Cadastral maps of irrigated areas by center pivots in the State of Minas Gerais, using CBERS-2B/CCD satellite imaging

Medium-resolution satellite images have been widely used for the identification and quantification of irrigated areas by center pivot. These areas, which present predominantly circular forms, can be easily identified by visual analyses of these images. In addition to identifying and quantifying areas irrigated by center pivot, other information that is associated to these areas is fundamental for producing cadastral maps. The goal of this work was to generate cadastral mapping of areas irrigated by center pivots in the State of Minas Gerais, Brazil, with the purpose of supplying information on irrigated agriculture. Using the satellite CBERS2B/CCD, images were used to identify and quantify irrigated areas and then associate these areas with a database containing information about: irrigated area, perimeter, municipality, path row, basin in which the pivot is located, and the date of image acquisition.3,781 center pivots systems were identified. The smallest area irrigated was 4.6 hectares and the largest one was 192.6 hectares. The total estimated value of irrigated area was 254,875 hectares. The largest number of center pivots appeared in the municipalities of Unaí and Paracatu, with 495 and 459 systems, respectively. Cadastral mapping is a very useful tool to assist and enhance information on irrigated agriculture in the State of Minas Gerais.

Rainfall erosivity for the State of Rio de Janeiro estimated by artificial neural network

The Artificial Neural Networks (ANNs) are mathematical models method capable of estimating non-linear response plans. The advantage of these models is to present different responses of the statistical models. Thus, the objective of this study was to develop and to test ANNs for estimating rainfall erosivity index (EI30) as a function of the geographical location for the state of Rio de Janeiro, Brazil and generating a thematic visualization map. The characteristics of latitude, longitude e altitude using ANNs were acceptable to estimating EI30 and allowing visualization of the space variability of EI30. Thus, ANN is a potential option for the estimate of climatic variables in substitution to the traditional methods of interpolation.

Geostatistics and remote sensing methods in the classification of images of areas cultivated with citrus

This study compares the precision of three image classification methods, two of remote sensing and one of geostatistics applied to areas cultivated with citrus. The 5,296.52ha area of study is located in the city of Araraquara - central region of the state of São Paulo (SP), Brazil. The multispectral image from the CCD/CBERS-2B satellite was acquired in 2009 and processed through the Geographic Information System (GIS) SPRING. Three classification methods were used, one unsupervised (Cluster), and two supervised (Indicator Kriging/IK and Maximum Likelihood/Maxver), in addition to the screen classification taken as field checking.. Reliability of classifications was evaluated by Kappa index. In accordance with the Kappa index, the Indicator kriging method obtained the highest degree of reliability for bands 2 and 4. Moreover the Cluster method applied to band 2 (green) was the best quality classification between all the methods. Indicator Kriging was the classifier that presented the citrus total area closest to the field check estimated by -3.01%, whereas Maxver overestimated the total citrus area by 42.94%.

Methodology for spatialization of intense rainfall equation parameters

The aim of this study was to generate maps of intense rainfall equation parameters using interpolated maximum intense rainfall data. The study area comprised Espírito Santo State, Brazil. A total of 59 intense rainfall equations were used to interpolate maximum intense rainfall, with a 1 x 1 km spatial resolution. Maximum intense rainfall was interpolated considering recurrence of 2; 5; 10; 20; 50 and 100 years, and duration of 10; 20; 30; 40; 50; 60; 120; 240; 360; 420; 660; 720; 900; 1,140; 1,380 and 1,440 minutes, resulting in 96 maps of maximum intense rainfall. The used interpolators were inverse distance weighting and ordinary kriging, for which significance level (p-value) and coefficient of determination (R²) were evaluated for the cross-validation data, choosing the method that presented better R² to generate maps. Finally, maps of maximum intense precipitation were used to estimate, cell by cell, the intense rainfall equation parameters. In comparison with literature data, the mean percentage error of estimated intense rainfall equations was 13.8%. Maps of spatialized parameters, obtained in this study, are of simple use; once they are georeferenced, they may be imported into any geographic information system to be used for a specific area of interest.

