Ziele der Arbeit sind die Bestimmung der dominanten Landnutzungsarten im Untersuchungsgebiet von Edd Al Fursan (Sudan) sowie die Kartierung und Analyse der Veränderungen der Landnutzung im Zeitraum 1972 bis 2008 mit Hilfe von multi-temporalen Satellitenbildern (Landsat MSS, TM und ETM sowie Terra ASTER). Des weiteren erfolgt eine Evaluierung des Einflusses von Veränderungen der Landnutzung auf die Lebensbedingungen der ländlichen Bevölkerung in Hinblick auf die Verfügbarkeit von Ressourcen mit Hilfe von quantitativen Untersuchungsmethoden. Um diese Aussagen treffen zu können, werden drei Methoden der Bestimmung von Veränderungen der Landnutzung angewandt, und zwar Post Classification Comparison (PCC), Change Vector Analysis (CVA) basierend auf Tasseled Cap Transformation (TCT) sowie Iteratively Reweighted Multivariate Alteration Detection (IR-MAD) mittels Maximum Autocorrelation Factor (MAF). Neben den fernerkundlichen Untersuchungen wurde eine sozio-ökonomische Feldstudie durchgeführt, die vorstrukturierte Fragenkataloge, Interviews und Gruppendiskussionen mit Personen in regionalen und lokalen Schlüsselpositionen und mit älteren Menschen durchgeführt. Fünf Klassen der Landnutzung und Landbedeckung ergeben sich aus einer Klassifikation der Satellitenbilder mit der Methode der größten Wahrscheinlichkeit (Maximum Likelihood), explizit die Klassen Grasland, Waldland, Brachland, bebautes und landwirtschaftlich nicht genutztes Land. Die Klassifikation schafft eine genaue Grundlage für die Kartierung, Quantifizierung und Analyse der Änderungen. Die Gesamtgenauigkeit der Flächenermittlung beträgt 83% für die Jahre 1972 und 1984, 85% für 1989, 87% für 1999 und 92% für 2008. Die Untersuchungen zeigen, dass die Post Classification Comparison (PCC) eine vollinhaltlich geeignete und leicht anzuwendende Methode der Flächenanalyse darstellt. Change Vector Analysis (CVA) beruhend auf Tasseled Cap Transformation (TCT) wird ebenfalls für die Kartierung und Bestimmung von Landnutzungsänderungen verwendet. Durch TCT wird der spektrale Bildinhalt in die Komponenten Greeness und Brightness transformiert sowie in dem dadurch neu definierten Koordinatensystem die CVA durchgeführt. Die Ergebnisse in Form von Vektoren der Veränderung mit messbarer Richtung und messbarem Ausmass der Flächendynamik beweisen, dass die Methode für die Kartierung von Vegetationsbedeckung und insbesondere von Entwaldung und Wiederbewaldung geeignet ist. Durch die Anwendung der Multivariate Alteration Detection (MAD) in Kombination mit dem Maximum Autocorrelation Factor (MAF) werden Veränderungen der Landnutzungsklassen während des betrachteten Zeitraumes visualisiert. Die Ergebnisse beweisen, dass die MAD für die Veränderungsanalyse in multi-spektralen Satellitenbildern sehr gut geeignet ist. Darüber hinaus wird nachgewiesen, dass die Kombination mit dem MAF die Ergebnisse der MAD entscheidend verbessern kann, da Rauschen und geringfügige Änderungen unterdrückt und signifikante Änderungen klarer herausgestellt und damit besser interpretierbar werden. Um die Ursachen für die Veränderungen der Landnutzung und den Einfluss dieser Änderungen auf die Lebensbedingungen der ländlichen Bevölkerung im Projektgebiet zu identifizieren, wurde eine Befragung mittels vorstrukturiertem Fragenkatalog, Interviews und Gruppengesprächen mit 100 GesprächspartnerInnen im Alter zwischen 42 und 65 Jahren in vier nach dem Zufallsprinizip ausgewählten Dörfern ausgeführt. Die Auswertung der sozio-ökonomischen Daten erlaubt die Extraktion der Faktoren, die Landnutzung und deren Änderung beeinflussen, und die zu bestimmten Auswirkungen dieser Änderungen auf die Lebensbedingungen in den Dörfern in Hinsicht auf die Verfügbarkeit von Natur-Ressourcen führen. Die Ergebnisse der Forschungsarbeiten zeigen, dass Fernerkundung und sozio-ökonomische Datenanalyse effizient verknüpft werden können, um anthropogene Einflüsse auf Art und Dynamik von Landnutzung sichtbar zu machen. In bezug auf die gegenständliche Zeitreihe wird durch die Untersuchungen bewiesen, dass zunehmende Bevölkerungszahlen im Gebiet von Edd Al-Fursan in direktem Wirkungszusammenhang mit Veränderungen der Landnutzung stehen.

