Landnutzungswandel und Landdegradation in Spanien EI cambio en el USO del suelo y la degradacion del territorio en Espaiia Marzolff, Ries. de la Riva, Seeger (Eds.) 2003

Marzolff, I. pp. 143-162

APLICACION DE LA FOTOGRAF~A AEREA DE ALTA HOCHAUFL~SENDES LUFTBILD-MONITORING RESOLUCION TOMADA A PARTIR DE UN Z E P E L ~ VON VEGETATIONSENTWICKLUNG UND AEROSTATICO TELEDIRIGIDO AL SEGUIMIENTO GEOMORPHODYNAMIK IN ARAGON DE LA D I N ~ I c A VEGETAL Y GEOMORFOL~GICA (SPANIEN) MITTELS FERNGESTEUERTER EN CAMPOS ABANDONADOS EN A R A G ~ N ( E S P ~ A ) HEISSLUFTZEPPELINE

Irene MARZOLFF

Institut für Physische Geographie, Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main. Postfach 11 1932, Frankfurt am Main (Germany).

E-mail: marzolff@em.uni-frankfurt.de

Abstract: The EPRODESERT research project investigates geomorphological processes und their relafion to vegetation development on abandonedfields in Aragbn, employing various investigation niethods which include rnonitoring of test areas by remote sensing. Due to the necessiw of high spatial und temporal resolution correspondiilg to the inagr~itudes und dynamics of the processes involved, conventional aerial photography or satellite irnagery could not be used. Instead, a hot-air blimp system was specially developed for repeated documerltation of the test areas with images scales between 1:200 und 1:lO 000. Using irnage processing und GIS software. various image interpretation techniques were applied for constructioiz o f a Process- Geomorphological Information System combining information layers oir vegetation cover und life forins, actual geon~orphological processes und relief Parameters. The data layers served for statistical arlalysis und interpretation of fhe development und relationships of the individual factors at three fest sites behveen the serni-arid Ebro Basin aizd the humid High Pyrenees. Despife a generally negative correlation of geornorphological process activiy uith vegefation cover dei ls i~, no simple relationship between these factors or their development could be observed, aiid contradicfory developnieiifs ofren take place in close vicinity. In contrast to coninion assumptions, erosive sheer wash still occurs at vegetation cover of 60% und niore aild may irltensrb yet even with iizcreasirlg vegetatioir cover: These investigatioiis also demonsfrate the as yet little esploited pofeiltiul qf large-scale remote sensing using low cost Systems integrated with iiliage processing aird geographical inforrnatioti sysreins. Key words: Aerial photographic monitoring, hot-air blinip, vegetation cover, geomorphodynamics, digital image processirzg, GIS.

Rksumk: Le projet de recherche EPRODESERT examine des processus de la gkortiorphodynamique actuelle eii rapport avec la ' formation de la vkgkfation sur des surfaces de culture extensives eri Aragbn. La kchelle et la dynarnique du processus irkcessitent

une haute rksolufion spatio-temporelle qui rend impossible le recours a des prises de vue coni~eiztionnelles akrieiiiles et des images ; satellites. Un systenie de montgolfiere - un dirigeable type Zeppelin - spkcialement mis en place a perrriis de renseigner b distance

,-,X!, + et b plusieurs reprises sur les surfaces examinkes a des 6chelles entre 1 :200 et 1 :1O 000. A l'aide de divers prockdks d'analyse, I'

b partir d'images akriennes digitaliskes er eil utilisant des logiciels de fraitement d'images et de SIG, il a kfk mis en place un systeme d'information des processus gkomoiphologiques qui s'applique aux themes tels que la couverfure vkgktale, la forrne d'exisfence de la vkg6tation, les processus gkomoiphologiques aiizsi qu 'au parametre de relieJ: Les skries de donnkes ont servies d'analyse statistique et d'interprktaiioii des ivolutions et des rapporfs entre les diffkrents facteurs sur plusieiirs surfaces dle.ramen, situkes entre le bassin semi-aride de I'Ebro et des Hautes-Pyrknkes humides. Malgrk un rapport nkgatifginkral. on ne corlsfate aucune simple corrklation voire de changernent entre la couverture vkgkrale et la gkomorphodynamique; des kvolurions contradictoires sont proches. Contrairernent aux rksultats des exameizs de la dkgradation des terres corzstatks gknkralement, les processus de ruissellement krosif se produisent dans le cas d'urie couverture de 60% et plus et s'accroisseiit encore lorsque simultankrtient il y a formation vkgktale. Les recherches soulignent err outre le potentiel encore peu utilisk que suppose l'exan~eiz a distance b grande kchelle altec des sysfemes de prises de vue au CO& avantageux et en rapport avec et des systkmes d'infonnafions gkographiques. Mors-clks: Surveillance aux images akrieiiries, dirigeable 6 air chaud, couverture vkgktale, gkomorphodynamique, traitement digital des images, SIG.

Resumen: EI proyecto EPRODESERT invesfiga procesos de Zusammenfassung: Das Forscliungsprojekt EPRODESERT dinamica geomorfoldgica actual en relaci6n con el desarrollo de untersucht Prozesse der aktuellen Geomorphodynarnik im la vegetacibn en areas bajo uso extensiv0 de Aragbn. Para ello se Zusammenhang mit Vegetatiorlsentwickluilg auf exten- han iitilizado, entre otras tkcnicas, k todos de teledeteccidn, los sivierten Nutzflächeiz in Aragbn. Dabei kommen unter ciiales, debido a la necesidad de altas definiciones espaciales y anderen auch fernerkiindliche Methoden zum Einsatz. die temporales adecuadas a la dimensidn y a la dinarnica del wegen der Notweridigkeif hoher, der Prozessebene und

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proceso, no podian basarse eri las fotografias akreas o por satilite convencionales. Uri sisterria corisisterite eri rtrl zepelin por aire caliente desarrollado especialrrierite posibilitb la repetida documentacibn a distancia de arkas de estudio a escalas entre 1:200 y1:lO 000. Sobre la base de irruigenes aireas digitalizadas se desarrollb, mediante el USO de distintos procesos de valoraciolz y usando programas informdticos Para el tratamiento de irnagenes y SIG, un sistema de infonnacibn de procesos geomorfolbgicos Para las dimensiones tematicas cobertura vegetal, formas de vegetacibn, procesos geomorfolbgicos actuales y parhmetros del relieve. Los datos sirvieron Para el analisis estadistico y Para la interpretacibn de los desarrollos y relaciones de y entre los distintos factores en varias parcelas experimentales situadas entre la cuenca del Ebro semiarida y el Alto Pirineo hirnedo. A pesar de una correlacibn gerieralmente negativa, no es posible establecer una sencilla correlacibn entre la cobertura vegetal y la dinamica geomorfolbgica o con su cambio; aparecen desarrollos antagbnicos en areas muy prbximas entre si. Es posible apreciar procesos erosii*os de lavado -al contrario de 10 que se presupone generalmerite er1 otros trabajos sobre la degradacibn del territorio- iricluso corl coberturas vegetales superiores al60%, aumer~tarido a pesar de que crezca a su vez el porcentaje de cobertura. EI trabajo de investigacibn pone de relieve el potencial, hasta ahora poco utilizado, de la teledeteccion a gran escala cori sistemas de toma cle ilncigenes econdmicos combinados con el rratamiento digital de imageries y los sistemas de informacibri geogrcificos. Palabras clave: Seguimiento mediante forografh akrea, zepelin aerostatico teledirigido, coberrrtra vegeral, dirin'rrlica geomorfoldgica, tratamiento de iniageries digitales, SIG.