Identification, assessment and ordering of concepts for agro-energy planning and possibilities of spatial analysis

ABSTRACT The present study aims to present the main concepts of the sugarcane straw to energy planning. Throughout the study, the subject is contextualized highlighting broader aspects of sustainability, which is considered the main driver towards agro-energy modernization. Concerning sugarcane straw, we first evaluated its availability regarding technical and economic aspects, and then it summarized the straw production chain for energy supply purposes. As a proposal to support agro-energy planning, it is presented some spatial tools that have been barely used in the Brazilian energy planning context so far. Therefore, working on straw to electricity associated with supply chain basis, we developed a conceptual model to spatially assess this bioenergy system. Using the model proposed, it is described the whole supply chain at state level, which accounted the potential of a single mill to explore straw, as well as main costs associated with straw acquisition, investments on the straw recovery routes and electricity transmission. Bearing these concepts in mind, it is fully believed that spatial analysis can bring important information for agro-energy action plans.

Evaluation of Location Intelligence exploitation in capital-intensive business

As technology has developed it has increased the number of data produced and collected from business environment. Over 80% of that data includes some sort of reference to geographical location. Individuals have used that information by utilizing Google Maps or different GPS devices, however such information has remained unexploited in business. This thesis will study the use and utilization of geographically referenced data in capital-intensive business by first providing theoretical insight into how data and data-driven management enables and enhances the business and how especially geographically referenced data adds value to the company and then examining empirical case evidence how geographical information can truly be exploited in capital-intensive business and what are the value adding elements of geographical information to the business. The study contains semi-structured interviews that are used to scan attitudes and beliefs of an organization towards the geographic information and to discover fields of applications for the use of geographic information system within the case company. Additionally geographical data is tested in order to illustrate how the data could be used in practice. Finally the outcome of the thesis provides understanding from which elements the added value of geographical information in business is consisted of and how such data can be utilized in the case company and in capital-intensive business.

Associations between area-level unemployment, body mass index, and risk factors for cardiovascular disease in an urban area

INTRODUCTION: Il existe peu d’évidences sur l’association entre le taux de chômage dans le milieu résidentiel (CR) et le risque de maladies cardiovasculaires parmi les résidents de milieux urbains. De plus, on ne sait pas si ce lien diffère entre les deux sexes. Cette thèse a pour objectif de déterminer la direction et la taille de l’association entre le CR et le risque de maladies cardiovasculaires, et d’examiner si cette association varie en fonction du sexe. MÉTHODES: Un sous-échantillon de 342 participants de l’Étude sur les habitudes de vie et la santé dans les quartiers montréalais a rapporté ses habitudes de vie et sa situation socio-économique. Des mesures biologiques et anthropométriques ont été recueillies par une infirmière. Le CR a été opérationnalisé en fonction d’une zone-tampon d’un rayon de 250 m centrée sur la résidence de chacun des participants à l’aide d’un Système d’Information Géographique (SIG). Des équations d’estimation généralisées ont été utilisées afin d’estimer l’association entre le CR et l’Indice de Masse Corporelle (IMC) et un score cumulatif de Risque Cardio-métabolique (RC) représentant la présence de valeurs élevées de cholestérol total, de triglycérides, de lipoprotéines de haute densité et d’hémoglobine glyquée. RÉSULTATS: Après ajustement pour l’âge, le sexe, le tabagisme, les comportements de santé et le statut socio-économique, le fait de vivre dans un endroit classé dans le 3e ou 4e quartile de CR était associé avec un IMC plus élevé (beta pour Q4 = 2.1 kg/m2, IC 95%: 1.02-3.20; beta pour Q3 = 1.5 kg/m2, IC 95%: 0.55-2.47) et un taux plus élevé de risque cardiovasculaires Risque Relatif [RR pour Q4 = 1.82 (IC 95 %: 1.35-2.44); RR pour Q3 = 1.66 (IC 95%: 1.33-2.06)] par rapport au 1er quartile. L'interaction entre le sexe et le CR révèle une différence absolue d’IMC de 1.99 kg/m2 (IC 95%: 0.00-4.01) et un risque supérieur (RR=1.39; IC 95%: 1.06-1.81) chez les femmes par rapport aux hommes. CONCLUSIONS: Le taux de chômage dans le milieux résidentiel est associé à un plus grand risque de maladies cardiovasculaires, mais cette association est plus prononcée chez les femmes.

