Überlagerung

Ihr Zweck ist die Anhäufung (Aggregation) von Informationen. In gleicher (analoger) Form erfolgte sie durch übereinander Legen von Dias oder Karten am Lichttisch. Damit waren ihr Auflösungsgrenzen gesetzt. Moderner, rechnergestützter Überlagerung sind dagegen keine technischen sondern Grenzen der Interpretation gesetzt, denn die Überlagerung dient spezifisch der Beantwortung bestimmter Fragen, wie z.B. Welche Biotoptypen werden von möglichen geplanten Straßentrassenalternativen durchschnitten? 

Mithilfe der Überlagerung können durch die Kombination vorhandener raumbezogener Informationen neue Erkenntnisse auf höherem Aggregationsniveau gewonnen werden.

Herkunft

Die Kartenüberlagerung geht vermutlich auf Warren Manning zurück, der bereits 1912 mit ihr zu arbeiten anfing. Allgemein eingeführt in die Landschaftsplanung wurde sie durch Ian McHarg; sie wird daher im englischsprachigen Raum auch "the McHarg method" genannt. Entwickelt hat McHarg (1969) seine Methodik anhand der Trassensuche für Autobahnen und der Eignung von naturräumlichen Einheiten für bestimmte Landnutzungen (Schutz, Erholung, Industrie, Siedlung). Die Überlagerung war eine Grundlage für die Entwicklung der Ökologischen Risikoanalyse Ende der 70er Jahre. Heute ist sie eine der wichtigsten Methoden innerhalb von Geo-Informationssystemen (GIS).

GeoInformationssysteme (GIS)

Ein Geoinformationssystem (Kurzform GIS) oder Geographisches Informationssystem ist ein "rechnergestütztes Informationssystem, das aus Hardware, Software, Daten und den Anwendungen besteht. Mit ihm können raumbezogene Daten digital erfasst und redigitiert (abgeändert), gespeichert und reorganisiert, modelliert und analysiert sowie alphanumerisch und grafisch präsentiert werden." (R. Bill, 1994). Es vereint eine Datenbank und die zur Bearbeitung und Darstellung dieser Daten nützlichen Methoden.

Vorgehen

Die Methode beruht bei McHarg (1969) auf den folgenden Schritten, die das Ziel verfolgen, die wichtigsten physikalischen und biologischen Prozesse zu ermitteln, die die Umwelt konstituieren:

1. Die Basisdaten werden nach Schutzgütern zusammengetragen und kartografisch dargestellt.
2. Für jedes Schutzgut werden ein bestimmtes Set von Indikatoren und messbare Kriterien ausgewählt.
3. Die Kriterien werden innerhalb eines Wertesystems eingeordnet (klassifiziert).
4. Die für die jeweilige vorgesehene Landnutzung bzw. für den Plan/das Programm werden die wichtigsten Indikatoren ausgewählt.
5. Die Indikatoren werden nach Gewicht hierarchisch angeordnet.
6. Die für die Landnutzung relevanten Indikatoren und ihre Ausprägungen werden in Graustufen auf Transparentpapier kartiert, wobei die niedrigsten Werte das hellste, die höchsten das dunkelste Grau erhalten.
7. Die daraus resultierenden Karten mit den jeweils relevanten Indikatoren werden für jede voraussichtliche Landnutzung übereinander gelegt und fotografiert.
8. Das Ergebnis wird auf eine Karte ("composite map") übertragen, die die Summe aller Werte repräsentiert.

Anwendungsmöglichkeiten

Verschneidung im GIS kann so vielfältig wie kaum eine andere Methode angewendet werden. Beispiele:

• kartografische Addition von Flächen derselben Wertstufe, dadurch Eliminieren von überflüssigen Grenzen in einem Kataster zwecks Darstellung der Landnutzung,
• Überlagerung von Biotoptypen mit Verkehrswegetrassen,
• Ermittlung von "Restflächen" (Flächen, die eine bestimmte Mindestgröße unterschreiten und daher mit zum Flächenverlust zu rechnen sind),
• Überlagerung von Nutzung mit Lärmisophonen oder Luftschadstoffausbreitung.
• Flächennutzungsänderungen