-dynamik entsprechende11 räumlichen und zeitlichen Auflösungen, nicht auf konventionelle Luft- und Satelliten- bilder zurückgreifen konnten. Ein speziell enwickeltes He$- luftzeppelin-System ermöglichte die wiederholte fenierkrtiid- liche Dokumentation der Untersuchurigsflächeri iii MaJ- stäben zwischen 1:200 ulid 1:lO 000. Auf der Basis der digitalisierten Luftbilder entstand rriit i*erschiederieri Ausiverreilerfahren unter Verwendung vor1 Bildverarbeiturlgs- urld GIS-Sqfiware ein prozessgeomorphologisches Informa- tiorissystern der1 thematischen Ebenen Vegetatiolis- berleckurlg, Leberisformen der Vegetatioli, aktuelle geomorphologische Prozesse sowie Reliefparalneter: Die Datensätze dienten zur statistischen Analyse urid Interpre- tation der Entwicklurlgen und Zusammerihänge der verschiede~ieri Faktoren auf mehreren Testflächen zwischeri dem serriiariderl Ebrobecken und den humiden Hochpyrenäen. Trotz eirierri geriere11 rlegativen Zusammenhang lässt sich keirie eirlfnclie Korrelation zwischen Vegetationsberleckung rtrld Georriorphodyrlcirriik bzw. ihrer Verülzderung feststellelz; gegerlsätzliclie Eiint~icklrtrigen finden sich !iahe beieinander: Erosive Spülprozesse firideri - anders als bei Untersuchurigen zur Landdegradation im Allgemeinen angenonirneri wird - noch bei Bedeckungen uni 60% urid mehr statt und verstärken sich auch noch bei gleichzeitiger Bedeckurigszunahme. Die Untersuchurigen verdeutlichen zudem das bisher wenig genutzte Potential der groJmaJstäbigeri Ferrierkuridur~g rriit kosteligiilistigen Aufnahmesystemen in Verbiridurig rriit digi- taler Bildbearbeitulig urid Geographischeri Iriforriiatioris- systemen. Sclilüsselwörter: Lufrbildmonitoring, Heißlufizeppeliri, Vegetatio~isberlecku~ig, Geomorpliod)~i~arnik, digitale Bilrlverarbeituiig, GIS.

1. Introduccion 1. Einleitung

Junto a los trabajos de Jöckel et al., Langhagen y Hirt, Ries y Sauer que aparecen en esta publicacion, este estudio quiere resefiar algunos aspectos del proyecto EPRODESERT, el cual se ha ocupado entre los afios 1995 y 2000 de la investigacion de los procesos geomorfol6gicos relacionados con la degradacion del paisaje en la Autonomia de Arag6n (Espafia) (ver Ries, Seeger y Marzolff, 1997; Marzolff, 1999; Ries, 2000; Ries' y Marzolff, 2003). La especializacion de nuestra investigacion en Aragon se concentra en los procesos actuales de la geomorfodinimica en relacion con el desarrollo de la vegetacion en ireas bajo explotacion extensiva, sobre todo en ireas paralizadas momentaneamente o abandonadas.

Neben den Beiträgen von Jöckel et al., Langhagen & Hirt, Ries und Sauer in diesem Band stellt auch dieser Beitrag Aspekte der Arbeit aus dem Projekt EPRODESERT vor, das sich von 1995 bis 2000 mit geomorphologischer Prozessforschung im Zusammenhang mit Land- degradationsfragen in der spanischen Autonomia Aragon beschäftigt hat (vgl. Ries, Seeger & Marzolff, 1997; Marzolff, 1999; Ries, 2000; Ries & Marzolff, 2003). Der Schwerpunkt der Forschungen lag auf Prozessen der aktuellen Geomorphodynamik im Zusammenhang mit Vegetationsentwicklung auf extensivierten Nutzflächen, vor allem vorübergehend stillgelegten und aufgegebenen Ackerflächen.

E1 cambio en el uso del temtono conduce, en el irea Der Landnutzungswandel führt im Untersuchungsraum zu investigada, a diferentes tendencias en la intensidad de verschiedenen Extensivierungstendenzen: im Ebrobecken dicho uso extensivo: la politica agricola de la Union wirkt sich die Agrarpolitik der Europäischen Union durch Europea provoca en la cuenca del Ebro el abandono de zunehmende Stilllegung ehemals regelmässig bearbeiteter campos de secano que anteriormente habian sido Trockenfeldbauflächen aus, während in den Pyrenäen

Aplicaci6n de la fotografia aerea de alta resoluci6n tomada a partir de un zepelin aerosthtico teledirigido.. . Hochauflösendes Luftbild-Monitoring von Vegetationsentwicklung und Geomorphodynarnik in Arag6n (Spanien). . . 145

explotados con regularidad, mientras que en los Pirineos, ya desde pnncipios del siglo XX, pero sobre todo en los ultimos 30 afios, el kxodo rural y la mecanizacion han ocasionado el abandono de las tierras de cultivo (Garcia- Ruiz y Lasanta, 1994). En este punto, el abandono de los campos esta a menudo relacionado con su posterior USO

como tierra de pastoreo. En ambos casos, la transformaci6n del USO del territorio viene unida al cambio de la cubierta vegetal y de la dinirnica geomorfol6gica de dichas tierras.

bereits seit Beginn des letzten Jahrhunderts, vor allem aber in den letzten 30 Jahren, die Landflucht und Mechanisierung die Aufgabe ackerbaulich genutzter Gebiete verursacht (Garcia-Ruiz & Lasanta, 1994). Hier ist die Stilllegung der Flächen häufig verbunden mit ihrer Folgenutzung als Weideland. In beiden Fällen ist der Landnutzungswandel mit einer Veränderung der Vegetationsbedeckung und der geomorphologischen Prozessdynamik auf den Flächen verbunden.

E1 transecto investigado (Fig. 1) se extiende desde el Das Untersuchungstransekt (Abb. 1) zieht sich von der escalon alpino de la Sierra de Aisa a travks del Valle de Hochgebirgsstufe der Sierra de Aisa über das Valle de Borau Borau y del Prepirineo, con Bentu6 de Rasal y Sabayes, und die Vorpyrenäen mit Bentu6 de Rasal und Sabayks bis hasta la cuenca del rio Ebro al sur de Zaragoza en Uno ins Ebrobecken südlich von Zaragoza und damit über einen de los gradientes climiticos mis abruptos de Europa. der steilsten klimatischen Gradienten Europas.

Fig. 1. Location of EPRODESERT study areas in Aragon, North-East Spain.

Fig. 1. Localizaci6n de las zonas investigadas por Abb. 1. Lage der EPRODESERT-Untersuchungsgebiete in EPRODESERT en Arag6n. Aragon, Nordostspaiiien.

Los procesos de erosion vienen determinados a diferentes Erosionsprozesse sind auf verschiedenen und gerade escalas por los factores vegetacion, suelo, relieve, clima y auch sehr kleinräumigen Maßstabsebenen durch die naturalmente por la explotacion temtorial actual. Para su Hauptfaktoren Vegetation, Boden, Relief und Klima investigacion, ademhs del estudio de parimetros claves und natürlich durch die aktuelle Landnutzung

146 Irene MARZOLFF

con ticnicas de medicion que permitan cuantificar la infiltracion del agua y la pirdida de suelo (ver Jöckel et al. asi como Sauer en esta publicacion), se utilizarin tambiin ticnicas de teledeteccion y de procesamiento de informacion geogrifica. Para el seguimiento de la degradacion y de la erosion a escala regional y global es cada vez mis comente el USO de fotografias akreas y de imigenes tomadas por satilite combinadas con las tkcnicas que ofrecen los SIG. Sin embargo, para contestar a las diferentes preguntas que se plantean dentro del marco de esta investigacion resulta problemitico el hecho de que la resolucion temporal y espacial de estas imigenes aereas o tomadas por satilite pueda no ser la adecuada Para la observacion de la situacion y/o de la dinimica de los procesos erosivos (Marzolff, 1999: 15 y ss.), ya que la erosion depende de la cobertura vegetal y de las formas que presente el microrelieve, y istos son aspectos que pueden variar extraordinariamente dentro de un espacio muy limitado.

