Projekt 19872/01

Entwicklung eines Decision Support Systems für die betriebliche und regionale Waldbauplanung (DSSW)

Projektträger

Nordwestdeutsche Forstliche Versuchsanstalt
Grätzelstr. 2
37079 Göttingen
Telefon: 0551/69401180

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Die Agenda 21 bildet die auf internationaler Ebene vereinbarte, völkerrechtlich verbindliche Grundlage für die nachhaltige Bewirtschaftung und den Schutz der Wälder. Sie gilt auch für den deutschen Wald, für den der Begriff Nachhaltigkeit bereits vor ca. 250 Jahren geprägt wurde. Anfangs beinhaltete der Begriff nur die nachhaltige Sicherung der Holzversorgung. Heute verstehen Waldbesitzer und Interessengruppen darunter die nachhaltige Sicherung aller Waldfunktionen. Sie sind sich im Wesentlichen darüber ei-nig, diese im Rahmen einer multifunktionalen Forstwirtschaft zu sichern. Die Umsetzung dieses Konsens im Alltag führt jedoch häufig zu Problemen und Missverständnissen, da die Interessen einzelner Gruppen den Zielen anderer Gruppen entgegenstehen und sogar auch zu Eingriffen in die Eigentümerrechte der Waldbesitzer führen können.
Angesichts der Vielfalt der Ansprüche an den Wald und der komplexen Beziehungsgefüge im Wald fehlen heute oft zuverlässige Informationen darüber, wie sich unterschiedliche Bewirtschaftungskonzepte auf Waldökosysteme und ihre Funktionen auswirken. Mit dem DSS Waldfunktionen sollte ein Instrument entwickelt werden, welches gemäß dem Leitbild einer multifunktionalen Waldwirtschaft für eine nachhaltige Sicherung multipler Forderungen an den Wald unterstützend bei der Entscheidungsfindung einge-setzt werden kann.
Es war geplant, ein interaktives Computerprogramm aufzubauen, welches sowohl auf Funktionen des Einzelbaumwachstumssimulators TreeGroSS (BWINPro) als auch auf ausgewählte Routinen geographischer Informationssysteme zurückgreifen kann. Für das Programm selbst sollte ein objektorientierter Ansatz verfolgt werden, so dass die Möglichkeit gegeben sein würde, sowohl alternative Waldbehandlungs-konzepte als auch zusätzliche - bestimmte Nutzerpräferenzen beschreibende Indikatoren - modular in das System zu integrieren.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenEs bieten sich Entscheidungsunterstützungssysteme (Decision Support Systems) an, die vorhandene oder mit effektiven Monitoringverfahren zusätzlich erhobene Informationen so aufbereiten und verknüpfen, dass wichtige Grundinformationen und Anregungen für eine Konfliktlösung (Kompromissfindung) bereitgestellt werden. Dabei wird nicht automatisch eine optimale Variante vorgegeben, sondern es werden die Auswirkungen möglicher Handlungsvarianten auf verschiedene Indikatoren dargestellt, einschließlich der bestehenden und sich mit den Handlungsvarianten ändernden Wechselbeziehungen zwischen den Indikatoren. Die Anwender können auf diesem Wege Zielkonflikte erkennen, ggf. entschärfen oder abgewogene Lösungen herbeiführen.
Es bieten sich Entscheidungsunterstützungssysteme (Decision Support Systems) an, die vorhandene oder mit effektiven Monitoringverfahren zusätzlich erhobene Informationen so aufbereiten und verknüpfen, dass wichtige Grundinformationen und Anregungen für eine Konfliktlösung (Kompromissfindung) bereitgestellt werden. Dabei wird nicht automatisch eine optimale Variante vorgegeben, sondern es werden die Auswirkungen möglicher Handlungsvarianten auf verschiedene Indikatoren dargestellt, einschließlich der bestehenden und sich mit den Handlungsvarianten ändernden Wechselbeziehungen zwischen den Indikatoren. Die Anwender können auf diesem Wege Zielkonflikte erkennen, ggf. entschärfen oder abgewogene Lösungen herbeiführen.
Im Anschluss an den User-Workshop in Egestorf im Herbst 2005 wurde auf Wunsch der DBU das Projekt stärker auf die betriebliche Ebene konzentriert und auf eine exemplarische Analyse des Untersuchungsgebietes Lüneburger Heide eingeschränkt.
Die regelbasierte Beschreibung und programmtechnische Umsetzung der vorab zu definierenden Bewirtschaftungskonzepte erfolgte durch die Integration eines dem jeweiligen Konzept entsprechenden dynamischen Wuchsmodells im Einzelbaumsimulator - TreeGrOSS/ BwinPro. Der eigentlichen Prognose der Waldentwicklung ist die Homogenisierung der notwendigen Ausgangsdaten vorgeschaltet. Dadurch wird gewährleistet, dass das Entscheidungsunterstützungssystem über Waldbesitzarten hinweg eingesetzt werden kann. Im ersten Schritt werden aus diesen Bestandesdaten im Waldwachstumssimulator Einzelbaumdaten abgeleitet. Es folgt die Definition der einzelnen Behandlungskonzepte und deren programm-technische Umsetzung als integraler Bestandteil des Waldwachstumssimulators. Die objektorientierte, regelbasierte Programmierweise ermöglicht flexible Anpassungen bei sich ändernden Waldbehandlungsstrategien.
Das Programm wird über eine grafische Benutzeroberfläche (WaldPlaner) gesteuert, welche den Umgang mit der Software erleichtert. Die Waldentwicklungsszenarien werden dabei einzelbestandsweise simuliert. Als Datengrundlage können Forsteinrichtungsdaten und Betriebsinventurdaten eingelesen werden. Für die Auswertung des Raumbezugs, die Herleitung von Nachhaltigkeitsindikatoren auf Landschaftsebene und die Erstellung kartographischer Übersichten werden GIS-Funktionalitäten verwendet. Die Bewirtschaftungsalternativen selbst unterscheiden sich in der Definition von Pflege- und Nutzungseingriffen und durch die Baumartenzusammensetzung in den Beständen.


