In einer Fallstudie wurde die räumliche Struktur und Entwicklung einer sich selbst überlassenen Waldbestockung mittels nachvollziehbarer, quantitativer Methoden untersucht. Die Wahl und Entwicklung der Methoden bildeten einen Schwerpunkt der Arbeit. Basierend auf einer hierarchisch gegliederten Systematik mit verschiedenen Strukturniveaus, erfolgte die Strukturanalyse ausgehend vom Einzelbaum. Die Untersuchung wurde an Bestockungen mit aufrechten Bergföhren (Pinus montana var. arborea) im Schweizerischen Nationalpark im Unterengadin durchgeführt. Der Schweizerische Nationalpark ist ein Totalreservat, dessen Wald nach einer mehrere Jahrhunderte dauernden Phase intensiver Nutzung seit 1914 vollständig der natürlichen Entwicklung überlassen wird. Das engere Untersuchungsgebiet liegt in der Nähe der Ofenpassstrasse auf 1900 m ü.M. auf einem aus karbonatischen Sedimenten bestehenden, sanft nach Süden geneigten Schwemmschuttfächer. Der grösste Teil der Analysen wurde an drei seit 15 bzw. 45 Jahren bestehenden Dauerbeobachtungsflächen mit einer Ausdehnung bis 35 Aren durchgeführt. Die Kartierung der einzelnen Bäume, Stöcke und Baumleichen erfolgte mit einem terrestrischen Orthogonalverfahren, nachdem sich gezeigt hatte, dass grossmassstäbliche aerophotogrammetrische Auswertungen in diesen dichten, relativ kleinwüchsigen Bestokkungen unvollständig und zuwenig differenziert sind. Für die räumliche Ausdehnung der Untersuchung über die Dauerbeobachtungsflächen hinaus eigneten sich die vorhandenen übrigen Materialien wie alte Luftbilder und Karten zu wenig. Für die Strukturanalyse wurden folgende Methoden angewandt: − Summarische Auswertungen ohne (Stammzahl, Zuwachs etc.) und mit Berücksichtigung der räumlichen Konstellation (Deckungsgrad, Kronenüberlappung, Aggregationsindex nach C LARK & E VANS , Baumabstände etc.). − Bildliche Darstellungen (Aufrisse (Profile), Grundrisse und Kartendarstellungen). − Gewöhnliche Dirichlet-Diagramme (Standraumfläche, Bestimmung der Nachbarn). − Clusteranalyse (single linkage ) mit verschiedenen Grenzabstandsfunktionen und anschliessender Generalisierung in geometrische Primitiven (Linien). − Bivariates Kernel Smoothing (Fixed Normal Density Kernel ) mit verschiedenen Kernel Weiten und Attributen. Strukturindices allein gaben nur einen abstrakten und unvollständigen Einblick in die Struktur einer Bestockung. Verfahren, welche nur auf dem nächsten Nachbarn bzw. dessen Distanz basieren, wurden den Klumpungen aus mehreren Bäumen nicht gerecht. Bildliche Darstellungen sind seit langem bekannt und ermöglichen eine gute DoBildliche Darstellungen sind seit langem bekannt und ermöglichen eine gute Dokumentation des visuellen Eindruckes. Mittels Computer war es möglich, aus einer einzelbaumweise kartierten Fläche verschiedene Profile und Grundrisse in beliebiger räumlicher und zeitlicher Lage rasch zu generieren und darzustellen. Die Darstellungen sind trotz der relativ einfachen Modellierung der Baumarchitektur anschaulich und realitätsnahe. Wesentlich in Naturwäldern ist die Hervorhebung des Totholzes. Die gewöhnliche Dirichlet-Polygonierung lieferte sehr anschauliche graphische und numerische Resultate. Der Standraum und die Bestimmung der Nachbarn bildeten Eingangsgrössen für weiterführende Analysen. Die gewöhnliche Dirichlet-Polygonierung wurde allerdings den komplexen räumlichen Verhältnissen und damit den gegenseitigen Beeinflussungen zu wenig gerecht. Sie muss erweitert werden, um v.a. die vertikale Gliederung gebührend berücksichtigen zu können. Ein einfacher Ansatz bestand in der Zerlegung der Bestockung in verschiedene Schichten auf der Basis des BHD. Mit der Clusteranalyse konnten diskrete Linientexturen sichtbar gemacht werden. Die damit gebildeten Kollektive wurden weiter analysiert. Eine Aggregierung der Elemente auf hierarchisch höheren Niveaus war möglich. Mit dem Kernel Smoothing wurde die Baumbestockung als kontinuierliche Textur betrachtet. Die Ergebnisse wurden als dreidimensionale thematische Oberflächen dargestellt. Die Möglichkeit verschiedene Baumattribute (BHD, Basalfläche, Zuwachs, Trendresiduen etc.) für das Kernel Smoothing zu verwenden, ergab verschiedene Sichten. Die Kernel-Weite kann stufenlos und ohne Verlust an Objektivität verändert werden. Dadurch werden verschiedene Generalisierungsmassstäbe möglich. Die angewandten Methoden sind noch weiter entwicklungsfähig. Die Fortschritte in der EDV und in der Computational Geometry eröffnen in Zukunft weitere Möglichkeiten. Als Analyseinstrument wurde das Geographische Informationssystem Arc/Info verwendet. Bei der Datenmodellierung und der Auswertung sind teilweise die momentanen Grenzen des Softwaresystems erreicht worden. A case-study researched the spatial structure and development of a forest which has been left undisturbed from human intervention, deploying comprehensible quantitative methods. The choice and development of the methods were the focus of this study. Based on a hierarchically structured taxonomy with various structural levels, the structural analysis started from the individual tree. The study was applied to mountain pine forests (Pinus montana var. arborea) in the Swiss National Park in the lower Engadine. The Swiss National Park is a reserve whose forests have been completely left to their own natural development since 1914, succeeding a phase of extensive clearing for several centuries. The defined study area is close to the Ofenpass route, 1900 m above sea level, and is situated on an alluvial fan which gently slopes to the south and contains sediments rich in carbonate. The major part of the analysis was applied to three areas totaling 35 ares which have been continuously studied for 15 and 45 years respectively. A terrestrial orthogonal method charted individual trees, stumps and dead trees, since photogrammetrical analysis of large-scale aerial photographs has proved to be incomplete and not sufficiently differentiating in these thick stands of relatively small trees. Existing aerial photographs and charts were inadequate for a spatial expansion of the study beyond the continuously analyzed areas. The structural analysis deployed the following methods: − Numerical evaluation without (number of trees, growth increment etc.) and with consideration of spatial constellations (crown cover, overlapping of crowns, aggregation index according to CLARK & E VANS , distance of neighboring trees). − Pictorial representations (profiles, ground plans and chart diagrams). − Ordinary Dirichlet tessellation (area potentially available by a tree, identification of neighboring trees). − Cluster analysis (single linkage) considering various functions in relation to distance and subsequent generalization in terms of geometrical primitives (lines). − Bivariate kernel smoothing (fixed normal density kernel) with various kernel widths and attributes. Structural indices alone conveyed only an abstract and incomplete insight into the structure of a forest. Methods based on im
