Generating information for land evaluation in Tocuyo River basin (Venezuela) by means of GIS and Remote Sensing: environmental parameters, land cover, and erosion hazard

Abstract

Das Tocuyo Flusseinzugsgebiet liegt in der Mitte von West Venezuela. Es umfasst viele verschiede Ökosysteme da das Quellgebiet des Tocuyo in 3000 m ü.NN liegt und der Fluss dann in das Karibische Meer mündet. Im Flusseinzugsgebiet sind auf Grund dieses Flussverlaufes viele verschiedene Vegetationesformen, Klimate und Morphologien der Erdoberfläche zu finden. Die ersten spanischen Siedlungen wurden entlang des Flussufers errichtet, daher wurden die natürlichen Ressourcen des Flusseinzugsgebietes schon seit Hunderten von Jahren ausgebeutet. Heutzutage ist eine Schädigung des Flusseinzugsgebietes offensichtlich. Der Venezuelanische Staat und öffentliche Einrichtungen haben das Projekt Nachhaltige Entwicklung des Tocuyo Flussbeckens ins Leben gerufen, in welchem die Landbewertung eine zentrale Rolle spielt. Eine Landbewertung benötigt viele Informationen als Grundlage. Das Ziel dieses Projektes war die Zusammenstellung und Erstellung von Daten die dann in einer Kartierung in digitaler Form für die Landnutzungsevaluierung zur Verfügung stehen. Diese Informationen, eingebettet in ein geografisches Informationssystem und Fernerkundungsdaten, waren nötig für die Landbewertung der Gemeinde Torres, welche die größte Stadt im Tocuyo Flusseinzugsgebiet darstellt. Die Informationen beinhalten Umweltparameter, Vegetationsdaten sowie das Erosionsrisiko. In der Gemeinde Torres haben Umweltinformationen in digitaler Form bis zu dieser Studie nicht existiert. Vorhandene Karten von Böden, Hydrologie, Geologie, Straßen, Siedlungen, Grenzen und Flughäfen wurden durch bibliographische Informationen oder Satellitenbilder aktualisiert. Mit Hilfe eines digitalen Höhenmodells wurden morphologische Karten erarbeitet. Die Klimainformationen stammen aus Daten der letzten 20 Jahren (1985-2005) von 33 meteorologischen Luftkurorten, die innerhalb des Untersuchungsgebiets verteilt sind. Diese Informationen wurden interpoliert um klimatische Karten zu erzeugen. Die Kombination von Fernerkundung und digitalem Höhenmodell führte zur Erstellung einer Landnutzungs- /Landdeckungs- Karte für die Gemeinde Torres. Dreizehn Klassen wurden basierend auf Reflektionsfähigkeit, Vegetationsindex, und Höhenlage, in einer Auflösung von 15m x 15m unterschieden. Für die Abschätzung der Erosion im Flusseinzugsgebiet wurde das Revision Universal Soil Loss Equation (RUSLE) Modell verwendet. Die fünf Parameter für dieses Modell wurden erarbeitet und kartiert. Zur die Bestimmung der Erosivität der Niederschläge gibt es verschiedene Methoden. Diese Studie führt vor Augen, dass es nötig ist lokale Gleichungen durchzuführen um diesen Faktor bestmöglich abzuschätzen, in diesem Falle am exaktesten mit Daten die aus der Gemeinde Torres stammen. Das digitale Höhenmodell wurde erfolgreich bei der Verbesserung der Niederschlagsdaten, welche auf der Interpolation der Daten von den meteorologischen Messstationen beruhen, eingesetzt. Im Durchschnitt hat der Niederschlag auf die Gemeinde Torres ein niedriges Potential Erosion zu verursachen. Durch Berechnungen, die auf Bodenkarten der Gemeinde basieren, wurde eine Bodenerosionskarte