Im Herzen der Alpen liegt der Schweizerische Nationalpark, ein einzigartiges
Biotop, das nicht nur durch seine atemberaubende Natur besticht, sondern
auch durch eine Vielzahl an Projekten zur Erhaltung und Entwicklung seiner
wertvollen Ökosysteme. Im Interview mit Samuel Wiesmann, Leiter Geoinformation und ICT, sprechen wir über die Bedeutung von Geoinformationen für die Arbeit im Nationalpark.
WhereNext: Herr Wiesmann, angesichts der Vielzahl an Projekten und verknüpften Geoinformationen ist ein effektives Datenmanagement im Nationalpark unerlässlich. Wie haben Sie die Geoinformationen aller Projekte zusammengeführt, und welche Vorteile ergeben sich aus einer zentralen Verwaltung?
Wiesmann: Das ist eine sehr umfangreiche Frage. Das Datenmanagement über alle Projekte hinweg ist eine extrem anspruchsvolle Aufgabe, die nie ganz abgeschlossen ist. Ich sehe dabei vor allem zwei Themen, die das Datenmanagement so komplex machen.
Das Erste ist die Heterogenität in fast jeder Beziehung. Wir haben eine Vielzahl an Projekten mit verschiedenen Themen, beteiligten Personen, Sensoren, Datenformaten, Zeit- und Ortsbezügen, Speicherorten, Zugriffsmöglichkeiten und ähnlichem. Die Tatsache, dass viele Projekte von externen Personen oder Institutionen durchgeführt werden, erhöht diese Heterogenität zusätzlich.
Die Zweite ist die Dauer. Viele Daten werden im Rahmen von Monitoring-Projekten erhoben, die über viele Jahre, einige auch über Jahrzehnte, durchgeführt werden. Bei den meisten Projekten ergeben sich die bekannten Schwierigkeiten von Langzeiterhebungen: Abgänge von involvierten Personen und damit Knowhow, Geräteaustausch, Methodenwechsel, Finanzierungsgewährleistung und andere. Auch die Vielzahl der Themen und der damit verbundenen Datensätze, die kontinuierlich bearbeitet werden, erhöht die Komplexität erheblich.
WhereNext: Wie gehen Sie mit den Herausforderungen um, die durch diese Komplexität entstehen?
Wiesmann: Noch nicht all diese Herausforderungen haben wir beim Schweizerischen Nationalpark bisher gelöst, denn es ist eine wirklich umfangreiche Aufgabe, zu der jeder und jede Einzelne kontinuierlich beitragen muss. Geodatensätze helfen dabei enorm, weil sie eine Art gemeinsame Sprache bilden können. In einigen Teilen sind wir bereits recht gut aufgestellt, bei anderen liegt noch sehr viel Arbeit vor uns.
Neben dem Verwalten der Geodaten selbst, ist für uns das Führen der Informationen rund um die eigentlichen Geodaten mindestens genauso relevant. Wir haben dazu eine sogenannte Meta-Meta-Datenbank (MMD) entwickelt, die nicht die Geodaten selbst speichert, sondern alle damit verknüpften Informationen. Das hilft uns, den Überblick über involvierte Daten, Metadaten, Datenmodelle, sich daraus ergebende Publikationen oder Karten zu behalten. Und auch involvierte Institutionen und Personen sowie die Abhängigkeit von Projekten oder Datenreihen untereinander können auf diesem Weg abgebildet werden. Ein komplett einheitliches Datenmanagement gibt es deshalb noch nicht.
Im Bereich GIS nutzen wir verschiedene Technologien. Zu den Hauptanwendungen gehören verschiedene ArcGIS Lösungen, unter anderem für die mobile Datenerfassung. Unsere Datenbanklösungen sind ebenfalls vielfältig. Für spezielle Anforderungen haben wir zudem selbst programmierte Add-Ins entwickelt. Einige dieser Systeme zeichnen sich durch sehr lange Lebenszyklen aus, bedingt durch ihren Umfang. Zudem bewältigen wir diese technologische Vielfalt als vergleichsweise kleines Team, was zusätzliche Herausforderungen mit sich bringt.
