visual impact landscape

Windkraftplanungen in Schottland –
Möglichkeiten von Sichtbarkeitsanalysen
Jürgen KNIES
Zusammenfassung
Der vorliegende Beitrag behandelt die Durchführung von Sichtbarkeitsanalysen bei der
Planung von Windkraftanlagen in Schottland. Hierbei wird aufgezeigt, dass mithilfe von
Sichtbarkeitsanalysen nicht nur die Auswirkung von Windkraftanlagen auf die Landschaft
und das Landschaftserleben untersucht, sondern auch im Vorfeld mithilfe von Profillinien
und dem Abgleich von Profil und Sichtachse die Güte der zuvor ermittelten Beobachtungspunkte überprüft werden können, bevor diese im Gelände aufgesucht werden.
Die GIS-gestützte Analyse der Sichtbarkeit und die nachfolgende Verschneidung zu den
kumulativen Karten stellen ein wichtiges Werkzeug für die Beurteilung der visuellen Beeinträchtigung dar. Die gutachterliche Bewertung des Einflusses auf regionaler Ebene baut
darauf auf. An konkreten Beobachtungspunkten wurde ergänzend eine Visualisierung
durchgeführt, um die Berechnungsergebnisse mit konkreten Situationen zusammen zu bringen und einer detaillierten Bewertung zugänglich zu machen.
Bei der Visualisierung der geplanten Windkraftanlagen in der Seitenansicht stößt der Einsatz eines GIS an Grenzen. Hier wurde im Zusammenspiel mit Fotomontagen ein Softwarewechsel vorgenommen.
1
Einführung
1.1 Planungsanlass
Die Errichtung von Windkraftanlagen wirkt sich auf eine Vielzahl von Schutzgütern aus.
Neben der eigentlichen Bebauung und der Einrichtung von Zufahrtsstraßen und weiteren
Infrastrukturen ist vor allem die dauerhafte visuelle Beeinträchtigung der Landschaft von
Bedeutung und vielfach Gegenstand kontroverser Diskussionen. In der Planung von Windkraftanlagen kommt daher der Sichtbarkeitsanalyse eine besondere Bedeutung zu.
Die Errichtung von Windkraftanlagen führt zu weithin sichtbaren Veränderungen des
Landschaftsbildes. Das Ausmaß der Landschaftsbildveränderung steht in Abhängigkeit zu
der konkreten Qualität des Landschaftsausschnittes, seiner Verletzlichkeit, der Reliefsituation im Betrachtungsraum und letztendlich der Höhe der Windkraftanlagen. Als oberste
Fachbehörde definiert die Scottish Natural Heritage (SNH) Vorgaben für die Analyse, Erfassung und Bewertung von Einflüssen auf die Landschaft durch Windkraftanlagen (SNH
(2005), SNH (2002)).
Im aktuellen Fall war südlich von Glasgow die Errichtung von neun Windkraftanlagen bei
Penbreck geplant. Es handelte sich hierbei um Anlagen vom Typ Vestas (3 MW, Turbinen-
Windkraftplanungen in Schottland – Möglichkeiten von Sichtbarkeitsanalysen
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höhe 80 m, Gesamthöhe 125 m). Die hier vorgestellte Ausarbeitung erfolgte im Zuge einer
Umweltverträglichkeitsstudie (Enviromental Studie), die federführend von der ARSU
GmbH (Oldenburg) durchgeführt wurde (Abschluss in 2009).
