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About this book

Mit dem vorliegenden Tagungsband wird der aktuelle Stand der Informatikanwendungen für Zwecke des Umweltschutzes dokumentiert. Damit wird ein Einblick in die Fülle der Möglichkeiten gegeben, auf deren Grundlage Systemzusammenhänge erkannt, Prognosen erstellt und geeignete Maßnahmen zur Minderung der Umweltbelastung entwickelt werden können. Die Tagungsbeiträge bieten vielfältige Hinweise zur Planung und Realisierung von Systemen zur Umweltdatenverarbeitung. Sie enthalten sowohl Anregungen und Ideen als auch Beschreibungen praktisch realisierter Systeme. Für die mit Umweltschutzaufgaben Beschäftigten aus der Verwaltung, der Industrie, den in wissenschaftlichen Einrichtungen tätigen Personen und anderen an Umweltfragen Interessierten besteht damit eine umfangreiche Materialiensammlung. Ein Sachbereich, der aus der Umweltschutzproblematik nicht auszuklammern ist, wird erstmalig in einem eigenen Kapitel behandelt. Es ist dies die Diskussion über "Möglichkeiten, Wirkungen, Risiken und Grenzen der Informationsverarbeitung". Zur Schaffung eines aktuellen Überblicks wurde in den Tagungsband das Tutorial über "Expertensysteme im Umweltschutz" mit aufgenommen.

Table of Contents

Frontmatter

Datenbanken

DB1. Arbeitskreis “Umweltdatenbanken” — Ziele und erste Ergebnisse

In diesem Beitrag wird der Gl-Arbeitskreis “Umweltdatenbanken — Entwurfs- und Implementierungsaspekte” vorgestellt: die Motivation, aus der heraus wir diesen Arbeitskreis gegründet haben, das, was wir bisher getan haben und die Ergebnisse, die daraus entstanden sind. Aus den Beiträgen verschiedener Arbeitskreismitglieder werden die Forderungen abgeleitet, die umweltbezogene Anwendungen an Datenbanksysteme stellen. Anschließend werden neue Entwicklungen im Bereich der Datenbanksysteme darauf hin untersucht, ob und in wieweit sie diesen Forderungen genügen.

Horst Kremers, Mark P. Line, Leonore Neugebauer, Rolf Riethmüller, Wilhelm Windhorst

DB2. Entwurf eines Bioindikations-Datenbanksystems

Datenbanksysteme sind für die Informationsverarbeitung auf dem Umweltsektor unverzichtbare Konzepte der Informatik. In unserem interdisziplinären Projekt »Bioindikation« werden Flechten als spezielle Bioindikatoren für Umweltbelastung verwendet, wobei Farbänderungen und das flächenhafte Wachstum einer Flechte Indikatoren für die allgemeine Umweltqualität sind. Bei dieser Methode der Bioindikation ist zu beachten, daß nicht die Momentaufnahme einer Flechte, sondern das zeitliche Monitoring entscheidend ist. Zu diesem Zweck muß eine sehr große Menge von Daten mit zeitlicher und räumlicher Bezugsbasis in unserem Bioindikations-Datenbanksystem adäquat gespeichert und verwaltet werden. Für folgende drei Problemkreise beim Entwurf eines Bioindikations-Datenbanksystem stellen wir neue Konzepte und Verfahren vor. 1.) Realisierung eines komfortablen Zugriffs durch ein benutzerfreundliches Navigieren innerhalb des Bioindikations-Datenbanksystems mittels graphik-orientierter Anfragemöglichkeiten. 2.) Entwurf und Implementierung einer effizienten und komprimierten Versionenverwaltung für Farbbildaufnahmen. 3.) Effizienzsteigerung bei der Anfragebearbeitung durch Integration einer dynamischen Speicher- und Zugriffsarchitektur für variabel lange und komplex strukturierte Objekte in Nicht-Standard Datenbanksystemen.

Hans-Peter Kriegel, Ralf Schneider

DB3. Anfragefunktionen für Umweltinformationssysteme

Bei der Entwicklung zukünftiger Umweltinformationssysteme müssen die besonderen Eigenschaften der zu speichernden Daten und die Art der zu beantwortenden Anfragen berücksichtigt werden. Die zu speichernden Daten sind häufig unsicher oder unvollständig und von heterogenen Strukturen und Darstellungsformen (Texte, Fakten, Abbildungen). Die interaktiven Anfragemöglichkeiten an Umweltinformationssysteme erfordern die Beantwortung vager Anfragen und die Möglichkeit zur Formulierung von Anfragen unabhängig von der Struktur und der Darstellungsform des gespeicherten Wissens. Zur Behandlung vager Anfragen und unsicherer Daten können Ansätze aus dem Information Retrieval angewendet werden. Die Behandlung heterogener Datenstrukturen wird durch das Konzept der objektorientierten Datenbanken ermöglicht. Bei der Entwicklung multimedialer Informationssysteme ist das Problem der Integration der verschiedenen Darstellungsformen bislang unzureichend gelöst. Zukünftige interaktive Informationssysteme erfordern gegenüber derzeit existierenden Datenbanksystemen eine wesentlich erweiterte Anfragefunktionalität wie z.B. Ranking, Browsing, Zooming, Relevance Feedback und aktives Systemverhalten. Abschließend wird auf die Notwendigkeit der empirischen Fundierung bei der Entwicklung von Informationssystemen für komplexe Anwendungsgebiete hingewiesen.

Norbert Fuhr

DB4. Natürlichsprachliches Zugangssystem zu Umweltdatenbanken

Der Artikel gibt einen Überblick über das Projekt NAUDA (Natürlichsprachlicher Zugang zu Umweltdaten). Forschungsschwerpunkt ist die Unterstützung eines Benutzers, um diesem einen einfachen und effizienten Zugang zu Umweltdatenbanken zu ermöglichen und dabei nur minimale Aufmerksamkeit für die Bedienung des Systems selbst zu fordern. Nach einer kurzen Einführung in unsere Beispieldatenbank und die daraus resultierende Begriffswelt wird die Architektur des System vorgestellt. Diejenigen Systemkomponenten, die im Zentrum der Arbeiten stehen — Benutzerschnittstelle, Dialogsteuerung und Antworterweiterungskomponente — werden ausführlich behandelt.

R. Becker, W. Gotterbarm, A. Karduck, D. Küpper, F. Liske, D. Rösner

DB5. Datenpunktprozessor

eine objektorientierte Echtzeitdatenbank

Beim Aufbau bzw. Betrieb von Luftgütemeßnetzen fällt als Teilproblem die Speicherung von Meßwerten, sowie von davon abgeleiteten Rechengrößen wie Pseudokomponenten oder Mittelwerten an. Desweiteren sollen diese Größen laufend beobachtet und etwaige Grenzwertüberschreitungen gemeldet werden.In dem vorliegenden Artikel wird eine textuelle Beschreibungssprache vorgestellt, die alle relevanten Aspekte einer diesbezüglichen Echtzeitdatenbank abdecken soll. Neben den Konzepten der Beschreibungssprache wird anhand von Beispielen das dynamische Verhalten der Datenbank — der Datenpunktprozessor — beschrieben.

Robert Barta

DB6. Data Management in Environmental Information Systems

In this paper, we discuss two techniques to facilitate the management of large amounts of data in environmental information systems. For the representation of environmental data we propose a concept called spatial database views. Here, an environmental database only contains atomic objects at the largest resolution available. Molecular objects (such as cities) are represented by means of database views. For efficient spatial access to the data we present a concept termed oversize shelves. Oversize shelves facilitate the handling of spatial databases with great variance in object sizes. Environmental databases often have this property because states and buildings, for example, may often be represented in the same database.

Oliver Günther

DB7. Funktionale Retrieval-Anforderungen an Umwelt-Datenbanken

Für die heute in der Bundesrepublik öffentlich angebotenen Umwelt-Datenbanken hat jeder Hersteller seine eigene Datenbank-Software maßgeschneidert. Auch dort, wo ein relationales Datenbanksystem als Kern für eine Datenbank eingesetzt wurde, mußten vom Systementwickler spezielle Funktionen für das Daten-/Faktenretrieval und Zusatzprogramme für die Datenauswertung und -ausgabe implementiert werden.Mit der Verfügbarkeit von objektorientierten Datenbankkonzepten, semantischen Datenmodellen und KI-Methoden der Wissensrepräsentation stellt sich die Frage, welche Funktionen ein Datenbanksystem für das Faktenretrieval bereitstellen soll. Die folgende Zusammenstellung ist als offene Liste benutzerseitiger Anforderungen zu verstehen, die sowohl Software-Ingenieure als auch Datenbank-Designer beim Aufbau neuer Umwelt-Datenbanken unterstützen kann.

Friedrich Mie

Datenbankanwendungen

DBA1. WATiS - An Information System for Wadden Sea Research and Management

For the German Wadden Sea a sensible management concept has to be developed. Substantial and accurate knowledge about this ecosystem shall be achieved by several research projects. The Wadden Sea Information System WATiS is designed as an efficient and flexible tool to facilitate the information exchange among various research groups and administrative agencies.In this paper we discuss several aspects which have to be considered for the development of such a system. The technical concept is outlined. The main tools are a relational database for data storage and geographical information systems for the handling of thematic maps. Much concern has been put on the close connection between these systems to guarantee an automatic data exchange and a consistent data set within the WATiS. To combine data from different research groups all data have to be well documented and the data structure has to be designed in close cooperation among the research groups and the staff of the information system.

R. Riethmüller, A. Lisken, K-H. van Bernem, H. L. Krasemann, A. Müller, S. Patzig

DBA2. Datenorganisation und Datenanalyse bei der Untersuchung von Waldökosystemen

Die Analyse von Waldökosystemen erfordert eine stärkere Integration der verschiedenen Ebenen der Datenerhebung und der Modellierung, genauso wie eine intensivere Koppelung von Daten und Modellen. Es wird dazu ein Datenbankkonzept für die Organisation von Erhebungsdaten vorgeschlagen, das diesen Anforderungen gerecht werden soll. Zur besseren Ausnutzung der in den Daten vorhandenen Information in den Modellen können statistische Methoden der Datenanalyse nützlich sein. Dies wird an Hand von einigen Beispielen demonstriert.

Wilfried Grossmann

DBA3. Erfahrungen aus dem Aufbau und der Anwendung eines Naturschutzinformationssystems am Beispiel der “Biotopkartierung Wien”

Die Biotopkartierung Wien stellt einen typischen Anwendungsfall für ein geographisches Informationssystem dar. Aus historischen Gründen wurde sie aber mit Hilfe traditioneller Datenbanksysteme realisiert, der Engpaß der Kartierung ist die Datenerfassung. Auch nach Abschluß der Feldarbeiten ist die schnelle und einfache Dateneingabe ein wesentlicher Punkt für die praktische Anwendbarkeit des Systems.

Hans Klar

DBA4. Der Nutzen einer Tiergeographischen Datenbank für den Umweltschutz

Das Wort “Umweltschutz” muß sich derzeit eine Begriffsverengung gefallen lassen zu einem “Schutz vor Umweltverschmutzung”: Wahrlich ein wichtiger Aspekt, denn unsere Umwelt läuft seit geraumer Zeit Gefahr, verschmutzt, ja vergiftet zu werden. Aber eben nicht der einzige Aspekt von Umweltschutz! Umwelt kann man auch anders zerstören als durch ungeklärte Abwässer, Industrie-Abgase oder undichte Mülldeponien.Auch “Umwelt-Datenbanken” sind mehr als eine bloße Dokumentation der Belastung von Luft, Wasser und Boden durch Schadstoffe.

