Dachbegrünung aus der Vogelperspektive - "Rot ist das neue Grün"

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Dachbegrünung
Luftbildaufnahmen ermöglichen die Identifizierung von Grü?ndächern und Foto: Stadt Mü?nchen/DLR

Wolfgang Ansel I Gemeinsam mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) und verschiedenen Partnerstädten hat der Deutsche Dachgärtner Verband (DDV) ein Forschungsprojekt zur fernerkundlichen Inventarisierung und Potenzialanalyse begrünter Dächer durchgeführt. Die Analyse der städtischen Dachflächen aus der Vogel- beziehungsweise Satellitenperspektive gibt Auskunft darüber, wie groß der Anteil begrünter Dächer in den Städten bereits ist und welche weiteren Potenziale aktiviert werden können.

Die Installation von Grünflächen auf den Dächern der Stadt ist in der Lage, neue Handlungsspielräume für den Klimaschutz und die Klimawandelanpassung zu eröffnen, da Gründächer in vielen stadtökologischen Bereichen positive Wirkungen entfalten (zum Beispiel Stadtklima, Entwässerung und Artenvielfalt) und gleichzeitig auf ein enormes brachliegendes Freiraumpotenzial zurückgreifen können. Eine wichtige Grundvoraussetzung für die Integration der Dachbegrünung in die kommunalen Klimawandelanpassungsstrategien stellen fundierte qualitative und quantitative Datensätze dar, die neben dem Umfang und der Lage der bereits existierenden Gründächer zusätzlich auch geeignete Dachflächen für eine nachträgliche Begrünung ausweisen.

Trotz der langen Tradition der Dachbegrünung in Deutschland besitzen aber nur eine Handvoll Kommunen detaillierte Angaben in diesem Bereich. Um diese Wissenslücken zu schließen, hat der Deutsche Dachgärtner Verband (DDV) gemeinsam mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ein Verfahren zur fernerkundlichen Identifizierung und Potenzialanalyse von Dachbegrünung entwickelt. Zu den weiteren Kooperationspartnern gehörten die Städte Hamburg, Karlsruhe, Stuttgart, München und Nürtingen sowie die HafenCity Universität Hamburg (HCU), der Gründach-Systemhersteller ZinCo GmbH und die Deutsche Gartenamtsleiterkonferenz (GALK). Das innovative Pilotprojekt wurde von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) gefördert.

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Dachbegrünung
Foto: Stadt München
Dachbegrünung
Vergleich Echtfarben-Luftbild (oben) und Falschfarbeninfrarot-Luftbild (unten): Die Vitalität der Pflanzen spiegelt sich in der Stärke der Rotfärbung wider. Foto: Stadt München

Die neue automatisierte Methode ermöglicht eine schnelle und effiziente Analyse der städtischen Dachoberflächen. Basierend auf der genauen Lokalisierung und Quantifizierung der vorhandenen Gründächer lassen sich für die kommunalen Fachbehörden praktische Anwendungsmöglichkeiten im Bereich der Stadtklimaanalyse (Wärmeinsel-Effekte, Kaltluftschneisen und Luftschadstoffbelastungen), der Entwässerungsplanung und der Biotopvernetzung ableiten. Die "Sichtbarmachung" der noch erschließbaren Potenzialflächen erleichtert es den kommunalen Entscheidungsträgern außerdem, die ihnen zur Verfügung stehenden Werkzeuge zur Förderung begrünter Dächer effizient einzusetzen.

Beschreibung der Methode

Die Entwicklung des Verfahrens wurde am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) im Deutschen Fernerkundungsdatenzentrum in Oberpfaffenhofen durch Julian Zeidler und Dr. Thomas Esch durchgeführt. Um in der späteren Anwendung eine hohe Praxistauglichkeit zu gewährleisten, wurde die Methode auf Datensätze aufgesetzt, die bei den beteiligten kommunalen Partnern bereits vorlagen und nicht erst kosten- und zeitaufwendig erhoben werden mussten. Beim Vergleich unterschiedlicher Datenkombinationen zeigte sich, dass durch die Verknüpfung von hochaufgelösten Luftbildaufnahmen mit Geobasisdaten die besten Ergebnisse für die fernerkundliche Vegetationserfassung und Potenzialanalyse von Dachflächen erzielt werden konnten.

