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Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Luftreinhaltung

Schadstoffemissionen des Straßenverkehrs in der Bundesrepublik Deutschland

Modellbildung, Simulation und kartographische Darstellung

Eine rein technisch orientierte Strategie zur Minderung der Schadstoffemissionen des Straßenverkehrs reicht auf Dauer nicht aus, sondern muß durch ordnungspolitische und infrastrukturelle Maßnahmen flankiert werden, die auf eine umweltschonende Abwicklung bzw. auf eine Reduzierung von Straßenverkehr zielen. Um weiterführende Konzepte gezielt ansetzen zu können, werden räumlich und sachlich differenzierte Informationen zu Emissionen und Emissionsursachen im Verkehrsbereich benötigt. Zu diesem Zweck werden mit Hilfe eines prognosefähigen, maßnahmenempfindlichen und fortschreibbaren Modells auf der Grundlage verschiedener vorliegender Verkehrsdaten der Straßenverkehrsablauf und die Schadstoffproduktion simuliert.

Stefan Schmitz

„Rapid Prototyping“ von Verkehrsemissionsmodellen

Die Verkehrsemissionsberechnung ist für das Fachgebiet Luftreinhaltung im Verkehr des Umweltbundesamtes Berlin Grundlage für die Emissionsminderung im Verkehrssektor. Der vorliegende Beitrag gibt einen Überblick über die Aufbauarbeiten im Bereich Datenverarbeitung und stellt einige Ergebnisse dar. Für die Erstellung von Emissionsmodellen wurden Tabellenkalkulation und Datenbank verwendet. Prägend für die Arbeit sind die erforderliche Flexibilität der Emissionsmodelle sowie der Zeitdruck, denen die termingebundene Beantwortung von Anfragen unterworfen ist. Das zwingt häufig zu einer prototypartigen, iterativen Verfahrensweise. Mögliche zukünftige Entwicklungspfade werden dargestellt.

Werner Niederle

EMIKAT — Programmsystem zur Überwachung von Luftverschmutzungen

Im Vortrag der IVU wird die grafische Präsentation von Sachdaten sowie das Datenbankpflege-System am Beispiel der Emissionskataster Hausbrand und Industrie dargestellt. Das Programmsystem wurde ursprünglich für die Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Umweltschutz Berlin entwickelt. Es wird für die Datenverwaltung und Auswertung der Kataster des gesamten Berliner Raumes eingesetzt.

Joachim Winckler

CAREAIR: Ein computergestütztes Modellsystem zur Analyse von Luftschadstoff-Emissionen, -Immissionen und entsprechender Minderungsmaßnahmen in variabler räumlicher und zeitlicher Auflösung. Entwicklung und Anwendung am Beispiel Nigerias

CAREAIR ist die Abkürzung für „Computer aided Analysis of Reduction strategies for Emissions and ambient AIR pollution“. Das System dient der Analyse von Minderungsmöglichkeiten von Emissionen und Immissionen. Voraussetzung dafür ist die genaue Analyse der Ist-Situation, deshalb ist dies ebenfalls wesentlicher Bestandteil von CAREAIR. Das System wird zur Zeit am Institut für Energiewirtschaft und Rationelle Energieanwendung (IER) der Universität Stuttgart entwickelt. Dabei wird auf Erfahrungen am IER aufgebaut. Neu an CAREAIR ist die Konzeption eines einheitlichen Gesamtsystems, welches eine möglichst hohe Vielfalt an methodischen Ansätzen für die verschiedensten Aufgabenstellungen beinhaltet. Für das Emissionsmodell wird an die am IER entwickelten Modelle zur Erstellung von Emissionskatastern angeknüpft. Im Bereich der Modelle zur atmosphärischen Ausbreitung werden Modelle verschiedener Entwickler eingebunden und weiterentwickelt. Weiterhin soll ein Modell zur chemischen Umwandlung in der Atmosphäre sowie eine Integration von Emissions- und Immissionsmeßdaten erfolgen. Zur Verwaltung aller Daten wird eine zentrale Datenbank verwendet. Das System wird anwenderorientiert und benutzerfreundlich gestaltet. Somit wird ein vielseitig einsetzbares Instrumentarium für die Entscheidungsunterstützung im Bereich der Luftreinhaltung bereitgestellt. Einen Gesamtüberblick zeigt Abb. 1. CAREAIR steht noch in der Entwicklungsphase, es ist aber, da es von bereits bestehenden Modellsystemen ausgeht, gleichzeitig bereits anwendbar. Zur Zeit wird es schwerpunktmäßig für eine Analyse in Nigeria im Rahmen eines Kooperationsprojekts mit einer dortigen Universität eingesetzt. Der Stand der Arbeiten und erste Zwischenergebnisse für das Beispiel Nigeria werden vorgestellt.

