspektive, die Landschaft enthält, die jedoch im Regelfall nicht gefragt ist. Wertgebend ist landschaftliche Kontinuität, die Geschichten erzählt, indem sie die Vergangenheit aufzeigt und Erinnerungen manifest macht. Nicht vollständig aufrecht erhalten werden konnte die im theoretischen Teil der Arbeit aufgebaute Hypothese, dass Landschaftsplanungen stärker gruppenspezifisch anzulegen sind. Verbleibt hier eine Überprüfung des Milieukonzepts auf landschaftsspezifische Fragestellungen, so zeigt sich andererseits relativ klar, dass Landschaft eher für das gruppenübergreifend Geteilte steht. Sie ist nicht Gegenstand eines Luxusgeschmacks, sondern Gemeingut. Klarer zu unterscheiden sind jedoch die Erwartungshaltungen aufgrund der Perspektive als Einheimischer oder Tourist. Für die Planung bedeutet das eine deutlichere Unterscheidung zwischen der Definition der landschaftlichen Eigenart und eines landschaftlichen Images. Beide können für die Konstruktion eines Leitbildes Maßstäbe setzten, wobei ein eigenartbasiertes Leitbild eher den Ansprüchen einer gemeinwohlorientierten Planung genügt, ein Image eher auch einem Bedürfnis nach Inszenierung nachkommt. Landschaftsplanungen sind darin zu stärken, produktiven Landnutzungen ein Landschaftsnutzungsinteresse gegenüberzustellen, das zumeist nichtproduktiver und immaterieller Art ist. Dieses Landschafts-nutzungsinteresse ist über die kulturellen Landschaftsfunktionen abgebildet. In Landschaftsplanungen sollten sie entsprechend differenziert betrachtet werden, um die unmittelbaren gesellschaftlichen Anforderungen an Landschaft umfänglich aufzubereiten und zur Verhandlung zu stellen. Sie materiellen klar benennbaren Interessen allein als Komplexparameter und übergreifende emotionale Bedeutungszuschreibungen gegenüber zu stellen, stärkt ihre Verhandlungsposition nicht. Gerade auch im Zuge eines zunehmenden Landnutzungsdrucks ist dies notwendig. Zu sondieren, welche Rolle einer jeden der kulturellen Funktionen für die künftige Entwicklung einer Landschaft zukommt, sollte darüber hinaus Bestandteil eines Planungsprozesses werden, insofern gerade auch dienende Funktionen für die Ausjustierung der Richtung der weiteren Entwicklung notwendig sind, die sich ansonsten schnell auf Fortschreibungen der Vergangenheit anhand einer expertenbasierten Vorstellung von der Eigenart einer Landschaft nach romantischem Ideal beschränken kann. Im Gegenzug wären auch die Landnutzungsinteressen einer gesellschaftlichen Aushandlung der Inanspruchnahme des Gemeinguts Landschaft besser zugänglich zu machen, indem sie beispielsweise fachplanerisch ebenso raumspezifisch und umfassend aufbereitet und der abwägenden Gesamtplanung zugänglich gemacht werden. Als Forderung betrifft das vor allen die Landwirtschaft. Einen konzeptionellen Anschluss finden die Ergebnisse dieser Arbeit im Konzept der Ökosystemdienstleistungen. Es eröffnet den Zugang zu einer stärkeren Integration ökonomischer und insbesondere sozialempirischer Methoden in Landschaftsplanungen. Zur methodischen Stärkung von Landschafsplanungen, insbesondere für die raumspezifische Integration der gesellschaftlichen Aspekte, die es im Zusammenhang mit kulturellen Werten von Landschaft in Landschaftsplanungen stärker zu berücksichtigen gilt, wird darin in Ergänzung zu nutzerunabhängigen Methoden und explizit über partizipative Methoden hinaus ein großes Potenzial gesehen. Gefragt ist also ein Methodenmix, der sich auch vor dem Hintergrund einer inkonsistenten theoretischen Basis weniger an theoretischer Stringenz orientieren kann. Der interdisziplinäre Anspruch an Landschaftsplanungen steigt damit. Er kann sich im Ergebnis z. B. in einer Verräumlichung sozialer Dimensionen und der beschreibenden Erfassung der expliziten und impliziten Dimension landschaftlicher Werte beispielsweise in Storylines äußern. Einer stringenten Erfassung landschaftlicher Funktionen auch in ihrer kulturellen Dimension und einer methodischen Weiterentwicklung unbenommen bleibt es originäre planerische Herausforderung in jedem Einzelfall, mit dem Nichtfaktischen umzugehen. Eine Leitbildentwicklung unter diesen Vorzeichen kann erheblich von der Anwendung von Szenarien profitieren. Szenarien können auch den gesellschaftlichen Diskurs über die angestrebte Entwicklung unter Anerkennung der Variabilität, die Eigenart als zentraler planerischer Wertmaßstab innewohnt, stärken. In der Konsequenz können diese Ansätze zu einer Demokratisierung einer Landschaftsplanung beitragen, die stärker auf die Handlungs- und Lebensrealität der Menschen ausgerichtet und stärker als Aushandlungsinstanz über Verfügungsrechte verstanden werden sollte.:1 KONTEXT, AUFGABE UND VORGEHENSWEISE 6 1.1 ANLASS 6 1.2 AUSGANGSSITUATION 6 1.2.1 GESELLSCHAFTLICHE EINORDNUNG UND PLANUNGSVERSTÄNDNIS 6 1.2.2 ENTWICKLUNG DES THEMAS KULTURLANDSCHAFT IN DER FORSCHUNG UND IM PLANERISCHEN DISKURS 7 1.2.3 ÜBEREINKÜNFTE 10 1.2.4 DEFIZITE IN DER PLANUNGSPRAXIS 10 1.2.4.1 Inhalte 10 1.2.4.2 Begründungen 11 1.2.5 KONSEQUENZEN 12 1.3 AUFGABE 12 1.4 RAUMBEZUG UND INSTRUMENTELLER BEZUG 13 1.5 VORGEHENSWEISE 14 2 BEGRIFFE UND