Bewertung des unmittelbaren Gewässervorlands mit Hilfe von Satellitenbildern
Für die Bewertung der Strukturgüte von Fließgewässern ist die Flächennutzung im unmittelbaren Vorlandbereich ein maßgebender Faktor. Wo es die vorhandenen Flächenfunktionen zulassen, sollte die Schaffung eines Puffers um die Gewässer angestrebt werden. Der beidseitig des Gewässers gelegene Bereich wird auch als Schonstreifen bezeichnet. Durch diese Pufferzone reduzieren sich schädliche Effekte für Gewässer von benachbarten Flächennutzungen. Dies betrifft z. B. Stoffeinträge aus der Land- und Weidewirtschaft oder mögliche Abspülungen von gewerblichen Flächen oder angrenzenden Parkplätzen. Naturnah belassene Uferbereiche bieten zudem die Möglichkeit der morphologischen Eigenentwicklung von Gewässern. Im allgemeinen nimmt die Schutzwirkung der Pufferbereiche mit zunehmender Breite zu. Oft wird als geeigneter Minimalwert eine einseitige Streifenbreite von 30 m angegeben. Damit erreichen Schonstreifen eine räumliche Dimension, die mit Sentinel-2-Daten erfasst werden kann.
Atmosphärenkorrigierte Satellitendaten der vergangenen Jahre können nach kostenfreier Registrierung über den ESA Open Access Hub heruntergeladen werden. Mit Hilfe von intelligenten Klassifikationsverfahren lassen sich Flächennutzungen aufgrund ihrer spektralen Eigenschaften gruppieren. Damit für die Klassifikation von allen verfügbaren Spektralkanälen des S2-Sensors Gebrauch gemacht werden kann, sollten die Kanäle zuvor auf eine einheitliche Zellengröße von 10 m gebracht werden (z. B. durch die Funktion Resampling in SAGA GIS. Klassische Landnutzungsarten die sich leicht differenzieren lassen sind bebaute Gebiete, Wald, Grünland und vegetationslose Ackerflächen.
Für die Landnutzungsklassifikation von Satellitendaten ist es sinnvoll ein überwachtes Verfahren zu verwenden. Im Gegensatz zum unüberwachten Verfahren werden dem Klassifikationsalgorithmus hier einige Beispielklassifikationen vorgegeben (= Trainingsgebiete). Danach richten sich dann die spektralen Wertebereiche, anhand welcher einzelne Bildelemente einer Landnutzung zugewiesen werden. Zunächst müssen dafür Polygone digitalisiert werden, die jeweils die typischen Eigenschaften einer bestimmten Oberflächenklasse widerspiegeln. Mit GIS kann dann z. B. eine Support Vector Machine-Klassifikation ausgeführt werden um eine Landnutzungsklassifikation durchzuführen.
Das oben gezeigte Klassifikationsergebnis zeigt den Oberlauf des Rotbaches (Erft) mit seinen Nebengewässern. Der Gewässerursprung des Rotbaches liegt auf den bewaldeten Höhenzügen der Nordeifel. Überwiegend sind die Einzugsgebiete am Oberlauf durch landwirtschaftliche Nutzung geprägt, die nach der Ernte ohne Bewuchs und damit anfällig für Sedimentabtrag nach Regenfällen sind. Auch Grünland, Ackerflächen mit Fruchtbestand und bebaute Gebiete sind im Klassifikationsergebnis dargestellt. Durch Extraktion eines Uferstreifens um die Fließgewässer gewinnt man einen Eindruck über die dort vorherrschende Flächennutzungsstruktur (siehe Abbildung unten). Mit Hilfe der ausgewiesenen Klassen gewinnt man schnell einen Überblick über mögliche Beeinträchtungen, potenzielle Schadstoffquellen und die hydromorphologische Entwicklungsfähigkeit entlang der Gewässer. Aufgrund der hohen Wiederholungsrate des Sentinel-2-Aufnahmen ist eine derartige Betrachtung zu unterschiedlichen Landbewirtschaftsphasen denkbar.
Bildquelle: Sentinel-2-Aufnahme vom 6. August 2018 ESA Open Acces Hub