Eingangsdaten:

Für die Vegetationserfassung werden Luftbildaufnahmen verwendet, welche neben dem sichtbaren Spektralbereich (rot, grün, blau) zusätzlich auch den Bereich des nahen Infrarots (NIR) abdecken. Die für das menschliche Auge nicht sichtbare Infrarotstrahlung wird von Pflanzen deutlich stärker reflektiert als das sichtbare grüne Licht. Das nahe Infrarot eignet sich deshalb sehr gut für die fernerkundliche Erkennung von Vegetationsflächen. In Luftbildern wird dieser Effekt traditionell in der so genannten "Falschfarbendarstellung" wiedergegeben. Die Reflektion im nahen Infrarot wird dabei auf den roten Farbkanal gelegt, wodurch die vorhandene Vegetation rotgefärbt erscheint. Die Einbeziehung des nahen Infrarots in die Luftbildanalyse besitzt zusätzlich noch einen weiteren wichtigen Vorteil: Sie ermöglicht die Berechnung eines abgestuften Vegetationssignals (NDVI, normalisierter differenzierter Vegetationsindex), das Auskunft über die Vitalität der Bepflanzung geben kann.

Aus dem Bereich der Geobasisdaten werden als zweiter Eingangsdatensatz die Hausumringe beziehungsweise die digitalen Gebäudemodelle der betrachteten Städte benötigt. Für die Potenzialanalyse spielt außerdem die Dachform eine wichtige Rolle.

Dachbegrünung
Überlagerung der Informationen des Falsch-farbeninfrarot-Luftbildes mit den Hausumringen (rote Linien). Foto: Stadt München/DLR
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Falschfarben-infrarot-Luftbild der begrünten Dachfläche (s. Tabelle 1). Foto: Stadt Nürtingen
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Gründach-Identifizierung auf Gebäudeebene: Als Gründach bestätigte Dächer sind graphisch durch eine ganzheitliche grüne Färbung dargestellt. Foto: Stadt München/DLR
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Luftbild eines detektierten Kiesdaches (roter Rahmen s. Tabelle 2). Foto: Stadt München

Gründach-Inventarisierung:

Die konkrete Erfassung der Dachbegrünungsflächen erfolgt in einem mehrstufigen Prozess. Zuerst werden die Luftbildaufnahmen mit den Geobasisdaten verschnitten, um die Dachflächen innerhalb der Luftbilder identifizieren zu können. Die äußeren Grenzen der Dachflächen werden dabei aus den Hausumringen abgeleitet.

Im nächsten Schritt wird für alle Bildpunkte, die innerhalb der Hausumringe liegen, die jeweilige Stärke des Vegetationssignals berechnet. Über die Fixierung eines Mindestschwellenwertes für das Signal wird festgelegt, ob die Bildpunkte innerhalb der Dachfläche durch das Programm als Vegetation oder als vegetationsfrei eingestuft werden. Eine weitere Unterteilung der Schwellenwerte in niedrige, mittlere oder starke Vegetationssignale ermöglicht zusätzlich differenzierte Aussagen zur Vitalität der Vegetation.

Nachdem die qualitative Klassifizierung der Vegetationssignale auf Grundlage der Schwellenwerte erfolgt ist, können anschließend weitere quantitative Schwellenwerte verwendet werden, um die Aussagekraft der Ergebnisse zu verbessern beziehungsweise auf spezifische Fragestellungen anzupassen (z. B. Schwellenwert für die minimale Dachfläche, die vegetationsbedeckt sein muss). Dachflächen, die die vorgegebenen Schwellenwerte überschreiten, werden vom Programm als Gründächer markiert.