Darstellen der Raumvielfalt - abhängig von der Fragestellung

Durch die Möglichkeit, verschiedene Geometrien zu verwenden und Analysen quer über diese laufen zu lassen, entfällt der Zwang zur Bildung von gemeinsamen Raumeinheiten. Jede Aussage bekommt die ihr angemessene Geometrie. Die Verschneidung und damit Neuberechnung der Geometrie wird aufgrund der Fragestellung vorgenommen und damit planungsrelevant. Insbesondere wenn es gilt, die Auswirkungen von Varianten (z.B. Trassenvarianten, Standortvarianten) abzuschätzen und zu vergleichen, können rechnergestützte Methoden von Vorteil sein, da der manuelle Mehraufwand für die Dateneingabe nahezu nur in der Digitalisierung der Variante besteht, die Verschneidungsprozedur dagegen wiederholt werden kann. Mithilfe von Verschneidungen ist es auch möglich, Abweichungen von Zielen darzustellen, wenn diese Ziele als angestrebter Zustand räumlich darstellbar sind.

Anwendungsgrenzen

Zielsysteme als Basis

Zunächst muss ein Zielsystem herangezogen und die Indikatoren und Kriterien samt Klassen bestimmt werden; erst danach können zielorientiert Daten gesammelt werden.

Maßstab und zeitliche Einheiten müssen passen

Die zu verschneidenden Schichten müssen maßstäblich zueinander passen. Man sollte nicht Karten mit unterschiedlichen Maßstäben verschneiden, da diese eine inhaltlich unzulässige Operation darstellt, technisch aber kein Problem ist. Die Schichten/Layer müssen auch zeitlich zusammenpassen. Wenn man z.B. die aktuelle Nutzungstypenkarte mit zehn Jahre alten Lärmdaten überlagert, wird keine brauchbare Information dabei herauskommen. Etwas anderes ist die Verschneidung der gleichen Daten unterschiedlichen Alters, z. B. aktuelle Nutzung mit Nutzung 1955, um Aussagen zum Flächennutzungswandel zu erhalten.

Probleme mit digitalen Daten

Sehr kleine Polygone in der Ergebniskarte können auf ungenaue Digitalisierung oder real sehr kleinen (Rest-)Flächen beruhen, hier muss jedenfalls interpretiert werden.

Kartografische Ungenauigkeiten aufgrund ungenauer Digitalisierung oder aber unscharfer Übergänge in der Realität pflanzen sich bei jeder Verschneidung fort. Man kann qualitativ schlechte Daten nicht mit Geoinformationssystemen (GIS) zu qualitativ besseren Ergebnissen verarbeiten. Unter Berücksichtigung des analytischen Risikos müssen die Ungenauigkeiten abgeschätzt und angegeben werden.

Eine zentrale Frage ist die Übernahme der (codiert vorliegenden) Attribute: Bei Typisierung erhalten die resultierenden Flächen das Attribut 1:1, bei kardinalen Zahlen (Anzahl Brutpaare, Sammelstellen für Reststoffe, etc.) stellt sich die Frage, ob man sie gleichmäßig auf die Flächen verteilt oder die Verteilung mit der Flächengröße gewichtet. In der Praxis entstehen hier leicht Bruchteile von Brutpaaren oder wundersame Sammelstellenangaben. Nach Möglichkeit sollte man hier auf Original-Punktdaten zurückgreifen. In nicht ausreichend durchdachter Attributübernahme liegt eine große Fehlerquelle, die bei analogem Arbeiten kaum auftritt.

Grenzen der Darstellung von Landschaft und Ökosystemen

Die Überlagerung beruht auf statischen Einheiten, da Karten per Definition nur aus solchen Einheiten bestehen. Landschaftsdynamik und funktionale Zusammenhänge können damit nur sehr begrenzt abgebildet werden. Ökosysteme sind jedoch in erster Linie funktionale und weniger räumliche Einheiten. Diese grundlegende Einschränkung bedeutet, dass Überlagerung für beschreibende Aufgaben gut geeignet ist, für die Untersuchung der funktionalen Zusammenhänge aber andere Methoden gebraucht werden, wie z. B. System- oder Wirkungsanalysen.

Quelle

Fürst, Dietrich & Scholles, Frank (Hrsg.) (2008): Handbuch Theorien und Methoden der Raum- und Umweltplanung, 3. Auflage, Dortmund.