Ernst Rudolf Reichl

DBA5. DUNGUS

Ein computerunterstütztes System zur Bemessung von Düngemaßnahmen in der Landwirtschaft

Durch die steigende landwirtschaftliche Produktion und die damit verbundene Bodennutzung ergibt sich eine ständig wachsende Belastung der Umwelt durch Maßnahmen der Bodenbearbeitung. Besonders kritisch erscheint dabei der Einsatz großer Mengen von Düngemitteln, weil dadurch neben den Auswirkungen auf die Qualität des Erntegutes eine teilweise bedrohliche Belastung von Grund- und Oberflächenwässern bedingt ist. Ziel einer umweltbewußten Landwirtschaft muß es daher sein, Maßnahmen zur Entschärfung dieser Situation zu setzen.Auf der Grundlage dieser Erfordernisse wurde das computergestützte System DUNGUS zur Düngerbemessung entwickelt. DUNGUS unterstützt die folgenden Tätigkeiten: Erfassung und Verwaltung aller relevanten DatenVerwaltung des ExpertenwissensEmpfehlung von BodenbearbeitungsmaßnahmenPlanung und Auswertung landwirtschaftlicher Versuche und statistische DatenanalyseOrganisation und AdministrationDurch den Einsatz des Systems konnte bereits im ersten Jahr eine Verbesserung der Düngeberatung hinsichtlich Qualität, Präzision und Flexibilität erzielt werden.

A. Eigner, E. Gaschler, M. Polaschek, E. Schikuta, G. Vinek

DBA6. Toxikokinetisches Modell- und Datenbanksystem als Hilfsmittel für die Interpretation industrietoxikologischer Probleme

Auf der Grundlage eines etablierten physiologisch orientierten Modellierungsansatzes für toxikokinetische Erscheinungen flüchtiger Substanzen im Säugetierorganismus ist eine toxikokinetische Modell- und Datenbank su entwerfen, zu implementieren und unter besonderer Berücksichtigung der Toxikokinetik des Bensens su validieren. Eine Bestandsaufnahme der in der Literatur vorhandenen Informationen (Struktur, Prosesse, Daten der Modelle) führt sur Schaffung eines Objektwissen integrierenden Arbeitsmittels in der Hand der experimentell tätigen Toxikologen. Die physiologisch orientierte Struktur des Transportsystems ist durch ein die Metabolisierung beschreibendes Subsystem ergänzt. Dieses Hybridmodell kann sur Interpretation und Bewertung von Bildungsraten toxischer Metaboliten benutzt werden. Bei der Entwicklung werden neben dem Biomonitoring (exponierter Arbeiter) vor allem die Anforderungen tierexperimenteller Toxisitätsbewertung berücksichtigt. Der Modellierungsansats erlaubt Spezies-Extrapolationen und kann so entscheidend zur Verbesserung der Toxizitätsbewertung beitragen. Hier sind die entsprechenden Spezies-bezogenen Daten zu beschaffen und einer kritischen Bewertung zu unterziehen.

Gerhard Wuenscher, Helma Kersting, Henning Heberer, Ingrid Westmeier, Volker Wenzel, Manfred Flechsig, Eberhard Matthaeus

DBA7. ALIS, Informationssystem für den Vollzug des Bundesimmissionsschutzgesetzes

ALIS ist ein unter UNIX als verteilte ORACLE-Datenbank organisiertes Anlageninformationssystem, das die DV-Unterstützung der Verwaltungsverfahren und die Bereitstellung von Verwaltungsinstrumenten für die Überwachung des Vollzugs des Bundesimmissionsschutzgesetzes zur Verfügung stellt.ALIS ist integrierbar in das Hessische Umweltinf ormations- und Beobachtungssystem (HUBIS); dynamisch anpaßbar bei Änderungen von Rechtsnormen, Zuständigkeiten, Aufgabenstellungen oder Verwaltungsabläufen; gewährleistet den Datenschutz durch Kontrolle der Zugriffsrechte; ist bruchlos in die Arbeitsabläufe der Benutzer eingebettet; wird ausschließlich mit Menüs und Masken gesteuert und wird durch den Aktionsmanager aktionsgetrieben gesteuert.

R. Güttler, W. Kraß

DBA8. MAGIS, ein Gefahrstoffinformationssystem für Industrie und Behörden

GefahrstoffInformationssysteme, oder um austauschbare Begriffe wie Stoffdatenbanken, Chemikaliendatenbanken oder ProduktInformationssysteme zu verwenden, sind unverzichtbare DV-Einrichtungen in der Informationslandschaft großer Unternehmen geworden.Die Anforderungen an ein Unternehmen hinsichtlich der Information zu chemischen Produkten, ob in der Herstellung oder im Umgang, sind in den letzten Jahren ständig gestiegen. Die Anzahl der Personen, die beruflich mit Gefahrstoffen in Berührung kommen, ist heute so groß, daß die gesetzliche geforderte Kontrolle der sicherheitsrelevanten Arbeitsvorgänge nur noch mit Unterstützung der EDV möglich ist.Vor diesem Hintergrund hat die Firma TechniDATA ihr GefahrstoffInformationssystem MAGIS entwickelt. Über Besonderheiten sowie Einsatzerfahrungen soll hier berichtet werden.

Kurt Kaiser, Klaus Dieter Mehler, Berthold Stocker

DBA9. Informationssysteme zur Entscheidungsunterstützung bei der Handhabung gefährlicher Stoffe

Stoffdatenbank für Praktiker

Kern ist eine Datenbank mit Fakten und Literaturinformationen. Über jeden Stoff gibt es über 200 Einzelangaben, die nach Schwerpunkten gegliedert sind. Den Anwendungsbezug stellen Lösungen mit benutzerorientierten Sichten für Feuerwehr, Polizei, Wasseraufsichtsbehörden und Gewerbeaufsichtsämtern sicher. Das System macht Fakten zu potentiell gefährlichen Stoffen in hoher Qualität sicher und schnell verfügbar. Die Darstellung der Daten orientiert sich an der Situation, in der der Verantwortliche über den Umgang mit diesen Stoffen entscheidet.

Thomas Hornung

DBA10. Ansatz zur Optimierung des Informationsretrievals für Umweltchemikalien

Um den Zugriff auf Informationen über Chemikalien zu ermöglichen und zu optimieren, wurden Datenbanken aufgebaut, die die Inhalte von Datenquellen erfassen (Datenbanken der Datenquellen). Da die Datenquellen in gedruckte Dokumente, z.B. Handbücher, Reports, Monographien, Firmenverzeichnisse etc. und in online Datenbanken sachlich aufgeteilt werden, erscheinen zwei Datenbanken: DALI zur Erfassung der gedruckten DokumenteDADB zur Erfassung der online DatenbankenDALI enthält 400 Dokumente und DADB 214 Datenbanken.Neben der Auswertung der Datenbank der Datenbanken wird der Aufbau eines sog. Suchhilfesystems beschrieben. Dieses System gibt dem Benutzer die Möglichkeit online Recherchen bei verschiedenen Hosts durchzuführen ohne Kenntnisse von Retrievalsprachen, Datenbankinhalten und Suchbegriffen. Dieses Suchhilfesystem besteht im wesentlichen aus drei Komponten: Einer Strategiekomponente, einer Kommunikationssoftware und einer lokalen Datenbasis, in der Informationen bezüglich der Inhalte der online Datenbanken und der Retrievalsprachen vorgehalten werden.

Kristina Voigt, Joachim Benz, Thomas Pepping

Expertensysteme

Ex1. Darstellung der Ergebnisse einer Untersuchung über den Einsatz von Expertensystemen im Bereich Umwelt

Der Arbeitskreis Expertensysteme im Umweltschutz hat sich die Aufgabe gestellt, eine Untersuchung über Planung, Realisierung und Einsatz von Expertensystemen im Umweltschutz innerhalb der Bundesrepublik durchzuführen. Zu diesem Zweck wurde ein Fragebogen entworfen, der es ermöglicht, vorhandene aber auch erst in Planung befindliche Expertensysteme nach anwendungs- und informatikorientierten Kriterien einzuordnen. Darüber hinaus wurden eingesetzte Methoden, Werkzeuge und Rechnerumgebungen ermittelt. Der Fragebogen und die Ergebnisse der Umfrage werden hier vorgestellt.

M. Collet, M. Hälker-Küsters, M. Tischendorf

Ex2. Expertensysteme im Umweltschutz

Tutorium

Als in den 50er und 60er Jahren die Grundlagen erarbeitet wurden für ein Forschungsgebiet, das sich den NamenKünstliche Intelligenz (KI) gegeben hat, hatte man sich hohe Ansprüche gesetzt. Computer sollten nicht mehr nur in klassischen kommerziellen oder technisch-wissenschaftlichen Anwendungen Verwendung finden, in denen typischerweise einfach strukturierte Datensätze (Records) mittels einfacher (insbesondere arithmetischer) Rechenoperationen miteinander verknüpft werden.

Oliver Günther, Knut Scheuer

Ex3. Ein Expertensystem zur Unterstützung der Bewertung in Umweltverträglichkeitsprüfungen

Im Projekt EXCEPT (Expert system for Computer-aided Environmental Planning Tasks) wird ein Expertensystem entwickelt, das die Durchführung von Umweltverträglichkeitsprüfungen im kommunalen Bereich auf inhaltlich — methodischer Ebene unterstützen soll. Der Schwerpunkt des Systems liegt dabei auf der Unterstützung der Umweltbewertung, insbesondere unter dem Aspekt einer transparenten und nachvollziehbaren Darstellung der Bewertungsvorgänge und -ergebnisse. Der erste, bereits realisierte Prototyp des Systems implementiert ein auf diese Anforderungen ausgerichtetes, generisches Repräsentationsmodell für Umweltbewertungsmethoden, welches in Zusammenarbeit von Informatikern und Ökologlnnen entwickelt wurde. Basierend auf diesem Modellierungsansatz werden vom System ein ‘Wissenseditor’, eine blackboard-basierte Inferenzkomponente zur Bewertungsdurchführung und verschiedene Erklärungskomponenten zur Verfügung gestellt. Das Repräsentationsmodell und die grundsätzliche Struktur der Systemkomponenten werden in dieser Arbeit beschrieben.

Martin Hübner, Kai v. Luck, Ulrike Weiland

Ex4. Objektorientierte Modellierung in einem BMFT—Umweltprojekt: Wissensbasierte Fehlerdiagnose von Kläranlagen

In unserem Beitrag beschreiben wir die Entwicklung eines Expertensystems, das den Betrieb und die Steuerung von Kläranlagen unterstützen soll. Aufbauend auf einer Analyse der Domäne wurde das System MOTES DM 1 entwickelt, das verschiedene Wissensrepräsentationsformalismen zur Modellierung technischer Systeme zur Verfügung stellt. Anschließend benutzten wir das WerkzeugMOTES DM , um für die Kläranlage Salzgitter-Bad ein Prototyp des Expertensystems zu entwickeln.