Das betrachtete Einzugsgebiet der Neiße weist sowohl morphologisch als auch bezüglich der Landnutzung eine Zweiteilung auf, die sich in den hydrologischen Prozessen und auch in der Gewässergüte widerspiegelt. Morphologie, Bodeneigenschaften und Landnutzung steuern die hydrologischen Prozesse, besonders die Abflussbildung und damit den Stofftransport und die Gewässergüte. Das Projekt zeigt u.a. die Bedeutung der kombinierten Anwendung chemischer und isotopischer Verfahren, um die Unterschiede in der Abflussbildung und den Einfluss der Schneedecke auf den Abfluss zu erfassen. Die Wasserqualität in der Neiße und ihrer untersuchten Nebenflüsse ist bezüglich der betrachteten Parameter gut. Es gab nur wenige Überschreitungen von Grenzwerten, entweder in Trockenperioden bei Niedrigwasserabfluss oder nach starken Niederschlagsereignissen. Im Vergleich mit den langjährigen Daten des Standard-Monitorings ist für die letzte Periode eine Abnahme in der Konzentration für einige Stoffe festzustellen. Geringe Stoffkonzentrationen wurden im Bodenwasser unter unterschiedlich bewirtschaftetem Grünland unabhängig vom Management gemessen. Für Grünland wurde ein hohes Rückhaltevermögen konstatiert. Die Einleitungen aus Punktquellen (Kläranlagen) ändert die Gewässergüte besonders während der Niedrigwasserperioden. Während Hochwasserereignissen traten dagegen hohe Schwebstofffrachten auf, die auf den Eintrag aus diffusen Quellen (hauptsächlich von Ackerflächen) zurückzuführen sind. Die Herkunft der Schwermetalle in den Fließgewässern lässt sich nicht eindeutig zuordnen. Dafür müssten detailliertere Untersuchungen entlang der Fließgewässer unter Einbeziehung aller potenziellen Einleiter durchgeführt werden. Zink wird beispielsweise auch in wenig besiedelten Gebieten in erheblichem Maß über die Atmosphäre eingetragen, wie die Messungen zeigen. Werden die während der Projektlaufzeit erhobenen Daten für die 30 Probenahmestellen analysiert, so stellen sich entsprechend ihrer physiko-chemischen Signatur sechs Gruppen heraus. Jeder dieser Probenahmestellen kann ein Einzugsgebiet zugeordnet werden mit bestimmten Anteilen an den verschiedenen Landnutzungskategorien. Diese Gruppen weisen eine weitgehend ähnliche Landnutzungsstruktur auf. Bei der Analyse der Abflussbildungsprozesse im Gesamtgebiet werden auch hierfür die gleichen Teileinzugsgebiete statistisch zusammengefasst. Für das Einzugsgebiet wurden kritische Punkte bestimmt, an denen die Gefahr besteht, dass Stoffablagerung (Sedimente) bebaute Gebiete und Infrastruktur bedrohen. Es wurden vulnerable Flächen hinsichtlich der Bedrohung der Gewässergüte ausgewiesen.

