Dank Flexfunds-Förderung: Verbessertes Visualisierungstool erleichtert Analyse raumzeitlicher Daten

Das VAT-Tool (Visualisierung, Analyse und Transformation) hat ein wichtiges Upgrade erhalten: Mit Unterstützung des Flexfunds-Programms von NFDI4Biodiversity, mithilfe dessen gezielt Projekte der Community gefördert werden, wurde es optimiert, um Forschenden die Analyse und Visualisierung von Biodiversitätsdaten noch einfacher zu machen. Zentraler Bestandteil dieser Weiterentwicklung ist der neue Geo Engine Manager, der die Verwaltung und Kombination verschiedener Datenebenen auf Karten deutlich erleichtert.

Bedeutung raumzeitlicher Biodiversitätsdaten

In der Biodiversitätsforschung sind Daten nicht nur zahlreich, sondern auch komplex: Arten werden über Jahre hinweg an verschiedenen Orten beobachtet, Umweltbedingungen ändern sich, und Ökosysteme reagieren oft auf lange Zeiträume hinweg auf äußere Einflüsse. Diese räumlich und zeitlich verknüpften Daten sind essenziell, um Entwicklungen zu erkennen – doch ihre Analyse stellt eine Herausforderung dar. Oft liegen sie in unterschiedlichen Formaten vor, stammen aus verschiedenen Quellen und müssen aufwendig aufbereitet werden, bevor sie sinnvoll genutzt werden können. Das VAT setzt hier an: Es erleichtert die interaktive Verarbeitung und Visualisierung der Daten – und hilft so dabei, Veränderungen in der Artenvielfalt besser zu verstehen.

Raumzeitliche Biodiversitätsdaten enthalten zwei zentrale Informationen: den Ort und den Zeitpunkt einer Beobachtung. Erst die Verknüpfung beider Dimensionen ermöglicht es, ökologische Veränderungen systematisch zu erfassen und zu analysieren. So lässt sich beispielsweise nachvollziehen, ob eine Art ihr Verbreitungsgebiet im Laufe der Jahre ausdehnt oder ob sie in bestimmten Regionen seltener wird.

Derartige Analysen sind entscheidend, um langfristige Trends zu erkennen, die durch Umweltveränderungen, Klimawandel oder menschliche Eingriffe beeinflusst werden. So können Forschende untersuchen, ob sich bestimmte Arten als Reaktion auf steigende Temperaturen in höhere Lagen oder kühlere Breiten zurückziehen oder ob Lebensräume durch Urbanisierung fragmentiert werden. Die Kombination aus räumlichen und zeitlichen Daten liefert daher eine Grundlage für fundierte ökologische Modelle. Diese Modelle sind mathematische oder computergestützte Simulationen, die helfen, komplexe Zusammenhänge in der Natur besser zu verstehen. Sie nutzen vorhandene Daten, um Vorhersagen über künftige Entwicklungen zu treffen – zum Beispiel, wie sich eine Art unter bestimmten Umweltbedingungen ausbreiten könnte oder welche Auswirkungen der Klimawandel auf ein Ökosystem haben könnte.

Mit der aktuellen Weiterentwicklung des VATs wird es nun noch einfacher, solche Daten zu verarbeiten und zu interpretieren – ein wichtiger Schritt, um die wissenschaftliche Arbeit mit raumzeitlichen Biodiversitätsdaten effizienter und zugänglicher zu gestalten.

Wie das VAT Forschende unterstützt

Um diese Daten optimal zu nutzen, setzt das VAT auf die Open-Source-Software Geo Engine. Diese speziell entwickelte Technologie ermöglicht es, große Mengen an Geodaten effizient zu verarbeiten, zu analysieren und visuell aufzubereiten. Dadurch können Forschende komplexe ökologische Zusammenhänge schneller erfassen und auswerten – ganz ohne tiefergehende Programmierkenntnisse.

Ein entscheidender Vorteil des VAT ist die interaktive Verknüpfung verschiedener Datenquellen. Forschende können ihre eigenen Datensätze hochladen und mit bereits vorhandenen Umwelt- oder Klimadaten kombinieren. So lassen sich beispielsweise langfristige Veränderungen in der Artenverbreitung mit Temperaturverläufen oder Landnutzungsänderungen in Beziehung setzen. Die Visualisierungsfunktionen des VAT erleichtern es, solche Muster nicht nur in Tabellen oder Diagrammen, sondern auch auf interaktiven Karten darzustellen.

