User:Supaplex030/Baumabgleich
Baumabgleich Berliner Baumkataster im Rollbergkiez (Berlin Neukölln)
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Zusammenfassung: Um die Datenqualität der für Berlin zur Verfügung stehenden Baumbestandsdaten zu überprüfen, haben wir 332 Bäume in einem Testgebiet kontrolliert und vermessen. Der Datenbestand weist eine sehr hohe Aktualität und Genauigkeit auf - bei knapp 96% der Bäume konnten wir keine besonderen Fehler feststellen. Drei Bäume waren nicht mehr vorhanden, elf weitere wiesen andere Ungenauigkeiten auf – hauptsächlich leicht abweichende Standorte und überwiegend in einem kurzen Straßenzug. Ein weiterer Baum war mit falscher Gattung eingetragen, für einen anderen erschien das angegebene Pflanzjahr unplausibel. Ein Vergleich der gemessenen Stammumfänge mit den Daten des Baumkatasters ergibt eine Medianabweichung von 6,3% (= 5cm), was sich durch das natürlich fortschreitende Baumwachstum erklären lässt. Ein Vergleich der verschiedenen Straßenzüge legt nahe, dass es in der Datenbank besser und schlechter „gepflegte“ Straßen gibt. Alles in allem sind die Daten aus unserer Sicht jedoch geeignet, nach Plausibilitätsprüfung und Abgleich mit einem Luftbild für OSM verwendet zu werden. Eine Begehung vor Ort empfiehlt sich trotzdem, allein schon um im Datensatz fehlende detaillierte Baumdaten zu erfassen. P.S.: Ein schöner Artikel über Straßenbäume in Neukölln und ihre Pflege: Vom Altern der Bäume in der Stadt. |
Seit einiger Zeit stehen im Berliner Geoportal frei verwendbare Baumdaten für das Berliner Stadtgebiet zur Verfügung, welche unter anderem Attribute zur Größe, Gattung und dem Alter aller landeseigenen Straßen- und Anlagenbäume enthalten. Gleichzeitig schreitet die Erfassung von Straßenbäumen in vielen Teilen Berlins voran; genauere Informationen zu den einzelnen kartierten Bäumen sind aber leider selten bzw. fast nie getaggt. (Zur Zeit - 06.10.2016 - sind in Neukölln 6.178 Bäume kartiert - die Datenbank des Geoportals enthält in diesem Bezirk allerdings allein 20.299 Straßenbäume und 5.229 Anlagenbäume).
Um eine Lücke kartierter Bäume zu schließen, vor allem aber, um die Qualität des Berliner Baumkatasters mit der Realität abzugleichen, habe ich zusammen mit user:koriander alle Bäume in einem Testgebiet in Berlin Neukölln abgelaufen und vermessen. Das Gebiet umfasst zwölf Straßen (Abb. 1), in denen wir für 329 Straßenbäume die Höhe, den Baumumfang (in 1,3m Höhe) und meistens auch die Baumgattung bestimmt haben. Wir haben die Standorte mit dem Baumkataster abgeglichen, die Bäume in OSM eingetragen sowie für die meisten Bäume mit Hilfe eines aktuellen Orthophotos (2015, belaubt) den Kronendurchmesser bestimmt (Abb. 2).
Da die Datenbankeinträge des Baumkatasters für die Bäume in diesem Gebiet leider nur den Stammumfang, nicht aber die Baumhöhe und den Kronendurchmesser enthalten, konnte nur der selbst gemessene Stammdurchmesser abgeglichen werden, um die Daten nach Genauigkeit und Aktualität zu bewerten. (Für die 20.299 im Bezirk Neukölln verzeichneten Bäume ist nur bei 63 eine Höhe eingetragen (0,3%), für gerade mal 6 ein Kronendurchmesser (0,03%). Das kann OSM spätestens seit unserer Vermessung besser!)
