Urner Reusstal
Naturgefahren wie Hochwasser, Lawinen oder Steinschlag sind zentrale Themen im Urner Reusstal.
Mit Hilfe eines Experiments in einem potentiellem Steinschlaggebiet soll den Studierenden die Waldwirkung gegenüber Steinschlag (Stichwort "Schutzwald") verdeutlicht und damit ein besseres Verständnis für die Funktionen eines Schutzwald geschaffen werden.
Aufgabenstellung
Wie breit muss ein Waldstreifen sein, damit dieser Felsblöcke verschiedener Kubaturen aufhält (hier: 0.25 - 2.00 m3)?
Um diese Frage plausibel beantworten zu können, hatten die Studierenden die Aufgabe, den Wald mit einer Stichprobe quantitativ zu charakterisieren. Hierzu war ein vorgegebenes Stichprobenzentrum aufzusuchen und für jene Bäume innerhalb eines Radius von 9.00 m (Kreisfläche ~250 m2) den Brusthöhendurchmesser (BHD) zu erfassen, die einen BHD grösser gleich 10 cm aufwiesen.
Die Daten wurden auf zweierlei Weise ausgewertet, indem der Mittelwert für den BHD berechnet und die Stammzahl auf die Hektare hochgerechnet wurde. Für letzteres wurde die Anzahl gemessener Stämme mit dem Faktor 40 (250 m2 entsprechen 1/40 einer Hektare) multipliziert. Diese beiden Werte sind Eingangsparameter für ein einfaches Steinschlagmodell, das die Bestimmung der theoretischen Waldstreifenbreite ermöglicht.
Feldexperiment
Das Experiment wurde mit der Collector for ArcGIS App durchgeführt. Ausserdem wurden den Studierenden eine auf neun Meter abgelängte Schnur und ein BHD-Messband abgegeben.
Crowd-Sampling Phase
An der Exkursion haben 18 Personen teilgenommen. Für das Experiment wurden die Studierenden in sechs 3er-Gruppen eingeteilt. Eine Person fungierte als Stichprobenzentrum, die zweite Person bestimmte, ob ein Baum im Stichprobenkreis lag und mass den Brusthöhendurchmesser (BHD). Die dritte Person erfasste schliesslich die Information digital mit Hilfe der Collector for ArcGIS App.
Die Datenerfassung benötigte etwa 20 bis 30 Minuten. Über alle Gruppen wurden dabei insgesamt 173 Bäume erfasst.
Die Anzahl erfasster Bäume und deren mittlere BHD je Stichprobenkreis konnte mit Hilfe der App automatisch bestimmt werden. Anschliessend war es dann Aufgabe der Studierenden, die Anzahl Bäume pro Hektare hochzurechnen. Anhand eines Nomogramms konnte im Anschluss in Abhängigkeit der Eingangsparameter die theoretische Waldstreifenbreite für Blöcke verschiedener Kubatur bestimmt werden.
Diskussion
Mit Hilfe dieses Experiments konnte gezeigt werden, dass der Wald mit Stichprobenaufnahmen charakterisiert werden kann, die einem Betrachter plausible Aussagen zur Waldwirkung bei Naturgefahren ermöglichen. Die (klein-) räumliche Variation dieser Wirkung konnte anhand der sechs erfassten Stichprobenpunkte aufgezeigt werden, welche sich in der Waldstruktur mitunter stark unterschieden.
Feedback
"Es überraschte mich, wie einfach die App zu bedienen war und in welch kurzer Zeit - trotz der schlechten Genauigkeit des GPS-Signals - die Erfassung zahlreicher Bäume innerhalb eines Stichprobenkreises möglich war. Da die exakte Lage der Bäume für die Berechnung der relevanten Parameter auf Ebene Stichprobenkreis irrelevant war, spielte das ungenaue GPS-Signal keine Rolle. Damit konnte den Studierenden ein guter Einblick in die Quantifizierung von Waldwirkungen vermittelt werden. Im selben Atemzug liess sich auch das Problem der schlechten GPS-Genauigkeit im Wald aufzeigen und diskutieren." (Dr. Jochen Breschan, Institut für Terrestrische Ökoysteme, ETH Zürich, 2015)
Rückmeldungen seitens der Studierenden zu diesem Experiment liegen leider nicht vor.
Lesson Learned
Die Positionsungenauigkeit des GPS-Signals von bis zu 30 m im Wald führte zu Verwirrungen bei den Studierenden. Da für die Berechnung der Waldwirkung die Lage des einzelnen Baumes in diesem Beispiel irrelevant ist, wird bei einer Wiederholung des Experiments die Erfassung der Einzelbäume als Punktdatensatz verzichtet und die BHD-Werte direkt dem Stichprobenzentrum hinzugefügt. Damit wird das irreführende Punktmuster der Baumstandorte vermieden. Zudem muss für die Auswertungsphase mehr Zeit eingeplant werden, so dass genügend Zeit für die Diskussion zur Verfügung steht.