DEREN KONZEPTE 16 2.1 ZWECK UND VORGEHEN DER BEGRIFFSANALYSE 16 2.2 WERTE 16 2.2.1 PLANUNG UND WERTE 16 2.2.2 WERTEDISKURS IN PHILOSOPHIE UND SOZIOLOGIE 18 2.2.2.1 der philosophische Diskurs zur Relativität von Werten 19 2.2.2.2 der philosophisch-soziologische Diskurs um die Werturteilsfreiheit der empirischen Wissenschaften 19 2.2.3 EINORDNUNG DIESER ARBEIT 23 2.2.3.1 Relativität und sachlicher Gehalt 25 2.2.3.2 Veränderbarkeit 26 2.2.3.3 Seinsollen 27 2.2.3.4 Fazit und Herausforderungen 28 2.3 LANDSCHAFT UND WERTE 29 2.3.1 VOM GUT ZUR FUNKTION 29 2.3.2 VON DER FUNKTION ZUM POTENZIAL 32 2.4 RAUM 32 2.4.1 AKTUELLE ENTWICKLUNGEN ZUM RAUMVERSTÄNDNIS 32 2.4.2 PHYSISCH-MATERIELLE RAUMKONZEPTE 33 2.4.2.1 Arten und Merkmale 33 2.4.2.2 Reflexion und Kritik 34 2.4.3 KONSTITUTIONS- UND HANDLUNGSTHEORETISCHE ANSÄTZE 35 2.4.3.1 Arten und Merkmale 35 2.4.3.2 Dualismus und Dualitäten 36 2.4.3.3 Kritik und Reflexion 39 2.4.4 VERGLEICH UND POSITIONIERUNG 41 2.4.4.1 Verbreitung von Raumkonzepten und gesellschaftliche Übereinkunft über ein Raumverständnis 41 2.4.4.2 Planerische Handhabe: Raum in dieser Arbeit 42 2.4.4.3 Zusammenfassung 45 2.5 LANDSCHAFT UND RAUM 45 2.5.1 ENTWICKLUNG DES BEGRIFFSVERSTÄNDNISSES VON LANDSCHAFT 46 2.5.1.1 Historische Bedeutungen 46 2.5.1.2 Physis versus Konstrukt 46 2.5.1.3 Gestalt versus Bild 47 2.5.1.4 Natur versus Kultur 47 2.5.2 VERSTÄNDNIS ZUM VERHÄLTNIS VON LANDSCHAFT UND RAUM 48 2.5.2.1 Gestalt- und Schaffensaspekt 49 2.5.2.2 Zweckaspekt 49 2.6 KULTUR 50 2.6.1 ETYMOLOGIE 50 2.6.2 GEGENWÄRTIGES KULTURVERSTÄNDNIS 52 2.6.3 ANTONYME 53 2.6.4 DICHOTOMIEN UND BRÜCKEN AUSGEWÄHLTER KONZEPTE 54 2.6.4.1 Kultur im weiten oder im engen Sinne: Alltagskultur oder Kunst? 54 2.6.4.2 Eine mögliche Brücke zwischen einem weitem und einem engen Kulturverständnis: „KULTUR“ als Voraussetzung und Aufgabe von „Kultur“ 55 2.6.4.3 Vergangenheitsbezug und Zukunftsperspektive 56 2.6.4.4 Eine mögliche Brücke zwischen Vergangenheitsbezug und Zukunftsperspektive: Kultur als Vervollkommnung 58 2.6.4.5 Andere Dichotomien 61 2.6.4.6 Kultur und Religion 62 2.6.5 ZUSAMMENFASSUNG: KULTUR IN DIESER ARBEIT 63 2.6.5.1 Einordnung und Grundverständnis 63 2.6.5.2 Merkmale 64 2.7 LANDSCHAFT UND KULTUR: ANSÄTZE ZU EINER SYSTEMATIK 65 2.7.1 VORGEHENSWEISE 66 2.7.2 SYSTEMATIK 66 2.7.3 METHODISCHE KONSEQUENZEN 70 2.8 ZUSAMMENFASSUNG UND KRITIK 72 3 ERWARTUNGSHALTUNGEN UND PRÄFERENZEN 74 3.1 VORGEHENSWEISE 74 3.1.1 AUSWAHL UND AUSWERTUNG SOZIALEMPIRISCHER UNTERSUCHUNGEN 74 3.1.2 GRENZEN DER UNTERSUCHUNG 75 3.1.3 UNTERSUCHUNG VON ENTWICKLUNGSTRENDS 76 3.1.4 UNTERSUCHUNG VON BELLETRISTIK 77 3.1.5 AUFBAU 77 3.2 ZUKUNFTSSTUDIEN. TRIEBKRÄFTE GESELLSCHAFTLICHER ENTWICKLUNGEN UND GESELLSCHAFTLICHE ENTWICKLUNGSTRENDS 78 3.2.1 GLOBALISIERUNG UND GLOKALISIERUNG 78 3.2.2 MOBILITÄT 79 3.2.3 DEMOGRAFISCHER WANDEL 81 3.2.4 WERTE UND WANDEL 82 3.2.4.1 Individualität, Pluralität und Gemeinschaftlichkeit 83 3.2.4.2 traditionelle Werte und postmaterialistische Einstellungen 84 3.2.5 LEBENSSTANDARD UND BILDUNG 86 3.2.6 ENTINSTITUTIONALISIERUNG UND ENGAGEMENT 87 3.2.7 ZEIT UND FREIZEIT 88 3.2.8 LANDSCHAFT, RAUM UND ORT 90 3.2.9 ZUSAMMENFASSUNG, SCHLUSSFOLGERUNGEN UND AUSBLICK 93 3.2.9.1 Trends 93 3.2.9.2 Bedarfe 94 3.3 SOZIALEMPIRISCHE UNTERSUCHUNGEN: PRÄFERENZEN 96 3.3.1 LANDSCHAFTSWAHRNEHMUNG UND ALLGEMEINE ANFORDERUNGEN AN LANDSCHAFT 96 3.3.1.1 Landschaftswahrnehmung 96 3.3.1.2 allgemeine Anforderungen an Landschaft als Bestandteil der Lebensqualität 98 3.3.2 DIE BEDEUTUNGSTRAGENDE UND SINNSTIFTENDE FUNKTION 99 3.3.2.1 Vorüberlegungen und Forschungsfragen 99 3.3.2.2 Bedarf nach Heimat und ihre Dimensionen 100 3.3.2.3 räumliche Dimensionen 102 3.3.2.4 zeitliche Orientierung 108 3.3.2.5 Verräumlichung zeitlicher Dimensionen 111 3.3.2.6 soziale Dimensionen 113 3.3.2.7 Kritik am Konzept und Ablehnung von Heimat 114 3.3.2.8 Merkmale von Raum und Landschaft als Heimat 116 3.3.2.9 landschaftliche Prägung 123 3.3.2.10 Zusammenfassung 126 3.3.3 DIE KONTINUITÄTSFUNKTION 130 3.3.3.1 Vorüberlegungen und Forschungsfragen 130 3.3.3.2 Ergebnisse aus sozialempirischen Untersuchungen und Schlussfolgerungen 131 3.3.3.3 Gruppenspezifik 133 3.3.3.4 Zusammenfassung 133 3.3.4 DIE ORDNUNGS- UND ORIENTIERUNGSFUNKTION 134 3.3.5 DIE WISSENSFUNKTION 136 3.3.5.1 Vorüberlegungen und Forschungsfragen 136 3.3.5.2 Kritik des Aussagegehalts der vorliegenden Untersuchungen 137 3.3.5.3 gesuchte Kenntnis 138 3.3.5.4 Wissen der Menschen über ihre Landschaft und die Abhängigkeit von der Nutzung 140 3.3.5.5 andere Faktoren, welche die Landschaftskenntnis beeinflussen 141 3.3.5.6 Wunsch nach mehr Kenntnis 143 3.3.5.7 Wirkung von Wissen auf die Wertschätzung von Landschaft 145 3.3.5.8 Zusammenfassung 146 3.3.6 DIE GESTALTUNGS- UND AUSDRUCKSFUNKTION 150 3.3.6.1 Vorüberlegungen und Forschungsfragen 150 3.3.6.2 Wahrnehmung und Beurteilung von Landschaftsveränderungen 152 3.3.6.3 gewünschte Veränderungen 157 3.3.6.4 Gruppenspezifik 158 3.3.6.5 Zusammenfassung 159 3.3.7 DIE ÄSTHETISCHE UND STIMMUNGSSTIFTENDE FUNKTION 160 3.3.7.1 Vorüberlegungen und Forschungsfragen 160 3.3.7.2 Ästhetik und