Detaillierte Baumdaten machen übrigens nicht nur in der 3D-Ansicht viel her (hier ein Ausschnitt unseres Testgebiets), sondern stellen eine wertvolle stadtökologische Ressource dar (Wikipedia: Stadtbaum, Straßenbaum). (Nachtrag: In New York City wurden über ein Jahr lang von 2.300 Freiwilligen fast 700.000 Bäume aufgenommen und in einer einzigartigen und schön einsehbaren Datenbank mit Kartenvisualisierung dargestellt - sowas auf OSM-Basis sollte doch die Zukunft sein!)
Mittelfristig planen wir die Aufnahme der Bäume in einem zweiten Testgebiet in einem anderen Stadtbezirk.
Testgebiet und Bäume
Das Testgebiet umfasst Bereiche mit sehr jungen, kürzlich gepflanzten, aber auch alten Bäumen. Fast zwei Drittel der Bäume sind Linden, knapp ein weiteres Drittel Ahorn. Etwa 10% der Bäume gehören zu einer anderen Gattung (Hainbuchen, Platanen, Robinien sowie eine Ulme, siehe Abb. 3). Die ältesten Bäume sind knapp 120 Jahre alt, insgesamt wurden 9 vor dem zweiten Weltkrieg gepflanzt. 91 Bäume stammen aus den 50er bis 70er Jahren (27%). Die meisten (n = 115, 35%) wurden in den 80er Jahren gepflanzt, nachdem in einem großen Teil des Untersuchungsgebiets Altbauten abgeräumt und durch Neubauten ersetzt wurden.
Ein Script zur Abfrage aller Straßenbäume im Testgebiet mit Unterteilung nach Baumgattungen und Pflanzjahren gibt es hier: http://overpass-turbo.eu/s/iDq (nach Script "7000 Eichen auffinden" von User:Jo_Cassel).
Vorgehen im Feld
Zur Vorbereitung wurde eine detaillierte Karte des Untersuchungsgebiets auf Grundlage der ALK (automatisierte Liegenschaftskarte) mit darübergelegtem Straßenbaumbestand erstellt. In einem Tabellendokument, welches alle Bäume des Testgebiets enthält, wurde nach ersten Auffälligkeiten gesucht. Auffällige Bäume und Abweichungen zwischen Kataster und in der ALK markierten Bäumen wurden gesondert gekennzeichnet. Das Tabellendokument wurde auch nach den Messungen zur Auswertung benutzt (siehe Fehleranalyse).
Feld-Instrumentarium
Mangels Ausstattung mit digitalem Gerät (Tabletts, Netbooks, mobiles Internet…) haben wir die Daten mit analogen Mitteln (Abb. 4) aufgenommen, später digitalisiert und mit den Katasterdaten (und Orthofoto) abgeglichen bzw. gemappt.
- Detaillierte Karte für das Untersuchungsgebiet, bei uns ALK (1 : 1.000) aus dem örtlichen Geoportal mit darüber gelegtem Layer für den Baumbestand (auch aus dem Geoportal), sodass die Baumstandorte sowie ihre Referenznummern erkennbar sind. Ausgedruckt und zusammengeklebt auf 4x DIN-A3 (Copyshop: 1€, schwarz-weiß). In der Karte sind bereits Notizen gemacht, um die im Geoportal angegebenen Gattungen für jeden Baum kontrollieren zu können (da die meisten Stadtbäume Linden sind, reichte es hier, alle Nicht-Linden zu markieren. Für die genaue botanische Spezies fehlt uns das Wissen). Stammumfang und Baumhöhe haben wir beim Geländerundgang für jeden Baum in der Karte notiert, später zur digitalen Auswertung in die Tabelle übertragen und dort mit den offiziellen Baumdaten abgeglichen. Weiterhin konnten wir in der Karte Auffälligkeiten und Fehler notieren und bei der Gelegenheit gleich weitere Objekte - hauptsächlich Bäume auf anliegenden Grundstücken - kartieren.
