Projekt 26854/01

ntwicklung und Erprobung eines Systems von dezentralen mobilen Erfassungsgeräten und zentralen GIS-Anwendungen zur Steigerung von Qualität, Effizienz und Attraktivität der ehrenamtlichen Artenerfassung im Gelände (Artenerfassung digital in Niedersac[…]

Projektträger

Carl von Ossietzky Universität Oldenburg Institut für Biologie und Umweltwissenschaften (IBU) Arbeitsgruppe Vegetationskunde u. Naturschutz
Ammerländer Heerstr. 114 - 118
26129 Oldenburg
Telefon: 0441/798-4717

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Das Wissen um Vorkommen und Verbreitung wildlebender Tier- und Pflanzenarten in Niedersachsen stützt sich wesentlich auf die Arbeit von ehrenamtlichen MitarbeiterInnen in Naturschutzverbänden, die ihre Arbeitsergebnisse der zuständigen Fachverwaltung melden. Im Zeitalter der Automatisierung von Er-fassung, Übertragung und Verarbeitung von Daten bieten sich Methoden an, die den derzeitigen Arbeits-ablauf erleichtern und beschleunigen. Derzeit werden Aufnahmen im Feld noch mit Notizblock, Kompass und Bestimmungsbüchern durchgeführt. Die Standortbestimmung per GPS, die Vorortbearbeitung von Information mit einem Smartphone und die Datenübertragung per UMTS/GPRS entsprechen heute dem technischen Alltag. Eine Übertragung von im Feld erfassten Daten direkt an die zuständige Fachverwal-tung kann dort den erforderlichen Bearbeitungsaufwand reduzieren und zu Einsparungen führen. Zudem können die Beobachtungen zeitnah übermittelt werden; auch Rückkoppelungen an die Ehrenamtlichen noch während des Erfassungszeitraums sind möglich. Ziel des Vorhabens war die Konzeption, Entwick-lung und Erprobung einer geeigneten Infrastruktur und einer die Arbeit vereinfachenden Erfassungssoft-ware zum Einsatz auf marktüblichen Smartphones und Tablet PCs sowie die Bereitstellung, Visualisie-rung und Analyse der erfassten Daten mit dem WebGIS-Portal eMapper. Diese Software sollte an die Er-fordernisse im Zusammenhang mit amtlich zu erhebenden Artendaten (Libellen und Vögel) angepasst werden. Mit den zu entwickelnden Komponenten der Artenerfassung und dem Einsatz mobiler Endgeräte können insbesondere jüngere Menschen für ehrenamtliche Tätigkeiten im Naturschutz angesprochen werden und dem Trend der Überalterung bei den ErfasserInnen entgegenwirken. Die Softwareprodukte sollten in ausgiebigen Geländetests erprobt werden um Schwachstellen auszubessern.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAusgehend von der grundlegenden Planung der Architektur des Artenerfassungssystems wurden die Aufgaben nach Arbeitspaketen aufgeteilt durchgeführt. Beginnend mit der Entwicklung von Erfassungs-hilfen für die Artenbestimmung von Brut- und Rastvögeln sowie von Libellen durch den NABU und die AG Libellen in Zusammenarbeit mit der Jadehochschule, folgte die Umsetzung mit der Entwicklung der Bestimmungs- und Erfassungssoftware für die erworbenen Testgeräte (Samsung Galaxy, IPhone, IPad, Motorola Defy, Betriebssysteme Android und IOS) innerhalb der ersten zwei Quartale. Die Endgeräte wurden nach vorhandenen Schnittstellen, Möglichkeiten der Integration eigener Software und Handlich-keit aber auch nach den Kosten gewählt. Für die Implementierung der Methoden der Artenerfassung wurden Treffen zwischen Entwicklern und ehrenamtlich sowie beruflich Tätigen Artenerfassern durchge-führt. Hier wurden die Methoden in Worklflows aufgezeichnet und anschließend in die Erfassungskomponenten integriert. Für die Bestimmung von Libellenarten konnte ein Bestimmungsschlüssel des NABU herangezogen und digital aufbereitet werden. Artensteckbriefe für Vögel und Libellen konnten auf Basis von Informationen aus einschlägiger Literatur und anhand von Fotos und Zeichnungen ehrenamtlich Tätiger sowie aus Wikipedia-Quellen hergestellt werden. Die zu erhebenden Parameter der Artenerfassungen richteten sich nach den vom Niedersächsischen Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz angebotenen Meldebögen. Der Libellen-Erfassungsbogen wurde um ergänzende Parameter der Meldebögen aus Baden-Württemberg und Nordrhein-Westfalen erweitert. Um die Erfassung von Arten zu kontrollieren, wurden Plausibilitätskontrollen auf Basis der in den Apps vorliegenden Arteninformationen zum Zeitraum und des Gebietes des Vorkommens/Auftretens integriert.
Nachdem ein erster Prototyp der Software mit den Smartphones durch Mitglieder des NABU sowie im Rahmen eines universitären Praktikums durch Studenten ab dem dritten Quartal im Gelände getestet wurde, konnten die Softwaremodule zur Artenbestimmung, Erfassung und Datenübertragung bis Ende des siebten Quartals weiter optimiert und getestet werden. Parallel zur Entwicklung der Funktionalitäten der mobilen Software bzw. WebApps wurden die Softwarekomponenten für die zentrale Datenerfassung auf einem Server in enger Kooperation zwischen der Jadehochschule, IP SYSCON und der Universität Oldenburg abgestimmt und der Server eingerichtet. In die Infrastruktur des Servers wurde die Visualisie-rungskomponente „eMapper“ einschließlich der als Basis zu Grunde liegenden Open Source Software in-tegriert. Diese Software wurde um die digitalen Formulare zur Modifikation von Daten zu den genannten Arten und um Auswertungsroutinen erweitert. Ab dem vierten Quartal wurden die Visualisierungs- und Analysekomponenten getestet und der Datenexport erprobt. Die Programmierung der jeweiligen Soft-warekomponenten erfolgte in enger Kooperation zwischen Entwicklern und Mitgliedern der Naturschutz-verbände. Ab Ende des siebten Quartals wurde die Infrastruktur bis zur abschließenden Praxistauglich-keit optimiert.
Ein Beirat begleitete die Arbeiten des Projekts, das auch im April 2012 bei der Niedersächsischen Natur-schutzakademie in Schneverdingen auf einer dafür eingerichteten Tagung vorgestellt wurde.