Identität. Zwischen dem Schönen und dem Eigenen 161 3.3.7.3 Ästhetik und Handlungsbezug. Zwischen dem Schönen und dem Nützlichen 163 3.3.7.4 Natur und Schönheit 172 3.3.7.5 wie eine schöne Landschaft aussieht 176 3.3.7.6 Merkmale, die eine Landschaft unattraktiv machen 189 3.3.7.7 Einflussfaktoren 190 3.3.7.8 Zusammenfassung 192 3.3.8 DIE HANDLUNGSFUNKTION 198 3.3.8.1 Vorüberlegungen und Forschungsfragen 198 3.3.8.2 Bedeutung von Landschaft für die Arbeit 199 3.3.8.3 Bedeutung von Landschaft für die Erholung 199 3.3.8.4 Formen landschaftsbezogener Erholung 203 3.3.8.5 Anforderungen an die Landschaft 207 3.3.8.6 Gruppenspezifik 208 3.3.8.7 Zusammenfassung 212 3.3.9 DIE KOMMUNIKATIONSFUNKTION 213 3.3.9.1 Vorüberlegungen und Forschungsfragen 213 3.3.9.2 Partizipation und Engagement 214 3.3.9.3 Kommunikation und Interaktion 218 3.3.9.4 Zusammenfassung 219 3.4 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 221 4 REFLEXION UND KONSEQUENZEN 222 4.1 INHALTE 222 4.1.1 ÜBERGREIFENDE HYPOTHESEN 222 4.1.1.1 Aneignung, Diskurs und Kommunikation 222 4.1.1.2 Vergangenheitsorientierung und Gestaltungswunsch 223 4.1.1.3 vom Diskurs zum Handeln 226 4.1.1.4 Nutzbarkeit, Eigenart und Schönheit 227 4.1.1.5 Ästhetische Merkmale 229 4.1.1.6 Wissen 230 4.1.1.7 Natur und Kultur 230 4.1.1.8 Heimat 231 4.1.2 KULTURELLE FUNKTIONEN 231 4.1.2.1 Charakterisierung der Funktionen 231 4.1.2.2 Hierarchien und Interdependenzen. 235 4.2 METHODISCHE KONSEQUENZEN 236 4.2.1 ZUR AUSGESTALTUNG DES PLANUNGSPROZESSES UND ZUR ROLLE SOZIALEMPIRISCHER UNTERSUCHUNGEN 238 4.2.1.1 Potenziale sozialempirischer Methoden 238 4.2.1.2 Defizite der verschiedenen Methodenkomplexe 239 4.2.1.3 Kombination 241 4.2.1.4 Weiterentwicklung der Bestandteile 243 4.2.1.5 Leitbildentwicklung 247 4.2.1.6 räumlicher Bezug 249 4.2.1.7 Schlussfolgerungen 251 4.2.2 GRUPPENSPEZIFIK 252 4.2.2.1 Einflussfaktoren 252 4.2.2.2 Kritik monofaktorieller Klassifizierungen 257 4.2.2.3 mehrfaktorielle Klassifizierungen 260 4.2.2.4 eigene Differenzierung 263 4.2.2.5 Zielgruppen 266 4.2.2.6 Zusammenfassung 267 4.3 KONZEPTIONELLE UND INSTRUMENTELLE KONSEQUENZEN 267 4.3.1 ÖKOSYSTEMDIENSTLEISTUNGEN 267 4.3.1.1 das Konzept 267 4.3.1.2 Landschaftsfunktionen und Ökosystemdienstleistungen 268 4.3.2 INSTRUMENTELLE UMSETZUNG 270 4.3.2.1 Raum- und Landschaftsplanung 270 4.3.2.2 Landschaftsplanung und Landnutzungsplanung 271 4.4 WEITERFÜHRENDER FORSCHUNGSBEDARF 272 5 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 275 6 LITERATUR 277 7 ABBILDUNGEN 299 8 TABELLEN 302 9 ANHANG 303 9.1 ANHANG 1: WERTE UND WERTSYSTEME IM PHILOSOPHISCHEN UND SOZIOLOGISCHEN DISKURS: EINE ÜBERSICHT 304 9.1.1 WERTLEHRE/ WERTEHTIK, WERTPHILOSOPHIE, WERTIRRATIONALISMUS 304 9.1.2 VERANTWORTUNGSETHIKEN: METAPHYSISCHE WERTLEHRE, TELEOLOGISCHE UND RELIGIÖSE KONZEPTE 305 9.1.2.1 metaphysische Wertlehren 305 9.1.2.2 Naturteleologie 305 9.1.3 UNIVERSALISTISCHE PRINZIPIENETHIKEN 306 9.1.3.1 Utilitarismus 306 9.1.4 ABSCHWÄCHUNG DER STRIKTEN DICHOTOMIE ZWISCHEN SEIN UND SOLLEN 307 9.1.5 WERTRELATIVISMUS 307 9.1.6 (NEU-)POSITIVISMUS, WERTSUBJEKTIVISMUS, WERTINDIVIDUALISMUS: 307 9.1.6.1 Positivismus 308 9.1.6.2 Wertsubjektivismus 308 9.2 ANHANG 2: KONNOTATIONEN IM ANTHROPOLOGISCHEN KULTURBEGRIFF NACH KROEBER UND KLUCKHOHN (1952) 309 9.3 ANHANG 3: EAGLETONS „KULTUR“ UND „KULTUR“ IM VERGLEICH 310 9.4 ANHANG 4: ERKENNTNISSE ZU KULTURELLEN FUNKTIONEN VON RAUM UND LANDSCHAFT AUS DER BEGRIFFSANALYSE 311 9.4.1 BEDEUTUNGSTRAGENDE UND SINNSTIFTENDE FUNKTION 311 9.4.2 GESTALTUNGS- UND AUSDRUCKSFUNKTION 313 9.4.3 ORDNUNGS- UND ORIENTIERUNGSFUNKTION 315 9.4.4 KONTINUITÄTSFUNKTION 315 9.4.5 WISSENSFUNKTION 316 9.4.6 ÄSTHETISCHE UND STIMMUNGSSTIFTENDE FUNKTION 317 9.4.7 KOMMUNIKATIONSFUNKTION 317 9.4.8 HANDLUNGSFUNKTION 318 9.5 ANHANG 5: AUSGEWERTETE EMPIRISCHE SOZIALWISSENSCHAFTLICHE UNTERSUCHUNGEN ZUM LANDSCHAFTSBEWUSSTSEIN UND ZU ERWARTUNGSHALTUNGEN AN LANDSCHAFT. ÜBERSICHT UND KERNAUSSAGEN 319 9.6 ANHANG 6: FACETTEN DES HEIMATEMPFINDENS DER AUTOREN IN GROPP ET AL. (2004) 339 9.7 ANHANG 7: ANSPRÜCHE AUSGEWÄHLTER FREIZEITAKTIVITÄTEN AN LANDSCHAFT 343 9.8 ANHANG 8: LANDSCHAFTSELEMENTE UND LANDSCHAFTSBESTANDTEILE, DIE „GEFALLEN“ 347 9.9 ANHANG 9: TRADITIONELLE UND POSTMATERIELLE WERTORIENTIERUNGEN IM VERGLEICH 350

This study investigates the aspects of resilience in the management strategies of the key stakeholders of flood risk management in the city of Accra, Ghana. The overall objective is to analyse the response capacity in the strategies of the key stakeholders in flood risk management for managing the unexpected course of flood disasters in addition to the expected features of flood risk. To achieve the set objective, the following research questions are addressed: Who are the key stakeholders of flood risk management in the city of Accra? How are these stakeholders dealing with the unexpected course of flood disasters in addition to the expected features of flood risk in their management strategies? How could the capacity of the strategies for responding to the unexpected course of flood disasters be advanced? The inductive case study