WhereNext: Sie nutzen ArcGIS unter anderem, um Planungsarbeiten zur PCB-Sanierung des Flusses Spöl zu unterstützen. Wie setzen Sie Field Maps bei der Erhebung und Bearbeitung der Daten dabei konkret ein?
Wiesmann: Wir haben alle für die Planung und Diskussion wichtigen Daten als Geodatensätze aufbereitet und über ArcGIS Online in einer Field Maps-Applikation zusammengefasst. Zusätzlich haben wir eine eigene Basiskarte aufbereitet und mit einem Drohnenflug ein hochaufgelöstes Orthophoto vorbereitet. Basiskarte und Orthophoto sind lokal auf dem Endgerät gespeichert. Das erlaubt uns, alle Daten jederzeit offline zur Verfügung zu haben. Das ist besonders relevant, da Teile des Gebietes keine Netzabdeckung aufweisen.
Bei einer Begehung des Flusses im Feld mit allen involvierten Entscheidungstragenden werden die vorgeschlagenen Sanierungsperimeter diskutiert und diverse ortsabhängige Faktoren miteinbezogen und abgewogen. Für jeden Abschnitt wird dabei festgelegt, bis wohin tatsächlich saniert werden muss. Die auf diese Weise gemeinsam festgelegte Grenze wird in der App festgehalten. Der so entstandene Geodatensatz wird anschließend finalisiert und damit zur gesetzlich verbindlichen Grenze für die Sanierung des Spöl.
In Blau: Grenze der maximalen Benetzungsfläche bei Hochwasser auf Basis einer hydrologischen Modellierung.
In Violett: vorgeschlagener Sanierungsperimeter basierend auf einer Orthofoto-Analyse.
In Gelb: bei der Begehung festgelegte Grenze der Sanierungsarbeiten mit spezifischen Bemerkungen zu Einzelobjekten (gelbe Punkte).
im Schweizerischen Nationalpark
WhereNext: Der Schweizerische Nationalpark umfasst 100 km Wanderwege und 21 offizielle Routen. Inwiefern verbessert die Integration von Points of Interest (POIs) in der Park-App die Information der Besuchenden?
Wiesmann: Die Integration von Points of Interest in der Park-App verbessert die Information der Besuchenden erheblich, denn so erhalten sie standortbasierte Informationen direkt vor Ort in der Landschaft. Das bedeutet, dass Wandergäste, sobald sie etwas Interessantes entdecken, durch ein Signal der App benachrichtigt werden und sofort die entsprechenden Informationen abrufen können. Das ermöglicht ein interaktives und immersives Naturerlebnis.
Außerdem fungiert die App als eine Art Outdoor-Erweiterung der Ausstellung im Besucherzentrum. Sie vermittelt den Besuchenden neueste ortsbezogene Forschungserkenntnisse direkt im Parkgebiet. Dadurch erhalten die Gäste stets aktuelle Informationen und können bei jedem Besuch etwas Neues lernen.
Ein besonderes Highlight ist auch der Kinderpfad Champlönch, bei dem unsere jungen Besucherinnen und Besucher über eine Audioführung dem Parkwächter lauschen und spielerisch motiviert werden, den Pfad entlangzuwandern. Dies schafft nicht nur Interesse, sondern vermittelt auf unterhaltsame Weise wertvolle Kenntnisse über die Naturlandschaft im Nationalpark.
WhereNext: Wie Sie schildern, spielen Geoinformationen in Ihren Projekten eine zentrale Bedeutung. Bei der Erfassung von Ameisenhaufen kommen etwa Drohnen mit Thermalbildkameras zum Einsatz. Wie tragen diese Daten zur Bestandsüberwachung und zum Schutz der Artenvielfalt im Nationalpark bei?