Besonders für interdisziplinäre Forschungsteams bietet das VAT eine wertvolle Unterstützung: Biolog:innen, Geograph:innen und Umweltwissenschaftler:innen können ihre Daten in einer gemeinsamen Plattform zusammenführen und Analysen ohne komplizierte Softwareeinstellungen durchführen. So trägt das Tool dazu bei, die Hürden bei der Arbeit mit großen, heterogenen Biodiversitätsdaten zu reduzieren und Forschenden einen effizienteren Zugang zu entscheidenden Informationen zu ermöglichen.

"Die neuen Funktionen ermöglichen die unkomplizierte Visualisierung von Artveränderungen im Klima- und Landnutzungswandel und machen den Umgang mit großen Datensätzen deutlich effizienter."

(VAT-Nutzerin Birgit Gemeinholzer, Universität Kassel)

Die Weiterentwicklung durch den Geo Engine Managers

Um das VAT noch nutzerfreundlicher und flexibler zu gestalten, hat NFDI4Biodiversity im Jahr 2022 Mittel aus dem Flex Funds-Programm bereitgestellt. Dieses Förderprogramm der Nationalen Forschungsdateninfrastruktur (NFDI) ermöglicht es, Forschungsinfrastrukturen gezielt weiterzuentwickeln. Ein zentrales Ergebnis dieser Förderung ist der neue Geo Engine Manager – ein Werkzeug, das die Verwaltung von Daten und Karten-Layern im VAT erheblich erleichtert. Forschende können damit Metadaten und Datenorganisation effizient steuern, ohne sich mit komplizierten technischen Details auseinandersetzen zu müssen.

Der Geo Engine Manager ist somit eine Art Steuerzentrale für Daten- und Karten-Layer innerhalb des VAT. Er ermöglicht es:

• Daten und Metadaten effizient zu verwalten, indem Forschende bestehende Datensätze strukturieren und beschreiben können. 
• Karten-Layer gezielt zu organisieren, um verschiedene Datenquellen zu kombinieren und interaktive Visualisierungen zu erstellen.
• Analyse-Workflows speichern und wiederverwenden, um Forschungsprozesse effizienter zu gestalten.

Beispiele für den praktischen Einsatz des Geo Engine Managers

• Metadaten anpassen: Daten, die hochgeladen wurden, können im Geo Engine Manager angezeigt und ihre Beschreibungen oder andere Metadaten angepasst werden. Die vorgenommenen Änderungen werden gespeichert und sind anschließend auch im GIS sichtbar.
• Erzeugte Daten für andere bereitstellen: Nach der Transformation vorhandener Daten kann ein neues Layer erstellt und mit den entsprechenden Metadaten versehen werden. Zugriffsrechte können vergeben und das Layer im Datenkatalog sichtbar gemacht werden. Der festgelegte Nutzerkreis hat anschließend Zugriff auf das Layer im GIS.
• Datenkatalog übersichtlicher gestalten: Neue Layer-Kollektionen können angelegt und bestehende oder neu erstellte Layers diesen zugeordnet werden. So wird die Organisation der Datensätze verbessert und relevante Daten werden leichter auffindbar und besser strukturiert.

Zusammenarbeit und Ausblick

Neben der technischen Weiterentwicklung wurde auch eine umfangreiche Nutzerdokumentation erstellt. Diese stellt sicher, dass Nutzende sich schnell in das System einarbeiten und alle Funktionen effizient nutzen können. Wie Birgit Gemeinholzer, Professorin für Systematische Botanik an der Universität Kassel und regelmäßige Nutzerin des Tools, bestätigt: "Die neuen Funktionen ermöglichen die unkomplizierte Visualisierung von Artveränderungen im Klima- und Landnutzungswandel und machen den Umgang mit großen Datensätzen deutlich effizienter."

An der Umsetzung dieses Projekts waren drei zentrale Partner beteiligt: Die Gesellschaft für Biologische Daten (GFBio e.V.), die die Lizenz für Geo Engine hält und die Entwicklung begleitet hat, die Universität Marburg, die das VAT-System betreibt und administriert, und die Geo Engine GmbH, die als Entwicklerteam die technischen Neuerungen realisiert hat.

Derzeit wird getestet, wie verschiedene Forschungsgruppen mit den neuen Funktionen arbeiten und welche weiteren Verbesserungen möglich sind. Ziel ist es, das VAT stetig weiterzuentwickeln und den Zugang zu Biodiversitätsdaten weiter zu erleichtern.

Eine ausführliche Dokumentation und Anwendungsbeispiele des VATs finden Sie hier.

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