design applies document analyses, semi-structured interviews as well as key stakeholder identification and validation methods. Scientific and policy documents about resilience and flood risk management were reviewed. The research participants were mainly directors and representatives of organisations in flood risk management of the study. Empirical findings include key stakeholders in flood risk management as well as aspects of resilience and anticipation in flood risk management strategies. The main finding on the key stakeholders of flood risk management are national, district, civil society, and private sector organisations as well as traditional authorities (local chiefs). Aspects of resilience in flood risk management strategies comprises omnivorousness, agile and timely flow of response resource, homoeostasis, flatness of the response structure and process, redundancy of the response resources and buffer capacity. Findings revealed resilience regarding diversity in sources of resource and responses for dealing with unexpected course of flood disasters. The aspects of anticipation are described as resistance to known risk, maintenance of boundary conditions of the management strategies and specialisation for dealing with specific flood risk within and among organisations. Regarding anticipation, results indicate that there are measures for resisting known flood risk but their implementation is ineffective. Based upon the findings, hypotheses are derived for advancement of resilience and anticipation in flood risk management strategies. Involvement of the local chiefs, Slum Union of Ghana, Local Development Associations of flood-prone communities and key private sector organisations in flood risk management strategies in the city of Accra would amend their response capacities in diversity of sources of response resources and allow for advanced resilience regarding their responses to the impacts of land-use changes and the waste disposal in watercourses. Recommendations refer to prospects to advance the response capacity of key stakeholders of flood risk management strategies by integrating traditional authorities and private organisations in flood risk management in the city of Accra.:Note on the commencement of the doctoral procedure i Declaration of conformity ii Acknowledgement iv Abstract vi Table of contents x List of figures xv List of tables xvi List of abbreviations xvii 1 Introduction 1 1.1 Background 1 1.2 Problem statement 2 1.3 Objectives and research questions 12 1.4 Justification of the study 16 1.5 Structure of this research 17 2 Conceptual framework 20 2.1 Basic concepts in flood risk management 20 2.1.1 Flood risk 21 2.1.2 Expected and unexpected course of flood disasters 24 2.1.3 Flood risk management 27 2.1.4 Flood risk management strategies 30 2.1.5 Stakeholders of flood risk management strategies 33 2.1.6 Risk governance beyond flood risk management strategies 39 2.2 Resilience in flood risk management strategies 42 2.2.1 Overview of resilience concepts 43 2.2.2 Resilience and flood risk management 49 2.2.3 Operationalisation of resilience in flood risk management strategies 54 3 Research design and methods 71 3.1 Research design 71 3.1.1 Overall design 71 3.1.2 Case study approach 72 3.1.3 Research ethics and access to data 73 3.2 Data collection methods 75 3.2.1 Sampling techniques 75 3.2.2 Documents analysis 75 3.2.3 Expert interviews 76 3.3. Data analysis 78 3.4 Methods for answering the research questions 79 3.4.1 Research question 1: Stakeholder analysis 79 3.4.2 Research question 2: Semi-structured interviews and content analysis 93 3.4.3 Research question 3: Derivation of hypotheses 95 4 Identification of potential key stakeholders and selection of key stakeholders 101 4.1 Principled stakeholders of flood risk management 101 4.2 Potential key stakeholders of flood risk management 104 4.2.1 Potential key stakeholders on international level 104 4.2.2 Potential key stakeholders in flood risk management at the national level 110 4.2.3 Potential key stakeholders of flood risk management from Accra Metropolitan Assembly 119 4.2.4 Potential key stakeholders from non-governmental organisations 123 4.2.5 Potential key stakeholders from business organisations 128 4.2.6 Potential key stakeholders from traditional authorities and opinion leaders 132 4.3 Selection of key stakeholders of flood risk management in the city of Accra 135 4.4 Description of the key stakeholders of flood risk management in the city of Accra 138 5 Resilience and anticipation in flood risk management strategies 143 5.1 Resilience aspects 143 5.1.1 Resilience aspect Omnivorousness of the flood risk management strategy 143 5.1.2 Resilience aspect Agile and timely flow of response rate of the flood risk management strategy 147 5.1.3 Resilience aspect Homeostasis of the flood risk management strategy 155 5.1.4 Resilience aspect Flatness of response process and structure of flood risk management strategy 162 5.1.5 Resilience aspect Redundancy of response resources for flood risk management of the organisations 165 5.1.6 