Grün-Logistik gefragt

Grünflächen werden heutzutage meist im Rahmen des Freiflächenmanagements verwaltet. Sie unterstützen operative Pflege- und Serviceprozesse im Bereich Garten- und Landschaftsbau. Die digitale Transformation ist auch hier in vollem Gange, es gilt aber noch Barrieren zu überwinden.

Beim HUGSI hat die Stadt Köln die Nase vorn. 50 zu 45 schlägt die Rheinmetropole den ewigen Kontrahenten Düsseldorf. HUGSI steht für Husqvarna Urban Green Space Index und repräsentiert die Aufteilung einer Stadt in den Kategorien grün, grau und blau, also Grünflächen, Infrastruktur-Flächen (grau) und Gewässerflächen. Demnach ist in Köln die Hälfte der Fläche unbebaut (und ohne Gewässer), beim nördlichen Nachbarn etwas weniger. Das HUGSI-Ranking ist in erster Linie eine pfiffige Form des Marketings, schließlich ist das schwedische Unternehmen Husqvarna mit über 12.700 Mitarbeitern eine der weltweit größten Firmen im Bereich Motorgeräte für Forst-, Garten- und Landschaftspflege. Dennoch basiert der HUGSI auf einem technisch fundierten Verfahren. Per KI-gestützter Auswertung von Satellitendaten klassifizierte das Unternehmen weltweit über 250 Städte. Spitzenreiter mit 66 Prozent Grünflächen ist demnach Charlotte aus den USA. Dortmund, Deutschlands grünste der erfassten 20 größten Städte, hat 56 Prozent Grünflächen.

Der HUGSI erfasst einen Wert, der vor dem Hintergrund des Klimawandels entscheidend ist. Denn nicht versiegelte Flächen kühlen, absorbieren Wasser, säubern die Luft, produzieren Sauerstoff, dämmen den Geräuschpegel und steigern den Wohlfühlfaktor. Doch der Weg zu mehr Grün in der Stadt ist langwierig und auch schwierig. Denn neben der genauen Erfassung des Ist-Bestandes in Form von genauen und nach gängigen Normen klassifizierten Grünflächenkatastern steht vor allem die Frage im Raum, mit wie vielen Ressourcen die Pflege der Grünflächen durchgeführt werden soll. An dieser Stelle gibt es großen fachlichen Nachholbedarf.

Pflegeprozesse geraten in den Fokus

Die Grünpflege wird in der Regel von den Kommunen selbst, oder auch anderen großen Liegenschaftsbetreibern beziehungsweise Flächenbesitzern, wie der Industrie, betrieben und unterliegt demnach harten wirtschaftlichen Kriterien. Grünflächen schaffen nicht nur nachhaltige Lebensqualität, sie kosten auch Geld in der Bewirtschaftung. Die objektive Beurteilung, wieviel Fläche mit welcher Art Bepflanzung welchen Pflegeaufwand nach sich zieht, ist aber wenig ausgeprägt. Fakt ist: Rund um jeden Quadratmeter in der Stadt ranken sich verschiedenste Anforderungen. Vielerorts wird angesichts des Wohnraummangels die Verdichtung des städtischen Wohnraums gefordert. Dem Wachstum des Stadtraums steht das erklärte Ziel entgegen, den Flächenverbrauch zu reduzieren. Im Zuge der Deutschen Nachhaltigkeitsstrategie soll der Flächenverbrauch pro Tag auf unter 30 Hektar pro Tag zurückgehen. Ursprünglich für das Jahr 2020 geplant, wurde dieses Ziel noch im Jahr 2018 auf 2030 verschoben. Im Jahr 2020 lag der Verbrauch noch bei rund 56 Hektar pro Tag, also knapp mehr als das Doppelte des avisierten Wertes. Zudem nimmt der Flächenverbrauch stetig zu. Die geplante Umkehr dieser Tendenz verschärft sich vor dem geforderten Ausbau der regenerativen Energien, die für einen Großteil des nominellen Flächenverbrauchs zuständig sind. Gleichzeitig fordert die zunehmende Verstädterung mehr Wohnraum und damit eine erhöhte Verdichtung der Innenstädte. Die zukunftsgerichtete Stadtplanung findet also in einem äußerst komplexen Spannungsfeld statt.