Las fotografias aireas provenientes de mediciones del terreno o las imagenes provenientes de satklite como las del IKONOS presentan resoluciones que aun no penniten identificar y delimitar semejantes procesos sobre la superficie del terreno. La resolucion temporal o su cadencia no son 10 suficientemente altas o flexibles como para permitir un seguimiento muy concreto como el que pueda ser necesario realizar, tras, por ejemplo, un fenomeno puntual de precipitaciones torrenciales o tras el laboreo de tierras.

Aunque los mitodos existentes de teledeteccion de imigenes y de anilisis SIG son indudablemente apropiados, istos tendrian que ser adecuados a la escala en la que se pretende actuar. En el marco del proyecto EPRODESERT se desarrollo un sistema de teledeteccion para el seguimiento de superficies de reducidas dimensiones, desde algunos metros cuadrados hasta unas pocas hectireas (Marzolff, 1999: 34 y ss.; Marzolff y Ries, 2000; Ries y Marzolff, 2003). Los requerimientos indispensables que debia reunir este sistema eran un amplio abanico de alturas de vuelo Para obtener escalas de trabajo y niveles de resolucion en relacion a las necesidades de cada momento, una tasa de repetibilidad muy flexible, un bajo coste y una utilizacion y transporte faciles.

bestimmt. Naheliegend für ihre Erforschung sind neben der Untersuchung von Schlüsselparametern mit Messtechniken zur Quantifizierung von Infiltrations- und Bodenabtragsraten (vgl. Jöckel et al. sowie Sauer in diesein Band) Techniken der Fernerkundung und Geographischen Informationsverarbeitung. Luft- und Satellitenbilder finden in Verbindung mit GIS- Techniken zunehmend Einsatz beim Monitoring von Landdegradation und Bodenerosion in regionalem oder gar globalen Maßstabsbereich. Problematisch für die im Rahmen dieses Projektes bearbeiteten Fra- gestellungen ist jedoch, dass sich die mit Standardluft- bildern und Satellitenbildern verfügbaren räumlichen wie auch zeitlichen Auflösungen nicht mit der Prozessebene bzw. der Prozessdynamik decken (Marzolff, 1999: 15ff.): Das Erosionsgeschehen spielt sich in Abhängigkeit von kleinräumig sehr variabler Vegetationsbedeckung und variablen Formen des Mikroreliefs ab.

Luftbilder aus Vermessungsbefliegungen und neueste Satellitenaufnahmen wie IKONOS-Bilder haben immer noch Auflösungen, die es nicht erlauben, solche Prozesse an der Bodenoberfläche zu identifizieren und gegen einander abzugrenzen. Auch die temporale Auflösung oder Wiederholrate ist nicht hoch oder flexibel genug für ein Monitoring, das ganz gezielt zum Beispiel unmittelbar nach einem Starkregenereignis oder nach dem Pflügen eines Ackers durchgeführt werden muss.

Obwohl die vorhandenen femerkundlichen Methoden der Bildverarbeitung und GIS-Analyse generell zweifellos geeignet sind, mussten sie entsprechend auf die zu bearbeitenden Maßstabsebenen angepasst werden. Im Rahmen des DFG-Projektes EPRODESERT wurde daher ein Fernerkundungssystem entwickelt, das speziell auf das Monitoring von kleinen, wenige Quadratmeter bis wenige Hektar großen Flächen zugeschnitten ist (Marzolff, 1999: 34ff.; Marzolff & Ries, 2000; Ries & Ma~zolff, 2003). Voraussetzung bei der Systementwicklung waren flexible Flughöhen und damit Bildmaßstäbe und Auflösungen, die den verschiedenen Prozessebenen gerecht werden, flexible Wiederholrate, Kostengünstigkeit, einfache Bedienbarkeit und Transportabilität.

2. Mdtodo de sobrevuelo fotografico a gran escala 2. Methode der großmaßstäbigen Luftbildbefliegung

EI zepelin de seguimiento del Departamento de Der Monitoring-Zeppelin des Instituts für Physische Geografia Fisica de la Universidad de Frankfurt (Fig. 2) Geographie der Universität Frankfurt (Abb. 2) ist der

Aplicacion de la fotografia aCrea de alta resoluci6n tomada a partir de un zepelin aerost6tico teledirigido.. . Hochauflösendes Luftbild-Monitoring von Vegetationsentwicklung und Geomoiphodynamik in Arag6n (Spanien). . . 147

es el sucesor de un primer modelo algo mis pequefio perteneciente a la Universidad de Friburgo. Combina el sistema por aire caliente abierto con la forma mis estable a las corrientes de un dirigible. Sus cuatro quemadores Lisan gas propano Iiquido en botella de aluminio, el cual resulta muy economico y permite cerca de una hora de autonomia de vuelo, 10 que, por lo general, resulta suficiente Para 1a exposicion de dos carretes de 36 fotos. Las peliculas y las botellas de gas propano pueden cambiarse en todo momento sin necesidad de tener que desmontar todo el sistema.

Nachfolger eines ersten, etwas kleineren Modells, das der Universität Freiburg gehört. Er kombiniert ein offenes Heißluftsystem mit der Form des wesentlich windstabileren stromlinienförmigen Luftschiffes. Der Vierfach-Brenner wird mit kostengünstigem flüssigem Propangas aus einer Aluminiumflasche betrieben, deren Gasvorrat für Ca. 1 Stunde Fahrt genügt - i.d.R. aus- reichend für die Belichtung von zwei Kleinbildfilmen h 36 Bildern. Filme und Gasflaschen können jederzeit gewechselt werden, ohne dass das System abgerüstet werden muss.

Zeppelin shape

fins for improved stability <,, .. in windy conditions

blimp envelope 220 mS hot air within 52glmz rip-stop nylon, load carrying capacity approx. 25 kg

&---T , I

- . ~- , I

material, guides air to - plumb line burner and into blimp J for estimation of

/'Li!-: rnetal storage frame

flying height and rernote cOntrol image centre J

operates burner ' , with burner, electronics, and camera

power and gas supply system

rnarker boorns camera backet indicating orientation with of 24 x 36 mm image camera System ' P? format suspended from , ~

cardan joint

Fig. 2.The hot-air monitoring blimp of the Departinent of Pliysical Geography, Frankfurt University.

Fig. 2. EI zepelin de seguimiento del Departamento de Abb. 2. Der Monitoring-Zeppelin des Instituts für Physische Geografia Fisica de la Universidad de Frankfurt. Geographie der Universität Frankfurt.

EI sistema de cimaras, compuesto por dos cimaras Das Kamerasystem aus zwei Spiegelreflexkameras reflex (para el posicionamiento de diferentes imagenes o (für den Einsatz verschiedener Filme oder Objektive) objetivos) permite un giro de 360" mediante control ist zur gezielten Ausrichtung des rechteckigen Bild- remoto electronico Para orientar el formato rectangular formats mittels elektronischer Winde um 360" de las fotos de forma precisa. drehbar.

Una suspension cardin amortiguada asegura junto con Eine gedämpfte Kardanaufhängung sichert gemeinsam la lentitud de movimiento del zepelin la toma de mit der Bewegungsträgheit des Zeppelins ver-

152 Irene MARZOLFF

La buena posicionabilidad del zepelin pennite observar Die gute Positionierbarkeit des Zeppelins ermöglicht es, las mismas zonas con las mismas escalas repetidamente. annähernd gleiche Ausschnitte und Maßstäbe bei der Asi pueden documentarse e interpretarse de manera wiederholten Befliegung zu erzielen. Die Veränderungen adecuada todas las transformaciones que ha sufrido el der Untersuchungsfläche über die Zeit lassen sich damit terreno a lo largo del tiempo. gut dokumentieren und interpretieren.