Resilience aspect Buffer capacity of the flood risk management strategy 171 5.2 Aspects of Anticipation 173 5.2.1 Anticipation aspect Resistance to (known) flood risks 173 5.2.2 Anticipation aspect Maintenance of boundary conditions of flood risk management strategy 179 5.2.3 Anticipation aspect Specialisation in dealing with specific courses of flood disasters 182 6 Hypotheses for advancing resilience and anticipation in flood risk management strategies 184 6.1 Hypotheses on advancing resilience in flood risk management strategies 184 6.1.1 Hypotheses for resilience regarding Omnivorousness of the flood risk management strategy 184 6.1.2 Hypothesis for resilience regarding Homoeostasis of flood risk management strategy 186 6.1.3 Hypothesis for resilience regarding agile and timely flow of response rate of the flood risk management strategy 189 6.1.4 Hypothesis for resilience regarding flatness of flood risk management strategy 191 6.1.5 Hypothesis on resilience regarding Redundancy of flood risk management strategies 194 6.1.6 Hypothesis for resilience regarding Buffer capacity of flood risk management strategy 196 6.2 Hypothesis for advancement of anticipation in flood risk management strategies 197 6.2.1 Hypotheses for anticipation regarding Resistance to known flood risk in flood risk management strategy 197 6.2.2 Hypotheses for anticipation regarding maintenance in boundary conditions of flood risk management strategy 201 6.2.3 Hypothesis for anticipation regarding Specialisation for dealing with specific courses of flood disasters 203 7 Discussion of approach and key findings 206 7.1 Conceptual and methodological rigour of the study 206 7.2 Conceptual and empirical relevance for resilience and anticipation in flood risk management strategies 213 7.3 Accomplishment of the research objectives and answers to the research questions 217 7.4 Limitations of this research 226 7.5 Prospects and challenges for future research on resilience in FRM strategies 227 8 Conclusions and recommendations 229 8.1 Conclusions on main contributions of this study 229 8.2 Demand for future research 231 8.3 Recommendations for formulation and implementation of FRM strategies in the city of Accra 232 8.4 General concluding remarks 234 9 References 235 9.1 Literature 235 9.2 Other sources 252 10 Appendices 259 10.1 Appendix I Interview guide 259 10.2 Appendix II Selected interview codes and quotations 264 / Diese Arbeit untersucht Aspekte von Resilienz in den Strategien von Schlüsselakteuren des Hochwasserrisikomanagements in der Stadt Accra (Ghana). Das übergeordnete Ziel besteht darin, das Reaktionsvermögen dieser Akteure in ihren Management-Strategien nicht nur hinsichtlich des erwarteten, sondern vor allem hinsichtlich des unerwarteten Verlaufs von Hochwasserkatastrophen zu untersuchen. Die folgenden drei Forschungsfragen werden untersucht: Wer sind die Schlüsselakteure des Hochwasserrisikomanagements in der Stadt Accra? Wie berücksichtigen diese Akteure in ihren Management-Strategien den unerwarteten Verlauf von Hochwasserkatastrophen zusätzlich zu dem erwarteten Verlauf? Wie könnte das Reaktionsvermögen bezüglich des Umgangs mit dem unerwarteten Verlauf von Hochwasserkatastrophen in diesen Strategien ausgeweitet werden? Im Rahmen des induktiven Fallstudiendesigns werden Dokumentenanalysen, halbstandardisierte Interviews und Gruppendiskussionen eingesetzt. Die daraus resultierenden empirischen Befunde beziehen sich neben der Identifikation der Schlüsselakteure des Hochwasserrisikomanagements auch auf die Aspekte von Resilienz und Antizipation in ihren Management-Strategien. Zu den Schlüsselakteuren zählen nationale und lokale Organisationen, aber auch solche aus der Zivilgesellschaft, dem privaten Sektor und traditionelle Autoritäten. Bei den Aspekten von Resilienz in den Hochwasserrisikomanagement-Strategien handelt es sich um ganzheitliche Herangehensweisen, regen und zeitnahen Einsatz von Ressourcen zur Ereignisbewältigung sowie Pufferkapazitäten. Die Ergebnisse zeigten Widerstandsfähigkeit in Bezug auf die Vielfalt in den Quellen von Ressourcen und Antworten auf den unerwarteten Verlauf von Hochwasserkatastrophen. Die Ergebnisse hinsichtlich der Antizipation von Hochwasserrisikomanagement-Strategien umfassen den Widerstand gegen das bekannte Risiko, die Aufrechterhaltung von Rahmenbedingungen der Management-Strategien und die Spezialisierung auf bestimmte Hochwasserrisiken. Auf den Erkenntnissen über die Aspekte von Resilienz und Antizipation in den Hochwasserrisikomanagement-Strategien aufbauend werden Hypothesen abgeleitet. In den Handlungsempfehlungen werden die Chancen einer Integration traditioneller Autoritäten und anderer Interessensgruppen in das Hochwasserrisikomanagement der Stadt Accra aufgezeigt, wodurch eine Weiterentwicklung der Resilienz in den Hochwasserrisikomanagement-Strategien für die Zukunft erreicht werden kann.:Note on the commencement of the doctoral procedure i Declaration of conformity ii Acknowledgement iv Abstract vi Table of contents x List of figures xv List of tables xvi List of abbreviations