Visions d’État : deux systèmes d'informations géographiques dans la « gouvernance »

L'administration fédérale canadienne et la Commission européenne ont construit, dans le courant des années 2000, deux réseaux de Systèmes d'informations géographiques (SIG) : le Système national d'information forestière au Canada, et l'Infrastructure d'information géographique dans la Communauté européenne. Ces SIG permettent le traitement géographique de données sociales et environnementales ainsi que leur représentation sur des cartes. Nous appréhendons ces deux réseaux de SIG sous l'angle de leur valeur heuristique : leur analyse nous permet d'étudier les configurations institutionnelles dans lesquelles ils ont été développés, c'est-à-dire, dans ces cas précis, ce qu'il est convenu d'appeler la « gouvernance ». Les SIG sont des instruments de mesure et de représentation de certains phénomènes : ils appartiennent à la classe des instruments d'objectivation. En tant qu'instruments d'objectivation, ils nous permettent de discuter deux éléments théoriques de la « gouvernance » : le rapport entre les administrations centrales et les administrations locales ; le rapport entre les administrations étatiques et les organisations non-étatiques. A travers cette discussion, nous montrons d'une part que la réarticulation de paliers de gouvernement différents ne signifie pas, comme cela a pu être écrit, un retrait de l'administration centrale au profit des administrations locales, mais au contraire une manière de contrôler plus étroitement celles-ci. Nous montrons d'autre part que cette renégociation des rapports entre les administrations centrales et locales ne s'accompagne pas, en pratique, d’une renégociation des rapports entre administrations étatiques et organisations non-étatiques. En révélant que les données non-étatiques ne sont pas intégrées dans les réseaux de SIG étatiques, nous relativisons les théories qui voient dans la « gouvernance » un mode de gouvernement ouvert aux organisations non-étatiques. Cela nous conduit à approfondir la piste qui envisage les instruments étatiques d'objectivation comme des moyens d'écarter de l'objectivation des phénomènes sociaux ou naturels les éléments qui contredisent l'action gouvernementale. Cette exégèse politique de deux ensembles de programmes informatiques particuliers – les SIG – nous amène, en conclusion, à proposer de considérer certains programmes informatiques comme des institutions politiques.

Les déterminants de l’utilisation des services en santé mentale dans le sud-ouest de Montréal

Objectif : L’objectif principal de cette thèse est d’examiner les déterminants de l’utilisation des services de soins pour des raisons de santé mentale dans le sud-ouest de Montréal. Données et méthodes : L’étude utilise les données de la première phase du projet portant sur « le développement d’une zone circonscrite d’études épidémiologiques en psychiatrie dans le sud-ouest de Montréal ». Les données ont été collectées entre mai 2007 et août 2008 auprès d’un échantillon de 2434 personnes sélectionnées au hasard dans tout le territoire de l’étude. De cet échantillon, nous avons sélectionné un sous-échantillon de personnes ayant eu au moins un diagnostic de santé mentale au cours de la dernière année. 423 personnes ont rencontrées ce critère et constituent l’échantillon pour les analyses de la présente thèse. Le modèle comportemental d’Andersen a servi de cadre pour le choix des variables à analyser. Parce que l’approche socio-spatiale a été privilégiée pour modéliser les déterminants de l’utilisation des services, les analyses ont été effectuées à l’aide de quatre logiciels distincts à savoir : SPSS, AMOS, ArcGIS et MlWin. Résultats : Les résultats montrent que 53,66% de notre échantillon ont utilisés au moins un service de santé pour des raisons de santé mentale. On constate néanmoins que les déterminants de l’utilisation des services en santé mentale sont à la fois complexes et spatialement inégalement réparties. En ce qui concerne les caractéristiques sociodémographiques et cliniques, les femmes et ceux qui perçoivent la stigmatisation envers les personnes ayant un problème de santé mentale utilisent plus les services. Le nombre de diagnostics de santé mentale est aussi associé à l’utilisation des services. L’augmentation du nombre de diagnostics entraîne une augmentation de l’utilisation des services (=0,38; p<0,001). D’autres variables comme l’âge, le statut matrimonial, la taille du ménage, le soutien social et la qualité de vie influencent indirectement l’utilisation des services. À titre illustratif toute augmentation de l’âge entraîne une augmentation du soutien social de (=0,69; p<0,001) qui à son tour fait diminuer la détresse psychiatrique (= -0,09 (p<0,05). Or, toute augmentation d’une unité de détresse psychiatrique entraîne une augmentation de l’utilisation des services (=0,58 (p<0,001). Sur le plan spatiale, il existe une corrélation positive entre l’utilisation des services et la défavorisation matérielle, la défavorisation sociale et le nombre d’immigrants récents sur un territoire. Par contre, la corrélation entre la prévalence de la santé mentale et l’utilisation des services est négative. Les analyses plus poussées indiquent que le contexte de résidence explique 12,26 % (p<0,05) de la variation totale de l’utilisation des services. De plus, lorsqu’on contrôle pour les caractéristiques individuelles, vivre dans un environnement stable augmente l’utilisation des services (O.R=1,24; p<0,05) tandis que les contextes défavorisés du point de vue socioéconomique ont un effet néfaste sur l’utilisation (O.R=0,71; p<0,05). Conclusion : Les résultats de l’étude suggèrent que si on veut optimiser l’utilisation des services en santé mentale, il est important d’agir prioritairement au niveau de la collectivité. Plus spécifiquement, il faudrait mener des campagnes de sensibilisation auprès de la population pour combattre la stigmatisation des personnes ayant un problème de santé mentale. Sur le plan de la planification des soins de santé, on devrait augmenter l’offre des services dans les territoires défavorisés pour en faciliter l’accès aux habitants.