Die operativen Kosten des Stadtgrüns machen sich an der Logistik fest. Große Städte besitzen zwar „Flotten“ von mehr als 1.000 Fahrzeugen, eine übergreifende logistische Disposition ist aber selten. Die Grünpflege ist in der Regel reaktiv bezüglich dem akuten Bedarf und demnach abhängig vom gegenwärtigen Wetter. Stadtgrün ist die Summe an Natur-Prozessen, was eine formalisierte oder gar automatisierte Planung, wie sie in technischen oder logistischen Umfeld üblich ist, erschwert. Wann Gras gemäht, Bäume gepflegt, Flächen gewässert oder akute Probleme (Stichwort etwa Hitzestress oder Eichenprozessionsspinner) gelöst werden müssen, hängt von den Wetterbedingungen ab. Welcher Aufwand an operativer Pflege und Ausstattung an Werkzeug und Personal für eine Grünfläche überhaupt von Nöten ist, wird bis dato kaum objektiviert. Konzepte wie präventive Instandhaltung oder Lifecycle Management sind in der Grünpflege nur äußerst rudimentär hinterlegt. Es gibt also kein gesichertes, betriebswirtschaftlich verwertbares oder für die Kämmereien nutzbares Wissen. Das Ergebnis ist heute vielerorts sichtbar. Neu gebaute Flächen im Garten- und Landschaftsbau (GaLabau) fallen, sobald sie in der Pflege an Grünflächenämter übergeben werden, der Verwahrlosung anheim. Schlicht einfach deshalb, weil die Ausstattung zu gering ist.

Nicht nur die Stadtplanung benötigt dringend Modelle für die Aufwandsabschätzung rund um die Grünflächen, auch die Schwerpunkte des GaLaBau verschieben sich demnach von Planung und Bau der Grünanlagen hin zur Entwicklung langjähriger Unterhaltungskonzepte. In der Regel geben Stadtbäume hier den Takt vor. Sie zeigen, dass vitales Pflanzenwachstum nur möglich ist, wenn eine kontinuierliche Pflege über den Lebenszyklus gewährleistet ist. Schon während also die neue grüne Stadt im öffentlichen Raum geplant und diskutiert wird, sollten Fragen rund um die Pflege auf sachlicher Ebene mitdiskutiert werden.

Unterschiede bei der Software

Grünflächenkataster ist als Begriff bei Kommunen fest etabliert. Als Dokumentation von Flächen auf einer kartographischen Grundlage begannen die GIS-Systeme der 1990er Jahre die damals papiergebundenen Prozesse abzulösen. So entstanden neben der digitalen Verwaltung der Geobasisdaten auch die Grünflächenkataster. Mit der Zeit haben sich die GIS-Lösungen weiterentwickelt und unterstützen auch die operativen Prozesse rund um die Grünflächen. Sie werden also auch in den entsprechenden Fachämtern genutzt und konkurrieren dort mit Softwaresystemen, die ihre Ursprünge in Planung und Prozessdokumentation haben und im Laufe der Zeit kartographische Funktionen hinzugewonnen haben.

Eine genaue Abbildung des Ist-Zustandes bezüglich von Flächen und deren Klassifizierung gehört zu den wichtigsten Anforderungen an solche Systeme. Besonders die Klassifizierung gibt an, welcher Pflegebedarf besteht, wann die Pflege geboten ist und welchen Einsatz an Gerät und Personal sie erfordert. Heute existieren erste zuverlässige Ansätze, die aus dem Flächenbestand erste automatisierte Planungen für die Arbeitsvorbereitung entwickeln können. Dies geschieht meist KI-basiert. Mit der Zeit haben solche Systeme gelernt, wetter- und klimabedingte Besonderheiten zu berücksichtigen und demnach eine verlässliche Langfristplanung zu gewährleisten.

