1 - Summary [Seite 7]
2 - Zusammenfassung [Seite 9]
3 - Dank [Seite 11]
4 - Inhaltsverzeichnis [Seite 13]
5 - Abbildungsverzeichnis [Seite 17]
6 - Tabellenverzeichnis [Seite 20]
7 - 1 Einführung [Seite 23]
7.1 - 1.1 Motivation [Seite 23]
7.2 - 1.2 Problemstellung [Seite 26]
7.3 - 1.3 Aufbau der Arbeit [Seite 27]
8 - Teil 1 Konzepte [Seite 29]
8.1 - 2 Grundlagen [Seite 31]
8.1.1 - 2.1 Der interdisziplinäre Bezugsrahmen [Seite 31]
8.1.2 - 2.2 Fehler, Genauigkeit und räumliche Unsicherheit [Seite 33]
8.1.3 - 2.3 Universe of discourse [Seite 36]
8.1.4 - 2.4 Datenqualität [Seite 38]
8.1.5 - 2.5 Standards zur Datenqualität [Seite 40]
8.1.6 - 2.6 Von Qualitätskriterien für Daten zur "Fitness for use" [Seite 41]
8.1.7 - 2.7 Metadaten [Seite 44]
8.1.8 - 2.8 Raum, Skalen und Massstab [Seite 45]
8.1.9 - 2.9 Fehlerquellen räumlicher Daten [Seite 48]
8.1.10 - 2.10 Das Messen räumlicher Genauigkeit [Seite 49]
8.1.11 - 2.11 Räumliche Fehler in Beobachtungsdaten [Seite 50]
8.1.12 - 2.12 Geodateninfrastruktur, Geodatenzentren und Geoinformationsmanagement [Seite 52]
8.2 - 3 Grundlagen der Fallstudien [Seite 55]
8.2.1 - 3.1 Räumliche Daten in der Ökologie [Seite 55]
8.2.2 - 3.2 Geländemodelle [Seite 57]
8.2.2.1 - 3.2.1 Einführung [Seite 57]
8.2.2.2 - 3.2.2 Repräsentationen von digitalen Geländemodellen (DGM) [Seite 58]
8.2.2.3 - 3.2.3 DGM als Ressourcenvariable in der Ökologie [Seite 59]
8.2.2.4 - 3.2.4 Fitness for use von DGM [Seite 59]
8.2.2.5 - 3.2.5 Methoden der Beschreibung positionaler Genauigkeit von DGM [Seite 60]
8.2.2.6 - 3.2.6 Vertikale Genauigkeit [Seite 62]
8.2.2.7 - 3.2.7 Horizontale Genauigkeit [Seite 62]
8.2.2.8 - 3.2.8 Räumliche Autokorrelation [Seite 63]
8.2.3 - 3.3 Referenzpunkte [Seite 63]
8.2.4 - 3.4 Luftbilder und Orthophotos in Schutzgebieten [Seite 64]
9 - Teil 2 Fallstudien [Seite 67]
9.1 - 4 Untersuchungsgebiet und Fallstudien [Seite 69]
9.1.1 - 4.1 Der Schweizerische Nationalpark [Seite 69]
9.1.2 - 4.2 Forschung in Schutzgebieten [Seite 70]
9.1.3 - 4.3 Das GIS des SNP [Seite 71]
9.1.4 - 4.4 Überblick über die Fallstudien [Seite 72]
9.2 - 5 Die Ungenauigkeit von Wildtier-Beobachtungsdaten [Seite 75]
9.2.1 - 5.1 Einführung [Seite 75]
9.2.2 - 5.2 Untersuchungsgebiet [Seite 77]
9.2.3 - 5.3 Methoden [Seite 77]
9.2.4 - 5.4 Resultate [Seite 79]
9.2.4.1 - 5.4.1 Antennenstandorte [Seite 79]
9.2.4.2 - 5.4.2 Die Genauigkeit der VHF-Peilung [Seite 80]
9.2.4.3 - 5.4.3 Genauigkeit der GPS-Messung [Seite 81]
9.2.4.4 - 5.4.4 Genauigkeit der Punkte, ausgelesen aus Karte 1:25'000. [Seite 82]
9.2.4.5 - 5.4.5 NAVSTAR GPS Satelliten-Verfügbarkeit im SNP [Seite 82]
9.2.5 - 5.5 Diskussion [Seite 83]
9.2.5.1 - 5.5.1 Schlussfolgerungen [Seite 85]
9.3 - 6 Die vertikale Genauigkeit von DGM [Seite 87]
9.3.1 - 6.1 Fragestellungen [Seite 87]
9.3.2 - 6.2 Methoden und verwendete Software [Seite 88]