Potenzialanalyse:

Die Potenzialanalyse befasst sich mit der nachträglichen Begrünbarkeit bereits existierender Gebäude. Um die Anzahl der in Frage kommenden Gebäude mit Hilfe fernerkundlicher Auswertungen im Vorfeld einzuschränken, können zum Beispiel die Parameter "Dachneigung" und "Kiesdächer/Gebäudestatik" herangezogen werden.

Dachneigung: Im Vergleich zu Flachdächern ist der technische und finanzielle Aufwand für die Begrünung von Schräg- und Steildächern deutlich höher. Satteldächer mit Ziegeleindeckung stellen deshalb in der Praxis keine Potenzialflächen für eine nachträgliche Begrünung dar. Für die Potenzialanalyse werden deshalb nur Gebäude mit flachen oder leicht geneigten Dächern (bis etwa 10°) berücksichtigt.

Kiesdächer/Gebäudestatik: Neben der Dachneigung gehören die statischen Lastreserven zu den konstruktiven Anforderungen, die einen besonders starken Einfluss auf die potenzielle Begrünbarkeit von Dachflächen besitzen. Eine Standard-Extensivbegrünung wiegt etwa 90 bis 100 kg/m². Kiesdächer, deren Auflast häufig bei rund 100 kg/m² liegt, lassen sich also nach Entfernung der Kiesschicht ohne Änderung der Gebäudestatik in Gründächer umwandeln. Flache oder leicht geneigte Dächer mit Kiesbelag stellen in diesem Zusammenhang Präferenzdächer für eine nachträgliche Begrünung dar.

Dachneigung und Gebäudestatik liefern erste Anhaltspunkte für eine potenzielle Begrünbarkeit. Allerdings dürfen diese beiden Kriterien auch nicht überschätzt werden. Weitere bautechnische Erfordernisse, die sich nicht mit der vorliegenden fernerkundlichen Methode ermitteln lassen, betreffen zum Beispiel den Zustand der Dachabdichtung, die Wärmedämmung, die Dachrandhöhen und die Zugänglichkeit der Dachfläche. Die tatsächliche Begrünbarkeit eines Gebäudes und deren voraussichtliche Kosten müssen deshalb zusätzlich auch im Rahmen von Vor-Ort-Besichtigungen überprüft werden, wobei eine Potenzialanalyse im Vorfeld die Anzahl der zu überprüfenden Gebäude deutlich reduzieren kann.

Dachbegrünung
Tabelle 1: Ergebnisse der Gründach-Inventarisierung
Dachbegrünung
Tabelle 2: Ergebnisse der Potenzialanalyse

Ergebnisse

Nachfolgend werden exemplarisch einige Ergebnisse präsentiert, die die Anwendungsmöglichkeiten der Methode auf unterschiedlichen Ebenen zeigen.

Analyse Einzelgebäude - Gründach-Inventarisierung:

In Tabelle 1 sind die Ergebnisse der fernerkundlichen Gründach-Inventarisierung eines größeren Flachdachgebäudes dargestellt. Die ermittelte Gesamtfläche der Bildpunkte innerhalb des Hausumrings beträgt 10 368 m². Auf 50,4 Prozent der Fläche (5223 m²) werden die unteren Schwellenwerte für das Vegetationssignal überschritten. Die restliche Dachfläche beinhaltet technische Aufbauten, Lichtkuppeln und Innenhöfe sowie offene Substratflächen mit sehr schwachem Bewuchs, deren Vegetationssignale den Schwellenwert nicht erreichen. Das Dach ist flach beziehungsweise leicht geneigt (Dachform =1).

Analyse Einzelgebäude - Potenzialanalyse:

Für die Potenzialanalyse liefert Tabelle 2 die Kennzahlen eines identifizierten Kiesdaches. Das flache beziehungsweise leicht geneigte Dach (Dachform = 1) des untersuchten Gebäudes hat eine Größe von 226 m². Bei der Analyse der Oberflächenstruktur wurden 80Prozent der Dachfläche als Kiesbelag erkannt. Die damit verbundene Klassifizierung als Kiesdach führt dazu, dass das Gebäude bei der potenziellen Begrünbarkeit einen höheren Wert erhält.