Wiesmann: Wir setzen im Nationalpark Drohnen ganz gezielt und zurückhaltend ein, denn wir müssen beachten, dass Drohnen-Befliegungen immer auch eine Störung der Natur bedeuten. Je nach Projekt können wir diese Störung durch den Einsatz von Drohnen gleichzeitig auch deutlich reduzieren. Der Einsatz zur Kartierung der Ameisenhaufen erzeugte beispielsweise nur etwa 2 Stunden Lärm durch die tieffliegende Drohne. Hätten wir die über 1200 Ameisenhaufen wie in früheren Aufnahmen einzeln kartiert, hätten wir die gesamte Fläche sehr engmaschig begehen müssen. Das würde in der äußerst artenreichen Wiese viele Spuren hinterlassen und das Prozedere hätte deutlich mehr Zeit in Anspruch genommen.
WhereNext: Wie gelingt es Ihnen, den Einsatz von Drohnen im Einklang mit dem Naturschutz zu gestalten?
Wiesmann: Bei der Planung von Drohneneinsätzen berücksichtigen wir unser umfassendes lokales Wissen. Unsere Mitarbeitenden sind täglich im Gelände unterwegs und verfügen über aktuelles Wissen darüber, welche Gebiete besonders anfällig für Störungen sind. So würden wir beispielsweise niemals in einer Geländekammer fliegen, in der sich ein aktiver Bartgeierhorst befindet, um einen Brutabbruch zu vermeiden. Dies kann Projekte einschränken oder zumindest verzögern, doch es ist unsere Aufgabe, hier eine Balance zwischen den verschiedenen Interessen zu finden. Aus diesem Grund führen wir die meisten Befliegungen selbst durch.
WhereNext: Der Landschaftswandel ist ein zentrales Thema des Nationalparks. Welche spezifischen Ansätze und Technologien nutzen Sie, um diesen Wandel zu monitoren?
Wiesmann: Der Landschaftswandel im Nationalpark ist in der Tat ein faszinierendes und komplexes Thema, das wir mit einer Vielzahl moderner Technologien und Ansätze untersuchen. Eine Schlüsselrolle spielen dabei Drohnen, Satellitendaten und flugzeuggestützte Aufnahmen. Diese hochaufgelösten Bilder ermöglichen uns eine detaillierte Kartierung und Analyse der Landschaftsveränderungen über die Zeit.
Ein besonders wertvolles Projekt ist unsere eigene Habitats-Kartierung aus dem Jahr 2000. Auf deren Grundlage konnten wir Veränderungen der Habitate seit 1988 bis 2015 anhand von Orthophotos dokumentieren. Aktuell setzen wir Fernerkundungsdaten für ein Dissertationsprojekt ein, das sich auf detailliertes Habitatsmonitoring konzentriert.
Ergänzend dazu nutzen wir Refotografien – also das Vergleichen von historischen und aktuellen Bildern derselben Location, etwa auf der Alp Stabelchod. Hier zeigt der Vergleich eines Fotos von 1930 mit einem Bild aus dem Jahr 2023 interessante Veränderungen: Selbst nach 93 Jahren ist die Wiese nicht vollständig zugewachsen, und man erkennt immer noch das Dach der Hütte. Das Zuwachsen der Wiese wird hier zum Beispiel durch Hirsche verlangsamt.
Landschaftswandel an der Alp Stabelchod im Vergleich der Jahre 1930 (links) und 2023 (rechts)
Für das Artenmonitoring und das Erfassen des Landschaftswandels haben wir spezifische Dauerbeobachtungsflächen eingerichtet. Außerdem nutzen wir hochpräzise Vermessungstechniken, wie Structure for Motion, Monoplotting und klassische Vermessungsmethoden mit GPS oder Tachymeter, um geomorphologische Phänomene wie Blockgletscher genau zu untersuchen.
WhereNext: Welche Rolle spielen in diesem Kontext historische Daten?