Simulations assuming open-pit mines and different cessation landscapes of open-pit mines with urbanization were performed with a non-hydrostatic meteorological model. The possible enhancement or counteracting of the atmospheric responses to these simultaneously occurring (= accumulated) land-use changes are examined applying a formula drived from the principle of superposition. Although accumulated land-use changes substantially affect the local water and energy fluxes and significantly influence cloud and precipitation microphysics, they do not necessarily provide more significant changes in these quantities than the change of different land-use types to only one land-use type (=single land-use changes). Where the atmospheric responses to accumulated land-use changes are enhanced or inhibited, depends on the thermal, dynamical and hydrologic characteristics of the undergoing accumulated land-use changes as well as on the land-use adjacent to the land-use conversion. In regions dominated by drier surfaces (e.g., agriculture), no enhancement or counteraction according to the principle of superposition could be detected in this study. / Simulationen mit einer Tagebaulandschaft sowie verschiedenen Tagebaufolgelandschaften inklusive Urbanisierung wurden mit einem nicht-hydrostatischen meteorologischen Modell durchgeführt. Eine mögliche Verstärkung oder Abschwächung der atmosphärischen Reaktion auf gleichzeitig auftretende (akkumulierte) Landnutzungsänderungen wird mittels einer auf dem Prinzip der Superposition erstellten Formel untersucht. Obgleich die akkumulierten Landnutzungsänderungen die lokalen Energie- und Wasserflüsse merklich sowie die Wolken und Niederschlagsmikrophysik signifikant beeinflussen, führen sie nicht notwendigerweise zu stärkeren Änderungen dieser Größen als einfache Landnutzungsänderungen. Wo sich akkumulierte Landnutzungsänderungen in ihrer Wirkung auf die Atmosphäre verstärken oder abschwächen, hängt davon ab, wie stark sich die dynamischen, hydrologischen und energetischen Eigenschaften der veränderten Landnutzung von der vorherigen und denen der Umgebung unterscheiden. In Regionen, die durch trockene Flächen charakterisiert sind (z.B. Ackerland), konnte in dieser Studie kein Verstärken oder Abschwächen im Sinne einer Abweichung vom Prinzip der Superposition festgestellt werden.

Als Unterzeichnerstaat mehrerer internationaler Vereinbarungen zum Klimaschutz hat sich Deutschland verpflichtet, jährlich nationale Emissionsinventare zu Treibhausgasen zu erstellen (Klimaberichterstattung). Im Sektor 5 „Landnutzung, Landnutzungsänderung und Forstwirtschaft (LULUCF)“ muss über die Emissionen aus Veränderungen in den Pools Boden, ober- und unterirdische Biomasse sowie Totholz und Streu berichtet werden, infolge anthropogenen Einflusses auf die Landnutzung. Grundlage der nationalen LULUCF-Berichterstattung ist u. a. die Erstellung einer konsistenten Zeitreihe der Landnutzung und Landnutzungsänderungen in Deutschland von 1990 bis heute. Dieser lange Zeitraum lässt sich flächendeckend mit den jeweils bestmöglichen Daten nur unter Verwendung unterschiedlicher Datensätze abdecken (z. B. Corine Land Cover, Basis-DLM, CIR-Luftbilder, Satellitenbilder). Diese unterscheiden sich in vielerlei Hinsicht jedoch stark (z. B. Auflösung, Inhalt). Um diese Datensätze zu einer einheitlichen räumlich und zeitlich konsistenten Landnutzungsmatrix zusammenzuführen, wurde ein auf Punktstichproben basierender Rasterpunktansatz entwickelt. Dieser wird in diesem Beitrag vorgestellt.

Die Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder (AdV) erarbeitete eine Strategie, die bestehenden Objektdatenbestände des Objektartenbereichs der tatsächlichen Nutzung (TN) der amtlichen Geobasisdaten in die Komponenten der Landbedeckung (LB) und Landnutzung (LN) zu überführen, um den erweiterten Ansprüchen der länder- und europaweiten Nutzer gerecht zu werden. Dafür wurde eine anwendungsneutrale Nomenklatur der LB und LN entwickelt, welche sowohl den inhaltlichen Umfang wie auch die semantische Neutralität besitzt, verschiedenste Nutzeranforderungen zu bedienen. Ferner wurde ein Migrationskonzept entwickelt, welches darauf gründet, den bestehenden Objektartenbereich der TN zu erweitern. Dies erfolgt mit dem Ziel, semantische Mehrdeutigkeiten innerhalb der bestehenden TN durch Erweiterung aufzulösen. Ausgehend von dieser Erweiterung wird es künftig möglich sein, das Fachschema der LN automatisch aus der TN zu befüllen. Die LB soll zukünftig ebenfalls weitgehend automatisch, auf Basis von Fernerkundungsdaten, erzeugt werden. Anzustreben ist dabei eine höhere Aktualität, wie auch der Aufbau einer Historie. Diese könnte künftig Zeitreihenanalysen ermöglichen, um beispielsweise politische Fragestellungen ad hoc zu beantworten, ohne selbst Zeitreihen aufbauen zu müssen.