Die Flächenaufteilung der Städte kann man grob in Grün- und Wasserflächen auf der einen und bebautem Raum auf der anderen Seite zusammenfassen. Zieht man den von Gebäuden (Hochbau) betroffenen Raum ab, spricht man von Freiflächen, daher etabliert sich zunehmend der Begriff Freiraumkataster, dessen Konzept auch der eingangs erwähnte HUGSI folgt. Bei ihm unterscheidet man zwischen grünen, blauen und grauen Flächen. Blaue Flächen umfassen sämtliche Arten von Gewässern, graue Flächen bezeichnen sämtliche Formen von Infrastrukturen, also Wege, Straßen, Parkplätze oder andere versiegelte Flächen.

In Bezug auf Flächengenauigkeit und Klassifizierung gibt es bekannte Leistungsstandards. Während die Genauigkeit weniger hoch ist als bei der Katastervermessung (wenige Dezimeter in der Abweichung werden bei Grünflächen toleriert), ist die Anforderung in Sachen Vollständigkeit und Aktualität jedoch höher. Meist werden die Daten aus Luftbildern gewonnen, diese werden aber von den Landesvermessungsämtern nur alle zwei bis drei Jahre aktualisiert und genügen meist in Sachen Auflösung (10 oder 20 Zentimeter) nicht den Werten, die man bei der Auswertung und Klassifizierung der Flächen benötigt. Zunehmend werden daher spezielle Befliegungen mit Auflösungen im Bereich von zwei oder drei Zentimetern Bodenauflösung beauftragt, drohnengestützte Bilddaten herangezogen oder gar Daten generiert, die aus tragbaren Mobile Mapping-Verfahren gewonnen werden. Friedhöfe oder Parkanlagen werden inzwischen häufig per Mobile Mapping „begangen“. Die Vielfalt und Leistungsfähigkeit der modernen Verfahren schafft neue Potenziale bei der Ersterfassung, doch Experten betonen, dass im Rahmen der Aktualisierung auch nachhaltige Fortführungskonzepte etabliert werden wollen.

Klassifizierung nach OK FREI hat sich durchgesetzt

Bei der Klassifizierung hat sich der FLL-Objektartenkatalog Freianlagen (OK FREI) durchgesetzt, wenngleich kleinere Kommunen oft noch dem Katalog des GALK e.V. folgen, der aber als veraltet gilt. Daher unterstützen auch die meisten Fachlösungen und GIS für das Freiflächenmanagement den OK FREI. Im Zuge der Digitalisierung des Freiflächenmanagements werden Arbeitsprozesse dann digital unterstützt. In diesem Zuge wollen Ziele festgelegt und Arbeitsprozesse definiert werden. Die notwendigen Organisationsstrukturen müssen festgelegt werden, bevor Ausschreibungen für das Grün- bzw. Freiflächenkataster erstellt werden, da man ohne sie eine digitale Transformation nicht durchführen kann. Die Erstellung von Organisations- und Prozessdiagrammen gilt als sehr anspruchsvoll und komplex, weil die Themen rund um die Grünflächen umfassend sind. Dazu gehören die Verkehrssicherung, Reinigung, Winterdienst, Pflege, Instandsetzung oder Entsorgung. Zunächst entwickeln Kommunen Planungsszenarien, daraufhin machen sie eine Einsatzplanung, bevor Leistungssteuerung und Qualitätssicherung folgen. Besonders letztere ist vor dem Hintergrund des Outsourcings von Leistungen wichtig.