9.3.3 - 6.3 Datenmaterial [Seite 89]
9.3.3.1 - 6.3.1 Referenzpunkte [Seite 89]
9.3.3.2 - 6.3.2 Verfügbare DGM [Seite 90]
9.3.3.3 - 6.3.3 Qualitätsberichte und -angaben [Seite 95]
9.3.3.4 - 6.3.4 Die Genauigkeit von DHM25, DTM10 und DTM20 [Seite 97]
9.3.3.5 - 6.3.5 Qualitätsangaben mit zufällig verteilten Stichproben. [Seite 103]
9.3.3.6 - 6.3.6 Zur statistischen Genauigkeit einiger weiterer DGM [Seite 105]
9.3.3.7 - 6.3.7 Verteilung von Referenzpunktstichproben in DGM [Seite 106]
9.3.3.8 - 6.3.8 Erhebungsaufwand räumlicher Stichprobenverteilungen [Seite 111]
9.3.4 - 6.4 Diskussion [Seite 113]
9.3.5 - 6.5 Konsequenzen für Anwender und Datenverwalter [Seite 116]
9.4 - 7 Die Genauigkeit der Hangneigung [Seite 119]
9.4.1 - 7.1 Fragestellung [Seite 119]
9.4.2 - 7.2 Methoden [Seite 120]
9.4.3 - 7.3 Resultate [Seite 123]
9.4.3.1 - 7.3.1 Höhenfehler [Seite 123]
9.4.3.2 - 7.3.2 Fehler in der Hangneigung [Seite 126]
9.4.4 - 7.4 Schlussfolgerungen [Seite 127]
9.5 - 8 Qualitätskontrolle der horizontalen Genauigkeit von Orthofotos [Seite 131]
9.5.1 - 8.1 Einführung [Seite 131]
9.5.2 - 8.2 Das Orthofoto 2000 des Schweizerischen Nationalpark [Seite 132]
9.5.3 - 8.3 Die Anwendung von Datenqualitätselementen beim Orthofoto [Seite 134]
9.5.4 - 8.4 Gültigkeitsbereich der Qualitätsprüfung [Seite 135]
9.5.5 - 8.5 Referenzdaten [Seite 137]
9.5.6 - 8.6 Datenqualitätsmethoden und -masse für Orthofotos [Seite 138]
9.5.6.1 - 8.6.1 Der National Standard for Spatial Data Accuracy [Seite 140]
9.5.6.2 - 8.6.2 Beschreibende Statistik und Normalverteilungstests [Seite 140]
9.5.6.3 - 8.6.3 Maximal tolerierbare Abweichung [Seite 142]
9.5.6.4 - 8.6.4 Fehlerrichtung [Seite 142]
9.5.7 - 8.7 Resultate [Seite 142]
9.5.7.1 - 8.7.1 Der NSSDA [Seite 143]
9.5.7.2 - 8.7.2 Resultate der beschreibenden Statistik und Normalverteilungstests [Seite 145]
9.5.7.3 - 8.7.3 Resultat der maximal tolerierbaren Abweichung [Seite 148]
9.5.7.4 - 8.7.4 Zur Auswertung der Fehlerrichtung [Seite 150]
9.5.8 - 8.8 Schlussfolgerungen [Seite 152]
9.6 - 9 Die Qualität von kategorialen Daten mit wechselnden Genauigkeitsanforderungen [Seite 157]
9.6.1 - 9.1 Einführung und Zielsetzung [Seite 157]
9.6.2 - 9.2 Fallstudie [Seite 159]
9.6.3 - 9.3 Material und Methoden [Seite 160]
9.6.3.1 - 9.3.1 Lebensraumkartierung HABITALP [Seite 160]
9.6.3.2 - 9.3.2 Thematische Genauigkeit [Seite 163]
9.6.3.3 - 9.3.3 Auswahl der Kontrollflächen [Seite 163]
9.6.3.4 - 9.3.4 Datenaufnahme [Seite 165]
9.6.3.5 - 9.3.5 Geometrische Genauigkeit [Seite 166]
9.6.3.6 - 9.3.6 Festlegung der Genauigkeitsanforderungen [Seite 167]
9.6.3.7 - 9.3.7 Bestimmung der Kontrolleinheiten [Seite 170]
9.6.3.8 - 9.3.8 Vorbereitung der visuellen Überprüfung [Seite 171]
9.6.3.9 - 9.3.9 Kontrolle der Lagegenauigkeit [Seite 171]
9.6.4 - 9.4 Ergebnisse [Seite 173]
9.6.4.1 - 9.4.1 Thematische Genauigkeit [Seite 173]