Las fotos de seguimiento tomadas en las 5 parcelas Diese Monitonng-Aufnahmen, die von allen 5 investigadas no solo han tenido utilidad para una Testgebieten gemacht wurden, dienten jedoch nicht nur interpretacion puramente visual y descnptiva de las der rein visuell-deskriptiven Interpretation, sondern in mismas, ademhs han servido a una escala que abarca la dem Hauptmaßstabsbereich, der jeweils ein ganzes superficie total de cada parcela y tras su digitalizacion Testfeld abdeckt, nach der Digitalisierung als Grundlage como base para la creiicion de un sistema de für den Aufbau eines prozessgeomorphologischen infonnacion de procesos geomorfol6gicos. Informationssystems.

4. Evaluacion de los datos en un sistema de informa- 4. Datenauswertung in einem Prozessgeomorphologischen cion de procesos geomorfologicos Informationssystem

Los mapas digitales georeferenciados de las pa'rtelas Den digitalen georeferenzierten Testfeldkarten mit con una resolucion de 2,5 cm a la altura del suelo se einer Auflösung von 2,5 cm am Boden liegen basan en distintos mitodos de evaluacion (Fig. 5). Los verschiedene Auswerteverfahren zugrunde (Abb. 5).

I Multi-layer analysis wilh GIS - statistical analysis

I I

wiihin ihe complex of vegeidtion succeision and geomorphodynamics

Fig. 5. Flow chart with main interpretation and processing steps involved in assembling the Process-Geomorphological Information System.

Fig. 5. Esquema de los principales pasos de evaluacion en la creacion Abb. 5. Ablaufschema der wichtigsten Auswertungsschntte beim de un sistema de infomacion de procesos gwmorfol6gicos. Aufbau des Prozessgeomorphologischen Informationssystems.

Aplicacion de la fotografia aCrea de alta resolucion tomada a partir de un zepelin aerostatico teledirigido.. . Hochauflösendes Luftbild-Monitonng von Vegetationsentwicklung und Geomorphodynamik in Aragon (Spanien). . . 153

anilisis de imigenes posibilitaron la clasificacion a pequeiia escala de los grados de densidad de la cubierta vegetal, los patrones de distribucion de la vegetacion, los tipos de vegetacion asi como la determinacion de los procesos geomorfol6gicos y de las estructuras del nanorelieve (Marzolff, 1999: 69 y ss.). Tras la calibracion de las cimaras fotogrificas, se generaron mediante la evaluacion fotogramktrica de fotos akreas apropiadas modelos digitales del terreno con una resolucion de 25 cm y una precision de orientacion de unos 3-6 cm en la localizacion y de unos 6-1 0 cm en la altitud. Tomindolos como base se calcularon mapas de las pendientes, de las tendencias de curvatura y de las vias potenciales de escorrentia de las ireas estudiadas.

A modo de ejemplo se presenta a continuacion, con las liminas en color 1-4, alguno de los mapas:

La cobertura vegetal (Lamina 1) se clasific6 mediante una clasificacion multiespectral no supervisada. E1 ordenamiento de las clases en distintos grados de cobertura -entre 0 y 100%- se 1lev6 a cabo mediante interpretacion y mediante muestras tomadas en tierra. Para unir estos mapas con los procesos de erosion se utiliz6 un proceso de filtro de datos que daba una reproduccion fiel del patron de densidad de la vegetacion en superficies homogkneas en 5 clases, dando como resultado un detallado modelo de la cobertura vegetal. E1 mapa de Maria de Huerva 1 de abril de 1997 (ver Fig. 4) nos muestra como despuks de romper la costra superficial al arar el campo en mayo de 1996 y tras un pnmer inviemo humedo, la incipiente sucesion vegetal provoca un grado de cobertura muy variable en un espacio muy reducido. Los patrones mis grandes y a manchas estin provocados principalmente por las distintas profundidades de arado. Los mis pequefios y en forma de estrias se deben a la estructura terron-surco. E1 grado total de cobertura de la parcela experimental se situa en un 41 %.

A partir de estos mapas de vegetacion, disponibles pafa hasta ocho periodos distintos, se denvaron mediante un SIG mapas de cambios, los cuales fueron a su vez clasificados segun su grado de transformacion. La limina 2 nos muestra como hasta la siguiente primevera, en el aiio 1998, la positiva influencia climatica que se di6 en la zona aumento la cobertura vegetal hasta un 70%, y esto sobre todo en las zonas que partian con una menor densidad de vegetacion. Las zonas con mayor densidad apenas han experimentado cambios, mientras que las zonas con una densidad intermedia muestran cambios negativos.

Diese Bildanalysen ermöglichten die kleinräumige Klassifizierung von Bedeckungsgraden, Vertei- lungsmustern und Lebensformen der Vegetation sowie die Erfassung von geomorphodynamischen Prozessen und Nanorelief-Strukturen (Marzolff, 1999: 69ff.). Nach Kalibrierung der Kleinbildkameras konnten durch photogrammetrische Auswertung von geeig- neten Stereoluftbildern Geländemodelle mit einer Auflösung von 25 cm und einer Orientierungs- genauigkeit von 3-6 cm in der Lage und 6-10 cm in der Höhe hergestellt werden. Auf deren Grundlage wurden Karten der Hangneigung, der Wölbungs- tendenzen und potentieller Fließpfade für die Testfelder berechnet.

Beispielhaft sollen im Folgenden mit Farbtafel 1-4 einige Karten vorgestellt werden:

Die Vegetationsbedeckung (Farbtafel 1) wurde klassifiziert mit einer unüberwachten Multispektralklassifikation, die Zuordnung der Klassen zu Bedeckungsgraden zwischen 0 und 100% erfolgte mithilfe von Interpretation und terrestrischen Stichprobenaufnahmen. Zur Verschneidung mit den Karten der Erosionsprozesse wurden diese Datensätze einem Filterungsverfahren unterzogen, das eine mustergetreue Abbildung der Vegetationsdichte für homogene Flächen in 5 Klassen und damit eine sehr detailgenaue Wiedergabe der Vegetationsbedeckungs- muster liefert. Die Karte des Testfeldes Maria de Huerva 1 vom April 1997 (vgl. Abb. 4) dokumentiert nach dem Aufbrechen der Bodenkrusten durch das Pflügen des Feldes im Mai 1996 und nach einem erstmalig wieder feuchteren Winter, wie die beginnende Vegetations- sukzession für eine kleinräumig sehr variable Bedeckung sorgt. Die grossen, fleckenhaften Muster sind vorwiegend durch unterschiedliche Pflugtiefen bedingt, die kleineren streifenartigen durch die Schollen- Furchen-Struktur. Der Gesamtbedeckungsgrad des Testfeldes liegt bei 41%.

Aus diesen Vegetationskarten, die für die einzelnen Testfelder für bis zu 6 Zeitpunkte vorliegen, lassen sich im GIS rechnerisch Veränderungskarten ableiten, die ebenfalls in Veränderungsstufen klassifiziert wurden. Farbtafel 2 verdeutlicht, dass sich bis zum folgenden Frühjahr 1998 unter weiterhin günstigem klimatischen Einfluss die Vegetationsbedeckung auf insgesamt 70% erhöht hat, und dies vor allem auf den zuvor weniger dicht bewachsenen Bereichen. Zuvor bereits dicht bewachsene Stellen zeichnen sich durch wenig Veränderung aus, während die zuvor nur mässig stark bedeckten Bereiche auch negative Veränderungen aufweisen.

154 Irene MARZOLFF

Testfeld Maria de Huerva 1 Barranco de las Lenas, Maria de Huerva (Zaragoza)

Vegetationsbedeckung April 1997

0 5 10 15 mm

Qudlc EPRODECERT-LuEb~ldauhahmen Bi1dva;rbaningund Ratographie I Maßolff 8 Uarolff 1998

Color plate 1. Vegetation cover at the test site Maria de Huerva 1, April 1997 (see colour booklet).