1.2 Methodik der Landschaftsanalyse
Nach der Methodik von HORNER + MACLENNAN & ENVISION (2006) und dem LANDSCAPE
INSTITUTE & INSTITUTE OF ENVIROMENTAL MANAGEMENT AND ASSESSMENT (2002) wurde
die Analyse im Gesamtprojekt nach folgenden Schritten durchgeführt:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Definition des Untersuchungsgebietes (s. Kap. 2.1)
Landschaftsbeschreibung des Status quo (Baseline): Die Beschreibung und die Bewertung der Landschaftsbereiche (Landscape Character Area – LCA) basiert auf den Bewertungen für Glasgow und Clyde Valley (LAND USE CONSULTANTS, 1999), Ayrshire
(LAND USE CONSULTANTS, 1998) sowie Dumfries und Galloway (LAND USE
CONSULTANTS, 1998). Die Landschaftsbeschreibung ist nicht Gegenstand dieses Artikels
Aufbereitung des Geländemodells (s. Kap. 2.2)
Berechnung der Zone of Theoretical Visibility (ZTV) (s. Kap. 2.3)
Identifikation geeigneter Beobachtungspunkte (Viewpoints) (s. Kap. 2.4)
Berechung der kumulativen ZTV (s. Kap. 2.5)
Die weiteren Arbeitsschritte, wie
7.
die Untersuchungen im Gelände, sowie
die Bewertung der visuellen Auswirkungen auf die Landschaft (s. a. THE COUNTRYSIDE
AGENCY & SCOTTISH NATURAL HERTITAGE (2002), UNIVERSITY OF NEWCASTLE (2002),
MORRIS & THERIVE (2009)) sind ebenfalls nicht Gegenstand des Artikels, der Fokus wird
auf die GIS-Analyse gelegt.
Der letzte Arbeitsschritt:
8.
Die Visualisierung mit Modellen (Wireline-Ansichten) und Fotomontagen
wurde eingangs mit GIS versucht, aber recht bald wieder verworfen (s. Kap. 2.6).
Gemäß den Vorgaben von HORNER + MACLENNAN & ENVISION (2006) und der Ausarbeitung „Cumulative Landscape and Visual Impact Assessment“ (LAND USE CONSULTANTS,
2007) wurden die Auswirkungen der geplanten neun Windkraftanlagen im Windpark „Penbreck“ analysiert. Demnach wird eine theoretische Sichtbarkeit ohne Berücksichtigung der
Landbedeckung (Wälder, Gebäude etc.) errechnet. Die theoretische Sichtbarkeit (ZTV)
berücksichtigt somit die Möglichkeit des zukünftigen Landschaftswandels. Die angelsächsische Landschaftsarchitektur geht von sich stetig verändernden Landschaftselementen aus.
Zukünftige Landschafts- und Siedlungsentwicklungen können somit berücksichtigt werden
(s. a. SNH 2003).
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2
Die Bearbeitungsschritte im Einzelnen
2.1 Definition des Untersuchungsgebietes
Die geplanten Anlagen weisen eine maximale Anlagenhöhe von 125 m auf. Gemäß
HORNER + MACLENNAN & ENVISION (2006) wird ein Untersuchungsraum für die ZTV von
35 km um die Anlagen empfohlen. Um kumulative Auswirkungen adäquat berücksichtigen
zu können, wird eine zusätzliche Erweiterung des Arbeitsbereiches auf 60 km gefordert
(ebd., s. a. LAND USE CONSULTANTS, 2007).
Diese Ausdehnung ist erforderlich, um mögliche kumulative Belastungen besonders exponierter Beobachtungspunkte (Viewpoints) berücksichtigen zu können. Hierbei werden
innerhalb des 60-km-Radius alle bekannten Windparks mit unterschiedlichen Realisierungs- und Planungsständen berücksichtigt.
Abb. 1:
Abgrenzung des Arbeitsbereichs und weitere Windparks
Zu allen Windparks werden die Standorte und Bauhöhe der einzelnen Anlagen zusammengetragen. Die Windparks mit den Status „Constructed (errichtet), „Consented“ (genehmigt)
und „Application“ (Beantragung) werden als Planungsrealität berücksichtigt. Die Windparks mit dem Status „Scoping“ (Voruntersuchung) werden in der weiteren Untersuchung
nicht berücksichtigt. Meist handelt es sich um Voranfragen, die nicht lange von Bestand
sind. Somit liegen generell zwei verschiedene Arbeitsbereiche vor (35 km / 60 km):
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 35-km-Zone: Möglichst genaue Bestimmung der ZTV des geplanten Windparks „Penbreck“ und möglichst genaue Bestimmung der ZTV aller übrigen geplanten und errichteten Windparks.