9.6.4.2 - 9.4.2 Gesamtauswertung für alle Habitatklassen [Seite 173]
9.6.4.3 - 9.4.3 Einzelne Habitatklassen [Seite 176]
9.6.4.4 - 9.4.4 Abgrenzungsqualität [Seite 177]
9.6.5 - 9.5 Diskussion [Seite 181]
9.7 - 10 Der Unterschied zwischen berichteten und wahren Lokalisationen [Seite 183]
9.7.1 - 10.1 Einführung [Seite 183]
9.7.2 - 10.2 Methoden und Zielsetzung [Seite 183]
9.7.3 - 10.3 Resultate [Seite 185]
9.7.4 - 10.4 Diskussion [Seite 188]
9.7.5 - 10.5 Schlussfolgerungen und Empfehlungen [Seite 189]
9.8 - 11 Fehlerabschätzung bei raumzeitlichen Analysen von Huftieren [Seite 191]
9.8.1 - 11.1 Einführung, Fragestellung [Seite 191]
9.8.2 - 11.2 Material und Methoden [Seite 193]
9.8.2.1 - 11.2.1 Aufnahmemethode und Datenerfassung [Seite 193]
9.8.2.2 - 11.2.2 Analysemethoden [Seite 195]
9.8.3 - 11.3 Resultate [Seite 197]
9.8.3.1 - 11.3.1 Erfasste Bestände aus der Erhebung der räumlichen Verteilung [Seite 197]
9.8.3.2 - 11.3.2 Qualitätsabschätzung der Bestandsangaben bei der räumlichen Verteilung [Seite 203]
9.8.4 - 11.3.3 Sensitivitätsanalyse und Abschätzung der Lagegenauigkeit bei der räumlichen Verteilung [Seite 204]
9.8.5 - 11.4 Diskussion [Seite 206]
9.8.5.1 - 11.4.1 Aufnahmemethode [Seite 206]
9.8.5.2 - 11.4.2 Analysemethoden [Seite 207]
9.8.6 - 11.5 Ausblick [Seite 207]
10 - Teil 3 Wissensmanagement für Geodaten [Seite 209]
10.1 - 12 Von der räumlichen Genauigkeit zum integrativen Wissen zu Geodaten [Seite 211]
10.1.1 - 12.1 Zwischenbilanz [Seite 211]
10.1.2 - 12.2 Wissen, Erkenntnis und Wahrheit - Ein Exkurs in die Erkenntnistheorie [Seite 214]
10.1.3 - 12.3 Vom Geodatenmanagement zum Wissensmanagement [Seite 216]
10.2 - 13 Wissensmanagement für Geodaten - ein praktischer Ansatz [Seite 219]
10.2.1 - 13.1 Einführung [Seite 219]
10.2.2 - 13.2 Von der Information zum Handeln [Seite 223]
10.2.3 - 13.3 Fragen beim Aufbau einer Meta-Meta-Datenbank [Seite 223]
10.2.4 - 13.4 Die Meta-Meta-Datenbank (MMD) [Seite 226]
10.2.4.1 - 13.4.1 Die Informationstypen [Seite 226]
10.2.4.2 - 13.4.2 Die Anforderungen [Seite 227]
10.2.4.3 - 13.4.3 Das Konzept [Seite 228]
10.2.4.4 - 13.4.4 Die Basisinformation für jeden Eintrag [Seite 229]
10.2.4.5 - 13.4.5 Die Beziehungen der Einträge [Seite 233]
10.2.5 - 13.5 Datenbank-Design und die Implementation [Seite 234]
10.2.6 - 13.6 Das Public Interface [Seite 235]
10.2.7 - 13.7 Das Administrationsinterface [Seite 239]
10.2.8 - 13.8 Schlussfolgerungen [Seite 240]
10.3 - 14 Schlussbetrachtungen und Ausblick [Seite 243]
10.3.1 - 14.1 Beiträge dieser Arbeit [Seite 243]
10.3.2 - 14.2 Erkenntnisse [Seite 244]
10.3.3 - 14.3 Ausblick [Seite 247]
10.4 - 15 Literaturverzeichnis [Seite 249]
10.5 - 16 Abkürzungsverzeichnis [Seite 269]
10.6 - 17 Glossar [Seite 271]
5 Die Ungenauigkeit von Wildtier-Beobachtungsdaten (S. 73-74)
5.1 Einführung