- Kleine Übersichtskarte, auf der wir uns vorher schon eine Route zur effizienten Baumbegehung markiert haben. Wir haben insgesamt knapp 9 Stunden für die Begehung gebraucht, aufgeteilt in zwei Touren (getrackte 10,1 km, Durchschnittsgeschwindigkeit 1,2 km/h).
- Maßband zur Messung des Baumumfangs (Achtung: sollte sehr flexibel sein, z.B. ein Schneidermaßband aus gewebeartigem Material. Amazon: 4€, 3 Meter lang.) Metall-Maßbänder legen sich nicht direkt an den Baumstamm an, sondern bilden steife Kanten, sodass die Messung am Ende zuviel ergibt. (Mit was messen die Grünflächenämter?!)
- Der Höhepunkt: Ein Försterdreieck zur Messung der Baumhöhe. Lässt sich ganz einfach selbst basteln: Bei uns aus einem Stück Karton, als Gimmick mit den häufigsten Blattformen zur botanischen Baumbestimmung beklebt. Wir haben eine Spitze abgeschnitten, um es präzise vor der Nase zu halten. Unserem Gefühl nach sind damit überraschend exakte Höhenmessungen mit einer Genauigkeit von etwa einem Meter möglich - je nach "genormtem" Meterschritt.
- Ein paar Meter Schnur, falls mal etwas größeres oder dickeres vermessen werden muss - haben wir nicht gebraucht.
- Stifte mit feiner Spitze, um die Daten und andere Notizen in kleiner und gut lesbarer Form aufnehmen zu können. Am Ende haben wir einen guten, regelmäßig angespitzten Bleistift genommen (nicht im Bild).
Fehleranalyse
Alles in allem scheint das Straßenbaum-Kataster zumindest im Testgebiet eine sehr hohe Qualität aufzuweisen. Drei Bäume waren nicht mehr vorhanden, was die einzigen gravierenden Fehler waren (siehe "harte" Fehler). Bei 11 Bäumen stellten wir leichte Fehler fest wie Standortabweichungen oder fehlerhafte Baumdaten (3,3%, siehe "weiche" Fehler). Davon entfielen jedoch 8 auf einen kurzen Straßenzug durch Standortabweichungen. Die Abweichung der gemessenen Stammumfänge betrug im Median 5 cm (=6,3%), wobei sich diese Abweichungen zwischen einzelnen Straßenzügen zum Teil deutlich unterschieden (siehe Abweichungen). Die Tabelle mit der Fehlerauswertung und allen Baumdaten im Untersuchungsgebiet gibt es hier zum Download im ODS-OpenDocument-Format - müsste mit Excel kompatibel sein.
Im Untersuchungsgebiet befinden sich auch einige Anlagenbäume, die bei der Auswertung jedoch nicht berücksichtigt werden konnten. Die Datentabelle des Geoportals passte zumindest in unserem Testgebiet nicht mit den im WMS-Layer kartierten Bäumen zusammen, die als Grundlage der Baumbegehung dienten. Dafür waren in dieser Tabelle andere Bäume enthalten, die sich im Testgebiet befinden müssen, aber nicht im WMS-Layer auftauchen.
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"harte" Fehler |
0,9% |
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"weiche" Fehler |
3,3% |
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Übereinstimmung |
95,8% |
Vereinzelte unplausible Daten finden sich, wenn größere Datenmengen des Baumkatasters betrachtet werden. Beispielsweise zeigen sich unter den insgesamt 20.299 in ganz Neukölln verzeichneten Straßenbäumen vereinzelte Auffälligkeiten (Datentabelle hier im ODS-OpenDocument-Format). So haben 17 davon einen Stammdurchmesser von mehr als 10 Metern; der Rekordhalter bringt es auf satte 92,05 Meter (Abb. 6). Hier liegen wahrscheinlich Einheitenfehler oder andere Versehen vor. Aber immerhin sind das nur 0,08% aller Neuköllner Bäume.
Auf der anderen Seite beweisen die 83 im Jahr 2015 gepflanzten Bäume, dass der Datensatz in aktueller Form zur Verfügung gestellt wird.