Die Ökobilanz hat unter den in Anwendung befindlichen Umweltbewertungsmethoden einen besonderen Stellenwert und ist zwischenzeitlich bereits in einigen Gesetzen in Deutschland verankert. Für die Bewertung der Flächennutzung in Ökobilanzen ist eine allgemein anerkannte methodische Lösung bislang allerdings noch nicht vorhanden. Zwar gibt es erste Ansätze, doch wird dabei der Bedarf an methodischer Erweiterung und insbesondere die Verbesserung der Datengrundlagen herausgestellt. Dieser Beitrag thematisiert eine Methodenentwicklung am Umweltbundesamt zur Bewertung von temporärer Flächenbelegung und direkter sowie indirekter Flächennutzungsänderung von Produkten und Dienstleistungen im Rahmen der Ökobilanzierung. Zentraler Bestandteil ist die qualitative Bewertung der Flächennutzung und ihrer Änderung anhand von Charakterisierungsfaktoren auf Basis eines erweiterten Hemerobieansatzes. Die bisher erarbeitete Methode wurde u. a. zur Bewertung des Energiesystems in Deutschland angewendet. Weitere Erprobungen erfolgen. Dieser Beitrag stellt den bisherigen Arbeitsstand vor.

Ziele der Arbeit sind die Bestimmung der dominanten Landnutzungsarten im Untersuchungsgebiet von Edd Al Fursan (Sudan) sowie die Kartierung und Analyse der Veränderungen der Landnutzung im Zeitraum 1972 bis 2008 mit Hilfe von multi-temporalen Satellitenbildern (Landsat MSS, TM und ETM sowie Terra ASTER). Des weiteren erfolgt eine Evaluierung des Einflusses von Veränderungen der Landnutzung auf die Lebensbedingungen der ländlichen Bevölkerung in Hinblick auf die Verfügbarkeit von Ressourcen mit Hilfe von quantitativen Untersuchungsmethoden. Um diese Aussagen treffen zu können, werden drei Methoden der Bestimmung von Veränderungen der Landnutzung angewandt, und zwar Post Classification Comparison (PCC), Change Vector Analysis (CVA) basierend auf Tasseled Cap Transformation (TCT) sowie Iteratively Reweighted Multivariate Alteration Detection (IR-MAD) mittels Maximum Autocorrelation Factor (MAF). Neben den fernerkundlichen Untersuchungen wurde eine sozio-ökonomische Feldstudie durchgeführt, die vorstrukturierte Fragenkataloge, Interviews und Gruppendiskussionen mit Personen in regionalen und lokalen Schlüsselpositionen und mit älteren Menschen durchgeführt. Fünf Klassen der Landnutzung und Landbedeckung ergeben sich aus einer Klassifikation der Satellitenbilder mit der Methode der größten Wahrscheinlichkeit (Maximum Likelihood), explizit die Klassen Grasland, Waldland, Brachland, bebautes und landwirtschaftlich nicht genutztes Land. Die Klassifikation schafft eine genaue Grundlage für die Kartierung, Quantifizierung und Analyse der Änderungen. Die Gesamtgenauigkeit der Flächenermittlung beträgt 83% für die Jahre 1972 und 1984, 85% für 1989, 87% für 1999 und 92% für 2008. Die Untersuchungen zeigen, dass die Post Classification Comparison (PCC) eine vollinhaltlich geeignete und leicht anzuwendende Methode der Flächenanalyse darstellt. Change Vector Analysis (CVA) beruhend auf Tasseled Cap Transformation (TCT) wird ebenfalls für die Kartierung und Bestimmung von Landnutzungsänderungen verwendet. Durch TCT wird der spektrale Bildinhalt in die Komponenten Greeness und Brightness transformiert sowie in dem dadurch neu definierten Koordinatensystem die CVA durchgeführt. Die Ergebnisse in Form von Vektoren der Veränderung mit messbarer Richtung und messbarem Ausmass der Flächendynamik beweisen, dass die Methode für die Kartierung von Vegetationsbedeckung und insbesondere von Entwaldung und Wiederbewaldung geeignet ist. Durch die Anwendung der Multivariate Alteration Detection (MAD) in Kombination mit dem Maximum Autocorrelation Factor (MAF) werden Veränderungen der Landnutzungsklassen während des betrachteten Zeitraumes visualisiert. Die Ergebnisse beweisen, dass die MAD für