H. Langendörfer, J. Schönwälder, M. Hofmann

Ex5. Regelbasiertes Expertensystem zur Beurteilung und operativen Steuerung von Betriebsstörungen des Belebtschlammverfahrens in kommunalen Abwasserbehandlungsanlagen

Es wird ein Expertensystem zur Unterstützung der Entscheidungsfindung bei Betriebsstörungen des Belebtschlammverfahrens in kommunalen Abwasserbehandlungsanlagen vorgestellt. Die auf der Grundlage von Expertenbefragungen und Literaturrecherchen entwickelte Wissensbasis beinhaltet Fakten, Regeln, Heuristiken, die die Diagnose und Therapie folgender Betriebsstörungen des Be1ebtsch1ammverfahrens unterstützen:BlähschlammbildungSchwimmschlammbildungAbtrieb flockenbildender oder solitärer Bakterien aus dem NachklärbeckenSchaumbildung auf dem Belebungsbecken.Die Diagnose für die Störungsursachen wird anhand von mikro- und makroskopischen Symptomen erstellt, während Therapieempfehlungen operative Steuermaßnahmen sowohl zur Einflußnahme auf die Bäkterienzusammensetzung der Biozönose als auch zur veränderten technologischen Betriebsführung beinhalten. Die Verarbeitung der Wissensbasis erfolgt über Rückwärtsverkettung mit Hilfe des tool-Systems ETA-P auf der Grundlage von PROLOG 2. Das Expertensystem ist implementiert auf IBM-PC mit MS.DOS-Betriebssystem.

Frieder Recknagel, Klaus Hänel, Frank Nixdorf, Uwe Petersohn, Isolde Röske

Ex6. Wissensbasierte Meßdateninterpretation in der Wasseranalytik

In der Computerunterstützung bei der Interpretation von Meßdaten der Umweltanalytik können Ergebnisse bislang nicht durch Rückgriff auf Wissen auf ihre Plausibilität überprüft oder auf ihre Implikationen hin untersucht werden. Wir stellen die Konzeption eines wissensbasierten Prototypen für die Unterstützung der Analyse von Frischwasser durch Chromatographie vor. Der Prototyp soll sowohl eine Unterstützung bei der Formulierung von Anfangsverdachten auf Inhaltsstoffe als auch eine Plausibilitätsprüfung von Analyseergebnissen für eine eingeschränkte Klasse von Substanzen erlauben.

Knut Scheuer, Marcus Spies, Ulrich Verpoorten

Ex7. Prototyp des Expertensystems DELAQUA zur Beurteilung und Steuerung der Wasserbeschaffenheit von Talsperren und Seen

Das Expertensystem DELAQUA (Deep Expert system LAke water QUAlity) kombiniert AI− und Simulationsmethoden zur Unterstützung der Entscheidungsfindung in der Wassergütesteuerung von Talsperren und Seen. Es verfügt über eine Wissensbasis (PROLOG 2), Datenbasis (dBASE III+) und ein Simulationssystem (FORTRAN 77), mit denen folgende Entscheidungshilfen bereitgestellt werden können:(1)Ableitung von Empfehlungen zur operativen Steuerung havarieartiger Belastungssituationen wie Aigenmassenentwicklungen oder Masseneinträge von pathogenen Keimen(2)Klassifizierung der Rohwasserbeschaffenheit von Talsperren und Seen auf der Grundlage gültiger Standards(3)Ableitung von Analogieschlüssen anhand gemessener und simulierter Wassergütedaten von Referenzgewässern(4)Konsultation des Simulationssystems SALMO zur Vorhersage der Wasserbeschaffenheit unter veränderten Steuerungs- und Umweltbedingungen von Talsperren und Seen.Das Expertensystem ist auf IBM-PC mit MS.DOS-Betriebssystem implementiert.

Frieder Recknagel, Erhard Beuschold, Christiane Böhmer, Henning Merker, Uwe Petersohn, Thomas Petzoldt

Ex8. TAXEGA

Ein Expertensystem zur Auswahl von Emissionsmeßgeräten für Feuerungsanlagen gemäß TA-Luft

In dem Expertensystem TAXEGA wird für eine Verbrennungsanlage die Zuordnung zur TA-Luft ermittelt. Anschließend werden aus einer Datenbank Meßgeräte zur Emissionsmessung selektiert, die die Anforderungen der TA-Luft erfüllen.

Hiltrud Verweyen-Frank

Ex9. Ökologisches Klassifikationssystem mit grafischer Benutzeroberfläche

Die Anwendung und Auswertung der Zeigerwerte von Ellenberg (1979) geben Aufschluß über den ökologischen Zustand eines begrenzten Gebietes. Als Grundlage hierfür müssen Pflanzenarten bestimmt und ausgezählt werden. Dabei wird bisher gewöhnlich auf Bestimmungsbücher zurückgegriffen. Die Bestimmung läßt sich jedoch effizienter und flexibler durch Rechnerunterstützung realisieren, insbesondere dann, wenn das Fachwissen eines erfahrenen Biologen fehlt.Das vorgestellte Klassifikationssystem bietet neben verschiedenen Verfahren zur Pflanzenbestimmung die Funktion eines biologischen Nachschlagewerkes und eine Komponente, die Bilder aus dem Bestimmungsbereich enthält, die sowohl zur Zusatzinformation wie auch zur Klassifikation direkt eingesetzt werden können.Die Integration der Ellenbergschen Zeigerwerte in das System ermöglicht nach der Bestimmung verschiedener Pflanzen die Auswertungen, die Aussagen über den ökologischen Zustand des Erfassungsgebietes erlauben.

Burkhard Behr

Ex10. Wissensbasiertes Hypermedia-System zur Erkennung von Ackerpflanzen und Beurteilung von Standorten

Für naturkundliche und landwirtschaftliche Kartierungen wird den Zusammenhängen von Pflanzenbestand und Standorteigenschaften in der Praxis zu wenig Aufmerksamkeit geschenkt. Der Grund liegt in einem bisher mangelhaft aufbereiteten und abfragbaren Wissen.Die Zielsetzung des Projektes besteht daher im Aufbau eines integrierten Informations- und Beratungssystems zur Bestimmung von Ackerpflanzen und zur Beurteilung von Standorten. Hypermedia-Technik verbindet dabei die Informationskomponenten mit wissensbasierten Diagnoseprogrammen. Das Gesamtprogramm ist als Lern-, Informations- und Beratungssystem für den Einsatz in Lehre, Landwirtschaft und Naturschutz konzipiert.Die Bausteine werden mit Hilfe der Expertensystem-Schale KEE in Form eines Prototypings getrennt entwickelt, optimiert und anschließend so codiert, daß sie in die Hypermedia-Struktur eingepaßt werden können. Das Text-, Graphik- und Bildmaterial wird einer innerhalb des europäischen Projektes “HYPP” entwickelten Bilddatenbank entnommen.Bisherige Ergebnisse zeigen, daß über eine Modifizierung idealtypischer Wissensrepräsentations- und Inferenzmethoden ein in der Praxis anwendbares und leistungsfähiges Bestimmungssystem für Ackerpflanzen aufgebaut werden kann. Zusammen mit der flexiblen Verknüpfung von Texten, Graphiken und Bildmaterial bietet es dem Anwender schnell verfügbare Informationen und Unterstützung bei der Bestimmung und Analyse von Standorten.

Jan Mark Pohlmann, Johannes Fischer, Andreas Jaeschke

Ex11. Xi AGAPE — Ein wissensbasiertes Altlastenbewertungssystem zur Abschätzung des Gefährdungspotentials von altlastenverdächtigen Flächen zur Prioritätenermittlung

Mehr als 40 000 Altlasten im Bereich der BRD erfordern einen schnellen Überblick und eine Priorisierung altlastenverdächtiger Flächen. Hier leisten rechnergestützte Systeme wertvolle Hilfe bei der Erfassung, Bewertung und Dokumentation. Am Beispiel von Xi AGAPE wird eine wissensbasierte Komponente mit Datenbankanschluß als Teil eines Assistenz-Systems vorgestellt. Xi AGAPE basiert auf dem Hamburger Modell AGAPE (Abschätzung des Gefährdungspotentials von altlastenverdächtigen Flächen und Prioritätenermittlung).

Bernhard Frank

Ex12. Fallbezogene Revision und Validierung von regelbasiertem Expertenwissen für die Altlastenbeurteilung

Es wird ein Systemkonzept für die expertenautonome Revision von Regelwissen vorgestellt, welches eine Vereinheitlichung der Altlastenbeurteilung durch eine Evaluierungsschnittstelle unterstützt. Das Funktionsprinzip eines Generators zur automatisierten Ableitung von Verfeinerungsvorschlägen wird an einem Beispiel aufgezeigt.

Hans-Werner Kelbassa

Fernerkundung

FE1. Entwicklungstendenzen in Waldökosystemen

Ergebnisse der Scannerbildanalyse auf einem Parallelrechner

Die Beobachtung des Ökosystems Wald erfordert lange Beobachtungszeiten, um Aussagen über Entwicklungstendenzen zu ermöglichen. Methoden der Fernerkundung mit visuellen Luftbildinterpretationen bieten derzeit schon eine hohe Aussageschärfe und teilweise gute Wiederholbarkeit der Kronenzustandsbeurteilung. Mit Multispektralscannern werden Strahldichtewerte meßtechnisch erfaßt. Mit den Daten besteht die Möglichkeit, über viele Jahre Vergleiche der spektralen Signaturen von Vegetationsbereichen durchzuführen und damit die Waldzustandsentwicklung objektiviert zu beurteilen.Der Schwerpunkt des vorliegenden Beitrages liegt auf der Darstellung und Analyse digitaler Scannerdaten in einem Transputernetzwerk mit auf die Prozessoren verteilter Grafikfunktion. Dargestellt werden die Methoden und Ergebnisse der spektralen Abgrenzung von Phytotopen wie sie für Biotopkartierungen und zur Waldschadensfeststellung benötigt werden. Die Resultate zeigen, daß durch optimale Kombination von Methoden der Fernerkundung, der terrestrischen Erhebung und durch sorgfältiger Beobachtungen der den Wald beeinflussenden Variablen eine Präzisierung der Waldzustandsentwicklung erreicht wird.

W. Pillmann, Z. Zobl

FE2. Geokodierung von Satellitenbilddaten für Anwendungen in der Umweltdokumentation

Im ersten Teil der Arbeit wird ein Überblick über die für Aufgaben der Umwe1tüberwachung verwendeten satellitengestützten Fernerkundungssysteme, sowie deren Funktionsprinzipien und verschiedene Auswertemethoden gegeben. Anschließend wird näher auf Verfahren zur Geokodierung eingegangen, wobei digitale Satellitenbilder in ein Raster transformiert werden, das dem Landeskoordinatensystem entspricht. Die genaueste Methode für diese Aufgabe berücksichtigt die Geometrie des Aufnahmesystems, sowie — durch Verwendung des digitalen Geländemodells - den Einfluß des Geländereliefs. Anhand zweier Beispiele, einer Vegetationsstudie im Gebirge bei der Satellitendaten gemeinsam mit einem Geländemodell klassifiziert wurden, sowie einer Agrarnutzungsstudie mittels multitemporaler Satellitendaten, werden die durch Geokodierung sich eröffnenden Möglichkeiten demonstriert.

Rainer Kalliany

FE3. Waldschadenserfassung auf der Basis von multispektralen Fernerkundungsdaten und eines GIS

Im Rahmen des BMFT-Verbundprojektes “Untersuchung und Kartierung von Waldschäden mit Methoden der Fernerkundung” wurden am Göttinger Institut für Forsteinrichtung und Ertragskunde Untersuchungen zur Verwendbarkeit multispektraler Fernerkundungsdaten zur Erfassung von Schadsymptomen in Fichtenreinbeständen durchgeführt. Auf der Basis von LANDSAT/TM-Daten wurden verschiedene Verfahren zur Detektion von Waldschäden getestet. Eine computergestützte Schadklassifikation ist nur erfolgreich, wenn das Datenmaterial nach Beleuchtungsklassen stratifiziert wird. Dies wurde durch ein GIS realisiert, das auch zur Bearbeitung weitergehender Fragestellungen, wie z.B. von Modellsimulationen zur Hypothesenprüfung diente.

