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Ziele und Leitidee

Ziele

Ziel von Natur 4.0 ist die Entwicklung eines Prototyps zum Monitoring (naturschutzrelevanter) Arten, Lebensräume und Prozesse. Hierfür werden drei aufeinander abgestimmte Module entwickelt, die zusammen das Natur 4.0 bilden: (1) Ein verteilt-kommunizierendes Netzwerk von Umweltsensoren, das statische und mobile Plattformen zur Datenaufnahme nutzt, (2) ein Datenbankmodul und (3) ein Analysemodul zur nutzerspezifischen Auswertung und Visualisierung der gesammelten Informationen. Zudem werden Expertenerhebungen und existierende Geodatensätze zusammen mit entsprechenden Auswertemethoden in Natur 4.0 integriert. Der Prototyp von Natur 4.0 stellt u.a. diese Informationen bereit: Mikroklima; Phänologie, Stresszustand, Struktur, Diversität und Biomasse der Bäume; Vielfalt von Insekten und deren Biomasse; räumliche Interaktionsnetzwerke. Die Interoperabilität von Natur 4.0 wird u.a. durch Berücksichtigung von Definitionen des Open Geospatial Consortium sowie durch Schnittstellen zum Verbund der German Federation for Biological Data (GFBio, www.gfbio.org) sichergestellt. Die Modularität der Komponenten gewährleistet, dass Sensoren und Auswertemodelle durch weiterentwickelte Methoden ergänzt bzw. ersetzt werden können.

Leitidee

Natur 4.0 geht einen innovativen Weg im Bereich des flächendeckenden Monitorings von Landschaften. Bisherige Ansätze haben Lösungen erarbeitet, wie Informationen von Expertenerhebungen an wenigen Einzelstandorten mittels flugzeug- bzw. satellitengestützten Fernerkundungsdaten im Raum und über die Zeit vorhergesagt bzw. beobachtet werden können. Natur 4.0 löst die Problematik dieser indirekten Form der Vorhersage in weiten Teilen auf, in dem bereits in situ eine sehr kleinräumige und kontinuierliche Datenerfassung realisiert wird. Grundlage hierfür ist ein verteilt-kommunizierendes Netzwerk von Umweltsensoren, das ferngesteuerte Flugobjekte (UAV), fahrende Roboter (Rover) und Tiere als mobile Plattformen nutzt und auch im Rahmen von Aktivitäten der Umweltbildung verwendet wird. Diese Art der Datenerfassung führt zu einem räumlich irregulären aber sehr feinmaschigen Datensatz. Auf dessen Basis werden unter Verwendung flächendeckender Geo- und Fernerkundungsdatensätze reguläre und hochaufgelöste Rasterkarten generiert. Jedes dieser Raster quantifiziert naturschutzfachlich relevante Informationen in raum-zeitlichen Skalen von Metern und Tagen. Zusammen erlauben sie die Analysen funktioneller Zusammenhänge, z.B. zwischen Vegetationsstrukturen und Interaktionsnetzwerken.

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