die Veränderungsanalyse in multi-spektralen Satellitenbildern sehr gut geeignet ist. Darüber hinaus wird nachgewiesen, dass die Kombination mit dem MAF die Ergebnisse der MAD entscheidend verbessern kann, da Rauschen und geringfügige Änderungen unterdrückt und signifikante Änderungen klarer herausgestellt und damit besser interpretierbar werden. Um die Ursachen für die Veränderungen der Landnutzung und den Einfluss dieser Änderungen auf die Lebensbedingungen der ländlichen Bevölkerung im Projektgebiet zu identifizieren, wurde eine Befragung mittels vorstrukturiertem Fragenkatalog, Interviews und Gruppengesprächen mit 100 GesprächspartnerInnen im Alter zwischen 42 und 65 Jahren in vier nach dem Zufallsprinizip ausgewählten Dörfern ausgeführt. Die Auswertung der sozio-ökonomischen Daten erlaubt die Extraktion der Faktoren, die Landnutzung und deren Änderung beeinflussen, und die zu bestimmten Auswirkungen dieser Änderungen auf die Lebensbedingungen in den Dörfern in Hinsicht auf die Verfügbarkeit von Natur-Ressourcen führen. Die Ergebnisse der Forschungsarbeiten zeigen, dass Fernerkundung und sozio-ökonomische Datenanalyse effizient verknüpft werden können, um anthropogene Einflüsse auf Art und Dynamik von Landnutzung sichtbar zu machen. In bezug auf die gegenständliche Zeitreihe wird durch die Untersuchungen bewiesen, dass zunehmende Bevölkerungszahlen im Gebiet von Edd Al-Fursan in direktem Wirkungszusammenhang mit Veränderungen der Landnutzung stehen.

Die fortlaufenden Veränderungen von Landnutzung und Landschaftsstruktur in Europa und weltweit beeinflussen zunehmend die Fähigkeit der Landschaft, Ökosystemleistungen (Versorgungs-, Regulierungs- und kulturelle Leistungen) bereitzustellen, und führen zum Verlust historisch gewachsener Kulturlandschaften. Dabei haben Geschwindigkeit und Intensität dieser Veränderungsprozesse seit den 1960er Jahren deutlich zugenommen und die Verfügbarkeit und Qualität von Ökosystemleistungen signifikant verändert. In den in dieser Arbeit untersuchten Agrarräumen hat sich zum Beispiel das Erosionsrisiko (im Sinne eines Verlustes an natürlichem Erosionsschutz als Indikator für Regulierungsleistung) durch die Ausräumung der Landschaft und Bildung großflächiger Agrarflächen wesentlich erhöht und das natürliche Ertragspotential (Indikator für Versorgungsleistung) wurde durch zunehmende Bodendegradation gemindert. Das Risiko von Biodiversitätsabnahme (Indikator für kulturelle Leistung) ist durch Habitatverlust und zunehmender Homogenisierung der Standorte sowie durch veränderte Bewirtschaftungspraktiken (Technisierung und Chemisierung) stark angestiegen. Dabei kommt der Biodiversität eine Schlüsselrolle bei der Nahrungsmittelproduktion, bei Nährstoff- und Wasserkreisläufen oder dem Erosionsschutz sowie der Gesundheitsfürsorge (z. B. Erholung) zu. Andererseits konnten durch Meliorationsmaßnahmen und unter Einsatz neuer Bewirtschaftungspraktiken die Getreideerträge (Indikator für Versorgungsleistung) seit Beginn des 20. Jahrhunderts verdoppelt werden. Zielsetzung der vorliegenden Arbeit ist es, anhand von zwei ausgewählten Untersuchungsgebieten räumlich explizit und quantitativ Veränderungen in der Landnutzung und der Landschaftsstruktur und die Auswirkungen dieser Veränderungen auf ausgewählte bodenbezogene Ökosystemleistungen für den Zeitraum von 1750 bis 2018 zu analysieren. Damit soll ein Beitrag geleistet werden, historische und heutige Landnutzungsänderungen im Kontext gesellschaftspolitischer und ökonomischer Rahmenbedingungen zu verstehen und hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf eine nachhaltige Landnutzung, auf die Erhaltung der Biodiversität sowie auf die Vermeidung von Landschafts- und Bodendegradation zu bewerten und entsprechende Handlungsempfehlungen ableiten zu