Matthias Rhein

FE4. Klassifikation von Satellitendaten mit Texturanalyse zur großflächigen Landnutzungskartierung

In Zusammenhang mit Fragestellungen der Landnutzung, die bei der Landschaftsplanung (z. B. Landesregionalplanung) relevant sind, wird vielfach versucht, mit Hilfe von hochaufgelösten Satellitendaten (LANDSAT, SPOT) Gebiete verschiedener Landnutzungsarten und damit auch Gebiete unterschiedlicher ökologischer Wertigkeit zu differenzieren. Damit wird die Integration derartiger flächenbezogener Rasterdaten in geographische Informations- bzw. Umweltinformationssysteme (z. B. UIS Baden-Württemberg) zur Aktualisierung manuell erfaßter Daten möglich.Wie sich in verschiedenen Untersuchungen zeigte, sind für die Differenzierung von verschiedenen Landnutzungsarten Multispektraldaten allein nicht immer ausreichend. Die Einbringung zusätzlicher Information in Form von textur- bzw. strukturspezifischen Merkmalen in einen Klassifikationsalgorithmus kann zu einer wesentlichen Verbesserung der Ergebnisse führen.Dieser Beitrag beschreibt einen systematischen Ansatz für ein adaptives Klassifikationsverfahren unter Einbeziehung der Textureigenschaften der multispektralen Bilddaten. Die Textureigenschaften werden durch Nachbarschaftsoperatoren (z. B. Grauwertvarianz, Grauwertgradient, u. a.) als zusätzliche Merkmale in die Klassifikation eingebracht. Die Verknüpfung der Texturmerkmale und multispektralen Merkmale erfolgt durch Klassifikationspolynome verschiedener Ordnung.Dieses Klassifikationsverfahren wurde erfolgreich auf SPOT/LANDSAT-TM-Szenen südlich von Stuttgart angewendet, mit insgesamt 6 verschiedenen Landnutzungsarten.

A. K. Kaifel, B. Straub

FE5. Einsatz von Satelliten-Daten in der Umweltverträglichkeitsstudie “B 8n” mittels des Low Cost- Bildverarbeitungssystems BIVAS

Im Rahmen einer Pilotstudie wurden die Möglichkeiten des Einsatzes von Satelliten-Daten zur automatischen Gewinnung von planungsrelevanten Basisdaten für Umweltverträglichkeitsstudien untersucht.Mit Hilfe der digitalen Bildverarbeitungssoftware BIVAS konnten Aussagen über die aktuelle Landnutzung, den Versiegelungsgrad, die Vitalität des Waldes sowie über Kaltluftentstehungsgebiete bzw. Kaltluftflüsse gemacht werden.Insgesamt zeigt sich, daß die erzielten Ergebnisse zufriedenstellend sind und der Einsatz von Satellitendaten daher gerade bei großflächigen Planungsvorhaben sinnvoll und wirtschaftlich ist.

Karl Wiesmann, Stefan Bender, Peter Kempa, Ulrich Streit

FE6. Beiträge zur Optimierung von multispektralen Klassifizierungen durch Trennbarkeitsmaße

Bei der überwachten multispektralen Klassifizierung von Fernerkundungsdaten mit Hilfe des Maximum-Likelihood-Verfahrens, ist zunächst der Überlappungsgrad der einzelnen Klassen nicht bekannt. In herkömmlichen Verfahren erfolgt die Auswahl der Trainingsgebiete, Klassen und Kanäle daher meist nur qualitativ. Liegen jedoch mehrere schwer zu trennende Klassen vor, so sind diese Verfahren unzureichend. Um zu einer optimierten Klassifizierung zu gelangen, werden mehrere quantitative Trennbarkeitsmaße aus statistischen Abstandsmaßen hergeleitet. Mit Hilfe dieser Maße ist es möglich eine objektivierte Auswahl von Trainingsgebieten, Klassen, Kanälen und Zusatzkanälen durchzuführen sowie eine recht genaue Abschätzung der zu erwartenden Fehlerwahrscheinlichkeiten für die Klassifizierung jeder einzelnen Klasse anzugeben. Am Beispiel der Klassifizierung von Baumarten und Baumschadstufen in Flugzeugscannerdaten des DAEDALUS ATM 1286 wird die entwickelte Methodik angewandt.

Peter Reinartz

Geographische Informationssysteme

GIS1. Kopplung eines Kartenkonstruktionssystems mit einem Geo-Datenbankkern

Das Konstruieren von Karten stellt als wichtige Teilaufgabe Geographischer Informationssysteme (GIS) und Umweltinformationssysteme (UIS) neue Anforderungen an Datenbanksysteme. Ein Datenbanksystem, das solche Anforderungen erfüllt ist der DASDBS-Geokern, dessen Eignung am Beispiel des bisher auf dem Dateisystem realisierten Kartenkonstruktionssystems THEMAK2 gezeigt wird. Nach einer Beschreibung der Aufgaben und Struktur des Anwendungssystems und einer kurzen Darstellung der Hauptkonzepte des DASDBS-Geokerns wird die Ersetzung der Datenhaltung im Anwendungssystem durch den DASDBS-Geokern erläutert. Messungen mit Daten thematischer Karten zeigen den Vorteil des Einsatzes eines Datenbankkerns für geowissenschaftliche Anwendungen und Umweltanwendungen im Vergleich zu dem auf dem Dateisystem implementierten Anwendungssystem.

Walter Waterfeld, Martin Breunig

GIS2. Einsatzmöglichkeiten Eines Geographischen Informationssystems Bei der Umweltverträglichkeitsprüfung

Ziel des Vortrages ist es, die vielfältigen Verwendungsmöglichkeiten von Geographischen Informationssystemen im Ablauf von Umweltverträglichkeitsprüfungen allgemein darzulegen und anhand von Beispielen eines durchgeführten Projektes zu exemplifizieren. Vor allem im Bereich der Erfassung, Verarbeitung und Darstellung von Daten mit räumlichen und inhaltlichem Bezug stellen Geographische Informationssysteme Anwendungen zur Verfügung, um Umweltverträglichkeitsprüfungen schneller, genauer und effizienter durchführen zu können.

Bernhard Holfter, Günther Scherelis

GIS3. Organic Enrichment of the Seafloor; Impact Assessment Using a Geographic Information System

Two state-of-the-art techniques involving computer analysis are used in the study of pollution impact assessment. A synoptic survey of Narragansett Bay (USA), conducted in 1988, is presented as an example. A REMOTS® camera, an optical instrument that photographs vertical in-situ profiles of the upper 20 cm of the sediment, was deployed at 56 stations throughout the Bay. REMOTS® sediment-profile images were analyzed with SAIC Image Analysis Software that allows systematic measurement of up to 21 seafloor variables (e.g. modal grain-size, apparent RPD depth). Gradient maps of REMOTS® parameters, as well as bathymetry and traditional measurements of dissolved oxygen, vertical salinity differences, and sediment densities of Clostridium perfringens (a microbial indicator of fecal pollution) were digitized and transferred to a Geographic Information System (GRASS). Diverse overlay analysis tools within GRASS allowed us to identify severely degraded sites in the upper Bay. Areas at risk could also be defined in the mid Bay. Advantages of such a protocol are discussed.

Yutta Krieger, Sandor Mulsow, Donald C. Rhoads

GIS4. GIS — Anwendungen im Umweltschutz

Abwasser — Informations — System

Beim Betrieb von Abwasser-Entsorgungsanlagen ist sowohl die Durchführung von Kontroll- und Überwachungsaufgaben, als auch die technische Dokumentation und Instandhaltung der gesamten Anlagen erforderlich.Das beschriebene Abwasser-Informations-System ermöglicht die Erfassung, Verwaltung, Auswertung und räumliche Zuordnung der bei der Indirekteinleiter- und Eigenkontrolle anfallenden Analysedaten und die Anlagendokumentation mit den zugehörenden Aufgaben in einem homogenen System.

Amandus Kogler

GIS5. Der Einsatz eines Geographischen Informationssystems zur Standortanalyse einer Deponie unter Verwendung von Satellitendaten und vorliegenden Kartengrundlagen

Komplexe Planungsaufgaben, wie sie sich in einem dichtbesiedelten mitteleuropäischen Raum ergeben, müssen unter Zuhilfenahme aller zugänglicher Informationsquellen gelöst werden. Am Beispiel einer Deponie-Standortanalyse soll die Einbindung digitaler Satellitendaten (LANDSAT, SPOT) und die Nutzung eines Geographischen Informationssystems aufgezeigt werden.

Andreas Siebert, Rupert Haydn

GIS6. Rechner-gestütztes ökologisches Flächen-Informations-System

Ein Bewertungsmodell für ökologische Planungen

FIS ist ein rechner-gestütztes ökologisches. Flächen-Informations-System zur Bearbeitung von landschaftsplanerischen Aufgabenfeldern. Über die reine Flächenverwaltung hinaus erfolgen Umweltanalysen sowie ökologische - auf Expertenwissen basierendeBewertungen. FIS ist aufgrund seiner differenzierten Anwendungsmöglichkeiten ein modernes und komfortables Arbeitsmittel für Stadt- und Landschaftsplaner, Kommunen und Liegenschaftsverwaltungen, die für Bauvorhaben naturschutzrechtliche/baurechtliche Genehmigungen benötigen.

Karina Aicher

Landesweite und kommunale Informatikanwendungen

LKA1. Ecological Information System in Slovakia

The Slovak Hydrometeorological Institute provides both organization and technical design of a monitoring system of environmental parameters on territoria of Slovakia. The system is based on an all-Slovakia information system for different kinds of operative services built in last few years.

Michal Ružička

LKA2. Umweltinformationssystem des Umlandverbandes Frankfurt (UVF)

Jede Gebietskörperschaft, jede Kommune und sonstige Behörde hat sich zunehmend mit Umweltproblemen auseinanderzusetzen.

Wolfgang Du Bois

LKA3. Der Umwelt-Datenkatalog Niedersachsen

Konzept, Stand der Anwendung und Fortentwicklung

Umwelt-Informationssysteme gestalten sich auf Landesebene als Informationsverbund aus einer Vielzahl unterschiedlicher, in sich selbständiger Teilsysteme, deren Aufbau und Weiterentwicklung zeitlich versetzt und räumlich verteilt erfolgen. Eine Koordination war bislang kaum möglich, Unverträglichkeiten von Anwendungen und Daten somit zwangsläufig.Der Umwelt-Datenkatalog Niedersachsen dient landesintern als Metasystem, mit dem Ziel, Stand und Entwicklung der Teilsysteme transparent zu halten. Auf dieser Grundlage werden Planung und Entwicklungskoordination landesweit möglich.

Helmut Lessing, Hans-Udo Weiland

LKA4. Die Gesamtkonzeption des Kantons Bern im Bereich Umweltinformatik

Der Kanton Bern ist daran, die einzelnen Fachbereiche des Vollzugs des Umweltschutzes durch Informatik intensiv zu unterstützen. Dabei soll die Informatik die Nachteile der dezentralen Struktur so gut wie möglich wettmachen. Es ist vorgesehen, die Mehrzahl der Applikationen mit gemeinsamen Datenbanken miteinander zu verknüpfen und sie — soweit sinnvollin ein GIS einzubinden. Diese Aufgaben sollen organisatorisch durch eine einzige zuständige Stelle Seite EDV, d.h. durch die Abteilung Umweltinformatik und durch eine durchgehende Koordination aller Projekte erreicht werden.