xvii 1 Introduction 1 1.1 Background 1 1.2 Problem statement 2 1.3 Objectives and research questions 12 1.4 Justification of the study 16 1.5 Structure of this research 17 2 Conceptual framework 20 2.1 Basic concepts in flood risk management 20 2.1.1 Flood risk 21 2.1.2 Expected and unexpected course of flood disasters 24 2.1.3 Flood risk management 27 2.1.4 Flood risk management strategies 30 2.1.5 Stakeholders of flood risk management strategies 33 2.1.6 Risk governance beyond flood risk management strategies 39 2.2 Resilience in flood risk management strategies 42 2.2.1 Overview of resilience concepts 43 2.2.2 Resilience and flood risk management 49 2.2.3 Operationalisation of resilience in flood risk management strategies 54 3 Research design and methods 71 3.1 Research design 71 3.1.1 Overall design 71 3.1.2 Case study approach 72 3.1.3 Research ethics and access to data 73 3.2 Data collection methods 75 3.2.1 Sampling techniques 75 3.2.2 Documents analysis 75 3.2.3 Expert interviews 76 3.3. Data analysis 78 3.4 Methods for answering the research questions 79 3.4.1 Research question 1: Stakeholder analysis 79 3.4.2 Research question 2: Semi-structured interviews and content analysis 93 3.4.3 Research question 3: Derivation of hypotheses 95 4 Identification of potential key stakeholders and selection of key stakeholders 101 4.1 Principled stakeholders of flood risk management 101 4.2 Potential key stakeholders of flood risk management 104 4.2.1 Potential key stakeholders on international level 104 4.2.2 Potential key stakeholders in flood risk management at the national level 110 4.2.3 Potential key stakeholders of flood risk management from Accra Metropolitan Assembly 119 4.2.4 Potential key stakeholders from non-governmental organisations 123 4.2.5 Potential key stakeholders from business organisations 128 4.2.6 Potential key stakeholders from traditional authorities and opinion leaders 132 4.3 Selection of key stakeholders of flood risk management in the city of Accra 135 4.4 Description of the key stakeholders of flood risk management in the city of Accra 138 5 Resilience and anticipation in flood risk management strategies 143 5.1 Resilience aspects 143 5.1.1 Resilience aspect Omnivorousness of the flood risk management strategy 143 5.1.2 Resilience aspect Agile and timely flow of response rate of the flood risk management strategy 147 5.1.3 Resilience aspect Homeostasis of the flood risk management strategy 155 5.1.4 Resilience aspect Flatness of response process and structure of flood risk management strategy 162 5.1.5 Resilience aspect Redundancy of response resources for flood risk management of the organisations 165 5.1.6 Resilience aspect Buffer capacity of the flood risk management strategy 171 5.2 Aspects of Anticipation 173 5.2.1 Anticipation aspect Resistance to (known) flood risks 173 5.2.2 Anticipation aspect Maintenance of boundary conditions of flood risk management strategy 179 5.2.3 Anticipation aspect Specialisation in dealing with specific courses of flood disasters 182 6 Hypotheses for advancing resilience and anticipation in flood risk management strategies 184 6.1 Hypotheses on advancing resilience in flood risk management strategies 184 6.1.1 Hypotheses for resilience regarding Omnivorousness of the flood risk management strategy 184 6.1.2 Hypothesis for resilience regarding Homoeostasis of flood risk management strategy 186 6.1.3 Hypothesis for resilience regarding agile and timely flow of response rate of the flood risk management strategy 189 6.1.4 Hypothesis for resilience regarding flatness of flood risk management strategy 191 6.1.5 Hypothesis on resilience regarding Redundancy of flood risk management strategies 194 6.1.6 Hypothesis for resilience regarding Buffer capacity of flood risk management strategy 196 6.2 Hypothesis for advancement of anticipation in flood risk management strategies 197 6.2.1 Hypotheses for anticipation regarding Resistance to known flood risk in flood risk management strategy 197 6.2.2 Hypotheses for anticipation regarding maintenance in boundary conditions of flood risk management strategy 201 6.2.3 Hypothesis for anticipation regarding Specialisation for dealing with specific courses of flood disasters 203 7 Discussion of approach and key findings 206 7.1 Conceptual and methodological rigour of the study 206 7.2 Conceptual and empirical relevance for resilience and anticipation in flood risk management strategies 213 7.3 Accomplishment of the research objectives and answers to the research questions 217 7.4 Limitations of this research 226 7.5 Prospects and challenges for future research on resilience in FRM strategies 227 8 Conclusions and recommendations 229 8.1 Conclusions on main contributions of this study 229 8.2 Demand for future research 231 8.3 Recommendations for formulation and implementation of FRM strategies in the city of Accra 232 8.4 General concluding remarks 234 9 References 235 9.1 Literature 235 9.2 Other sources 252 10 Appendices 259 10.1 Appendix I Interview guide 259 10.2 Appendix II Selected interview codes and quotations 264