Es gibt eine lange Tradition von Forschungsprojekten zu den Huftieren im SNP. Zum Beispiel werden die Zahlen aller Huftiere im SNP seit 1918 gezählt (Filli 2001). Seit 1998 (mit Vorstudien 1997) werden zusätzlich in zwei Gebieten des SNP vier Mal jährlich die Standorte der Tiere oder der Tiergruppen aufgenommen. Aus diesem Fundus von Daten und einer Reihe weiterer spezifischer Erhebungen sind in den letzten 50 Jahren zahlreiche Studien zu Rothirschen Cervus elaphus, Steinböcken Capra ibex und Gämsen Rupicapra rupicapra entstanden (Haller 2002a, Filli und Suter 2006).
1992 wurde ein Projekt mit dem Ziel lanciert, Basisinformation zum Management von Steinböcken im Raum Nationalpark-Oberengadin zu erhalten (Abderhalden 2005). Dazu wurden zahlreiche Steinböcke eingefangen und mit VHF-Halsbandsendern versehen (Buchli und Abderhalden 1998). Dies war der Beginn der VHF-Telemetrie im Schweizerischen Nationalpark. Später wurde mit derselben Technologie auf die Raumnutzung der Gämsen fokussiert (Campell und Trepp 1968, Filli und Suter 2006).
Zunehmend sind die Studien nicht mehr nur auf die Raumnutzung, sondern auch auf die Frage des Einflusses der Huftiere auf die Vegetation ausgerichtet (Schütz et al. 2000). Dafür sind räumlich und zeitlich hoch aufgelöste Beobachtungsdaten von hoher Genauigkeit erforderlich. Nur so lassen sich kleinräumige Bewegungen und Bewegungsmuster der Verteilung im Zusammenhang mit Vegetationseinheiten erkennen und analysieren.
In jedem Untersuchungsgebiet ist das Verhalten eines Radiosignals unterschiedlich. Verschiedene Ansätze, wie das Problem der ungenauen Peilungen überwunden werden könnte, wurden von White und Garott (1990) diskutiert. In den späten 1980er-Jahren kamen die ersten kommerziellen GPS-Geräte für die Wildtierbiologie auf den Markt (Kenward 2001). Als diese ersten NAVSTAR-GPS Geräte getestet und für erste Studien eingesetzt wurden, wurden auch einige technische Berichte zur Genauigkeit und zum Einfluss verschiedener Vegetationstypen auf die Genauigkeit publiziert (Moen et al. 1996, Moen et al. 1997, Rempel und Rodgers 1997, Dussault et al. 1999). Der Einfluss der Topografie im Gebirge einschliesslich der rauhen, felsigen Oberfläche wurde hingegen kaum untersucht.
Im SNP ist die VHF-Telemetrie mit ein paar Einschränkungen verbunden. Da der Nationalpark nach IUCN ein Schutzgebiet der Kategorie 1 (strict nature reserve/ wilderness area) ist, sind nur menschliche Eingriffe und Störungen gestattet, welche der Erhaltung des Parks dienen. Temporäre Einrichtungen für die Forschung können in Ausnahmefällen bewilligt werden. Trotzdem ist die Methode des homing in für den SNP grundsätzlich ungeeignet. Zudem führen die Topografie und die alpinen Verhältnisse zu weiteren Problemen bei den Peilungen. Die Zugänglichkeit zu optimalen Beobachtungspunkten ist unter Umständen weit und je nach Verhältnissen gefährlich.