Environnement alimentaire local et son association avec les habitudes alimentaires de personnes âgées

Contexte : Un accès adéquat aux aliments sains dans les environnements résidentiels peut contribuer aux saines habitudes alimentaires. Un tel accès est d’autant plus important pour les personnes âgées, où les changements associés au vieillissement peuvent accentuer leur dépendance aux ressources disponibles dans le voisinage. Cependant, cette relation n’a pas encore été établie chez les aînés. Objectifs : La présente thèse vise à quantifier les associations entre l’environnement alimentaire local et les habitudes alimentaires de personnes âgées vivant à domicile en milieu urbain. La thèse s’est insérée dans un projet plus large qui a apparié les données provenant d’une cohorte d’aînés québécois vivant dans la région métropolitaine montréalaise avec des données provenant d’un système d’information géographique. Trois études répondent aux objectifs spécifiques suivants : (1) développer des indices relatifs de mixité alimentaire pour qualifier l’offre d’aliments sains dans les magasins d’alimentation et l’offre de restaurants situés dans les quartiers faisant partie du territoire à l’étude et en examiner la validité; (2) quantifier les associations entre la disponibilité relative de magasins d’alimentation et de restaurants près du domicile et les habitudes alimentaires des aînés; (3) examiner l’influence des connaissances subjectives en nutrition dans la relation entre l’environnement alimentaire près du domicile et les habitudes alimentaires chez les hommes et les femmes âgés. Méthodes : Le devis consiste en une analyse secondaire de données transversales provenant de trois sources : les données du cycle 1 pour 848 participants de l’Étude longitudinale québécoise « La nutrition comme déterminant d’un vieillissement réussi » (2003-2008), le Recensement de 2001 de Statistique Canada et un registre privé de commerces et services (2005), ces derniers regroupés dans un système d’information géographique nommé Mégaphone. Des analyses bivariées non paramétriques ont été appliquées pour répondre à l’objectif 1. Les associations entre l’exposition aux commerces alimentaires dans le voisinage et les habitudes alimentaires (objectif 2), ainsi que l’influence des connaissances subjectives en nutrition dans cette relation (objectif 3), ont été vérifiées au moyen d’analyses de régression linéaires. Résultats : Les analyses ont révélé trois résultats importants. Premièrement, l’utilisation d’indices relatifs pour caractériser l’offre alimentaire s’avère pertinente pour l’étude des habitudes alimentaires, plus particulièrement pour l’offre de restaurants-minute. Deuxièmement, l’omniprésence d’aspects défavorables dans l’environnement, caractérisé par une offre relativement plus élevée de restaurants-minute, semble nuire davantage aux saines habitudes alimentaires que la présence d’opportunités d’achats d’aliments sains dans les magasins d’alimentation. Troisièmement, un environnement alimentaire plus favorable aux saines habitudes pourrait réduire les écarts quant à la qualité de l’alimentation chez les femmes ayant de plus faibles connaissances subjectives en nutrition par rapport aux femmes mieux informées. Conclusion : Ces résultats mettent en relief la complexité des liens entre l’environnement local et l’alimentation. Dans l’éventualité où ces résultats seraient reproduits dans des recherches futures, des stratégies populationnelles visant à résoudre un déséquilibre entre l’accès aux sources d’aliments sains par rapport aux aliments peu nutritifs semblent prometteuses.