T. Ledergerber, Simon Wahl

LKA5. Das Informationssystem des Umweltbundesamtes (Kurzfassung)

Das Umweltbundesamt ist seit seiner Gründung im Jahre 1985 beauftragt, Umweltdaten aus den verschiedensten Bereichen zu sammeln, zu verarbeiten und miteinander zu verknüpfen. Diese Daten sollen u.a. zur Bewertung der Umweltsituation in Österreich und zu dessen Verbesserung als Grundlage für künftige Maßnahmen herangezogen werden. Die Realisierung des Umweltinformationssystems erfolgt mit Hilfe eines geographischen Informationssystems.

F. Fibich, K. Zirm

Luftgüte — Überwachung, Prognose und Bewertung

LUG1. UMBI-DB und UMBI-NET

Werkzeuge für eine automatische, landesweite Luftgüteüberwachung

UMBI-DB (UMweltBeobachtungs- und Informations-DatenBanksystem) stellt dem Programmierer in Form einer Bibliothek alle notwendigen Funktionen für die Speicherung und Verwaltung umweltrelevanter Datenbestände zur Verfügung. Dabei wurde besonderer Wert auf Speicherplatzoptimierung und Geschwindigkeit gelegt.UMBI-NET (UMweltBeobachtungs- und Informations-NETzwerksystem) dient zur regelmäßigen, bedienerlosen, fehlertoleranten, automatischen und sicheren Fernübertragung von dezentral erfaßten Umweltzustandsgrößen samt Statusmeldungen aus Immissions- und Emissionsmeßstellen in eine Meßnetzzentrale, wo die empfangenen Daten in der Folge UMBI-DB für die Verwaltung zur Verfügung gestellt werden. Besonderes Augenmerk wurde dabei auf eine einfache Schnittstelle für die Datenkommunikation zwischen der Zentrale und den einzelnen Meßstellen gelegt.Die Codierung dieser beiden Systeme, die seit Anfang 1989 beim Amt der Niederösterreichischen Landesregierung, Abteilung B/10, für die Luftgüteüberwachung des gesamten Bundeslandes im Rahmen des Projektes NUMBIS (Niederösterreichisches UMweltBeobachtungs- und InformationsSystem) im Einsatz stehen, erfolgte unter UNIX in der Programmiersprache „C”.

Klaus Kreil

LUG2. Das Smog-Frühwarnsystem der Bundesrepublik Deutschland Entwicklung in einer heterogenen DV-Umgebung

Die in den Luftgütemeßnetzen der Bundesländer und des Umweltbundesamts erhobenen Daten werden tagesaktuell oder im Smog-Fall 3-stündlich zum Umweltbundesamt übertragen und in bundesweiten Übersichtskarten automatisch ausgewertet. Die bundesweiten Übersichtskarten stehen für alle Bundesländer online zum Abruf bereit. Damit ist erstmals die kontinuierliche Beobachtung des weiträumigen Transports von Luftverunreinigungen ermöglicht.

Bernd Strobel

LUG3. Die bayerischen Btx-Informationssysteme zur Strahlenschutzvorsorge und über Luftschadstoffe

Das Bildschirmtext-Informationssystem zur Strahlenschutzvorsorge (Btx- ISV) wurde vom Bayerischen Staatsministerium für Landesentwicklung und Umwelt fragen (StMLU) aufgrund der Erfahrungen bei der Bewältigung des Informationsansturms nach dem Reaktorunfall in Tschernobyl entwickelt. Das Btx-ISV gestattet den Abruf von Meßwerten, die die radiologische Gesamtsituation kennzeichnen, vermittelt eine Bewertung der Meßergebnisse, empfiehlt ggf. bestimmte Verhaltensweisen und bietet Basisinformationen über Radioaktivität, Strahlenwirkung, Strahlungsmessung, Strahlenschutz und grundlegende Fragen der Sicherheit, Umweltauswirkungen und Entsorgung kerntechnischer Anlagen an.Die positiven Erfahrungen bei der Erprobung des Btx-ISV führten schon bald zu einer Ausweitung des Btx-Angebots auf den Bereich der Luftschadstoffe. Zur Beurteilung der lufthygienischen Gesamt Situation werden die Meßwerte von 38 automatisch arbeitenden Luftgütemeßstationen in ganz Bayern berücksichtigt.Derzeit wird ein weiteres Btx-Angebot zur Abfallwirtschaft erstellt. Erste Informationsseiten werden voraussichtlich im Herbst dieses Jahres für die Öffentlichkeit freigegeben.

Franz S. Ecker, Ernst R. Seidel

LUG4. Datenbankeinsatz im NABEL — dem nationalen Beobachtungsnetz für Luftfremdstoffe in der Schweiz

NABEL ist ein zentrales Immisionsmeßnetz für die Schweiz. Es werden Schadstoffe gemessen, die von einer Vielzahl von Einzelemitenten in die Luft ausgestoßen werden. Die gemessenen Werte bilden den größten Teil der Datenmenge im System. Daneben werden zur Konfiguration und Ablaufsteuerung des Meßnetzes und der Meßstationen Parameter benötigt. Beide Datenpakete werden in einer Datenbank gehalten, um eine hohe Flexibilität bezüglich der Datenabfrage und der Systemkonfiguration zu ermöglichen.

Simone Gladel-Speicher

LUG5. Das IIASA-RAINS Modell: Simulation, Optimierung und Mapping grenzüberschreitender Luftverschmutzung in Europa

Das RAINS Modell kombiniert Informationen über die einzelnen Phasen der Entstehung und Wirkungsweise saurer Niederschläge in Europa. Ausgehend von umfassenden Energiestatistiken werden für alle 27 Staaten West- und Osteuropas SO2, N0X und NH3 Emissionen berechnet. Anschließend werden Schadenswirkungen auf Süßwasserseen, Waldböden und Forst bestände simuliert. Ein Optimierungsalgorithmus erlaubt die international kostenoptimale Allokation von Emissionsminderungsmaßnahmen zur Erreichung vorgegebener Depositionsgrenzwerte. Das RAINS Modell wird derzeit sowohl von nationalen Institutionen, als auch im Rahmen internationaler Verhandlungen über Emissionsminderungsmaßnahmen eingesetzt.

Markus Amann

LUG6. Schadstoffausbreitung in Ballungszentren

Im Winter 1987/88 kam es in Graz zu starken Smogbelastungen. Von der Steiermärkischen Landesregierung wurde deshalb ein “SmogprognosemodeH” in Auftrag gegeben. Mit diesem Computermodell sollen die physikalischen Vorgänge (Emissionen, Transmissionen mit chemischen Umwandlungen und Immissionsbelastungen) simuliert werden und eine Smogprognose möglich sein. Dazu wurden die Emissionen erfaßt und die Navier-Stokesschen Gleichungen in Verbindung mit der turbulenten Diffusionsgleichung und der Energiegleichung für das Untersuchungsgebiet gelöst. Einzelne Teilergebnisse liegen schon vor. Die Arbeiten sollen bis Ende 1990 abgeschlossen sein.

Karl Pucher, Rudolf Pischinger, Peter Sturm, Raimund Almbauer, Christoph Münst, Peter Sampl

LUG7. Eine portable graphische Benutzeroberfläche für ein Ausbreitungsmodell nach TA-Luft

Ausbreitungsrechnungen nach TA-Luft werden mit Hilfe des Referenzprogramms AUSTAL86 durchgeführt. Die Benutzerschnittstelle dieses Programms entspricht nicht mehr dem Stand der Technik. Neben einigen Funktionserweiterungen wurde eine neue, vollgraphische Benutzeroberfläche entwickelt, die vom Endanwender sehr gut angenommen wurde. Das Programmsystems ist einfach zu bedienen und wird in der LFU Baden-Württemberg u. a. für Ausbreitungsrechnungen zur Dioxinbelastung intensiv eingesetzt.

D. Ahrens, D. Seifert, L. Gmeiner

LUG8. KFÜ-Ausbreitungsrechnersystem des Landes Nordrhein-Westfalen

Die Landesanstalt für Immissionsschutz (LIS) betreibt ein Echtzeit-Meßsystem (KFÜ-System) zur kontinuierlichen Fernüberwachung der beiden Kernkraftwerke Würgassen und Hamm-Uentrop durch die atomrechtliche Aufsichtsbehörde des Landes Nordrhein-Westfalen (Minister für Wirtschaft, Mittelstand und Technologie — MWMT), siehe [1] bis [4]. Das KFÜ System wird derzeit durch ein Ausbreit ungsrechner-System (ABR-System) ergänzt. Hiermit kann auf der Basis der radiologischen Fortluft-Meßwerte und der meteorologischen Meßdaten die potentielle Strahlenexposition der Bevölkerung in der Umgebung der Kernkraftwerke abgeschätzt werden. Die Ergebnisse einer Ausbreitungsrechnung ermöglichen der Aufsichtsbehörde eine schnelle Lagebeurteilung (z.B. Lage und Ausdehnung eines betroffenen Gebietes, zu erwartende Strahlenbelastung der Referenzpersonen “Kleinkind” und “Erwachsener” bei Unfällen, Störfällen und sicherheitstechnisch bedeutsamen Ereignissen).

Elke Stöcker-Meier

LUG9. Erfassung und Verarbeitung von Immissionsdaten in Wien

Die rasche, objektive und vollständige Information der Bevölkerung über die Luftsituation im Ballungsraum Wien macht es notwendig, die Luftmeßwerte computerunterstützt zu erfassen, auszuwerten, zu beurteilen und darzustellen.

Helmut Löffler

Methoden und Werkzeuge für Modellierung und Simulation

MMS1. MoNet: Eine Simulationsumgebung für hierarchische Input/Output-Modelle

Es wird das graphikorientierte, interaktive Simulationswerkzeug MoNet vorgestellt, das in Gemeinschaftsarbeit zwischen dem Politecnico di Milano und der Universität Wien mit dem Ziel entwickelt wurde, den gesamten “Lebenszyklus” bei der Erstellung von Simulationsmodellen (Entwurf, Test, Modifikation, Validierung, Dokumentation) zu unterstützen. Als Zielgruppe werden Modellierungsexperten angesprochen, die im Sinne eines “rapid prototyping” auf einfache Art komplexe dynamische Modelle erzeugen, validieren und benützen wollen, ohne sich dabei auf die Ebene höherer Programmier- bzw. Simulationssprachen begeben zu müssen.Obwohl MoNet in C entwickelt wurde, enstpricht die Systemstruktur dem objektorientierten Paradigma. MoNet verwaltet drei unabhängige Objektklassen: Modelle, Variablen (Zeitreihen) und Simulationsexperimente (Ören und Zeigler 1979), wobei letztere in MoNet durch Optimierungsmöglichkeiten durch iterative Simulationen erweitert wurden.

