QGIS im Naturschutz

Einleitung

Im Naturschutz werden Geodaten genutzt, um Arten und Biotope zu erfassen, Lebensräume zu untersuchen und Schutzmaßnahmen zu planen. Dabei geht es häufig um räumliche Fragen: Wo befinden sich schützenswerte Biotope und Lebensräume? Wo kommen bestimmte Tier- und Pflanzenarten vor? Welche Flächen sind durch Eingriffe betroffen und wie verändern sich Lebensräume über die Zeit? Mit Geoinformationssystemen wie QGIS lassen sich die dafür benötigten Daten zusammenführen, analysieren und auf Karten darstellen.

Gründe für QGIS

QGIS wird in Planungsbüros, Behörden und Naturschutzorganisationen für die Erfassung, Analyse und Darstellung von Geodaten eingesetzt. Dafür sprechen insbesondere folgende Eigenschaften.

• Open Source: QGIS ist kostenlos und quelloffen. Dadurch entfallen Lizenzgebühren und die Abhängigkeit von einzelnen Softwareanbietern. Die Software wird von einer internationalen Community kontinuierlich weiterentwickelt. 

• Flexibilität (Plugins): Der Funktionsumfang von QGIS lässt sich durch zahlreiche Plugins gezielt erweitern. Bei Bedarf können eigene Plugins entwickelt oder beauftragt werden.

• Interoperabilität: QGIS unterstützt zahlreiche Vektor- und Rasterformate sowie standardisierte Geodatendienste. So lassen sich beispielsweise Schutzgebiete, Orthofotos und andere Fachdaten aus unterschiedlichen Quellen in einem Projekt kombinieren.

• Kompatibilität mit PostGIS: QGIS lässt sich direkt mit PostGIS verbinden, einer räumlichen Erweiterung für PostgreSQL zur professionellen Speicherung und Verwaltung räumlicher Daten. Dadurch können mehrere Personen gleichzeitig auf einen zentralen Geodatenbestand zugreifen.

Anwendungsbereiche von QGIS im Naturschutz

1. Arten und Biotope mit QGIS erfassen und bearbeiten

QGIS ermöglicht die Kartierung und Verwaltung von Artenfunden und Biotopen anhand vorhandener Geodaten oder eigener Geländeerhebungen.

• Artenfundpunkte importieren: Beobachtungsdaten mit GPS-Koordinaten lassen sich aus Excel- oder CSV-Tabellen in QGIS importieren und als Punkte auf einer Karten darstellen. Weitere Angaben wie Artname, Funddatum oder Anzahl der beobachteten Individuen werden in der Attributtabelle gespeichert.

• Biotope digitalisieren: Anhand von Luftbildern und vorhandenen Geodaten können beispielsweise Waldflächen, Feuchtgebiete oder Grünland als Polygone abgegrenzt und bestimmten Biotoptypen zugeordnet werden. Bestehende Biotopflächen können anschließend aktualisiert werden.

• Geländedaten mit QField erfassen: Mit der mobilen App QField können Artenfunde direkt vor Ort dokumentiert, Biotopgrenzen überprüft und bestehende Geodaten ergänzt werden. Das funktioniert auch ohne Internetverbindung. Anschließend lassen sich die Daten wieder in QGIS bearbeiten.

2. Behördliche Geodaten und Satellitenbilder in QGIS nutzen

Für den Naturschutz steht eine große Auswahl frei zugänglicher Geodaten zur Verfügung. QGIS ermöglicht es, diese Daten direkt einzubinden, mit eigenen Erhebungen zu kombinieren und für verschiedene Fragestellungen auszuwerten.

• Behördliche Geodaten einbinden: Über WMS- und WFS-Dienste lassen sich behördliche Geodaten wie Schutzgebiete oder Biotopkartierungen direkt in QGIS einbinden. WMS stellt Kartenbilder bereit, während WFS den Zugriff auf Vektordaten ermöglicht.

• Landbedeckung klassifizieren: Mit QGIS lassen sich frei verfügbare Satellitenbilder, beispielsweise aus dem europäischen Copernicus-Programm, in verschiedene Landbedeckungsklassen einteilen, etwa Wald, Grünland, Ackerflächen, Gewässer und Siedlungsgebiete. 