Risks and uncertainties are unavoidable in agriculture in Sudan, due to its dependence on climatic factors and to the imperfect nature of the agricultural decisions and policies attributed to land cover and land use changes that occur. The current study was conducted in the Gash Agricultural Scheme (GAS) - Kassala State, as a semi-arid land in eastern Sudan. The scheme has been established to contribute to the rural development, to help stability of the nomadic population in eastern Sudan, particularly the local population around the Gash river areas, and to facilitate utilizing the river flood in growing cotton and other cash crops. In the last decade, the scheme production has declined, because of drought periods, which hit the region, sand invasion and the spread of invasive mesquite trees, in addition to administrative negligence. These have resulted also in poor agricultural productivity and the displacement of farmers away from the scheme area. Recently, the scheme is heavily disturbed by human intervention in many aspects. Consequently, resources of cultivated land have shrunk and declined during the period of the study, which in turn have led to dissatisfaction and increasing failure of satisfying increasing farmer’s income and demand for local consumption. Remote sensing applications and geospatial techniques have played a key role in studying different types of hazards whether they are natural or manmade. Multi-temporal satellite data combined with ancillary data were used to monitor, analyze and to assess land use and land cover (LULC) changes and the impact of land degradation on the scheme production, which provides the managers and decision makers with current and improved data for the purposes of proper administration of natural resources in the GAS. Information about patterns of LULC changes through time in the GAS is not only important for the management and planning, but also for a better understanding of human dimensions of environmental changes at regional scale. This study attempts to map and assess the impacts of LULC change and land degradation in GAS during a period of 38 years from 1972-2010. Dry season multi-temporal satellite imagery collected by different sensor systems was selected such as three cloud-free Landsat (MSS 1972, TM 1987 and ETM+ 1999) and ASTER (2010) satellite imagery. This imagery was geo-referenced and radiometrically and atmospherically calibrated using dark object subtraction (DOS). Two approaches of classification (object-oriented and pixel-based) were applied for classification and comparison of LULC. In addition, the study compares between the two approaches to determine which one is more compatible for classification of LULC of the GAS. The pixel-based approach performed slightly better than the object-oriented approach in the classification of LULC in the study area. Application of multi-temporal remote sensing data proved to be successful for the identification and mapping of LULC into five main classes as follows: woodland dominated by dense mesquite trees, grass and shrubs dominated by less dense mesquite trees, bare and cultivated land, stabilized fine sand and mobile sand. After image enhancement successful classification of imagery was achieved using pixel and object based approaches as well as subsequent change detection (image differencing and change matrix), supported by classification accuracy assessments and post-classification. Comparison of LULC changes shows that the land cover of GAS has changed dramatically during the investigated period. It has been discovered that more significant of LULC change processes occurred during the second studied period (1987 to 1999) than during the first period (1972-1987). In the second period nearly half of bare and cultivated lands was changed from 41372.74 ha (20.22 %) in 1987 to 28020.80 ha (13.60 %) in 1999, which was mainly due to the drought that hit the region during the mentioned period. However, the results revealed a drastic loss of bare and cultivated land, equivalent to more than 40% during the entire period (1972-2010). Throughout the whole period of study, drought and invasion of both mesquite trees and sand were responsible for the loss of more than 40% of the total productive lands. Change vector analysis (CVA) as a useful approach was applied for estimating change detection in both magnitude and direction of change. The promising approach of multivariate alteration detection (MAD) and subsequent maximum autocorrelation factor (MAD/MAF) transformation was used to support change detection via assessment of maximum correlation between the transformed variates and the specific original image bands related to specific land cover classes. However, both CVA and MAD/MAD strongly prove the fact that bare and cultivated land have dramatically changed and decreased continuously during the studied period. Both CVA and MAD/MAD demonstrate adequate potentials for monitoring, detecting, identifying and mapping the changes. Moreover, this research demonstrated that CVA and MAD/MAF are