Giorgio Guariso, Martin Hitz, Manfred Schauer, Hannes Werthner

MMS2. Eine Umgebung für raumbezogene Modellbildung und Simulation im Umweltschutz (URSUS)

Ein Paradigma für die Formulierung raumbezogener Simulationsmodelle für Anwendungen im Umweltschutz wird erläutert, das die folgenden Merkmale aufweist: die Formulierung räumlicher Prozesse wird durch diskrete Objekte sowie durch Finite Elemente in zwei oder drei Dimensionen unterstützt;dafür wird auf die Verwendung explizit kontinuierlicher Formalismen (partieller Differentialgleichungen) für die Repräsentation räumlicher Prozesse verzichtet;Zustandsübergänge der diskreten Objekte lassen sich nicht nur numerisch, sondern auch symbolisch (wissensbasiert) formulieren (z.B. zur Einbeziehung menschlicher Entscheidungsprozessen).Auf diesem Modellparadigma basierend wird eine Software-Umgebung für die raumbezogene Modellbildung und Simulation im Rahmen des Umweltarbeitsplatzes der Siemens AG konzipiert und implementiert.Die offene Gesamtarchitektur dieser Software-Umgebung wird skizziert und die dort implementierten Strukturen erläutert.

Mark P. Line

MMS3. Numerische Simulation und Visualisierung auf Hochleistungssystemen

In den letzten Jahren wurde in nahezu allen Wissenschaftszweigen der Einsatz von Modellbildung und numerischer Simulation wesentlich verstärkt, wodurch ein immer stärkerer Bedarf nach Rechnerleistung entstanden ist. Bedingt durch die rasante technologische Entwicklung und die günstige Preisentwicklung sind Systeme mit Vektor- und Parallelarchitektur für eine größere Zahl von Universitäten, Forschungseinrichtungen und Industrieunternehmen verfügbar geworden. Speziell im Bereich des Umweltschutzes zählen Simulationsrechnungen — bedingt durch den Typ der dabei zu lösenden mathematischen Problemstellungen — zu einem der rechenintensivsten Anwendungszweige für Hochleistungssysteme.Derzeit sind die meisten zu Simulationszwecken eingesetzten Programme als reine Batch-Anwendungen konzipiert und ohne Verwendung zeitgemäßer Software-Technologie (graphische Benutzerschnittstelle, interaktive Visualisierung, Unterstützung verteilter, heterogener Rechnerarchitekturen) realisiert.In diesem Beitrag soll gezeigt werden, wie existierende Standards und Techniken eingesetzt werden können, um die bei der Entwicklung derartiger Programmsysteme auftretenden Hardware-Abhängigkeiten und Inkompatibilitäten zu vermeiden.Als Beispiel für die Realisierung eines nach obigen Gesichtspunkten entwickelten Programmsystems wird ein Simulationsprogramm für die Berechnung des Schadstofftransportes im Grundwasser mittels FE-Methode vorgestellt. Der Rechenteil dieser Applikation wurde im Hinblick auf die Vektor- und Parallelarchitektur von Hochleistungssystemen völlig neu konzipiert. Der Einsatz des X-Windows Standards zur Realisierung der Benutzerschnittstelle und der Visualisierung der Ergebnisse sollen als Lösungsansatz für die Entwicklung eines benutzerfreundlichen FE-Programms präsentiert werden.

W. Haas, R. Brantner, D. Schewig

MMS4. Spreadsheets and GIS in Integral Modeling

In this article some examples of spreadsheet-based environmental models developed at the National Institute of Public Health and Environmental Protection (RIVM) and used within environmental surveys are given. It is pointed out, that spreadsheets are a powerful tool in the hands of modelers, but should not be their only tool. In order to obtain acceptable results with very abstract models, the need for statistical information on results is large. A start has been made to incorporate these methods in RIVM’s integral models.

Fokke de Boer

MMS5. A Statistical Method to Determine Pollutant Sources

The purpose of this paper is to present a new method enforcing water quality standards. Regulations have been developed by various agencies to maintain healthy water body within their jurisdictions. In the United States, the mechanisms used to do this are discharge permits for each discharger and stream standards for the receiving water body. The traditional approach in the U. S. has been self-monitoring by the discharger coupled with random but infrequent samples collected by the various regulatory groups. The enforcing agencies need an effective program that detects violations efficiently with limited resources.

John D. Keenan, Pao-Hsing Chang

Modellbildung und Simulation

MS1. CHESS — Chernobyl Simulation System

Development of technology in the second half of the 20th century that is primarily directed to the improvement of the welfare of a man as a biological species has utterly undesirable aspect. The effective economical development results in concentration of population on the small territories that are closely related to the intensive production processes and therefore very vulnerable in case of technogenic accidents. Such way of development substantially changes the paradigm of the biological safety both for a man as an individual and society as a whole. In such a world it is not sufficient to protect a man against diseases, caprices of the nature and direct risk during his work. A new source of risk appears that is technogenic by its origin, global by the scale and depth of its consequences, unpredictable and, unfortunately, possible.

A. A. Morozov, N. D. Chepurnoy, N. N. Buka, V. S. Chabanjuk, J. A. Chernaja, V. A. Dutchak, A. I. Grinenko, S. L. Kivva, V. L. Kosolapov, N. I. Linnik, G. B. Lyashenko, S. V. Pashko, I. A. Popiv, P. V. Shevelo, Yu A. Beletsky, V. Glushkov

MS2. OECOSYS — ein Computersimulationsmodell zur Prognose der Bevölkerungsdosis im Falle einer großräumigen radioaktiven Verstrahlung

Im Falle einer großräumigen Verstrahlung nach der Freisetzung von Radionukliden, z.B. nach einem Unfall in einem Kernkraftwerk, läßt sich mit Hilfe von OECOSYS rasch eine Prognose für die Beiträge der drei Expositionspfade Inhalation, Ingestion und externe Bestrahlung zur Bevölkerungsdosis erstellen. Gezielte Maßnahmen zur Dosisreduktion werden daher möglich. OECOSYS basiert auf dem radioökologischen Modell ECOSYS-87 der GSF München, das für österreichische Verhältnisse adaptiert wurde, wobei eine Differenzierung bis auf Bezirksebene vorgenommen wurde. Mit einer retrospektiven Validierung anhand der Meßdaten nach dem Tschernobyl-Fallout wurde die Praktikabilität des Modells getestet. OECOSYS ist seit 1989 im ÖFZS einsatzfähig.

Martin Suda, Martin Gerzabek, Heinrich Humer, Barnabas Kunsch, Wolfgang Loibl, Konrad Mück, Rudolf Orthofer

MS3. Simulation des Ausbreitungsverhaltens von Flugzeugabgasen

Flugzeuge durchqueren die für das Leben auf der Erde bedeutenden Atmosphärenschichten. Dabei stoßen sie Abgase aus, die ein unterschiedliches Reaktionsverhalten in den verschiedenen Schichten aufzeigen. Die Auswirkungen dieser Emissionen sind bekanntlich gravierend: vermehrte künstliche Wolkenbildung und eine damit einhergehende Verstärkung des Treibhauseffektes, Umweltschädigung durch Ozon in unteren Atmosphärenschichten, und das Aufzehren von Ozon in oberen Schichten. Unterschiedliche Wetterbedingungen wirken sich auf das Ausbreitungsverhalten und die ablaufenden Reaktionen mit Aerosolen der Luft aus. Mit Hilfe von Simulationen auf Partikel-Basis und meteorologischen Modellen läßt sich das Verhalten von Abgasemissionen in den verschiedenen Atmosphärenschichten aufzeigen. Partikel beinhalten feststehende Parameter, die die Interaktion mit anderen Partikeln und mit Festkörpern steuern und Statusvariablen, die während einer Simulation modifiziert werden. Jedes Partikel wird durch eine Menge von “Nachbarn” direkt und durch weiter entfernte Partikel beeinflußt. Diese Beeinflußung läßt sich in Gesetzen und Regeln ausdrücken. Hinzu kommt das Regelwerk, daß die Ausbreitungseigenschaften der Schadstoffpartikel beschreibt. Die Wetter- und Umweltbedingungen ergänzen das Regelwerk der Simulation und erhöhen den Realitätsgrad. Die Auswertung des umfassenden Regelsystems erfolgt auf der Basis der momentan definierten Umgebung. Dadurch kann man Klarheit über die Reaktionspartner und die anfallenden Schadstoffmengen gewinnen und in Animationen auf der Basis hoch-qualitativer Bilder verdeutlichen.

Volker Kühn

MS4. Modellbildung und Simulation des Waldsterbens im Simulationssystem Hybsys

Dieser Beitrag stellt das Simulationssystem HYBSYS und seinen Einsatz in Modellbildung und Simulation für den Umweltschutz an Hand eines Modelles für das Waldsterben vor. Nach einer Einleitung über die Bedeutung der Simulation wird das Simulationssystem HYBSYS vorgestellt. Diese im Rahmen eines Forschungsprojektes entwickelte Simulationssoftware ist sehr flexibel und erlaubt Oberflächen verschiedenster Art, z.B. Bedienungs- und Simulationsoberflächen für Umweltmodelle. In der Folge wird ein besonderer Modul von HYBSYS vorgestellt: automatische Model 1bi1dung mit Hilfe von System Dynamics. Es folgt eine Darstellung des Modelles für Waldwachstum und Waldsterben (Bossel-Modell). Gezeigt wird überblicksmäßig die Implementation in HYBSYS. Abschließend werden Simulationsergebnisse des Modells im Simulationssystem HYBSYS vorgestellt. Von Interesse sind dabei insbesondere die verschiedenen Möglichkeiten von HYBSYS zur Sensitivitätsanalyse.

F. Breitenecker

MS5. Stochastische Modelle für den Stofftransport in der wasserungesättigten Bodenzone

Zur Sicherung der Pflanzenproduktion werden in der Landwirtschaft Agrarchemikalien wie Dünger und Pflanzenbehandlungsmittel eingesetzt. Als unerwünschter Nebeneffekt kann es durch diese Entwicklung zu einer Nährstoffanreicherung im Grundwasser oder zu einer Kontamination des Grundwassers mit Pflanzenbehandlungsmitteln kommen. Durch bessere Kenntnisse der sich im Boden abspielenden Grundprozesse Transport, Speicherung und Umwandlung können sowohl die Nutzwirkungen verbessert als auch die negativen Folgen für die Umwelt vermindert werden. Einen wichtigen Beitrag dazu können Simulationsmodelle [1, 2] liefern.

Ernst Witte

MS6. Abfallmengenstöme von Städten und Regionen

Entwicklung eines EDV-unterstützten Modells zur Darstellung der Abfallmengenströme in Städten und Regionen

Die vorgestellte Arbeit hatte das Ziel, ein EDV-unterstütztes, grafisches Mengenflußbild für die Abfallwirtschaft von Städten oder Regionen zu erstellen. Es ist für Abfallwirtschaftsfachleute gedacht und soll eine übersichtliche grafische Darstellung der Abfallmengen und -ströme als Diskussions- und Planungsgrundlage für Politiker, Planer und Bürger liefern. Das Programm ist in der Programmiersprache C geschrieben und läuft unter dem Betriebssystem MS-Windows.

Johann Mayr, Büro G. Vogel

MS7. Lärmbelastungsanalyse und Lärmminderungsplanung mit Hilfe eines Lärmberechnungsprogrammes beim Umlandverband Frankfurt (UVF)

Nach wie vor sind große Teile der Bevölkerung stark durch Lärm betroffen. Umfragen zufolge fühlte sich z.B. 1986 jeder 4. Bürger der Bundesrepublik Deutschland stark durch Straßenverkehrslärm betroffen. (1)

Joachim Wempe

Möglichkeiten, Wirkungen, Risiken und Grenzen der Informationsverarbeitung

MWG1. Grundlagen, Möglichkeiten und Grenzen der künstlichen Intelligenz und anderer DV-gestützter Umweltsysteme

Die Abschätzung von Möglichkeiten und Grenzen innovativer DV-Systeme erfordert eine Ausweitung des theoretischen Rahmens der Informatik. Die Kritikdiskussion insbesondere die kunstliche Intelligenz und Überlegungen zur weiteren DV-Endwicklung werden behandelt. Grundlagen hierzu werden durch die Theorie lebender Systeme von Maturana und die Arbeiten von Heidegger gegeben. Daneben muß sozialwissenschaftliche Systemtheorie einbezogen werden. Es werden Schlußfolgerungen für den Entwurf von Expertensystemen, Benutzeroberflachen, Partizipation, Softwareengineering und Prototyping ausgeführt.