Lamina 1. Cobertura vegetal en la parcela de Maria de Huerva Farbtafel 1. Vegetationsbedeckung auf dem Testfeld Maria de 1, abril de 1997 (ver anexo de figuras en color). Huerva 1, April 1997 (vgl. Anhang in Farbe).

Testfeld Maria de H u e i ~ a 1 Barranco de las Lenas, Maria de Huerva (Zaragoza)

Vegetationsbedeckung - Veriinderung April 1997 - April 1998

100 - >90 S'a Ahahme

90 - X 0 % Abnahme

60 - >30 %Abnahme

0 30->5%Abnahme

0 5 % Abtiahme - <5 %Zunahme

5 - G30 %Zunahme

30 - 6 0 %Zunahme

60 - <90 %Zunahme

90 - 100 % Zunalune

5 < O 15 mm I I I I I I - Quellt EPRODESERT Luf tb i idauhhen Bilduaarbahmungund Kmtographic I Uaaolff O Mazolff l9OS

Color plate 2. Vegetation cover change at the test site Maria de Huerva 1, April 1997 -April 1998 (see colour booklet).

Lamina 2. Cambios en la cobertura vegetal en la parcela de M d a de Farbtafel2. Verändemng der Vegetationsbedeching auf dem Testfeld Huerva 1, abrii de 1997 - abd de 1998 (ver anexo de fi,.was en color). Maria de Huerva 1, April 1997 - April 1998 (vgl. Anhang in Farbe).

Aplicacion de la fotografia akrea de alta resoluci6n tomada a partir de un zepelin aerosthtico teledirigido.. . Hochauflösendes Luftbild-Monitoring von Vegetationsentwicklung und Geomorphodynamik in Arag6n (Spanien). . . 155

Testfeld Maria de Huerva 1 Barranco de las Lenas Maria de Huerva (Zaragoza)

Aktuelle Geornorphodynamik

April 1997

0 kcinc Erosion

schwache Fläehcnspiiung

starkc Flächcnsp. mit Rillcnbilduna,

Rinncncrosion

Akkumulation

Color plate 3. Geomorphodynamics at the test site Maria de Huerva 1, April 1997 (see colour booklet).

Lamina 3. Geomorfodinhmica de la parcela de Maria de Farbtafel 3. Geomorphodynamik auf dem Testfeld Maria de Huerva 1, abril de 1997 (ver anexo de figuras en color). Huerva I . April 1997 (V@. Anhang in Farbe).

Testfeld Maria de Huerva 1 Barranco de las Lenas, Maria de Huerva (Zarayod > \'\

Geomorphodynamik -

Vergndening, April 1997 - April 1998

I [7 kclnc VerSndemng I

Spnlprozcssc ecctoppt

AW<i~rnulation pcstoppt

schwäehcrc Spuprozcssc stakerc Spülprozcssc

Color plate 4. Change of geomorphodynamics at the test site Maria de Huerva I , April 1997 -April 1998 (see colour booklet).

h i n a 4. Cambios en la geomorfodinamica de Ja parcela de M d a de Farbtafel4. Veräiiderung der Geoinorphodynmik auf dem Testfeld Huerva I, abril de 1997 - abnl de 1998 (ver anexo de figuns en color). Mafa de Huerva 1, April 1997 -April 1998 (vgl. Anhang in Farbe).

Irene MARZOLFF

Por el contrario, los procesos de la geomorfodinimica actual no se dejan establecer mediante el USO automitico de algoritmos de clasificacion. E1 ultimo proceso que haya tenido lugar sobre la superficie solo es posible de determinar, tanto sobre el terreno como a partir de fotos akreas, a partir de su forma correspondiente; el lavado de la superficie por ejemplo se identifica gracias a la presencia de una superficie encostrada, con numerosos canales pequeiios en paralelo y a la aparicion de islas aisladas de piedras y plantas. Estas caracteristicas quedan en las fotografias aereas apenas reconocibles -sombras, cobertura vegetal, microrelieve- y no se dejan definir ni mediante caracteristicas puramente espectrales ni tampoco por las de textura. Sin embargo, si es posible realizar una interpretacion visual apoyada por la toma de fotografias y por la experiencia sobre el terreno gracias a la alta definicion de las imagenes. Los procesos de la geomorfodinamica actual se establecieron por tanto mediante la interpretacion visual y su digitalizacion directa sobre la pantalla. Se clasificaron en las cinco clases: sin erosion, lavado debil o fuerte de la superficie, canales de erosion y acumulaci6n. Paralelamente a la ultima mostrada, la Iiimina 3 representa la geomorfodini5mica actual en abril de 1997. ~ s t a se caracteriza por la presencia pricticamente absoluta del lavado de superficie y por muchas pequeiias zonas de acumulacion entre los bien conservados terrones del ultimo arado realizado un afio antes. Aun se reconocen restos del canal de erosion observable en la figura 4a.

La transformacion de la dinamica geomorfologica hasta abril de 1998, tambien resumida en grupos, muestra un patron de espacios muy pequeiios y evoluciones contradictorias que casi limitan entre si (Lamina 4). En muchas zonas se frenaron los procesos de lavado (verde) o Se redujeron (azul), pero una quinta parte del area de estudio muestra un reforzamiento de dichos procesos (rojo) y un 45% de la superficie sin cambios (blanco) ha mantenido un lavado de superficie debil.

La tasa de la pkrdida de suelo real causada por la erosion no puede determinarse a partir de estas imigenes. Tampoco las tomas estkreo, a pesar de la gran amplitud de sus escalas, permiten evaluar con una precision de milimetros. Pero si son perfectamente adecuadas Para la cuantificacion de formas de erosion mas grandes a travks del calculo del volumen y ademas se puede derivar de ellas otros parametros del relieve.

Es sobre todo la longitud de la ladera la que juega en los procesos erosivos, junto con el ingulo de inclinacion de

Im Gegensatz zur Vegetationsbedeckung lassen sich die Prozesse der aktuellen Geomorphodynamik nicht mit automatisierten Klassifikationsalgorithmen erfassen. Der zuletzt auf der Oberfläche abgelaufene Prozess lässt sich sowohl im Gelände als auch in den Luftbildern nur aus seiner korrelaten Form ableiten; Flächenspülung zeigt sich beispielsweise an verschlämmter Oberfläche, Scharung von kleinsten Rillen und Stein- und Vegetationssockeln. Diese Informationen sind im Luftbild von zahlreichen anderen Informationen überlagert und verschleiert - Schattenwurf, Vegetationsbedeckung, Mikrorelief - und lassen sich nicht mit rein spektralen und noch nicht einmal texturalen Merkmalen definieren. Die visuelle Interpretation, unterstützt durch Detailaufnahmen und Gelän- deerfahrung, ist wegen der hohen Bildauflösung jedoch möglich. Prozesse der aktuellen Geomorphodynamik wurden daher mittels visueller Interpretation und direkter Digitalisierung am Bildschirm erfasst. Die Einteilung erfolgte in die 5 Klassen "keine Erosion", schwache und starke Flächenspülung, Rinnenerosion und Akkumu- lation. Parallel zur eben gezeigten Vege- tationsbedeckungskarte zeigt Farbtafel 3 die aktuelle Geomorphodynamik im April 1997. Sie ist geprägt von fast überall gegenwärtiger Flächenspülung und vielen kleinen Akkumulationsbereichen zwischen den nach einem Jahr noch gut erhaltenen Pflugschollen. Von der alten Erosionsrinne, die in Abb. 4a erkennbar ist, sind noch immer Reste vorhanden.