 35-60-km-Zone: Berücksichtigung möglicher kumulativer Auswirkungen auf Viewpoints im 35-km-Radius ausgehend von geplanten und errichteten Windparks in einer Entfernung zwischen 35 und 60 km um den Windpark „Penbreck“.
2.2 Aufbereitung des Digitalen Geländemodells (DGM)
Die Berechnung der ZTV erfolgte auf Basis eines Digitalen Geländemodells (DGM). Gemäß den Vorgaben wird eine theoretische Sichtbarkeit ohne Berücksichtigung der Landbedeckung (Wälder, Gebäude etc.) errechnet. Somit bewegt sich die weitere Auswertung in
einer Detailschärfe auf regionaler Ebene (Level of Detail (LoD) = 0). Die theoretische
Sichtbarkeit beinhaltet somit die Möglichkeit des Landschaftswandels und zeigt das
„Worst-case“-Szenario auf.
Die Abgrenzung zweier Arbeitsbereiche und die Eingrenzung der Kosten für die Ausgangsdaten und die weitere Modellierung schlagen sich ebenfalls in der Verwendung der
Ausgangsdaten bei der Erstellung des DGM nieder:
 35-km-Zone: Verwendung der Landform PROFILE-Daten des Ordnance Survey (OS)
 35-60-km-Zone: Verwendung der Landform Panorama-Daten des OS
Zwischenzeitlich wurde die Fortführung der Panorama-Daten eingestellt, sowie die Kostenstruktur für PROFILE-Daten grundlegend verbessert. In aktuellen Projekten werden nur
noch PROFILE-Daten verwendet.
Abb. 2:
DGM aus zwei zusammengesetzten Ursprungsdatensätzen (Landform
PROFILE und Landform
Panorama)
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518
2.3 Zone of Theoretical Visibility (ZTV)
Zur Berechnung der ZTV wurden folgende Grundannahmen getroffen und in die Berechnung mit einbezogen:



Die Höhe des Beobachters wurde in Abstimmung mit SNH auf 2 m festgelegt.
Berücksichtigung der Erdkrümmung und der Lichtbrechung: Das verwendete Koordinatensystem ist das British National Grid, welches eine transversale Merkatorprojektion auf Basis des Airy-Spheroids darstellt. Die Berücksichtigung der Erdkrümmung
erfolgt auf Grundlage der damit verbundenen Grundparameter. Die Lichtbrechung
wird mit dem Standard-Korrekturkoeffizienten von 0,13 berücksichtigt.
Anlagenhöhe: Die Gesamtanlagenhöhe beträgt 125 m und die Turbinenhöhe 80 m.
Abb. 3:
Berechnung der ZTV mit einer Gesamthöhe der Anlagen von 125 m
(im Original sind die Ergebnisse farbig dargestellt)
2.4 Identifikation geeigneter Beobachtungspunkte (Viewpoints)
Die Viewpoints stellen ein wichtiges Element bei der weiteren Beurteilung der Auswirkungen auf das Landschafsbild und Landschaftserleben dar.
Kriterien zur Auswahl der Beobachtungspunkte können sein:



Ortschaften
Touristisch wichtige Bereiche und Einrichtungen
Wanderwege in wertvollen Landschaftsbereichen, etc.
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Zunächst wurde das Ergebnis der Sichtbarkeitsanalyse mit den Abgrenzungen der Landschaftseinheiten (LCA) überlagert. In Abstimmung mit SNH wurden unter Berücksichtigung der oben genannten Punkte Beobachtungspunkte vor ausgewählt. Maßgabe war eine
repräsentative Verteilung der Beobachtungspunkte bezogen auf die LCAs und wichtigen
Landschafspunkte (s. o.). Die Vorarbeiten dienten der Abstimmung mit den Genehmigungsbehörden, an welchen Stellen im Gelände die Aufnahmen für die Fotomontage gemacht werden sollten. Außerdem sollte weitestgehend ausgeschlossen werden, dass durch
modellimmanente Ungenauigkeiten nicht doch eine Verschattung durch das Relief vorliegt.