• Veränderungen der Landbedeckung untersuchen: Werden Satellitenaufnahmen oder Landbedeckungsdaten aus unterschiedlichen Jahren miteinander verglichen, lassen sich Veränderungen der Landschaft sichtbar machen. Dazu gehören beispielsweise Waldverluste, die Ausbreitung von Siedlungsflächen oder die Verlagerung von Dünen.

• Vegetation analysieren: Mit Sentinel-2-Daten lassen sich Vegetationsindizes wie der NDVI berechnen. Diese geben Hinweise auf Vegetationsdichte und -vitalität und können helfen, Veränderungen im Pflanzenbestand zu erkennen. 

Abbildung 1: Darstellung verschiedener Biotoptypen im Raum Artelshofen (Bayern) mit QGIS. Die Biotopflächen sind nach Typ farblich differenziert dargestellt.

3. Naturschutzfachliche Flächenanalysen mit QGIS durchführen

Mit den Geoverarbeitungswerkzeugen von QGIS lassen sich räumliche Zusammenhänge untersuchen und mögliche Auswirkungen von Eingriffen in Natur und Landschaft ermitteln.

• Puffer erstellen: Mit dem Puffer-Werkzeug lassen sich Abstandsflächen um Straßen, Bauvorhaben, Gewässer oder Artenfundpunkte berechnen. So können beispielsweise Schutzzonen um sensible Brutplätze abgegrenzt werden.

• Layer verschneiden: Mit dem Werkzeug „Schnittmenge“ (Intersection) lässt sich ermitteln, welche geschützten Biotope sich mit einer geplanten Baufläche überschneiden und somit von einem Eingriff betroffen sein könnten.

• Betroffene Flächen berechnen: Mithilfe des Feldrechners lassen sich die Flächengrößen der betroffenen Biotope berechnen und nach Biotoptyp auswerten.

• Daten räumlich verknüpfen: Mit einer räumlichen Verknüpfung (Spatial Join) können Artenfundpunkte automatisch den jeweiligen Schutzgebieten oder Biotopflächen zugeordnet werden.

Abbildung 2: Räumliche Darstellung potenzieller Brutstandorte ausgewählter Offenlandvogelarten und der zugehörigen 200-m-Pufferzonen.

4. Lebensraumeignung mit QGIS modellieren

Mit QGIS lässt sich untersuchen, welche Flächen für bestimmte Tier- und Pflanzenarten als Lebensraum geeignet sein könnten. Dazu werden verschiedene Umweltfaktoren miteinander kombiniert.

• Geeignete Lebensräume identifizieren: Mithilfe von Rasteranalysen lassen sich Umweltfaktoren wie Vegetation, Landnutzung oder Gewässernähe kombinieren, um potenziell geeignete Lebensräume zu ermitteln und als Habitateignungskarten darzustellen.  

• Analysen mit dem grafischen Modellierer automatisieren: Im grafischen Modellierer von QGIS können mehrere Arbeitsschritte, etwa Distanzberechnungen und Rasteranalysen, miteinander verknüpft und als wiederverwendbares Modell gespeichert werden. 

• Schutzmaßnahmen planen: Habitateignungskarten helfen, Untersuchungsgebiete einzugrenzen und potenzielle Flächen für Schutzmaßnahmen zu identifizieren.

5. Karten für Naturschutzprojekte erstellen

• Thematische Karten gestalten: Artenfundpunkte, Biotoptypen oder Schutzgebiete können mithilfe unterschiedlicher Farben und Symbole dargestellt werden. Auch Analyseergebnisse, etwa zur Lebensraumeignung, lassen sich so veranschaulichen.

• Drucklayouts erstellen: Im QGIS-Drucklayout können Karten mit Legende, Maßstab, Koordinatengitter und Quellenangaben für die Veröffentlichung vorbereitet werden.

• Kartenserien automatisieren: Mit der Atlas-Funktion lassen sich automatisch Karten für mehrere Untersuchungsgebiete erstellen, ohne jedes Layout einzeln anpassen zu müssen.

Fazit

QGIS bietet zahlreiche Möglichkeiten für den Einsatz im Naturschutz. Die Software ist kostenlos, lässt sich durch Plugins an unterschiedliche Anforderungen anpassen und kann wiederkehrende Arbeitsschritte automatisieren. Damit eignet sich QGIS für viele Aufgaben in Planungsbüros, Behörden und Naturschutzorganisationen – von der Kartierung von Arten und Biotopen über räumliche Analysen bis zur Planung von Schutzmaßnahmen und der Verwaltung von Geodaten.