Exploring geolocation governance perspectives through the study of appropriation and collective action.

Ce mémoire de maîtrise a été rédigé dans l’objectif d’explorer une inégalité. Une inégalité dans les pratiques liées à la saisie et l’exploitation des données utilisateur dans la sphère des technologies et services Web, plus particulièrement dans la sphère des GIS (Geographic Information Systems). En 2014, de nombreuses entreprises exploitent les données de leurs utilisateurs afin d’améliorer leurs services ou générer du revenu publicitaire. Du côté de la sphère publique et gouvernementale, ce changement n’a pas été effectué. Ainsi, les gouvernements fédéraux et municipaux sont démunis de données qui permettraient d’améliorer les infrastructures et services publics. Des villes à travers le monde essayent d’améliorer leurs services et de devenir « intelligentes » mais sont dépourvues de ressources et de savoir faire pour assurer une transition respectueuse de la vie privée et des souhaits des citadins. Comment une ville peut-elle créer des jeux de données géo-référencés sans enfreindre les droits des citadins ? Dans l’objectif de répondre à ces interrogations, nous avons réalisé une étude comparative entre l’utilisation d’OpenStreetMap (OSM) et de Google Maps (GM). Grâce à une série d’entretiens avec des utilisateurs de GM et d’OSM, nous avons pu comprendre les significations et les valeurs d’usages de ces deux plateformes. Une analyse mobilisant les concepts de l’appropriation, de l’action collective et des perspectives critiques variées nous a permis d’analyser nos données d’entretiens pour comprendre les enjeux et problèmes derrière l’utilisation de technologies de géolocalisation, ainsi que ceux liés à la contribution des utilisateurs à ces GIS. Suite à cette analyse, la compréhension de la contribution et de l’utilisation de ces services a été recontextualisée pour explorer les moyens potentiels que les villes ont d’utiliser les technologies de géolocalisation afin d’améliorer leurs infrastructures publiques en respectant leurs citoyens.

Étude éco-épidémiologique sur l’infection par Francisella tularensis au Québec

Au Canada, Francisella tularensis, une bactérie zoonotique causant la tularémie, affecte principalement le lièvre d’Amérique, le rat musqué et le castor. Malgré les nombreuses études sur cette maladie, les connaissances sur l’écologie et les réservoirs naturels de la tularémie demeurent limitées. Une étude transversale a été réalisée afin d’estimer la prévalence d’infection par F. tularensis chez le lièvre d’Amérique, le rat musqué et le coyote dans quatre régions du Québec (Canada) et de décrire le risque d’infection d’après des caractéristiques individuelles (âge, sexe et état de chair) et environnementales. D’octobre 2012 à avril 2013, 345 lièvres d’Amérique, 411 rats musqués et 385 coyotes capturés par des trappeurs ont été échantillonnés. Les caractéristiques environnementales autour du site de capture ont été extraites de base de données géographiques. La séroprévalence (test de microagglutination) était de 2.9% chez les coyotes, 0.6% chez les lièvres et 0% chez les rats musqués. Tous les rats musqués et les lièvres étaient négatifs à une PCR en temps réel réalisée à partir d’un pool de foie, rein, rate et poumon; par contre, le type AI a été détecté dans les organes individuels des deux lièvres séropositifs. Des analyses de régression logistique exacte ont démontré que l’âge était un facteur de risque pour la séropositivité du coyote, ainsi que la proportion de forêts et la proportion de l’environnement considéré approprié pour le lièvre autour de la localisation de capture des coyotes. Les résultats de cette étude suggèrent la présence du cycle terrestre dans les régions étudiées.