Neue Anforderungen sind beispielsweise das Meldemanagement von Bürgern. Neue App-basierte Services bieten der Öffentlichkeit die Chance, Mängel zu melden. Neue Partizipation ist gefragt. Ebenso greifen Polizei, Feuerwehr und Ordnungsamt zunehmend auf die Daten zu, allein wegen der vermehrten Probleme rund um Starkregen, Hitze oder die Sicherung öffentlicher Veranstaltungen. (sg)

Interview: Neue Wege beim Monitoring

Das Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung e.V. (IÖR), eine außeruniversitäre Forschungseinrichtung mit Sitz in Dresden, gibt seit Jahren den IÖR-Monitor heraus. Mit seinem IÖR-Monitor betreibt das Institut eine Forschungsdateninfrastruktur, die Informationen zur Flächennutzungsstruktur und deren Entwicklung sowie zur Landschaftsqualität für die Bundesrepublik Deutschland bereitstellt. Darin enthalten sind auch viele Indikatoren zu Grünflächen in der Stadt. Sie finden sich in drei Indikatorkategorien verteilt: Bei Stadtgrün sind es sechs Indikatoren, bei Ökosystemleistungen vier und bei Siedlung zwei Indikatoren. In Letzterer wird die Entwicklung der Siedlungsfreifläche, die im Wesentlichen aus Grünflächen besteht, dargestellt. Die Indikatorwertentwicklungen zeigen, dass diese in den meisten Städten zunehmen. Im Forschungsprojekt „Wie grün sind bundesdeutsche Städte?“ wurde die Grünausstattung im Auftrag des Bundesamts für Bauwesen und Raumordnung (BBSR) vergleichend für alle deutschen Städte ermittelt und bewertet. In einer Broschüre für Städte wurde unter anderem auch dargestellt, wie sie ihr Grünvolumen hochauflösend auf Basis von Laserscan- oder Stereoluftbilddaten ermitteln können. Der Bedarf an umweltbezogenen Daten im Bereich Stadtentwicklung und kommunaler Verwaltung steigt beständig. Ebenso bietet die Geoinformatik immer bessere Methoden zur Erfassung der Daten. Vor diesem Hintergrund soll der IÖR-Monitor erweitert werden. BUSINESS GEOMATICS sprach mit Dr.-Ing. Gotthard Meinel, Forschungsbereichsleiter „Raumbezogene Information und Modellierung“ im Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung, über Inhalt und Bedeutung des Monitors. (sg)

BUSINESS GEOMATICS: Der IÖR-Monitor steht für einen daten- und wissenschaftsgetriebenen Ansatz bei der Stadtentwicklung. Welchen Einfluss kann er auf politische und planerische Fragestellungen ausüben?

Gotthard Meinel: Unsere Daten geben Städten, Stadtplanern und Entscheidungsträgern Auskunft zum Zustand und zur Entwicklung insbesondere hinsichtlich der Flächennutzung. Darüber informieren auch Indikatoren zum Stadtgrün. Neben der Visualisierung im interaktiven IÖR-Viewer, veröffentlichen wir diese auch via OGC-Geodienste (WMS, WCS, WFS), sodass sie in eigene Geoinformationssysteme eingebunden werden können. Zur Vorstellung und Diskussion der Ergebnisse mit Wissenschaft und Praxis laden wir jährlich zum Dresdner Flächennutzungssymposium (DFNS) ein. Natürlich hoffen wir, dass auch Politik und Politikvorbereitung umfassend Gebrauch machen von unserem offenen, kostenfreien Datenangebot.

Was kann eine Geo-Modellierung von morgen noch zusätzlich leisten?

Dank Laserscandaten mit hoher Punktdichte ist heute die Vermessung und Modellierung jedes einzelnen Stadtbaums – nicht nur der im öffentlichen Grün – möglich. Planer und Bürger können sich damit ein realistisches, visuelles Bild des vorhandenen Großgrüns machen. Wir haben dieses beispielhaft für München und Dresden gezeigt. Dank neuer hochauflösender Satellitendaten, wie dem Start-Up constellr, aus dem Bereich der Satellitenfernerkundung, wird eine tägliche Oberflächentemperaturmessung möglich und die Ableitung von Trockenstressindikatoren als Grundlageninformation für die städtische Grünbewässerung.

