Masterarbeit
Field-based agricultural land-use classification and analysis in Khorezm, Uzbekistan for the years 2004 to 2007
Julian Zeidler (03/2009-09/2009)
Betreuer: Christopher Conrad, Carl Beierkuhnlein
Die neuen Republiken Zentralasiens, Usbekistan, Tadschikistan oder Kirgistan, betreiben ihre Landwirtschaft wie viele Schwellen- und Entwicklungsländer, fast ausschließlich auf irritierten Flächen und brachten durch deren stetige Ausweitung im letzten Jahrhundert immense antropogene Veränderungen hervor, von denen das Verschwinden des Aralsees die auffallendste ist. Gerade in diesen (semi-)ariden Ländern, die oftmals an den Folgen von Wassermangel und nicht nachhaltigem Feldbau leiden, sind die offiziellen Kataster und Landnutzungsinformationen zumeist nicht detailliert genug, um die knappen Ressourcen optimal zu verwalten und verlässliche Abschätzungen der Erträge zu liefern. Eine in den letzten Jahren häufiger genutzte Möglichkeit die offiziellen Statistiken zu ergänzen, bietet die Fernerkundung. Mit Hilfe hoch aufgelöster optischer Satellitendaten lässt sich die Landbedeckung und Landnutzung auch großer Gebiete schnell und objektiv bestimmen.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Klassifikation der agrarischen Landnutzung in der usbekischen Provinz Khorezm am Unterlauf des Amu Darja für die Jahre 2004-2007. Die Grundannahme der Klassifikation besteht darin, dass sich die in Khorezm dominierenden Feldfrüchte Winterweizen, Reis und Baumwolle in ihrer Phänologie unterscheiden und daher durch die Verwendung von zwei Satellitendaten aus frühen und späten phänologischen Stadien klar differenzieren lassen. Die verwendeten ASTER-Daten haben eine räumliche Auflösung von 15m, bei welcher sich wegen der hohen Aggregierung die verschiedenen Feldfrüchte visuell nicht unterscheiden lassen. Die Daten zeigen allerdings sehr deutlich, wie dicht ein Feld mit Vegetation bestanden und wie feucht es zum Zeitpunkt der Aufnahme ist. In einem zweiten Schritt wurden diese Informationen innerhalb der einzelnen Felder (die Feldgrenzen lagen aus einer vorhergehenden Arbeit bereits vor) aggregiert und ein wissenbasiertes Regelwerk entwickelt, um die Landnutzung zu klassifizieren. So wird Winterweizen z.B. als einzige Feldfrucht in Usbekistan bereits im Herbst angepflanzt, wodurch er am Anfang der Wachstumsperiode bereits eine dichtere Vegetationsbedeckung aufweist als Reis oder Baumwolle.
urch die Aggregierung der Daten auf ganze Felder werden zum Einen stets auftretende Kolokalisierungsfehler minimiert und zum Anderen Inhomogenitäten in den Feldern weggeglättet. Der Vergleich mit vorhandenen Geländeerhebungen zeigte eine zufriedenstellende "overall accuracy" der gesamten Klassifikation von 0.84, 0.81 und 0.86 für die Jahre 2004, 2006 und 2007. Dabei stellte sich heraus, dass vor allem der Anteil an Reis sehr stark von der aktuellen Wasserverfügbarkeit (Reis wird oft als Fruchtfolge nach Winterweizen angebaut), aber auch von den politischen Rahmenrichtlinien abhängt (Schwankungen zwischen 20-35% der Fläche). Der Reisanbau konzentrierte sich entlang des Flussufers des Amu Darja und in der Umgebung der Seen im Süden von Khorezm. Die stetige Zunahme der Weizenproduktion von 19% auf 35% zeigt aber auch deutlich das politische Ziel Usbekistans, die Subsistenz der Bevölkerung sicherzustellen, auch wenn dies zwangsläufig auf Kosten der "cash-crop" Baumwolle geht.
Die Landnutzungsklassifikation bietet eine objektive Grundlage zur Überwachung und Verbesserung bestehender regionaler Wassermanagementsysteme, mit der Einschränkung, dass mit den verfügbaren ASTER-Szenen in allen Jahren nur ein Teil von Khorezm abgedeckt werden konnte.