"harte" Fehler
Das Baumkataster enthält 332 Bäume im Untersuchungsgebiet, drei davon (0,9%) konnten nicht mehr aufgefunden werden. Zwei davon sind auf aktuellen Orthophotos (2015/2016) erkennbar, verschwanden also erst in letzter Zeit. Der dritte verschwand laut Orthophotos zwischen 2011 und 2014. Ursache könnten z.B. Verkehrsunfälle mit Baumschaden, v.a. in der vielbefahrenen Werbellinstraße sein. Von zwei der drei Bäume ist immerhin ein Baumstumpf übrig (natural=tree_stump, Abb. 7). Weitere "harte" Fehler wie schwerere Datenbank- oder Standortfehler konnten nicht gefunden werden.
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Werbellinstraße |
Baum #89 |
Nicht mehr vorhanden. 2011 auf Orthophoto erkennbar, 2014 nicht mehr. |
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Werbellinstraße |
Baum #67 |
Nicht mehr vorhanden (Baumstumpf, Abb. 7). Auf aktuellstem Orthophoto 2016 erkennbar. |
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Kienitzer Straße |
Baum #4 |
Nicht mehr vorhanden (Baumstumpf). 2015 auf Orthophoto zu erkennbar, 2016 verdeckt. |
"weiche" Fehler
Als "weiche Fehler" werden an dieser Stelle alle Fehler bezeichnet, bei denen der Baum zwar "vorhanden" ist, aber einzelne Eigenschaften oder der genaue Standort fehlerhaft eingetragen sind.
11 Bäume wiesen solche Fehler auf (3,3%), davon allerdings 8 in der kurzen Neuweddeller Straße. Bei der Kartierung der insgesamt 14 Bäume in dieser gerade einmal 92 Meter langen Straße sind nicht nur die Standorte aller Bäume auf der östlichen Straßenseite verrutscht, sondern zwei Bäume sogar ganz verschwunden. Diese sind zwar in der numerischen Datenbank vorhanden, erscheinen allerdings nicht im WMS-Layer.
Die drei anderen Fehler sind auf eine weitere Standortabweichung, eine falsch eingetragene Baumgattung (Ahorn statt Linde) sowie einen Baum zurückzuführen, dessen Pflanzjahr aufgrund seiner Erscheinung unplausibel erscheint.
Darüber hinaus waren 8 Bäume nicht mit ihrem Nummernschildchen versehen (2,4%; siehe ganz unten am Ende des Tagging-Schemas und Abb. 8), davon 5 im Mittelweg. Das kann allerdings nicht als Fehler gewertet werden. Eher ist es erstaunlich, dass über 97% der Bäume mit einer physischen, lesbaren Nummer ausgestattet sind.
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Briesestraße |
Baum #10 |
Befindet sich 16 Meter westlich der angegeben Position. |
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Kienitzer Straße |
Baum #9 |
Ist als Linde im Kataster verzeichnet, jedoch offensichtlich ein Ahorn. |
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Bornsdorfer Straße |
Baum #4 |
Das Pflanzjahr "1900" scheint unplausibel und die Linde jünger. Die Linden der Umgebung sind einige Jahrzehnte jünger; ähnlich alte Linden in Neukölln messen zudem eher über zwei Meter im Umfang (gemessenen: 1,29 m). Ausgeschlossen ist es jedoch nicht, dass das Alter stimmt, es wurde jedoch erstmal weggelassen. |
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Neuwedeller Straße |
Diese beiden Bäume sind nicht im Straßenbaum-WMS-Layer kartiert, haben jedoch einen Datenbankeintrag. | |
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Neuwedeller Straße |
Kartierung auf der östlichen Straßenseite verzerrt bzw. vereinfacht eingetragen. Maximale Abweichung 16 Meter. |
Abweichungen des Stammdurchmessers
Im Median wichen die gemessenen Baumumfänge um 6,3% (5 cm) von den Werten des Geoportals ab. Meist waren die gemessenen Werte - auf Grund des fortschreitenden Baumwachstums naheliegend - größer. Im Vergleich einzelner Straßenzüge zeigen sich dabei deutliche Unterschiede: So wichen die Werte in zwei Straßenzügen mit zusammen 55 Bäumen um weniger als 2,5% ab (~3 cm), während zwei andere Straßenzüge mit über 10% mittlerer relativer Abweichung auffallen. In der Werbellinstraße (86 Bäume) lässt sich dieser Umstand durch eine hohe Zahl junger Bäume erklären, bei denen das Wachstum schneller zu größeren Abweichungen führt, zumindest in prozentualer Darstellung. Bei der zweiten Straße handelt es sich wieder um die "Problemzone" Neuweddeler Straße (siehe "weiche Fehler") - offenbar wurde hier seit einigen Jahren nicht mehr nachgemessen. Da viele dieser Bäume im Jahr 2000 gepflanzt wurden, ergibt ein Wachstum im Bereich von 75 auf 95 cm einen relativ auffälligen relativen Unterschied.