Die Verändemng der Geomorphodynamik bis zum April 1998, ebenfalls zusamengefasst in Gruppen, zeigt sehr kleinräumige Muster und gegensätzliche Entwicklungen nah beieinander (Farbtafel4). In vielen Bereichen wurden zwar Spülprozesse gestoppt (grün) oder vermindert (blau), aber ein Fünftel des Testfeldes weist auch eine Verstärkung von Spülprozessen auf (rot), und 45% der unveränderten Fläche (weiss) sind unverändert schwache Flächenspülung.

Die tatsächliche flächenhafte Abtragsrate durch Erosion lässt sich aus solchen Luftbildern nicht bestimmen. Auch die Stereoaufnahmen können trotz der sehr grossen Maßstäbe nicht mit einer Höhengenauigkeit im Millimeter-Bereich ausgewertet werden. Sie sind jedoch hervorragend geeignet zur Quantifizierung größerer Erosionsformen mittels Volumenberechnungen und zur Ableitung weiterer Reliefparameter.

Insbesondere die Hanglänge spielt als Steuerfaktor für Erosionsprozesse neben der Hangneigung eine wichtige

Aplicacion de la fotografia aerea de alta resoluci6n tomada a partir de un zepelin aerosthtico teledirigido.. . Hochauflösendes Luftbild-Monitoring von Vegetationsentwicklung und Geomorphodynamik in Arag6ri (Spanien). . . 157

la misma, el papel rnis importante. Se puede medir a partir de modelaciones basadas en modelos del terreno y refleja las cuencas locales asi como los recorridos potenciales de la escorrentia superficial. Se trataria naturalmente de recorridos puramente teoricos como los que cabria esperar sobre condiciones superficiales homogkneas. En realidad, estos recorridos se verian alterados tambikn por la cobertura vegetal, por las estructuras superficiales rnis finas y por distintos parimetros edhficos. No obstante, resultan interesantes junto con la cartografia especifica sobre la erosion.

5. Analisis estadistico de la relacion entre sucesion vegetal y geomorfodinamica

6

Para investigar las relaciones con los factores reflejados en los mapas digitales, los distintos planos fueron colocados conjuntamente y se analizaron estadisticamente (ver Fig. 5). Como era de esperar, en todos los terrenos estudiados aparecio una correlacion bisicamente negativa entre la actividad de los procesos geomorfol6gicos y el grado de cobertura vegetal. Estas relaciones son mucho rnis complejas de 10 esperado. Tambien se demuestran por otro lad0 diferentes relaciones dependiendo de cada una de las tres zonas climiticas y entre estas mismas segun los distintos tipos de vegetacion.

La influencia sobre la dinimica geomorfologica actual por parte del microrelieve queda determinada principalmente por formas de erosion lineares. Solamente donde existen grados de cobertura totales muy bajos predomina la influencia del relieve como factor clave en los procesos de erosion sobre el representado por la cobertura vegetal. A partir de aqui, el nanorelieve y el patron de laboreo del antiguo campo de labranza adoptan una gran influencia sobre la distribucion y la intensidad de los procesos geomorfol6gicos. Hay que resefiar como el resultado rnis importante de la investigacion que sobre las superticies estudiadas se aprecian procesos erosivos en ireas pequefias con una fuerte diferenciacion bajo grados de cobertura vegetal rnis altos de 10 que se suponia en distintas investigaciones hasta ahora.

Un buen ejemplo de esto se observa en la tabla 2, donde esta representado el resultado de la conjugacion de los mapas mostrados en las liminas 1 y 3 de la cobertura vegetal y de la dinimica geomorfologica en la parcela de Maria de Huerva 1 en abril de 1997. Aparecen representadas las combinaciones de cada una de las clases como una parte de todo el campo, como una parte de la clase de geomorfodinimica y como una parte de la clase de vegetacion.

Rolle. Sie lässt sich mithilfe von Modellierungen auf der Basis der Geländemodelle berechnen und widerspiegelt die lokalen Einzugsgebiete bzw. die potentiellen Fließpfade über das Gelände. Es handelt sich dabei natürlich um rein theoretische Abläufe, wie sie bei homogenen Oberflächeneigenschaften zu erwarten wären; in der Realität sind diese Fließpfade auch durch Vegetationsbedeckung, feinste Oberflächenstrukturen und verschiedene Bodeneigenschaften beeinflusst. Im Zusammenhang mit den Erosionskartierungen bieten sie dennoch ein interessantes Bild.

5. Statistische Analyse des Vegetationssukzession/ Geomorphodynamik-Zusammenhangs

Zur Untersuchung der Zusammenhänge der mit den digitalen Karten erfassten Faktoren wurden die verschiedenen Ebenen miteinander verschnitten und statistisch analysiert (siehe Abb. 5). Wie zu erwarten, ließ sich zwar auf allen Unter- suchungsflächen eine grundsätzlich negative Korrelation der geomorphologischen Prozessaktivität mit dem Vegetations- bedeckungsgrad beobachten, die Zusammenhänge sind jedoch viel komplexer als erwartet. Es zeigen sich zudem im einzelnen unterschiedliche Zusammenhänge für die drei Klimabereiche und innerhalb dieser für verschiedene Vegetations-Lebensformen.

Eine Beeinflussung der aktuellen Geomorphodynamik durch das Mikrorelief ist vor allem für lineare Erosionsformen nachzuweisen. Nur bei sehr geringen Gesamtbedeckungsgraden überwiegt der Einfluss des Reliefs als Steuerfaktor für Erosionsprozesse gegenüber dem der Vegetationsbedeckung; dann vermag auch das Nanorelief, das Bearbeitungsmuster der ehemaligen Ackerfläche, einen hohen Einfluss auf Verteilung und Intensität der geomorphologischen Prozesse zu nehmen. Als wichtigstes Untersuchungsergebnis mußte festgestellt werden, dass auf den beobachteten Flächen Ero- sionsprozesse in kleinräumig starker Differenzierung noch bei weit höheren Vegetationsbedeckungsgraden ablaufen als bei (meist großräumigeren) Untersuchungen zur Landdegradation im allgemeinen angenommen wird.

Beispielhaft für diese Situation zeigt die Kontingenztabelle in Tab. 2 das Ergebnis der Verschneidung der in Farbtafel 1 und 3 wiedergegebenen Karten der Vegetationsbedeckung und Geomorphodynamik auf dem Testfeld Maria de Huerva 1 im April 1997. Aufgetragen sind die Kom- binationen der einzelnen Klassen jeweils als Anteil des Gesarntfeldes, als Anteil der Geomorphodynamikklasse und als Anteil der Vegetationsklasse.

158 Irene MARZOLFF

Tab. 2. Contingency table of geomorphodynamics and vegetation Cover, April 1997, test site Mana de Huerva 1.

Tab. 2. Tabla de contingencia de la geomorfodinimica y de la Tab. 2. Kontingenztabelle Geomorphodynamik und Vege- cobertura vegetal, abril de 1997, parcela de Maria de Huerva 1. tationsbedeckung, April 1997, Testfeld Maria de Huerva 1.

Los valores confirman el fenomeno ya mencionado mis arriba sobre la aparicion de erosion incluso con tasas de cobertura vegetal muy altas, 10 cual quedo comprobado por todos los prograinas de medicion y de cartografia usados en el proyecto. En la bibliografia se sefiala una tasa del 30% como valor umbral critico a partir del cual la erosion tiende a disminuir (ver Thornes, 1995: 181). Sobre la parcela de MDHl aparece tambien un 49,2% del lavado superficial fuerte sobre un 0-5% de cobertura vegetal, pero este tambien aparece bajo otras clases de vegetacion: 13,3% aun sobre la clase 4 con un 60-90% de cobertura. Por el contrario, entre el 74 y el79% de las clases de vegetacion por encima de un 30% de cobertura se ven afectadas por una limpieza de superficie debil; asi mismo, casi el 15% y el 13% de las clases 3 y 4 se ven afectadas por un lavado de superficie fuerte.