Wie können Spatial Data Science oder Geospatial Artificial Intelligence (GeoAI) das Monitoring konkret verbessern?

Ohne deren Werkzeuge und Methodenentwicklungen der letzten Zeit wäre die schnelle, meist teilautomatisierte Prozessierung der immer größeren Datenmengen nicht möglich. Beispielhaft soll hier nur die automatisierte Klassifikation von Ortholuftbilddaten genannt werden, die durch Convolutional Neuronal Networks, gegebenenfalls noch angewendet in Ensembletechnologien, zu einer immer höheren Klassifikationsgüte führt.

Wie können mit Geo-Methoden alternative Zukunftsszenarien räumlicher Entwicklungen generiert werden?

Ausgangspunkt ist immer ein Modell des Status quo und mögliche Entwicklungsszenarien. Diese umfassen in der Regel die Szenarien „weiter so“, „wünschenswert“ oder „problematisch“. Dafür müssen Regeln aufgestellt werden (Variablenentwicklung, räumliche Gunst- bzw. Restriktionsflächen), die durch räumliche Modellierung wie mit dem Land Use Scanner kleinräumig auf die Fläche übertragen werden.

Wie wird das IÖR-Informationssystem in Zukunft weiter entwickelt?

Wir werden ab 2023 ein IÖR-Forschungsdatenzentrum (IÖR-FDZ) aufbauen. Dieses wird neben dem Ausbau und der FAIR-gerechten (findable, accessible, interoperable, reusable) Gestaltung des IÖR-Monitors zur Einbindung in die entstehende Nationale Forschungsdateninfrastruktur (NFDI) zusätzliche Geodatenbanken zum Städtischen Einzelbaumbestand – etwa die Baumcloud – beziehungsweise zum Gebäudebestand enthalten. Daneben werden Informationssysteme (unter anderem zum Stand von Transformationsprozessen) und Services aufgebaut. Mit Letzterem sollen die Nutzer noch besser über die Datennutzungsmöglichkeiten informiert werden, diese aber auch im Sinne eines Co-Design-Prozesses zum Beispiel in die Indikatorenentwicklung einbeziehen.

Nutzen Sie auch Citizens Science-Ansätze zur Datengewinnung?

Ja, derartige Ansätze sind unverzichtbar, denn viele Daten lassen sich nicht durch Fotos oder Sensoren erheben, sondern brauchen den Menschen. So haben wir zum Beispiel mit Hilfe von Bürgern Stadtgründaten im Rahmen des Projekts meinGrün erhoben und bieten diese nun allen in der gleichnamigen App an. Diese informiert Bürger über optimale grüne Wege und die Eignung von Stadtgrünflächen hinsichtlich der von ihnen gewünschten Aktivitäten.

Wie können die Daten, Informationen und Instrumente verfügbar gemacht werden?

Wir begrüßen den Trend zu Open Data. Zum Glück gehen der Bund, immer mehr Bundesländer und viele Städte diesen Weg. Forschung, Lehre und Praxis werden so die Entwicklung und Erprobung neuer Verfahren zum Nutzen aller ermöglicht. Denn auch die Datenhalter haben einen Gewinn – etwa durch Verbreitung und Nutzung der Produkte, Fehlerhinweise durch Transparenz mit der Möglichkeit laufender Qualitätsverbesserungen, Veredelung der Daten und so weiter. Die Daten des IÖR-Monitors sind schon immer Open Data und auch die des entstehenden IÖR-FDZ werden als Open Data zur Verfügung stehen. (sg)

www.ioer-monitor.de
www.cc-landstrad.de
www.bbsr.bund.de
https://meingruen.org