An Integrated Hydro geological Study of the Muvattupuzha River Basin, Kerala, India

The present investigation on the Muvattupuzha river basin is an integrated approach based on hydrogeological, geophysical, hydrogeochemical parameters and the results are interpreted using satellite data. GIS also been used to combine the various spatial and non-spatial data. The salient finding of the present study are accounted below to provide a holistic picture on the groundwaters of the Muvattupuzha river basin. In the Muvattupuzha river basin the groundwaters are drawn from the weathered and fractured zones. The groundwater level fluctuations of the basin from 1992 to 2001 reveal that the water level varies between a minimum of 0.003 m and a maximum of 3.45 m. The groundwater fluctuation is affected by rainfall. Various aquifer parameters like transmissivity, storage coefficient, optimum yield, time for full recovery and specific capacity indices are analyzed. The depth to the bedrock of the basin varies widely from 1.5 to 17 mbgl. A ground water prospective map of phreatic aquifer has been prepared based on thickness of the weathered zone and low resistivity values (<500 ohm-m) and accordingly the basin is classified in three phreatic potential zones as good, moderate and poor. The groundwater of the Muvattupuzha river basin, the pH value ranges from 5.5 to 8.1, in acidic nature. Hydrochemical facies diagram reveals that most of the samples in both the seasons fall in mixing and dissolution facies and a few in static and dynamic natures. Further study is needed on impact of dykes on the occurrence and movement of groundwater, impact of seapages from irrigation canals on the groundwater quality and resources of this basin, and influence of inter-basin transfer of surface water on groundwater.

Predicted impact of the sea-level rise at VellareColeroon estuarine region of Tamil Nadu coast in India: Mainstreaming adaptation as a coastal zone management option

Low-lying coastal areas are more vulnerable to the impacts of climate change as they are highly prone for inundation to SLR (Sea-Level Rise). This study presents an appraisal of the impacts of SLR on the coastal natural resources and its dependent social communities in the low-lying area of VellareColeroon estuarine region of the Tamil Nadu coast, India. Digital Elevation Model (DEM) derived from SRTM 90M (Shuttle Radar Topographic Mission) data, along with GIS (Geographic Information System) techniques are used to identify an area of inundation in the study site. The vulnerability of coastal areas in Vellar-Coleroon estuarine region of Tamil Nadu coast to inundation was calculated based on the projected SLR scenarios of 0.5 m and 1 m. The results demonstrated that about 1570 ha of the LULC (Land use and Land cover) of the study area would be permanently inundated to 0.5 m and 2407 ha for 1 m SLR and has also resulted in the loss of three major coastal natural resources like coastal agriculture, mangroves and aquaculture. It has been identified that six hamlets of the social communities who depend on these resources are at high-risk and vulnerable to 0.5 m SLR and 12 hamlets for 1 m SLR. From the study, it has been emphasized that mainstreaming adaptation options to SLR should be embedded within a coastal zone management and planning effort, which includes all coastal natural resources (ecosystem-based adaptation), and its dependent social communities (community-based adaptation) involved through capacity building

Räumliche Modellierung der Dynamik von Landnutzung in Hessen und ihrer Wirkung auf die biologische Kohlenstoffspeicherung - Entwicklung eines GIS-basierten Modellsystems