Das gleiche gilt für die gemessenen Stammdurchmesser einzelner stark abweichender Bäume. Auch die stärksten Abweichungen lassen sich hier nicht als "Fehler" im klassischen Sinn interpretieren. Die prozentual stärkste Abweichung beispielsweise beträgt 43% und geht ebenfalls auf Wachstumsunterschiede zurück (ein 8 Jahre alter Baum, der nicht mehr 21, sondern 37 cm im Umfang misst). Das deutet wieder auf eine seit länger Zeit ausstehende Neumessung in diesem Straßenzug hin. Ähnliches gilt für andere auffällige oder hohe absolute Abweichungen.
Einige Bäume wurden mit einem geringeren Umfang vermessen als im Datensatz vermerkt. Meist handelt es sich hier um wenige Zentimeter, also Messungenauigkeiten. Einzelne Bäume sind hier auffällig, so ist der gemessene Wert bei vier Bäumen mehr als 10% kleiner als offiziell angegeben. Die größte Abweichung lässt sich durch eine doppelstämmige Linde erklären, bei der wir die Stämme einzeln vermessen haben, während sie im Geoportal mit einem einem dickeren gemeinsamen Wert erscheint. Die anderen Fälle deuten auf vereinzelt ungenaue Messungen hin (wir weisen jede Schuld von uns :).
Fazit
Aus unserer Sicht sind die Daten geeignet, auch ohne eigene Feldbegehung für OSM genutzt zu werden. Vor allem sehen wir keine Gründe, die gegen das "Eintragen" von "nackten Bäumen" sprechen, also die Bäume als Nodes einzutragen, ohne spezielle Eigenschaften wie Stammumfang oder Pflanzjahr zu taggen. Unbedingt sollte dafür ein Abgleich mit aktuellen Luftbildern erfolgen.
Für die Übernahme von nicht vor Ort geprüften Detail-Eigenschaften (Gattung, Pflanzjahr, Größendaten, Ref-Nummer) können wir nach der Begehung von unserer Seite ebenfalls eine vorsichtige Empfehlung aussprechen, wenn eine ausreichende Plausibilitätsprüfung erfolgt: Sind die numerischen Daten an sich stimmig? Passen beispielsweise das Alter der Bäume und ihre Größe zusammen? Ein 120 Jahre alter Baum wird üblicherweise einen großen Stammumfang, mindestens 1,5 m haben, ein kürzlich gepflanzter eher etwas zwischen 15 und 35 cm.
Ein Vergleich mit Luftbildern wirkt Wunder: Er verrät nicht nur, ob der Baum tatsächlich existiert, sondern auch viel über seine Größe. Selbst eine Unterscheidung verschiedener Baumgattungen ist zum Teil auch für Laien über das belaubte Luftbild möglich. Ein solches Luftbild, auf dem die Bäume Blätter tragen, liegt für Berlin aus dem Jahr 2015 im Geoportal vor - die meisten Bäume sind sehr gut in ihrer Ausdehnung erkennbar. Der Kronendurchmesser lässt sich hier meist direkt ausmessen (Abb. 2). Passt die sichtbare Größe mit den korrelierenden Größen- und Alterseigenschaften zusammen, sind die Daten plausibel. Bei Auffälligkeiten lieber Eigenschaften weglassen, markieren (eine Note in der Maptnik-Karte?) oder eines Tages vor Ort prüfen.