Jürgen Seggelke

MWG2. Environmental Gaming Simulation Network

This paper describes construction of an infrastructure for global peace gaming — specially on the issue of “Development and Sustainable Development” in third world countries. The gaming is to train “would-be decision makers” on crisis management, conflict resolution, and negotiation techniques.Experience shows that the expertise necessary to participate in peace games does not exist in many parts of the world. To help educate future participants, and to promote the cause of peace by enhancing exchanges of education and joint research, GLObal Systems Analysis and Simulation (GLOSAS) Project is attempting to create a Global (electronic) University (GU) consortium.This paper provides a brief account of the steps taken over the past dozen years which have led to the development of the Global University that is being organized to meet the challenge of the global issues both today and in the twenty-first century.

Takeshi Utsumi, Philip S. Gang

MWG3. Mailboxnetzwerke als Werkzeug im Umweltschutz

Die Datenfernübertragung bietet ein Hilfsmittel, das auch in der Umweltbewegung mehr und mehr an Bedeutung gewinnt. Der Zugang zu diesen Werkzeugen und ihre Weiterentwicklung bereiten vielen Umweltorganisationen jedoch Schwierigkeiten. Der Verein Mensch Umwelt Technik e.V. hat es sich deshalb zur Aufgabe gemacht, Verbände bei der Nutzung von Telekommunikation zu unterstützen. Dieser Bericht aus der Sicht eines Anwenders gibt einen Überblick über einige gegenwärtige Entwicklungen und Anwendungen sowie einige Aspekte, die für ihre Nutzung sprechen bzw. die bei ihrer Nutzung berücksichtigt werden sollten.

Wolfgang Schröder

MWG4. Rechnerunterstützung für die UVP

Ausgewählte Resultate einer Fragebogenaktion

Der folgende Artikel gibt einen Überblick über die Ergebnisse einer Fragebogenaktion zur Rechnerunterstützung für die Umweltverträglichkeitsprüfung (UVP). Schwerpunktmäßig werden dabei zwei Bereiche betrachtet: Die qualitative Auswertung der Studie faßt die Stellungnahmen von Praktikern zu Möglichkeiten und Grenzen des Rechnereinsatzes für eine so komplexe Aufgabenstellung wie eine UVP zusammen. Die quantitative Auswertung der Angaben über den derzeitigen und künftigen Rechnereinsatz für umweltplanerische Fragestellungen bietetnach Anwendungsfeldern gegliederteinen Überblick über die eingesetzten Programme. Ergänzend dazu werden Verbesserungsvorschläge und Anforderungen an künftige Systeme dargestellt, die auf den praktischen Erfahrungen von Anwendern aus dem Bereich der Umweltplanung beruhen.

Rainer Waschkowski

MWG5. Die Janusköpfigkeit von “Informatik und Ökologie”

Die noch recht junge Umweltinformatik kann auf eine umfangreiche und erfolgreiche Forschungstätigkeit zurückblicken; sie ist anerkannt und befindet sich, anders als verschiedene Technikwissenschaften, in keinem Rechtfertigungsnotstand. Im Gegenteil, die Akzeptanz in der Öffentlichkeit ist eher hoch.

Arno Rolf

MWG6. Computer und Umwelt

Schadstoffbelastungen bei der Herstellung, Anwendung und Entsorgung von Neuer Technologie

Diese Dokumentation wurde in Kooperation mit dem Deutschen Volkshochschulverband Pädagogische Arbeitsstelle Frankfurt, der Münchner Volkshochschule und dem Forum Informatikerinnen für Frieden und gesellschaftliche Verantwortung erarbeitet.Es werden verschiedene Untersuchungen beleuchtet, die den Computer in soziotechnische Zusammenhänge stellen und zeigen, daß es bei der zu erwartenden großen Anzahl von Computerinstallationen auf folgenden Gebieten zu negativen Folgen für Mensch und Umwelt kommen kann:Bei der Entwicklung, Produktion und Einführung von Computern ungünstige Arbeitsbedingungen in Reinsträumen, toxikologische und arbeitshygienische AspekteBei der Computeranwendung: Schadstoffbelastung am Bildschirmarbeitsplatz, ionisierende Strahlung, Giftausdünstungen (PCB) aus Monitoren, Verdacht auf erhöhtes Risiko von Fehlgeburten, ausgelöst durch die Arbeit am Bildschirm.Entsorgung von Computern: In der Bundesrepublik Deutschland 6500 Tonnen Computerschrott im Jahr 1990, geschätzt: 25 000 Tonnen im Jahr 2000. Bisher kein Konzept zum gefahrenlosen, umweltverträglichen Recycling des Computer-Sondermülls.Computereinsatz sollte nicht ohne Kenntnis des Entstehungs- und Verwendungszusammenhangs beurteilt werden. Die Folgen von Computerherstellung und -einsatz dürfen nicht nur nach technisch - wissenschaftlichen Kriterien bewertet werden, sondern müssen sich auch an ethisch-politischen Forderungen messen lassen. Die Entwicklung derartiger Maßstäbe sollte nicht alleine Wissenschaftlerinnen und Technikerinnen überlassen werden, sondern bedarf der Mitwirkung aller Beteiligten und Betroffenen.Der Schwerpunkt dieses Papiers liegt auf dem Bereich der Schadstoffbelastungen bei der Chip-Produktion, während gesundheitliche Gefahren bei Anwendung und Entsorgung von Computern zusammenfassend dargestellt werden.

Ditz Schroer

MWG7. Hypermedien für den Umweltschutz — Ein Fallbeispiel

Die Ortsgruppe Garching im bayerischen Bund Naturschutz hat den von den Vereinten Nationen für den 5. Juni weltweit ausgerufenen “Tag der Umwelt” zum Anlaß genommen, eine Ausstellung zur Stadt-Umland-Problematik zu erarbeiten. Die dabei behandelten Themen umfassen Bereiche wie Luft, Wasser, Boden, Verkehr, Abfall, Siedlungs- und Gewerbeentwicklung, Erholung usw. Aus Attraktivitätsgründen haben wir die Form einer Hypertext-/Hypermedien-Schau gewählt und nutzen dabei die Möglichkeit, die komplexen Zusammenhänge der Stadt-Umland-Thematik unmittelbar auf eine Hypertext-Netzstruktur abzubilden. Der folgende Beitrag beschreibt Zielsetzung und Werdegang unserer Arbeit sowie einige Erfahrungen von den beiden Präsentationen in München und Garching.

Hans-Martin Adorf

MWG8. Computergestützte Wissensverarbeitung und Theoriebildung in der Umweltforschung

Zur Bearbeitung von drängenden Umweltproblemen mit komplexem, fächerübergreifendem Charakter soll eine Form der Forschungstätigkeit evaluiert werden, die sowohl den Ansprüchen der Komplexitätsbewältigung wie auch der Forderung nach einer interdisziplinären Praxisorientierung gerecht wird. Es wird gezeigt, dass die Informatik mit ihren modernen Methoden der Wissensverarbeitung in Kombination mit einem strukturalistisehen Theorienkonzept die notwendigen Grundlagen für einen entsprechenden Forschungsansatz liefern kann.

Andreas Ninck

Umweltinformationssysteme

UIS1. Orientierungswissen in Umweltinformationssystemen

Umweltinformationssysteme können in ihrer Funktionalität durch Wissen über die enthalten Daten nachhaltig verbessert werden, wenn es gelingt, geeignete Repräsentationsformen zu finden. Vorgestellt werden Probleme, Techniken und Lösungsansätze zur kontextbezogenen Repräsentation von Orientierungswissen in unterschiedlichen Typen von Umweltinformationssystemen.

Jürgen Pietsch

UIS2. GEMIS

Ein effizientes Computerinstrument zur Analyse von Umweltfolgen von Energiesystemen

Im Rahmen eines Projektes für den Hessischen Minister für Wirtschaft und Technik wurde ein PC-gestütztes Computerinstrument entwickelt, welches dazu dient, die wichtigsten Umweltbelastungen, die mit dem Einsatz von Energieanlagen verbunden sind, zu büanzieren und den Vergleich zwischen verschiedenen Versorgungsalternativen zu unterstützen. Dazu wurden nicht nur die wichtigsten Luftschadstoffe erfaßt, sondern darüber hinaus eine breite Palette von weiteren Auswirkungen mit in die Betrachtung einbezogen. Das Programm ist nahezu vollständig in TURBO-Pascal (5.5) programmmiert und wird mit Dateien zu Verfügung gestellt, die Informationen über die wichtigsten energetischen Anlagen enthalten.

Karl-Heinz Simon, Lothar Rausch, U. Fritsche

UIS3. Interactive Environmental Software: Integration, Simulation and Visualization

Environmental planning and management require comprehensive and interdisciplinary information as the scientific and technical information basis for what are, ultimately, political decisions. The volume and complexity of this information, uncertainty in the data and the understanding of processes, as well as the often very large number of alternatives to be considered require specific data processing tools.Electronic data processing and in particular, the simulation and analysis of environmental problems and possible measures of environmental management require the development and implementation of the required data and numerical models, but also of appropriate user interfaces.The user interface allows interactive control of the software, the graphical display and visualization of results, and the integration of models and data bases, multiple models, or expert systems components. It also facilitates customization of the system for specific institutional applications.Important components are graphical and symbolic user interaction, the graphical display of results that are dynamic or spatially distributed, the integration of geographical information systems as a source of data, but also as a tool for further analysis, and the use of AI components that allow efficient systems behavior and easy, error-free use of the software.The role of integrated systems is not only to model selected aspects of the environment, but to offer a broader view of the overall problems, and to provide tools and methods of analysis that distill the most critical features of decision-oriented information bases and explicit decision support.Using a number of practical examples from application domains such as air quality, ground and surface water, hazardous chemicals, technological risk and environmental impact assessment, a number of interactive and integrated information and decision support systems, implemented in a number of countries for environmental planning and management, are described and discussed together with the architecture of their implementation and the basic approach.

Kurt Fedra

UIS4. Umweltinformationssystem — UIS

Technisches Konzept

Eingebettet in eine sozialwissenschaftliche Untersuchung wurden verschiedene computergestützte Werkzeuge für ein Netz bremischer Umweltberatungsinstitutionen konzeptioniert und realisiert. Den Kern dieser Ansätze bildet ein Umweltinformationssystem (UIS), das als Informations-Retrieval-System ausgelegt und über verschiedene Nutzungsverfahren online verwendbar ist. Daneben wurde ein verteiltes Datenhaltungskonzept entwickelt. Die sozialwissenschaftlichen Arbeiten fundieren sowohl den inhaltlichen und konzeptionellen wie auch organisatorsichen Rahmen des technischen Systems.