I 2 3 4 5 keine Erosion schwache FS starke FS Rinnenspülung Akkumulation sin erosion e. difusa ligera e. difusa fuene lavado de ranuras acumulaci6n

Si transformamos las afirmaciones de esta tabla en un anilisis de correspondencia las observaremos mis

Total

Die Werte belegen das oben genannte Phänomen des Stattfindens von Erosion noch bei sehr hoher Vegetationsbedeckung, das durch alle Mess- und Kartierprogramme des Projektes nachgewiesen werden konnte. In der Literatur werden 30% Bedeckung meist als Schwellenwert genannt, ab dem Erosion signifikant nachläßt (vgl. Thornes, 1995: 181). Auf dem Testfeld MDHl finden sich zwar auch 49,2% der starken Flächenspülung auf 0-5% Vegetationsbedeckung, aber viel auch in anderen Vegetationsklassen: 13,3% noch auf Klasse 4 mit 60- 90% Bedeckung. Umgekehrt sind zwischen 74 und 79% der Vegetationsklassen über 30% Bedeckung noch von schwacher Flächenspülung betroffen, und immerhin fast 15 bzw 13% der Klassen 3 und 4 von starker Flächenspülung.

Als Korrespondenzanalyse umgesetzt, werden die Aussagen dieser Tabelle weiter verdeutlicht (Abb. 6). Es

1

0-<5%

2

5.~30%

3

30-<60%

4

60-<90%

5

90- 100%

Total

1248 198572 182021 323 109818

0.1% 11.1% 10.1% 0.0% 6.1%

0.3% 40.4% 37.0% 0.1% 22.3%

2.9% 17.2% 49.2% 5.2% 49.7%

2340 246229 72755 447 56694

0.1% 13.7% 4.1% 0.0% 3.2%

0.6% 65.1% 19.2% 0.1% 15.0%

5.5% 21.3% 19.7% 7.2% 25.7%

3654 195539 37757 225 25809

0.2% 10.9% 2.1% 0.0% 1.4%

1.4% 74.4% 14.4% 0.1% 9.8%

8.5% 16.9% 10.2% 3.6% 1 1.7%

8265 305948 49134 480 23540

0.5% 17.0% 2.7% 0.0% 1.3%

2.1% 79.0% 12.7% 0.1% 6.1%

19.3% 26.5% 13.3% 7.8% 10.7%

27356 208946 27995 4706 4920

1.5% 1 1.6% I .6% 0.3% 0.3%

10.0% 76.3% 10.2% 1.7% 1.8%

63.8% 18.1% 7.6% 76.1 % 2.2%

42863 1 155234 369662 6181 22078 1

2.4% 64.4% 20.6% 0.3% 12.3%

491982

27.4%

378465

21.1%

262984

14.7%

387367

21.6%

273923

15.3%

179472 1

100.0%

Aplicacion de la fotografia akrea de alta resolucion tornada a partir de un zepelin aerostitico teledirigido.. . Hochaufkosendes Luftbild-Monitoniig von Vegetationsentwicklurig und Geomorphodynamik in Ara& (Spanien). . . 159

claramente (Fig. 6). Aparece un claro gradiente de la findet sich ein klarer Gradient der Vegetations- cobertura vegetal, el cual presenta, como es de esperar, bedeckung, die in ordinaler Rangfolge wie erwartet en un orden jerirquico ordinal, una correlacion negativa einen negativen Zusammenhang mit Erosionsprozessen con los procesos de erosion: aufweist:

- "sin cobertura" se encuentra en clara relacion directa - "keine Bedeckung" steht in deutlichem Zusammenhang con el lavado de superficie, pero tambikn con la mit starker Flächenspülung, aber auch mit acumulaci6n: se trata de zonas donde las semillas o Akkumulation: hier handelt es sich um Bereiche, wo die los brotes han sido arrastrados por el agua. Samen oder aufkommende Vegetation zugespült wurde.

- La densidad muy alta de la vegetacion se asocia con "sin erosion", aunque en este caso en particular tambikn con canales de erosion, dado que en sus restos se ha desarrrollado una densa vegetacion durante el tiempo que dur6 el seguimiento.

- En las clases medias de vegetacion y geomorfo- dinimica no se aprecia una fuerte correlacion: todas se encuentran alrededor del eje de coordenadas. Esto significa que las tasas de cobertura vegetal de entre un 30% y un 60% aun no estin claramente unidas a una disminucion de los procesos de erosion y que por tanto podrian aparecer todas las clases de dinimica geomorfologica.

- Sehr dichte Vegetationsbedeckung ist assoziiert mit "keiner Erosion" - allerdings in diesem speziellen Fall auch mit "Rinnenerosion", weil sich in den Resten der alten Erosionsrinne in diesem Monitoring-Zeitraum ein dichter Bewuchs entwickelt hat.

- Bei den mittleren Vegetations- und Geomor- phodynamik-Klassen ergibt sich keine starke Korrelation: sie finden sich alle um das Achsenkreuz herum. Das heisst, dass mittlere Vegetations- bedeckungen zwischen 30 und 60% noch nicht deutlich mit einem Nachlassen der Erosionsprozesse verbunden sind und alle Geomorphodynamik-Klassen auftreten können.

0.0 0-5 1 .O 1.5 Dimension 2

Fig. 6. Correspondence analysis of geomorphodynamics and vegetation Cover, April 1997, test site Maria de Huerva I (f = 0.44).

Fig. 6. Anilisis de correspondencia entre geomorfodinimica y Abb. 6. Korrespondenzanalyse Geomorphodynarnik und cobertura vegetal, abril de 1997, parcela de Mafia de Huerva Vegetationsbedeckung, April 1997, Testfeld Maria de Huerva 1 (f = 0.44) 1 (f = 0.44)

-

60.90% V schwache

e. difusa 1 30.60% V

530%

starke Fläc e. difus;

acum

hl=0.16 (82.4%) Rinnrrosion keine Erosion lavado de ranuras sin erosion

90-100% V

Flächenspülung gera

A?=0.03 (16.9%)

ienspülung fuerte

0.5% V Akkuriulation

iIuci6n

160 Irene MARZOLFF

EI coeficiente de correlacion (I es con un 0,44 alto y puede Der Korrelationskoeffizient (I ist mit 0,44 recht hoch und aumentar al 0,61 bajo la influencia de las diferentes nochmals deutlich auf 0,61 steigerbar unter Einbeziehung formas de crecimiento de las plantas, las cuales no fueron der verschiedenen Wuchsformen von Pflanzen, die hier tenidas en cuenta en este trabajo. De introducirlas en el nicht berücksichtigt wurden. Es wird bei ihrer anilisis, veriamos como las matas plurianuales tendrian Einbeziehung in die Analyse deutlich, dass mehrjährige sobre la dinhmica geomorfol6gica una influencia Zwergsträucher ganz andere Auswirkungen auf die completamente distinta a las herbiceas anuales. Geomorphodynamik haben als einjährige Gräser.

Estos resultados son representativos para los resultados que resultan de la combinacion con un SIG de todas las parcelas: Siempre aparece una correlacion negativa pero en absolut0 linear entre la cobertura vegetal y la dinimica geomorfol6gica. Esta relacion es mis intensa en los Pirineos que en la cuenca del Ebro, puesto que en ellos el dificit hidnco no representa ninguna limitacion Para la cobertura vegetal. Sin embargo, el valor umbral se situa aqui mhs cerca del 60% que del 30%.

Diese Ergebnisse sind repräsentativ für die Resulate der GIS-Verschneidung für alle Testfelder: Es besteht immer eine negative, aber keineswegs lineare Korrelation zwischen Vegetationsbedeckung und Geomorphodynamik. Im Vergleich zum Ebrobecken wird dieser Zusammenhang stärker in den Pyrenäen, wo Wasserdefizit keine Limitierung für Vegetationsbedeckung darstellt. Auch dort liegt der Schwellenwert jedoch eher bei 60% als bei 30%.