erstellt. Das Erosionspotential der Böden in der Gemeinde Torres variiert von moderat niedrig bis hoch, wobei es in den landwirtschaftlichen Zonen ansteigt. Die Berechnung des LS Faktors wird normalerweise ohne Berücksichtigung der räumlichen Verteilung der Hanglänge durchgeführt. Diese Studie zeigte jedoch, dass ein hohes Risiko der Überschätzung des LS und daraus resultierend der Erosion besteht. Die Werte des LS Faktors in der Gemeinde sind verhältnismäßig niedrig (96,8% des Arbeitsgebietgebiets war kleiner als 3,31), da der größte Teil des Gebietes eine Depression ist. Die Faktoren Ertrag, Betriebsführung und Naturschutz wurden der Landnutzungs- /Landbedeckungs- Karte entnommen. Durch die räumliche Verschneidung der Karten über Erosivität der Niederschläge, Bodenerodierbarkeit sowie topographischen Faktoren auf Rasterbasis wurde eine Karte über die potentielle Erosion der Gemeinde Torres erstellt. Mit derselben Methode unter Hinzufügung der Faktoren Bedeckungs- und Bearbeitungsfaktor und Erosionsschutzfaktor wurde die aktuelle Erosion in der Gemeinde bestimmt. Nutzung, Vegetationsdecke und Erosionsschutzmaßnahmen beeinflussen entscheidend die erosiven Prozesse. Die kleinsten Erosionswerte in Bezug auf Bodenverluste wurden in bewaldeten Zonen registriert und dort wo Landwirtschaft betrieben wird. Die aktuelle Erosion liegt in einen Bereich von 0 bis 2558 t ha-1a-1, aber in mehr als 72 % des Gebietes ist die Erosionsgefahr durch Wasser sehr viel niedriger. Diese Gebiete sind durch Regenfeldbau geprägt. Gebiete die anfällig für Erosion sind, mit einem Bodenverlust von mehr als 12 t ha-1a-1, liegen hauptsächlich im höheren Becken oder in Gegenden mit einer sehr dünnen Vegetationsdecke. Der Prozentsatz für Nachhaltigkeit für landwirtschaftliche Zwecke war 100% in den landwirtschaftlichen Gebieten, deshalb konnten diese Gebiete jährlich, kontinuierlich mit mechanischer Kultivierung ohne Naturschutz genutzt werden. Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass RUSLE mit GIS und mit Hilfe eines digitalen Höhenmodells ein gutes Werkzeug für die qualitative und quantitative Abschätzung von Bodenerosion in Becken darstellt. Die Nutzung von Geographischen Informations Systemen (GIS), digitalem Höhenmodell und Fernerkundung hat die Zusammenstellung und Handhabung der Daten so vereinfacht, dass 24 neue digitale Karten der Gemeinde Torres erstellt werden konnten. Diese Karten beinhalten im Einzelnen folgendes: Isohyeten, jahreszeitliche Muster, Isotherme, Trockenzeiten, Evapotranspiration, Niederschlagskonzentration, Feuchtigkeitsprovinzen, klimatische Aggressivität, Böden, Geologie, Hydrologie, Morphologie, Hauptstraßen, Siedlungen, Flughäfen, Landnutzungsart, Bodennutzung- /Bodenbedeckung, RUSLE Regen runoff Faktoren, RUSLE Bodenerosivitäts Faktoren, RUSLE topographischer Faktoren, RUSLE Ertrag und Betriebsführungs Faktoren, RUSLE Naturschutz Faktoren, aktuelle Erosion und potentielle Erosion. Das Hauptziel dieser Studie wurde erreicht und die benötigten Informationen für eine Landbewertung auf Basis des Regenfeldbaus basierend auf dem FAO Modell sind nun in digitaler Form vorhanden. Diese Informationen sind die Basis, um über die passende Landnutzung in einer spezifischen Landeinheit innerhalb der Gemeinde von Torres zu entscheiden.