superior in providing qualitative details about the nature of all kinds of change. Vegetation indices (VI) such as normalized difference vegetation index (NDVI), soil-adjusted vegetation index (SAVI), modified adjusted vegetation index (MSAVI) and grain soil index (GSI) were applied to measure the quantitative characterization of temporal and spatial vegetation cover patterns and change. All indices remain very sensitive to structure variation of LULC. The results reveal that the NDVI is more effective for detecting the amount and status of the vegetation cover in the study area than SAVI, MSAVI and GSI. Therefore, it can be stated that NDVI can be used as a response variable to identify drought disturbance and land degradation in semi-arid land such as the GAS area. Results of detecting vegetation cover observed by using SAVI were found to be more reasonable than using MSAVI, although MSAVI reduces the background of bare soil better than SAVI. GSI proves high efficiency in determining the different types of surface soils, and producing a change map of top soil grain size, which is useful in assessment of land degradation in the study area. The linkage between socio-economic data and remotely sensed data was applied to determine the relationships between the different factors derived and to analyze the reasons for change in LULC and land degradation and its effects in the study area. The results indicate a strong relationship between LULC derived from remotely sensed data and the influencing socioeconomic variables. The results obtained from analyzing socioeconomic data confirm the findings of remote sensing data analysis, which assure that the decline and degradation of agricultural land is a result of further spread of mesquite trees and of increased invasion of sand during the study period. High livestock density and overgrazing, drought, invasion of sand, spread of invasive mesquite trees, overexploitation of land, improper management, and population growth were considered as the main direct factors responsible for degradation in the study area.

Die Dissertation befasst sich mit der integrierten Bewirtschaftungsplanung von Flusseinzugsgebieten. Die europäische Wasserrahmenrichtlinie (WRRL, 2000/60/EG) und die europäische Hochwasserrichtlinie (HWRL, 2007/60/EG) setzen dafür neue Maßstäbe, indem beide die Mitgliedsstaaten zur Aufstellung einzugsgebietsbezogener Planungsinstrumente verpflichten. In der Arbeit werden eingangs die wesentlichen Prozesse, theoretischen Modelle und Ansatzpunkte für ein integriertes Management von Flusseinzugsgebieten vorgestellt. Die Anforderungen an Bewirtschaftungspläne und Maßnahmenprogramme der WRRL werden den Vorgaben für die Erstellung der Hochwasserrisikomanagementpläne und ihren planerischen Grundlagen gemäß HWRL gegenübergestellt. Potenzielle Synergien und Konflikte zwischen den Zielen und Maßnahmen werden identifiziert. Der Vergleich der Planungsschritte und -methoden zeigt, dass Abstimmungsbedarf zwischen den Planungsinstrumenten des Flussgebiets- und Hochwasserrisikomanagements für sämtliche Planungsschritte besteht, von der Systemanalyse bis zur Maßnahmenumsetzung. Darauf aufbauend wird ein Konzept für eine integrierte Bewirtschaftungsplanung entwickelt. Das Konzept besteht aus einzelnen fachlich-methodischen Planungsmodulen für jeden Planungsschritt. Sie können im Zusammenhang oder für sich genommen zur Abstimmung zwischen den Plänen des Flussgebiets- und Hochwasserrisikomanagements dienen. Abschließend werden die fachlichen und organisatorischinstitutionellen Potenziale des Konzepts diskutiert und weitergehender Forschungsbedarf aufgezeigt. / The thesis addresses the integrated planning of river basins. For this, the European Water Framework Directive (WFD, 2000/60/EC) and the Floods Directive (FD, 2007/60/EC) are setting new benchmarks by committing its member states to set up river basin-wide management plans. At the beginning of the thesis, the most important processes, theoretical models and options of intervention for integrated river basin management are introduced. The requirements for the river basin management plans and the programmes of measures of the WFD will be contrasted with the specifications for the flood risk management plans according to the FD and their fundamental planning documents. Potential synergies and conflicts between the objectives and measures are identified. The comparison of the planning steps and methods show that all planning steps, from the systems analysis to the implementation of measures, require a coordination of the planning instruments of river basin management and flood risk management. Based on these findings, a concept of integrated river basin management planning is developed. The concept is composed of planning modules for each planning step. For the reconciliation between the plans of river basin management and flood risk management, those planning modules can be used in combination or separately. Finally, the technical and institutional potentials of the concept are discussed. Need for further research is identified.