-0.5 0.0 0.5 Dimension 2

+90- + A

Spillpmzesse gestoppt lavado parado

L5% V

+5-+3

unveräiden -30-

Fig. 7. Correspondence analysis of geomorphodynamics change and vegetation Cover change, April 1997, test site Marfa de Huerva 1 (f = 0.39).

Al=0.12 (79.2%) 00% V umulation gesto pt

!:umuiacion

schwächere Spülprozesse lavado reducido

+M)- +90% V

A2=0.03 (20.0%)

.-30-+60% V stärkere Spülprozsse

1% V lavado intensificado

- sin cambio -:;%V

-100- -30% V

Fig. 7. Aniilisis de correspondencia entre la diniimica Abb. 7. Korrespondenzanalyse Veränderung der geomorfologica y cobertura vegetal, abril de 1997, parcela de Geomorphodynamik und Vegetationsbedeckung, April 1997, Maria de Huerva l(f = 0.39) Testfeld Maria de Huerva 1 (f = 0.39).

Es posible introducir el factor tiempo si se combinan los Der Faktor Zeit lässt sich mit einbeziehen, wenn die valores correspondientes al cambio en la cobertura Datensätze zur Veränderung von Vegetationsbedeckung vegetal y a la dinimica geomorfologica (Liminas 2 y 4). und Geomorphodynamik (Farbtafel 2 und 4) mit- En el anilisis de correspondencia (Fig. 7) aparece un einander verschnitten werden. In der Korres-

Aplicacion de la fotografia aerea de alta resolucion tomada a partir de un zepelin aerostatico teledirigido.. . Hochauflösendes Luftbild-Monitonng von Vegetationsentwicklung und Geomorphodynamik in Arag6n (Spanien). . . 161

reforzamiento de los procesos de lavado incluso junto a un aumento paralelo de la cobertura vegetal de unos +30-60 puntos porcentuales. La contencion del lavado de la superficie aparece a partir de un aumento de la cobertura vegetal sobre un +60-90%. La intensificacion de la dinimica del proceso aparece incluso con un alt0 grado de cobertura y con un aumento de la misma. E1 valor umbral critico se situa aqui nuevamente mis cerca del 60% que del 30%. Toda la cartografia y los resultados de los experimentos de infiltraciori y de lluvia artificial realizados dentro del marco del proyecto apoyan esta tendencia.

6. Resumen y conclusion

Resumiendo se puede afirmar que:

pondenzanalyse (Abb. 7) zeigt sich eine Verstärkung von Spülprozessen auch noch bei gleichzeitiger Zunahme der Vegetationsbedeckung um +30-60 Prozentpunkte; eine Eindämmung der Flächenspülung ergibt sich erst bei Vegetationszunahmen um +60-90%. Eine Intensivierung der Prozessdynamik findet also noch bei hoher Bedeckung und bei Bedeckungszunahme statt. Der Schwellenwert liegt auch hier wieder eher bei 60% als bei 30% - auch die Feldkartierungen und die Ergebnisse der Infiltrations- und Beregnungsversuche innerhalb des Projektes stimmen mit dieser Tendenz überein.

6. Zusammenfassung und Schlussfolgerung

Zusammenfassend kann festgehalten werden:

- E1 mitodo de teledeteccion mediante un zepelin de - Die vorgestellte Femerkundungsmethode mit einem aire caliente teledirigido es excelente Para el ferngesteuerten Heißluft-Zeppelin eignet sich hervorragend seguimiento en detalle de superficies delimitadas. für das detailgenaue Monitoring von begrenzten Flachen.

- Los resultados del seguimiento mediante imigenes - Die Ergebnisse des Luftbildmonitorings weisen aireas indican que no existe una correlacion sencilla darauf hin, dass keine einfache Korrelation zwischen entre la cobertura vegetal y la dinamica geomorfologica; Vegetationsbedeckung und Geomorphodynamik las relaciones son en su conjunto mucho mas complejas besteht, die Zusammenhänge sind insgesamt viel de 10 esperado. ~ s t a s varian claramente en dependencia komplexer als erwartet. Sie variieren u.a. deutlich de, entre otros motivos, las precipitaciones, del mit Niederschlag, Bodenverkrustung und Lebens- encostramiento de la superficie y de las formas de vida. formen.

- Tienen lugar procesos erosivos que se acentuan - Erosive Prozesse finden statt und verstärken sich + incluso con tasas altas de cobertura vegetal y con un auch noch bei hoher Vegetationsbedeckung und bei

aumento de las mismas. Bedeckungszunahme.

- Aparecen evoluciones contrapuestas en espacios muy cercanos entre si, tanto en el desarrollo de la vegetacion como en el desarrollo de la dinimica geomorfologica.

Estos resultados deben observarse criticamente, no solo en relacion con la politica de abandono de tierras de la Union Europea sino tambiin en relacion con las cuestiones del mktodo en la investigacion de la degradacion: Los estudios de teledeteccion a pequefia y mediana escala derivan el peligro de erosion y los daiios que ista provoca en la mayoria de los casos del grado de cobertura vegetal existente. Nuestros resultados indican que es necesario utilizar, segun los distintos grados de cobertura, correlaciones establecidas empiricamente con la dinamica geomorfol6gica en vez de predeterminar una simple correlacion lineal. Ademis muestran el gran potencial de las fotografias aireas a gran escala en la

- Gegensätzliche Entwicklungen sowohl bei der Vegetations- als auch bei der Geomorphodynamik- Entwicklung finden sich räumlich nah beieinander.

Diese Ergebnisse sind als kritisch zu betrachten, nicht nur im Zusammenhang mit der Stilllegungspolitik der Europäischen Union, sondern auch im Bezug auf methodische Fragen der Degradationsforschung: Fernerkundliche Studien in mittleren und kleinen Maßstabsbereichen leiten die nicht unmittelbar kartierbare Erosionsgefahrdung und Erosionsschäden meist über den Vegetationsbedeckungsgrad ab. Unsere Ergebnisse zeigen, dass es notwendig ist, dabei für verschiedene Bedeckungsgrade empirisch ermittelte Zusammenhänge '

mit der geomorphologischen Prozessdynamik anzu- wenden, eher als einen einfachen linearen Zusammenhang vorauszusetzen, und verdeutlichen das große Potential

162 Irene MARZOLFF

investigacion de los procesos geomorfol6gicos y en la großmaßstäbiger Luftbilder für die geomorphologische busqueda de respuestas a cualquier otra pregunta Prozessforschung und darüber hinaus für weitere raum- relacionada con el espacio. bezogene Fragestellungen.

Agradecimientos Danksagung

Este trabajo ha contado con el apoyo del proyecto de Diese Arbeit wurde im Rahmen des For- investigacion "Landnutzungswandel, Erosion und schungsprojektes "Landnutzungswandel, Erosion und Desertifikation in Nordostspanien (EPRODESERT)" Desertifikation in Nordostspanien (EPRODESERT)" (Ri 83511-3), financiado por la Deutsche For- (Ri 83511-3) durch die Deutsche Forschungs- schungsgemeinschaft DFG. gemeinschaft DFG gefördert.

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erschienen in:MARZOLFF, I., RIES, J. B., DE LA RIVA, J. & SEEGER, M. (Hrsg.) (2003): Landnutzungswandel und Landdegradation in Spanien – El cambio en el uso del suelo y la degradación del territorio en España. Ergebnisse des Workshops vom 18.-21.10.2001 in Frankfurt am Main. – Sonderband Frankfurter Geowissenschaftliche Arbeiten/Monografías de la Universidad de Zaragoza. 292 S., Frankfurt am Main, Zaragoza.