Mithilfe des Werkzeuges „Line of Sight“ des 3D-Analysts von ArcGIS konnten die von
den Windkraftanlagen „überstrichenen“ Bereiche zwischen Beobachter und Anlage ermittelt werden. Auf Grundlage der „Line of Sight“ wurden Profildiagramme erstellt. Die Profildaten wurden in Microsoft Excel exportiert und zusammen mit der Sichtachse „Beobachter – höchster Punkt der Anlage“ dargestellt (s. Abb. 4).
Der Vergleich beider Linien in Abbildung 5 zeigt, dass die Sichtachse sich weit oberhalb
der Geländeoberfläche befindet. Der Viewpoint weist somit eine gute „technische“ Eignung
auf.
Aus Abbildung 6 kann entnommen werden, dass die Sichtbarkeit rein rechnerisch gegeben
ist. Allerdings befindet sich in ca. 3 km Entfernung vom Beobachter ein Hügelrücken, der
sehr nah an die Sichtachse heranreicht. Hier kann auf Grund der Modellungenauigkeiten
durchaus eine faktische Verschattung vorliegen. Die Verwendbarkeit als Viewpoint ist eher
fraglich. Der Viewpoint wurde u. a. deshalb verworfen. Eine Visualisierung mittels Fotomontage wurde nicht durchgeführt. Der Einsatz dieser Überprüfung trug so zu einer Optimierung der Planung für die Geländearbeit bei.
600
500
Height
400
Terrainheight
Sight
300
200
100
0
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
Distance
Abb. 4:
Vergleich Geländeprofil und Sichtachse (Viewpoint Edge Hill – Turbine No. 7)
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520
700
600
500
Height
400
Terrainheight
Sight
300
200
100
0
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
Distance
Abb. 5:
Vergleich Geländeprofil und Sichtachse (Viewpoint Caprington Castle – Turbine
No. 6)
Abb. 6:
Kumulative Betrachtung zweier Windparks mit Windpark Penbreck (aus Grün
den der besseren Lesbarkeit hier ohne topografische Karte, Original in Farbe)
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2.5 Kumulative Wirkung
Um eine Abschätzung der kumulativen Wirkung auf das Landschaftsbild vornehmen zu
können, wurde eine additive Sichtbarkeitsanalyse durchgeführt (SNH (2005), LAND USE
CONSULTANTS (2007)). Zunächst wurde die jeweilige Sichtbarkeit der Windkraftanlagen
der übrigen Windparks geordnet nach dem jeweiligen Status berechnet. Insgesamt wurden
knapp 1.500 Windkraftanlagen berücksichtigt.
Paarweise wurden die ZTV zweier Windparks dargestellt und in einem weiteren Schritt mit
der ZTV des Windparks Penbreck zusammengebracht. Für die weitere Beurteilung der
kumulativen Wirkung erhielt man so einen Eindruck der zusätzlichen Beeinträchtigung
unter Berücksichtigung der Vorbelastungen durch die übrigen Windparks.
Hierbei wurden zunächst die Windparks herangezogen, die den Status Constructed bzw.
Consented innerhalb des 60-km-Radius aufwiesen. Diese Anlagen wurden als Bestand des
Landschaftsbildes gewertet und entsprechend berücksichtigt. Abschließend wurde eine
Gesamtbetrachtung für alle Windparks („Constructed“ + „Consented“, sowie „Application“) in der Zusammenschau mit dem Windpark Penbreck erzeugt.
2.6 Visualisierung / Simulation
Die bisher beschriebenen Arbeitsschritte stellten eine wichtige Grundlage für die Beurteilung des visuellen Einflusses von Windkraftanlagen auf die Landschaft dar. Für Orte, die
eine Besonderheit z. B. als Ausflugsziel in der freien Landschaft darstellten, reichte diese
Betrachtung nicht aus. An den zuvor ermittelten und abgestimmten Beobachtungspunkten
wurde die reale Begebenheit aufgenommen (Geländearbeit) und mit den geplanten Windkraftanlagen versehen und visualisiert, wobei auch die Planungsrealität berücksichtigt wurde (weitere genehmigte bzw. errichtete Windparks). Die Fotomontagen wurden durch sogenannte „Wireline-Ansichten“ unterstützt. Es handelte sich hierbei um Ansichten auf
Basis des Geländemodells, in welches die geplanten Windkraftanlagen montiert wurden. Im
Abgleich erhält der Betrachter einen Eindruck von der „Datenrealität“ (ohne Landbedeckung) und der Fotorealität (mit Landbedeckung).