Wiesmann: Historische Daten sind für uns von unschätzbarem Wert. Das älteste Bild, das uns bekannt ist, stammt aus dem Jahr 1895. Außerdem können wir auf terrestrische Bilder der swisstopo und Luftbilder ab den 1930er Jahren sowie das Orthofotomosaik SWISSIMAGE HIST 1946 zugreifen. Dabei handelt es sich um eine Zusammensetzung historischer Schwarz-Weiss-Luftbilder aus dem Jahr 1946. All diese Informationen helfen uns, Veränderungen über lange Zeiträume hinweg genau zu dokumentieren.
Aktuell arbeiten wir intensiv an einer Sonderausstellung, die im März 2025 in unserem Besucherzentrum eröffnet wird. Sie wird die Ergebnisse unserer Forschungen über den Landschaftswandel thematisieren, passend zum 111-jährigen Bestehen des Nationalparks. Auf diese Weise möchten wir das Bewusstsein für die Herausforderungen und die Schönheit unserer sich wandelnden Landschaft schärfen.
WhereNext: Echtzeitdaten spielen eine zunehmende Rolle, auch im Natur- und Artenschutz. Welche Funktionen und Vorteile versprechen Sie sich durch die Überwachung von Echtzeitdaten?
Wiesmann: Die klassischen Parkverwaltungsaufgaben sind nur sehr selten abhängig von Echtzeitdaten. Für das Dokumentieren von Prozessen über 100 Jahre sind die letzten paar Minuten beispielsweise weniger ausschlaggebend. Nichtsdestotrotz haben wir diverse Systeme im Einsatz, die kontinuierlich oder immer wieder Daten aufzeichnen. Sei das eine Meteo-Station, Bodentemperatur-Logger, Gewässersonde, Kamerafalle, Besucherzählsystem oder ein GPS-Halsband an einem Steinbock.
Für uns liegt der Vorteil von Echtzeit vor allem im Feedback über den aktuellen Zustand der Systeme. Ein Ausfall eines Sensors führt zu Unterbrüchen in der Messreihe und je länger dies unbemerkt bleibt, desto größer ist der „Wertverlust“ dieser Messreihe. Die Minimierung von Datenausfällen ist für uns deshalb ein wichtiges Thema.
Große Teile des Parks sind allerdings ohne Netzabdeckung, stark reliefgeprägt und ohne Infrastruktur. Daher erfassen viele dieser Sensoren zwar Daten, übermitteln diese jedoch nicht automatisch an uns. Wir können also in der Regel nicht einfach ein neues System implementieren, um sämtliche Herausforderungen auf einen Schlag zu lösen. Oft geht es darum, Workflows als Ganzes zu überdenken und zu optimieren, um zeitnahe Rückmeldungen zu den Arbeiten im Nationalpark zu erhalten.
WhereNext: Wie könnten Echtzeitdaten Ihre Arbeit im Nationalpark zukünftig verbessern?
Wiesmann: Vor einigen Jahren, in einem Sommer mit häufigen lokalen Überschwemmungen und Murgängen, haben wir halb scherzhaft darüber diskutiert, ob es sinnvoll wäre, an einer kleinen Holzbrücke einen Sensor zu installieren, der uns informiert, sobald die Brücke vom Wasser weggerissen wird. In Kombination mit einem GPS-Empfänger hätten wir die Brücke so auch schneller wiederfinden können.
Die möglichen Anwendungsfälle sind grundsätzlich sehr vielfältig. Wir müssen dabei stets im Blick behalten, welche realen Mehrwerte wir durch den Einsatz von Echtzeitdaten im Nationalpark schaffen können. Letztlich gilt es, immer abzuwägen, welche Technologien nicht nur innovativ sind, sondern tatsächlich zur Naturbeobachtung und Sicherheit im Nationalpark beitragen können.
Vielen Dank für die spannenden Einblicke in die Arbeit des Schweizerischen Nationalparks, Herr Wiesmann.