Dennoch hoffen wir auf weitere Baumbegehungen, allein schon, um die im Baumkataster fehlenden Größendaten (Höhe und Kronendurchmesser) zu erfassen. Es macht Spaß und geht schneller als gedacht!
Anhang: Baumtagging-Schema
Alle Bäume des Untersuchungsgebietes und unsere zukünftig kartierten Bäume taggen wir nach folgendem Schema (ein hypothetischer Beispielbaum). Unklar sind wir noch, wie wir mit der Doppelung von taxon=* und species=* umgehen - möglicherweise lassen wir taxon wieder weg.
Empfehlenswert ist die Ausweisung des für öffentliche Straßenbäume leicht nachvollziehbaren Eigentümers der Bäume (owner=*, ownership=*) sowie der Gebrauch des undokumentierten, aber verbreiteten Tags object:street=*, um den Straßennamen aufzuführen, unter dem der Straßenbaum im Kataster geführt ist. Das erleichtert nicht nur die eindeutige Zuordnung im Vergleich mit dem Kataster, sondern ordnet z.B. auch ein, auf welche Straße sich die Referenznummer tree:ref=* bezieht, welche meist für jeden Straßenzug von neuem aufsteigend vergeben wird (dieses Beispiel zeigt, dass die Zuordnung eines Straßenbaumes zu "seiner" Straße nicht immer intuitiv ist).
Zwar sind auch diameter_crown=* (Kronendurchmesser) sowie tree:ref=* (Referenznummer/Nummernschild) noch nicht im Wiki dokumentiert, aber geläufig in Verwendung. Vgl. dazu auch das erweiterte Baum-Proposal von User:Marek_kleciak.
natural = tree leaf_type = broadleaved leaf_cycle = deciduous denotation = urban genus = Tilia genus:de = Linde species = Tilia intermedia pallida species:de = Kaiserlinde taxon = Tilia intermedia pallida taxon:de = Kaiserlinde circumference = 0.72 height = 7 diameter_crown = 6 start_date = 1984 tree:ref = 42 object:street = Musterstraße owner = Land Berlin ownership = state source = Geoportal Berlin / Baumbestand
Bei dieser Gelegenheit haben wir zwei Schemata eingeführt, welche noch zur Diskussion gestellt werden sollten (werde es demnächst auf der Diskussionsseite "tree" ansprechen):
- tree:ref_sign=no für Bäume, die zwar eine offizielle und nachvollziehbare, da fortlaufende Baumnummer besitzen, welche über ein Baumkataster nachvollziehbar ist, diese jedoch nicht in Form eines kleinen Schildchens am Stamm tragen (Beispiel). Stadtbäume sind üblicherweise mit diesen Nummernschildern ausgestattet, welche jedoch abfallen oder gefressen (Abb. 8) werden können. Möglich wäre auch tree:ref_sign=broken für sichtbar abgebrochene Schilder oder Bäume, in denen noch der Nagel des Schildes steckt (erkennbar an spezifischer Höhe und Richtung, z.B. im Vergleich mit den Nachbarbäumen). Was machen wir bei mehr als einer sichtbaren Nummer? (Beweisfoto wird nachgereicht).
- trunk_count=* für mehrstämmige Bäume.
sowie circumference2=* zur Angabe der weiteren Umfänge in absteigender Größe (Fälle: 1, 2). Nicht ausgereift und eher provisorisch.Die einzelnen Stammdurchmesser können dann (möglichst in absteigender Reihenfolge) mit Semikolon getrennt mit circumference=* angegeben werden (Beispiele: 1, 2).