Mithilfe von ArcScene und 3D-Symbolen für die Windkraftanlagen wurden solche „Wireline-Ansichten“ erstellt. Die Position des Betrachters wurde auf den zuvor ermittelten
Viewpoint gesetzt.
Abb. 7:
Wireline-Ansicht mit Windkraftanlagen in ArcScene
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522
Allerdings hat sich schnell gezeigt, dass hier ArcGIS noch an seine Grenzen stößt. Die 3DSymbole sind nicht ohne Weiteres für diese Aufgabestellung verwendbar. Die Position und
Höhenlage sind nicht eindeutig steuerbar. Die Dimensionierung ist ebenfalls nicht veränderbar (Anlagentyp, Rotordurchmesser etc.). Windkraftanlagen als echte 3D-Objekte müssten herangezogen werden, um ein realistisches Bild zu ermöglichen. Letztendlich wurde
hier ein Softwarewechsel vollzogen. Die Visualisierungen und Fotomontagen wurden mithilfe von 3D Studio Max durchgeführt.
3
Schlussfolgerungen
Die GIS-technische Analyse stellt eine wichtige, objektivierbare Basis für den gutachterlichen Handlungs- und Bewertungsrahmen bereit. Die Bewertung von visuellen Auswirkungen auf die Landschaft kann nicht allein über GIS-technische Analysen erfolgen. Neben
weiteren technischen Hilfsmitteln wie Fotomontagen ist eine detaillierte Auseinandersetzung mit den regional- und landesüblichen Bewertungsvorgaben notwendig.
Literatur
HORNER + MACLENNAN & ENVISION (2006): Visual Representation of Windfarms: Good
Practice Guidance. Consultation Document for SNH, SRF & SSDP.
LAND USE CONSULTANTS (1998): Ayrshire Landscape Character Assessment. SNH Report
No. 111.
LAND USE CONSULTANTS (1998): Dumfries & Galloway Landscape Character Assessment.
SNH Report No. 94.
LAND USE CONSULTANTS (1999): The Glasgow & Clyde Valley Landscape Character Assessment. SNH, Review No. 116.
LAND USE CONSULTANTS (2006): Cumulative Landscape and Visual Impact Assessment.
Discussionpaper (Hinweis: Seitens SNH für den konkreten Planfall empfohlen und zur
Verfügung gestellt).
LANDSCAPE INSTITUTE & INSTITUTE OF ENVIROMENTAL MANAGEMENT AND ASSESSMENT
(2002): Guidelines for Landscape and Visual Assessment. Spon Press.
MORRIS, P. & THERIVEL, R. (2009): Methods of Environmental Impact Assessment. Routledge.
SNH (2002): Strategic Locational Guidance for onshore wind farms in respect of Natural
Heritage. SNH Policy Statement 02/02.
SNH (2003): Scotland’s Future Landscapes? Encouraging a wider debate. Discussion
Paper.
SNH (2005): A Handbook on Enviromental Impact Assessment, App. 1: Landscape and
Visual Impact Assessment.
http://www.snh.org.uk/pdfs/publications/heritagemanagement/EIA.pdf.
SNH (2005): Cumulative Effects of Windfarms. –
http://www.snh.org.uk/pdfs/strategy/Cumulativeeffectsonwindfarms.pdf.
THE COUNTRYSIDE AGENCY & SCOTTISH NATURAL HERTITAGE (2002): Landscape Character Assessment: Guidance for England and Scotland. –
http://www.naturalengland.org.uk/Images/lcaguidance_tcm6-7460.pdf.
UNIVERSITY OF NEWCASTLE (2002): Visual Assessment of Windfarms Best Practice. Scottish Natural Heritage Commissioned Report F01AA303A.