Die gegenwärtige Entwicklung der internationalen Klimapolitik verlangt von Deutschland eine Reduktion seiner Treibhausgasemissionen. Wichtigstes Treibhausgas ist Kohlendioxid, das durch die Verbrennung fossiler Energieträger in die Atmosphäre freigesetzt wird. Die Reduktionsziele können prinzipiell durch eine Verminderung der Emissionen sowie durch die Schaffung von Kohlenstoffsenken erreicht werden. Senken beschreiben dabei die biologische Speicherung von Kohlenstoff in Böden und Wäldern. Eine wichtige Einflussgröße auf diese Prozesse stellt die räumliche Dynamik der Landnutzung einer Region dar. In dieser Arbeit wird das Modellsystem HILLS entwickelt und zur Simulation dieser komplexen Wirkbeziehungen im Bundesland Hessen genutzt. Ziel ist es, mit HILLS über eine Analyse des aktuellen Zustands hinaus auch Szenarien über Wege der zukünftigen regionalen Entwicklung von Landnutzung und ihrer Wirkung auf den Kohlenstoffhaushalt bis 2020 zu untersuchen. Für die Abbildung der räumlichen und zeitlichen Dynamik von Landnutzung in Hessen wird das Modell LUCHesse entwickelt. Seine Aufgabe ist die Simulation der relevanten Prozesse auf einem 1 km2 Raster, wobei die Raten der Änderung exogen als Flächentrends auf Ebene der hessischen Landkreise vorgegeben werden. LUCHesse besteht aus Teilmodellen für die Prozesse: (A) Ausbreitung von Siedlungs- und Gewerbefläche, (B) Strukturwandel im Agrarsektor sowie (C) Neuanlage von Waldflächen (Aufforstung). Jedes Teilmodell umfasst Methoden zur Bewertung der Standorteignung der Rasterzellen für unterschiedliche Landnutzungsklassen und zur Zuordnung der Trendvorgaben zu solchen Rasterzellen, die jeweils am besten für eine Landnutzungsklasse geeignet sind. Eine Validierung der Teilmodelle erfolgt anhand von statistischen Daten für den Zeitraum von 1990 bis 2000. Als Ergebnis eines Simulationslaufs werden für diskrete Zeitschritte digitale Karten der Landnutzugsverteilung in Hessen erzeugt. Zur Simulation der Kohlenstoffspeicherung wird eine modifizierte Version des Ökosystemmodells Century entwickelt (GIS-Century). Sie erlaubt einen gesteuerten Simulationslauf in Jahresschritten und unterstützt die Integration des Modells als Komponente in das HILLS Modellsystem. Es werden verschiedene Anwendungsschemata für GIS-Century entwickelt, mit denen die Wirkung der Stilllegung von Ackerflächen, der Aufforstung sowie der Bewirtschaftung bereits bestehender Wälder auf die Kohlenstoffspeicherung untersucht werden kann. Eine Validierung des Modells und der Anwendungsschemata erfolgt anhand von Feld- und Literaturdaten. HILLS implementiert eine sequentielle Kopplung von LUCHesse mit GIS-Century. Die räumliche Kopplung geschieht dabei auf dem 1 km2 Raster, die zeitliche Kopplung über die Einführung eines Landnutzungsvektors, der die Beschreibung der Landnutzungsänderung einer Rasterzelle während des Simulationszeitraums enthält. Außerdem integriert HILLS beide Modelle über ein dienste- und datenbankorientiertes Konzept in ein Geografisches Informationssystem (GIS). Auf diesem Wege können die GIS-Funktionen zur räumlichen Datenhaltung und Datenverarbeitung genutzt werden. Als Anwendung des Modellsystems wird ein Referenzszenario für Hessen mit dem Zeithorizont 2020 berechnet. Das Szenario setzt im Agrarsektor eine Umsetzung der AGENDA 2000 Politik voraus, die in großem Maße zu Stilllegung von Ackerflächen führt, während für den Bereich Siedlung und Gewerbe sowie Aufforstung die aktuellen Trends der Flächenausdehnung fortgeschrieben werden. Mit HILLS ist es nun möglich, die Wirkung dieser Landnutzungsänderungen auf die biologische Kohlenstoffspeicherung zu quantifizieren. Während die Ausdehnung von Siedlungsflächen als Kohlenstoffquelle identifiziert werden kann (37 kt C/a), findet sich die wichtigste Senke in der Bewirtschaftung bestehender Waldflächen (794 kt C/a). Weiterhin führen die Stilllegung von Ackerfläche (26 kt C/a) sowie Aufforstung (29 kt C/a) zu einer zusätzlichen Speicherung von Kohlenstoff. Für die Kohlenstoffspeicherung in Böden zeigen die Simulationsexperimente sehr klar, dass diese Senke nur von beschränkter Dauer ist.