können.:Zusammenfassung II Abstract IV Danksagung VI Inhaltsverzeichnis VII Abbildungs- und Tabellenverzeichnis VIII 1 Einführung 1 1.1 Einfluss von Landschaftsveränderungen auf Ökosystemleistungen 1 1.2 Rekonstruktion historischer Landschaftszustände seit 1750 als Ausgangspunkt einer historisch-ökologischen Landschaftsanalyse 5 1.3 Von der Landschaftsanalyse zur Bewertung von Ökosystemleistungen 15 2 Ergebnisse und Diskussion 18 2.1 Veränderung der Landschaftsstruktur und treibende Kräfte 18 2.2 Veränderung der Ökosystemleistungen 25 2.3 Methodische Herausforderungen bei historischen Analysen 33 3 Schlussfolgerung 35 Literatur 37 Anhang X A1: Changes in landscape structure and ecosystem services since 1850 analyzed using landscape metrics in two German municipalities. X A2: Land use change in an agricultural landscape causing degradation of soil based ecosystem services XXIV A3: Changes of landscape structure and soil production function since the 18th century in northwest Saxony XXXVI A4: Landschaftsdynamik und Produktionsfunktion im Kontext gesellschaftlicher und ökonomischer Veränderungen seit dem 18. Jahrhundert im Raum Taucha-Eilenburg L A5: Erklärung zur Autorenschaft LXXXVI A6: Bibliographische Informationen LXXXIX / Ongoing changes in land use and landscape structure in Europe and worldwide are increasingly affecting the ability of the landscape to provide ecosystem services (provisioning, regulation and cultural services). Furthermore, they lead to the loss of historically cultural landscapes. In the process, the speed and intensity of these change processes have increased markedly since the 1960s and significantly affecting the availability and quality of ecosystem services. In the agricultural areas studied in this paper, for example, the risk of erosion (indicator of regulating service) has increased substantially due to the clearing of the countryside and formation of large-scale agricultural areas, and the natural yield potential (indicators of provisioning service) has been reduced by increasing soil degradation. The risk of biodiversity (indicator of cultural service) decline has greatly increased due to habitat loss and increasing homogenisation of sites, and changes in farming practices (mechanisation and chemicalisation). In this context, biodiversity plays a key role in food production, nutrient and water cycles or erosion control, as well as health care (e.g. recreation). On the other hand, improvement measures and the use of new farming practices have doubled cereal yields (indicators of provisioning service) since the beginning of the 20th century. The objective of this paper is to spatially and quantitatively analyse changes in land use and landscape structure and the effects of these changes on selected soil-related ecosystem services for the period from 1750 to 2018, using two selected study areas. The aim is to contribute to understanding historical and present-day land use changes in the context of socio-political and economic framework conditions and to evaluate them with regard to their effects on sustainable land use, on the conservation of biodiversity, and on the prevention of landscape and soil degradation, and to be able to derive respective recommendations for action.:Zusammenfassung II Abstract IV Danksagung VI Inhaltsverzeichnis VII Abbildungs- und Tabellenverzeichnis VIII 1 Einführung 1 1.1 Einfluss von Landschaftsveränderungen auf Ökosystemleistungen 1 1.2 Rekonstruktion historischer Landschaftszustände seit 1750 als Ausgangspunkt einer historisch-ökologischen Landschaftsanalyse 5 1.3 Von der Landschaftsanalyse zur Bewertung von Ökosystemleistungen 15 2 Ergebnisse und Diskussion 18 2.1 Veränderung der Landschaftsstruktur und treibende Kräfte 18 2.2 Veränderung der Ökosystemleistungen 25 