Ergebnisse und Diskussion

Mit dem Projekt ARDINI konnte eine Infrastruktur für die Artenerfassung hergestellt werden, wie sie in Deutschland bisher einmalig ist. Einerseits werden die amtlichen Vorgaben für die zu erfassenden Para-meter beachtet, auf der anderen Seite werden schon mit dem Versand der Daten an den Server interna-tionale Standards der Geodatenverarbeitung nach dem Open Geospatial Consortium genutzt. Die Daten können so über eine Schnittstelle direkt in die GIS-Infrastruktur der Behörde integriert werden. Eine Digi-talisierung der sonst schriftlich vorliegenden Daten und Geodaten entfällt somit bei der Behörde. Auch die Plausibilitätskontrollen werden zu einem Teil bereits auf den Geräten durchgeführt, so dass auch dieses zu einer Vereinfachung der Arbeit führt. Beispieldaten von Testerfassungen wurden der IT-Abteilung des NLWKN in Norden bereits zur Verfügung gestellt, um vor Ort die Möglichkeiten der Einrichtung einer Schnittstelle zu prüfen.
Zwar kann der Ablauf der Datenerfassung vom Gelände bis in die zentralen Stellen der Landesbehörde vereinfacht und vor allem beschleunigt werden, jedoch bleibt anzumerken, dass nationale Standards der Artenerfassung noch fehlen. Dieses würde einen Einsatz der Apps im gesamten Bundesgebiet für die Erfassung von Libellen- und Vogeldaten erlauben. Einschränkungen für die vollständige Nutzung der Apps liegen in der Verwendung der Bestimmungshilfe für Libellen sowie in der Nutzung der Fotos und Tonbeispiele. Diese durften nur für die Projektlaufzeit bzw. im Rahmen der NABU-Mitgliedschaft verwendet werden.
Der Quellcode der Apps wird als Open Source Software bereitgestellt (Webseite: www.ardini.de). Damit wären auch andere Naturschutzverbände und Behörden in der Lage, die Apps an die länderspezifischen Standards anzupassen. Eigene Abbildungen und Arteninformationen könnten integriert werden.



Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Die Mitglieder der AG Libellen Weser-Ems (BIOSYS e.V.) wurden im Oktober 2010 über den aktuellen Stand des Projekts informiert und auf die Möglichkeiten der Mitarbeit im Rahmen der Testphase hingewiesen. Die ehrenamtlichen Beobachter der OAO wurden auf deren Jahresversammlung am 13.11.2010 im Gut Altona über den aktuellen Stand des Projekts informiert und die speziell interessierten Mitarbeiter auf die kommenden Tätigkeiten im Rahmen der Probeerfassung von Vögeln hingewiesen.
Durch die IP SYSCON GmbH wurde ein Beitrag auf der Geoinformatik 2011 vom 15.06 bis 17.06. 2011 in Münster in der Rubrik „Innovative Anwendungen“ mit dem Titel „WebGIS-Technologien im Einsatz für den ehrenamtlichen Naturschutz“ vorgestellt. Hier wurde auch das Projekt „ARDINI“ aufgeführt. Eine Kurzveröffentlichung dazu ist im Tagungsband erschienen (auch online unter dem angegebenen Link verfügbar):
Lipski, A. & Hachmann, R. (2011): WebGIS-Technologien im Einsatz für den ehrenamtlichen Naturschutz. In: Schwering, A., Pebesma, E. & Behncke, K. [Hrsg.]: Geoinformatik 2011 „Geochange“: S. 215-218. (http://www.osnago.de/110527aka_gi2011_gesamt_p5.pdf)
Bei der AGIT in Salzburg wurde das Projekt am 08.07.2011 im Rahmen eines Vortrags und eines Artikels im Tagungsband unter dem Titel „Artenerfassung digital in Niedersachsen – Ein Beitrag zur effektiveren Arbeit im ehrenamtlichen Naturschutz“ der Öffentlichkeit vorgestellt.
Aden, C., Schaal, P. & Loesbrock, J. (2011): Artenerfassung digital in Niedersachsen – Ein Beitrag zur effektiveren Arbeit im ehrenamtlichen Naturschutz. In: Strobl, J., Blaschke, T. & Griesebner, G. [Hrsg.]: Angewandte Geoinformatik 2011: Beiträge zum 23. AGIT-Symposium Salzburg, Wichmann, S. 196 ff.
Auf der Jahresversammlung 2011 der OAO am 5.11.2011 in Westerstede-Burgforde wurde wiederum der aktuelle Stand des Projekts präsentiert und über Anforderungen und Erfahrungen bei der mobilen Erfassung diskutiert.
Bei dem eigens für das Projekt eingerichteten Statusseminar „ARDINI“ vom 23.-24.04.2012, bei der Niedersächsischen Naturschutzakademie, wurde das Projekt praktisch und mit Hilfe von Präsentationen einem Fachpublikum sowie dem Beirat vorgestellt.
Bei der AGILE - International Conference on Geographic Information Science 2012 vom 24.-27.04.2012 (Avignon, Frankreich) wurde das Projekt mit einem Poster sowie einem schriftlichen Beitrag vorgestellt.
Brinkhoff, T. Loesbrock, J. (2012): Mobile Mapping of Dragonflies and Birds by Portable Web Apps. (Online Abstract: http://iapg.jade-hs.de/personen/brinkhoff/paper/AGILE2012.pdf)
Am 30.08.2012 wurde das Projekt im Rahmen des GiN-Forums "Mobile Systeme" präsentiert:
Brinkhoff, T.: Mobile Erfassung von Brutvögeln und Libellen am Beispiel des Projektes „ARDINI“
Eine weitere Veröffentlichung wurde am 01.10.2012 bei der Fachzeitschrift "Naturschutz und Landschaftsplanung" zur Begutachtung eingereicht:
Aden, C., Kastner, F., Loesbrock, J. & Krohn-Grimberghe, S.: Neue Ansätze digitaler Artenerfassung für den ehrenamtlichen Naturschutz - Ergebnisse der Entwicklung mobiler Lösungen im Rahmen des Projekts "Artenerfassung digital in Niedersachsen"
Bei der INTERGEO (Hannover, 9.-11.10.2012) wurde das Projekt ebenfalls mit einem Poster auf dem Messestand der Jade Hochschule vorgestellt.



Fazit

Das Projekt stellte sowohl technische als auch kommunikative Herausforderungen an die Mitglieder der einzelnen Arbeitsgruppen. Es trafen ehrenamtlich Tätige, Biologen und Landschaftsökologen, Software-entwickler und Umweltwissenschaftler aufeinander. Die Ergebnisse des Projekts zeigen jedoch, dass die Aufgaben unter Zustimmung aller Beteiligten erfolgreich bearbeitet werden konnten und eine einsatzbe-reite Infrastruktur umgesetzt werden konnte, die den gestellten Ansprüchen gerecht wird und die Arbeit der im Feld Tätigen als auch der Sachbearbeiter in der Behörde vereinfachen und beschleunigen kann. Dabei wurden auch bereits Vorstellungen für zukünftige Entwicklungen besprochen, die im Rahmen die-ses Projekts nicht mehr umgesetzt werden konnten. Zum einen geht es dabei um die Implementierung des Systems in Niedersachsen, zum anderen aber auch um die Angleichung von Erfassungsstandards in Deutschland, um die zentrale Erfassung solcher Daten in nationalen Behörden zu vereinfachen. Auch die Implementierung von Open Source Bestimmungsschlüsseln (z. B. Key2Nature) stellt eine Möglichkeit der Fortentwicklung der Apps dar. Schließlich bleibt anzumerken, dass mit diesem Projektkonsortium eine sehr gut kooperierende Gruppe entstanden ist, die weitere Anstrengungen für zukünftige Projekte unter-nimmt.