Dieter Viefhues

UIS5. Zum Informationsfluß in DESSTERR — einem Entscheidungsberatungssystem zur Gestaltung abfallarmer Territorien

Es wurde ein interaktives wissensbasiertes Entscheidungsberatungssystem zur Gestaltung abfallarmer Territorien (DESSTERR) konzipiert. Zielgruppen für die Anwendung sind Entschei dungsträger in der Regionalplanung. Aber auch branchenspezifisehe Lösungen im Sinne der Steuerung zur Vermeidung, Verminderung, Verwertung oder Beseitigung produktionsverursachter Abfälle sind vorgesehen. Dabei wird angestrebt, regional wirksame Lösungen zu erarbeiten. Ziel ist die Umsetzung des technologisch-ökologisehen Koexistenzkonzeptes, d.h. die erarbeiteten Lösungen sollen technologisch realisierbar und für die Umwelt akzeptabel sein. Sie müssen aber auch Ansprüchen der Wirtschaftlichkeit genügen. Für DESSTERR werden in diesem Beitrag Aspekte der Problemfelder Problemerkennen und Problemlösen besprochen sowie Ansätze für ein Informationsf1ußkonzept vorgestellt.

Jörg-Ronald Strehz

UIS6. Haupterfolgsfaktoren bei der schrittweisen Implementierung komplexer Informationssysteme

Die Entwicklung eines landesweiten Informationssystems ist eine hochkomplexe Aufgabe: Eine Vielzahl von Einzelsystemen ist zu integrieren, gewaltige Datenmassen sind zur Sicherstellung eines lückenlosen Informationsflusses zu koordinieren. Die sorgfältige Planung eines solchen Vorhabens ist unabdingbar, alleine angesichts der damit verbundenen Investitionssummen. Die folgende kurze Vorgehensbeschreibung am Beispiel des Umweltinformations systems Baden-Württemberg soll denjenigen eine Hilfe sein, die eine ähnlich komplexe Aufgabe übernommen haben und sie zum Erfolg führen wollen.

Christoph Weiss

UIS7. CORINE: Ein Umweltinformationssystem für die Europäische Gemeinschaft

CORINE (COoRdinated INformation on the Evironment in der EG) ist ein Versuchsvorhaben der EG-Kommission, daß zum Ziel die Sammlung und die Harmonisierung von Informationen über den Stand der Umwelt und der natürlichen Ressourcen unter Einsatz eines integrierten GIS hat. Der Beitrag enthält eine kurze Darstellung der Ziele, Aufgaben und Inhalte sowie der Organisationsstruktur von CORINE.CORINE ist Vorläufer eines EG-weiten Umweltinformationssystems, das in der, im Jahre 1990 gegründeten Europäischen Umweltagentur verwirklicht werden soll.

Hans-Werner Koeppel

UIS8. Chancen des Einsatzes öffentlicher Datennetze bei der umweltverträglichen Steuerung des Personennahverkehrs

Perspektiven am Beispiel des Fernwirkdienstes TEMEX

Angesichts einer Entwicklung überproportionalen Verkehrsaufkommens und einer Verkehrsstruktur, die sich zunehmend zulasten öffentlicher Verkehrsmittel verschiebt, kommt es zu einer drastischen Steigerung der negativen Umwelteffekte. Maßnahmen zur Attraktivitätssteigerung des Öffentlichen Personennahverkehrs (ÖPNV), die eine veränderte Verkehrsmittelwahl bewirken, haben somit einen hohen Stellenwert bei der Verbesserung der Umweltsituation. In diesem Zusammenhang leisten Informations- und Kommunikationstechniken einen zentralen Beitrag. Am Beispiel eines neuen Fernwirkdienstes (TEMEX) werden Erfahrungen aus Pilotprojekten in einigen deutschen Städten aufgegriffen, aus denen die Wirksamkeit und Wirtschaftlichkeit schnell greifender Möglichkeiten zur Verbesserung der Umweltsituation im Verkehrssektor hervorgehen.

Peter Zoche, Rainer König

Visualisierung

VIS1. Visualisierung von Umweltdaten

Das Problem der Interpolation bzw. Approximation großer völlig unstrukturierter Datenmengen stellt sich in vielen technisch-wissenschaftlichen Bereichen. Ohne geeignete Aufarbeitung bleibt der Informationsgehalt der Daten weitgehend verborgen. Im Rahmen dieser Publikation wird ein Verfahren vorgestellt, das aus zwei Teilen besteht. Zunächst wird ein Algorithmus entwickelt, der durch iterative, verallgemeinerte Dirichlet Zerlegungen zu einer erheblichen Datenreduktion und einer guten Repräsentantenmenge führt. Aufbauend auf dieser Repräsentantenmenge werden dann Scattered Data Algorithmen an realistischen Datensätzen aus dem Umweltbereich getestet.

Hans Hagen, Rolf van Lengen, Thomas Schreiber

VIS2. Ein integriertes Visualisierungs- und Simulationssystem für den Umweltbereich

Der Nutzen fortschrittlicher Methoden der graphischen Datenverarbeitung im Umweltschutz ist unumstritten. Insbesondere Visualisierungtechniken erweisen sich als sehr effizientes Hilfemittel bei der Beurteilung umweltrelevanter baulicher Planungen im Gelände oder auch bei der Darstellung von Simulations- und Meßergebnissen.Im ersten Teil des Beitrages wird ein Softwarepaket zur Beurteilung der optischen Wirksamkeit von Objekten im Gelände beschrieben und dessen Arbeitsweise anhand eines Anwendungsbeispiels dokumentiert. Aufgrund der Erfahrungen mit dieser Entwicklung konnten wesentliche Methoden verallgemeinert und neue Konzepte in Richtung eines 3D-Umweltsimulations- und Visualisierungssystems erarbeitet werden.Der zweite Teil des Beitrages befaßt sich mit der Problematik der Visualisierung von Umweltdaten über dem Gelände und diskutiert neue Lösungsansätze aus Sicht der graphischen Datenverarbeitung. Dabei werden inbesondere die an Bedeutung gewinnenden Simulationstechniken mit in den Visualisierungsprozeß integriert.

Markus Groß

VIS3. Ein stochastisches Verfahren zur Erzeugung von Konturlinien aus verstreut liegenden Datenpunkten

Um für endlich viele Meßwerte z i = f(x i , y i ) in der (x, y) -Ebene eine interpolierende Funktion zu finden und diese durch Isolinien darzustellen, d.h. durch Linien gleichen Funktionswertes, gibt es viele Verfahren. Die jeweils entstehenden Isolinien (Konturlinien) können sich bei gleichen Meßwerten je nach dem gewählten Verfahren sehr stark unterscheiden.

Dieter Schadach, Fred Wichmann

VIS4. Einflüsse digitaler Bildsegmentierungstechniken auf die quantitative Analyse fluoreszierenden mikrobiellen Planktons

Um Reaktionen von Plankton auf Umwelteinflüsse zu verfolgen, werden auf Filtern angereicherte und gefärbte Zellen (zunächst Bakterien einer Breite von 0.2 ¼m — 1 ¼m) unter dem Epifluoreszenzmikroskop mittels Videokamera und bildanalytischer Algorithmen beobachtet. Die Grundlage für eine möglichst exakte Zellvermessung bildet eine sorgfältige Berechnung der Bakterienkonturen, die im wesentlichen von der Zellbeschreibung im digitalen Bild — d.h. der Grauwertverteilung in ihren Randzonen (Kanten) und im Zellinneren abhängt. Verschiedene Formen möglicher Kantenübergänge von Bakterien wurden modelliert, um Wirkungen verschiedener Kantenerkennungsverfahren beschreiben zu können. Ein realitätsnahes Modell fluoreszierender Kunststoffkugeln diente der Klärung, wie genau die Vermessung von Bakterienzellen erfolgen kann. Eine erfolgreiche Segmentierung eines digitalisierten Mikroskopbildes in Objekt/Hintergrund setzt den Zuschnitt bildanalytischer Algorithmen auf gegebene Kantenmerkmale und/oder innere Strukturen abgebildeter Objekte voraus. Ansätze zur Behandlung größerer Planktonorganismen befinden sich zur Zeit noch in der Entwicklung. Die automatisierte Auswertung von Planktonmischproben läuft auf mehrstufige Verfahren hinaus, um den grundsätzlich unterschiedlichen digitalen Objektbeschreibungen gerecht zu werden.

Detlef Schröder, Christiane Krambeck, Hans-Jürgen Krambeck

VIS5. Rechnergestützte optische Vermessung des Bioindikators Parmelia sulcata

Flechten als spezielle Bioindikatoren werden seit über fünfzehn Jahren erfolgreich eingesetzt (vgl. z.B. [11]). Irregularitäten des flächenhaften Wachstum der Flechte und Verfärbungen dienen als qualitatives und quantitatives Maß der Streßfaktoren (Kombinationseffekte) der Flechte; Messungen von Wachstum und Verfärbung im zeitlichen Verlauf (Biomonitoring) lassen interpretierende Rückschlüsse auf die Qualität der Umwelt und die Belastung anderer Organismen zu. Um dieses Bioindikationsverfahren massenhaft einsetzen zu können, ist es notwendig, den Meßvorgang in starkem Maße maschinell zu unterstützen. Dies ist mit Hilfe eines bildverarbeitenden Rechnersystems ([2, 5D preisgünstig möglich. Die Grundlagen für ein solches Bildverarbeitungssystem werden im Rahmen eines vom Senat der Freien Hansestadt Bremen geförderten Projekts erarbeitet. Zurückgreifend auf das biologische Projekt BIOINDIKATIONSKATASTER (Prof. K. H. Kreeb, Universität Bremen) zu diesem Themenkreis wird das Bildverarbeitungssystem, breit verfügbare Standardhardware (Rechner, Bildwandler, Kamera) nutzend, aufgebaut.

Lena Bonsiepen, Wolfgang Coy

VIS6. User-Interfaces für die Visualisierung von Umweltdaten — Anforderungen und Architektur

Softwaresysteme, die im Umweltbereich eingesetzt werden, arbeiten in der Regel mit großen Datenmengen und auf komplexen Problembereichen. Die Methoden, die auf Fragen der Beurteilung oder Planung angewandt werden, sind oft ebenso komplex. Daten und Wissen der unterschiedlichsten Art sind zu visualisieren: Meßdaten sind z.B. von anderer semantischer Qualität als Daten, die von einem Diagnosesystem generiert werden.Softwaresysteme, die im Umweltbereich eingesetzt werden, werden darüberhinaus in Zukunft die Fähigkeit besitzen müssen, sich über die Zeit hinweg zu ändern: neue Erkenntnisse über eine bestimmte Situation machen es unter Umständen notwendig, neue Methoden in das System zu integrieren, z.B. neue Visualisierungsmethoden.Für den Entwurf von graphischen Oberflächen in diesem Bereich sind zwei grundlegende Fragen zu beantworten: Wie kann man den Benutzer auf komfortable Weise durch ein komplexes System führen? und Welche Möglichkeiten gibt es, komplexe Applikationen im User-Interface und in der darunterliegenden Softwarearchitektur handhabbar zu machen?Dieser Beitrag stellt eine mögliche Antwort auf die beiden Fragen vor, wobei versucht wird, die Aspekte der Bedienung, des Entwurfs und die Notwendigkeit einer überschaubaren internen Softwarearchitektur zu berücksichtigen. Es wird eine neuartige User-Interface-Architektur vorgestellt. Dabei kann man sich als Zielrichtung zukünftige Umweltinformationssysteme vorstellen, die u.U. hochgradig verteilt und parallel aufgebaut sein werden, um vorhandene Ressourcen optimal zu nutzen.

Ralf Denzer

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