2.3 Methodische Herausforderungen bei historischen Analysen 33 3 Schlussfolgerung 35 Literatur 37 Anhang X A1: Changes in landscape structure and ecosystem services since 1850 analyzed using landscape metrics in two German municipalities. X A2: Land use change in an agricultural landscape causing degradation of soil based ecosystem services XXIV A3: Changes of landscape structure and soil production function since the 18th century in northwest Saxony XXXVI A4: Landschaftsdynamik und Produktionsfunktion im Kontext gesellschaftlicher und ökonomischer Veränderungen seit dem 18. Jahrhundert im Raum Taucha-Eilenburg L A5: Erklärung zur Autorenschaft LXXXVI A6: Bibliographische Informationen LXXXIX

Remote sensing and Geographic Information System (GIS) - an effective tool for managing naturalresources, is quite common application in establishing thematic maps. However, the application of this modern technology in natural resource management has not yet been popular in Vietnam, particularly mapping the land use/cover. Currently, land use/cover map is constructed as traditional methods and gets limitations of management counting due to time-consuming for mapping andsynthesis the status of land use/cover. Hence, information on the map is often outdated and inaccurate.The main objective of this study is to upgrade the accuracies in mapping current perennialcrops in Chu Se District, Gia Lai Province in Vietnam by interpreted NDVI index (Normalized Difference Vegetation Index) from Landsat 8-OLI (Operational Land Imager). The results of studyis satisfied the urgent of practical requirement and scientific research. There are 3 types of perennial industrial plants in the study area including rubber, coffee, and pepper, in which most coffee isgrown, with an area of over 10,000 hectares. The results also show that integration of remote sensing and GIS technology enables to map current management and distribution of perennial industrialplants timely and accurately. This application is fully consistent with the trend of the world, and in accordance with regulations of established land use/cover map, and the process could be appliedat other districts /towns or in higher administrative units. / Viễn thám và hệ thông tin địa lý (GIS) là công cụ hữu hiệu để quản lý tài nguyên thiên nhiên, được ứng dụng khá phổ biến để thành lập các loại bản đồ. Tuy nhiên, việc áp dụng công nghệ hiện đại này trong lĩnh vực quản lý tài nguyên thiên nhiên ở Việt Nam chưa phổ biến, nhất là công tác xây dựng bản đồ hiện trạng sử dụng/độ phủ đất. Việc xây dựng bản đồ hiện trạng hiện nay vẫn theo phương pháp truyền thống, thường gặp nhiều hạn chế do thời gian tổng hợp và xây dựng bản đồ hiện trạng kéo dài, dẫn đến thông tin trên bản đồ bị lạc hậu và không chính xác. Mục tiêu chính của nghiên cứu này là nâng cao độ chính xác kết quả giải đoán ảnh viễn thám Landsat 8 bằng chỉ số NDVI (chỉ số khác biệt thực vật) để thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất cây công nghiệp lâu năm ở huyện Chư Sê, tỉnh Gia Lai, Việt Nam. Từ đó quản lý hiện trạng sử dụng loại đất này phù hợp yêu cầu cấp bách thực tiễn sản xuất và nghiên cứu khoa học. Kết quả của nghiên cứu cho thấy có 3 loại hình cây công nghiệp trên địa bàn nghiên cứu gồm cây cao su, cà phê và hồ tiêu, trong đó cây cà phê được trồng nhiều nhất, với diện tích hơn 10.000 ha. Nghiên cứu cũng cho thấy, tích hợp công nghệ viễn thám và GIS cho phép quản lý hiện trạng và phân bố cây công nghiệp trong không gian một cách hiệu quả và nhanh chóng. Ứng dụng này hoàn toàn phù hợp với xu hướng của thế giới, đồng thời theo đúng quy định thành lập bản đồ hiện trạng sử dụng đất, và quy trình này có thể thực hiện được ở cấp huyện/thị xã hoặc đơn vị hành chính cấp cao hơn.

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