Analyse Stadtgebiet:

Auf Basis der berechneten Werte für die einzelnen Gebäude können außerdem folgende quantitativen Kennzahlen für das gesamte Stadtgebiet abgeleitet werden:

- Anzahl aller Dächer mit Dachbegrünung im Stadtgebiet

- Prozentualer Anteil der Gründächer an der Gesamtzahl aller Dachflächen

- Vegetationsfläche aller begrünten Dachflächen

- Anzahl aller potenziell begrünbaren Gebäude im Stadtgebiet

- Prozentualer Anteil der potenziell begrünbaren Dachflächen an der Gesamtzahl aller Dachflächen

- Gesamtfläche der potenziell begrünbaren Dächer

Tabelle 3 liefert eine Übersicht dieser Kennzahlen, die in München auf Stadtgebietsebene ermittelt werden konnten.

Mit 3,15 Millionen Quadratmeter Dachbegrünung auf knapp 60000 Gebäuden besitzt die bayerische Landeshauptstadt bereits einen hohen Anteil begrünter Dächer. Hier zeigen sich die Erfolge einer langjährigen kommunalen Förderpolitik. Bereits seit 1996 wird in München über die Freiflächengestaltungssatzung gefordert, geeignete Flachdächer sowie flachgeneigte Dächer bis 20° ab einer Größe von 100 m² zu begrünen. Nichtsdestotrotz gibt es auch in München im Bestand noch eine große Anzahl potenziell begrünbarer Dachflächen, deren Eignung durch Vor-Ort-Besichtigungen überprüft werden kann.

Sofern die Gebäudebasisdaten eine Aufteilung in oberirdische Gebäude und Tiefgaragen ermöglichen oder Angaben zum Gebäudealter oder den Nutzungsklassen enthalten, können die Kenngrößen weiter differenziert werden. So wurden in München zusätzlich zu den oben aufgeführten Werten noch knapp 1,4 Mio. m² Dachbegrünungen auf Tiefgaragen identifiziert.

Dachbegrünung
Tabelle 3: Kenngrößen der Gründach-Inventarisierung und Potenzialanalyse auf Stadtgebietsebene (Beispiel Stadt München)
Dachbegrünung
In Neubaugebieten ist die Dachbegrünung ein bewährtes Instrument der nachhaltigen Stadtentwicklung. Foto: DDV

Einsatzgebiete des Verfahrens

Bei den Gesprächen mit den kommunalen Partnern des Projektes konnten verschiedene stadtplanerische Themenfelder identifiziert werden, in die die ermittelten Werte zur Inventarisierung und Potenzialanalyse eingespielt werden können. Zu den Einsatzgebieten, die von den befragten Personen als "sehr wichtig" und "wichtig" bezeichnet wurden, gehören folgende Punkte:

- Einbindung der Daten in Modellierungen für Stadtklima, Entwässerungsplan und Biotopvernetzung

- Fixierung spezieller Gründach-Typen, je nach Stadtgebiet und Umweltschwerpunkt

- Gezielte kommunale Förderung begrünter Dächer in Gebieten mit mangelhafter Grünausstattung

- Nutzung der Daten für die allgemeine Öffentlichkeitsarbeit, um bei Bürgern und Investoren die Akzeptanz für begrünte Dächer zu erhöhen