Ergebnisse und Diskussion

Die Simulation des Untersuchungsgebiets Lüneburger Heide mit vier waldbaulichen Strategien (LÖWE, Prozessschutz, PNV und Ertragsorientierung) zeigt, dass sich innerhalb des 40jährigen Simulationszeitraums bereits deutliche Unterschiede im Waldbild abzeichnen werden und aus diesem Grund die Betrachtung der regionalen Auswirkungen von neuen waldbaulichen Strategien mehr als angebracht ist.
Für die betriebliche Analyse wurde das Programm WaldPlaner entwickelt. Mit dieser Software können auf der Basis von Forsteinrichtungs- und Inventurdaten für den Betrieb oder einen Betriebsteil verschiedene waldbauliche Szenarien getestet und mit Hilfe von definierten Nachhaltigkeitsindizes zur Produktion (Zuwachs, Nutzung, Sortenstruktur), zur Biologischen Diversität (Laubholzanteil, Habitatbäume, Artprofil) und zu Sozioökonomischen Funktionen (Erntekosten, Abtriebswert) sowie zu Forstlichen Ressourcen (Vorrat, Bestandestypen) bewertet werden. Dazu lassen sich die Varianten direkt im Programm grafisch und ta-bellarisch miteinander vergleichen. Die integrierte GIS-Komponente ermöglicht, die Resultate der Szenariosimulation kartographisch darzustellen und auszuwerten. Das Programm wurde in der Programmiersprache JAVA entwickelt und ist somit auf den gängigen Betriebssystemen lauffähig. Das Programm ist als Open-Source-Projekt im Internet frei verfügbar.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Duda, H. (2006, im Druck): Vergleich forstlicher Managementstrategien. Dissertation Fakultät für Forst-wissenschaften und Waldökologie der Universität Göttingen, 160S.
Duda, H. (2004): Prognose der Vorratsentwicklung - Simulation des Löwe Konzepts im Vergleich zu den Ertragstafeln. In Wunn und Quednau (Hrsg): Deutscher Verband Forstlicher Forschungsanstalten, Sektion Biometrie und Informatik, Freising 4. - 5. Oktober 2004, S. 171-177
Duda, H. (2004): Die Umsetzung verschiedener Waldbehandlungskonzepte in einem Waldwachstumssimulator, In Nagel (Hrsg.) Deutscher Verband Forstlicher Forschungsanstalten, Sektion Ertragskunde, Freising 9.-11. Mai 2005, S. 72-76
Hentschel, S. (2003): Entscheidungsunterstützungssystem Waldfunktionen Biodiversitätsveränderungen beim Waldumbau im Solling. In Wunn und Quednau (Hrgs): Deutscher Verband Forstlicher Forschungsanstalten, Sektion Biometrie und Informatik, Freiburg 9. - 10.Oktober 2003, S. 103-109
Nagel, J. (2003): TreeGrOSS eine Java basierte Softwarekomponente zur Waldwachstumsmodellierung für Forschung, Lehre und Praxis. In Wunn und Quednau (Hrgs): Deutscher Verband Forstlicher Forschungsanstalten, Sektion Biometrie und Informatik, Freiburg 9. - 10.Oktober 2003, S. 33-37
Projekttreffen:
Egestorf am 20.09.2005;
Teilnehmende Institutionen:
Deutsche Bundesstiftung Umwelt
Niedersächsische LandesforstenForstbetriebsgemeinschaft Egestorf / Hanstedt
Klosterforstamt Soltau
Landwirtschaftskammer Hannover
Verein Naturschutzpark e.V. (VNP) - Lüneburger Heide
Hamburger Wasserwerke GmbH
Landkreis Harburg
Fremdenverkehrsverband Lüneburger Heide e. V.
Alfred Toepfer Akademie für Naturschutz (NNA)
Beraterbüro Geries Ingenieure GmbH
Universität Hannover, Institut für Landschaftspflege und Naturschutz
Göttinger Bodeninitiative
Niedersächsische Forstliche Versuchsanstalt
Vortrag:
Nagel u. Hansen (16. 7. 2006): Nachhaltige Planung im Forstbetrieb, Innovationspark Tag der Niedersachsen in Melle
Vortrag:
Nagel (18. 7. 2006): Nachhaltigkeitsindikatoren bei verschiedenen waldbaulichen Strategien. Waldbauseminar - Waldbau im ostbraunschweigischen Tief- und Hügelland.
Ausstellung:
Innovationspark 14.-16. Juli 2006 auf dem Tag der Niedersachsen in Melle


Fazit

Mit der Software WaldPlaner, der detaillierten Darstellung der diesem Programm zugrunde liegenden Zusammenhänge in der Arbeit von Duda, H. (2006), Vergleich forstlicher Managementstrategien und der Schilderung der Möglichkeiten landschaftsbezogener Analysen der Diversitätsveränderungen von Waldbeständen wurden die Projektziele aus der Sicht des Antragstellers erfüllt.