Den höchsten Wert erzielte bei der Umfrage die Einbindung der Daten in Modellierungen für die Entwässerungsplanung. Ein weiteres, wichtiges Anwendungsgebiet stellt die kommunale Förderung begrünter Dächer in Gebieten mit mangelhafter Grünausstattung dar. Hier unterstützt und ergänzt die neue Methode die Anwendung des "Leitfadens Dachbegrünung für Kommunen", den der Deutsche Dachgärtner Verband gemeinsam mit der HafenCity Universität Hamburg und der Deutschen Gartenamtsleiterkonferenz 2011 ebenfalls im Rahmen eines Förderprojektes der Deutschen Bundesstiftung Umwelt erstellt hat. Zu den stadtplanerischen Instrumenten, die zur Förderung begrünter Dächer eingesetzt werden können, gehören zum Beispiel Festsetzungen in Bebauungsplänen, Gründach-Satzungen, finanzielle Förderprogramme, indirekte Zuschüsse im Rahmen der gesplitteten Abwassergebühren oder Maßnahmen der Öffentlichkeitsarbeit. Der Einsatz dieser Instrumente kann sich nach der Dringlichkeit der Verbesserung der lokalen Grünflächenausstattung, den vorhandenen stadtökologischen Problemstellungen und den Rahmenbedingungen (Neubaumaßnahmen oder Maßnahmen auf bereits vorhandenen Dachflächen im Bestand) richten.

Im Rahmen der Expertenbefragung wurden aber auch zahlreiche interessante Einzelaspekte genannt, für die sich das Verfahren einsetzen lässt.

- Kontrollwerkzeug fu?r die Ausfu?hrung begru?nter Dächer

- Ökologische Aufwertung vorhandener Gru?ndächer

- Einspeisung der Daten in die Immobilienbewertung (Kostenersparnis bei Energie und Niederschlagswasser)

- Grundlagen zur Aktivierung von sozialen, öffentlichen Flächen auf Dächern
(Nachbarschaftstreffs, Urban Gardening)

Insgesamt zeigt sich, dass die Methode eine große Palette an Anwendungsmöglichkeiten besitzt, die dem Thema Dachbegru?nung in vielen Bereichen eine neue Wertigkeit verleihen kann. So liefert die fernerkundliche Analyse der Dachflächen jetzt zum ersten Mal die Basisdaten, um realistische Annahmen fu?r die stadtökologischen Wirkungen begru?nter Dächer auf Gebäude-, Quartiers- oder Stadtebene machen zu können und sie gleichzeitig einer ökonomischen Bewertung zugänglich zu machen. Die neue, innovative Methode u?berzeugte auch die Auswahljury fu?r die Leistungsschau "Woche der Umwelt 2016" im Park von Schloss Bellevue. Vor der beeindruckenden Kulisse des Berliner Amtssitzes von Bundespräsident Joachim Gauck treffen sich am 7. und 8. Juni diesen Jahres 200 Aussteller aus Deutschland und der Schweiz, um den 12.000 geladenen Gästen einen spannenden Einblick in die Vielfalt neuer umweltfreundlicher Technologien, Produkte und Dienstleistungen zu geben.

Nach Ablauf des Förderzeitraumes durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt wird die Methode jetzt als neuer fernerkundlicher Dienstleistungsstandard durch die Firma EFTAS Fernerkundung Technologietransfer GmbH und den Deutschen Dachgärtner Verband angeboten. Weitere Informationen zu den Projektergebnissen und der praktischen Anwendung der Methode sind bei der Geschäftsstelle des Deutschen Dachgärtner Verbandes in Nürtingen erhältlich (Tel. 07022 301378, E-Mail: contact@dachgaertnerverband.de).

Literatur:

Ansel, W. (2016): Kommunale Gründach-Strategien: Inventarisierung - Potenzialanalyse - Praxisbeispiele. DDV Verlag, Nürtingen.

Ansel, W., Baumgarten, H., Dickhaut, W., Kruse, E. und Meier, R. (2012): Leitfaden Dachbegrünung für Kommunen: Nutzen - Fördermöglichkeiten - Praxisbeispiele. 2te Auflage, DDV Verlag, Nürtingen.

Dipl.-Wirt. Biol. Wolfgang Ansel
Autor

Deutscher Dachgärtnerverband

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