Richard Laing

Berechnung chemischer Reaktionen in durchströmten Schüttschichten

Computer Simulation of a Reacting Bed of Solid Particles

Es wurde ein Simulationsprogramm für die Berechnung reagierender durchströmter Schüttschichten entwickelt. Das Programm REBOS (REacting Bed Of Solid Particles) ist derzeit in der Lage das Erwärmen, Trocknen und Verbrennen einer durchströmten, ruhenden Schüttung feuchter Kohlenstoffpartikel qualitativ zu beschreiben. Die Berechnungen werden für ein zweidimensionales, zweiphasiges System durchgeführt. Zur Zeit wird an umfassenden Ergänzungen gearbeitet, um das Programm für realistische Problemstellungen anwendbar zu machen.

Harald Raupenstrauch, Martin Posch, Gemot Staudinger

Calculation of Concentration Distributions for Atmospheric Pollutants from Continuously Measured Data

The Personal Computer Program MIMMIKRI

In many industrialized countries, atmospheric pollutants are monitored at many locations. Using these data, the purpose was to develop and verify a model for the calculation of realistic concentration distributions for atmospheric pollutants in surface air. The calculation should be based on measurements only and should result in a high area resolution for any region.Concentration distributions using traditional methods are interpolated from point measurements either for small areas with high resolution or with low resolution for a larger scale. A new method has been developed, tested and applied as personal computer pogram for several pollutants for the F.R.G. The results were very promising. Above all it could be shown, that it is possible to locate minima and maxima of concentration in the distribution far from monitoring stations.In this paper the results for sulphur dioxide in the F.R.G. will be discussed as an example. Data obtained from local authorities were evaluated by the author. The results show advantages and limits of the new method compared to traditional methods.

W. Vautz

Modulares datenbankbasiertes Informationssystem für Emissionsminderungstechniken

Bei der Anwendung und Bewertung von Emissionsminderungstechniken zur Luftreinhaltung existiert bei Betreibern kleiner und mittelständischer Firmen, Behörden und Industrieberatungsstellen ein Informationsdefizit über den aktuellen Stand der Umwelttechnik. Zur effizienteren Anwendung dieser Umwelttechniken wurde deshalb ein datenbankbasiertes Informationssystem konzipiert und auf einem PC mit einer komfortablen Benutzeroberfläche implementiert. Damit wird den Zielgruppen eine bessere Transparenz und Zugang über die möglichen Verfahrensalternativen (incl. aktueller Betriebserfahrungen) ermöglicht.

Dieter Hackenberg, Roland Hillenbrand, Otto Rentz

Software-geführte Emissionsüberwachung im Kraftwerk

System zur Emissionsüberwachung und Unterstützung einer schadstoffminimalen Fahrweise von Großfeuerungsanlagen

Das in diesem Vortrag vorgestellte und im praktischen Einsatz befindliche Umweltsystem Emifahr *) erlaubt es Kraftwerksbetreibern, aufgrund der angezeigten und minütlich aktualisierten Emissionslage einerseits die sichere Einhaltung der Emissionsgrenzwerte gemäß Großfeuerungsanlagenverordnung (GfAVO) andererseits eine verbesserte wirtschaftliche Fahrweise der Anlage. Das Paket basiert auf marktverfügbaren Standardkomponenten und kann deshalb sowohl als Subsystem in bestehenden Strukturen als auch als Stand-alone-System mit oder ohne Verbindungen zu anderen Rechnern eingesetzt werden.

Günter Niklas, Dieter Nederveld

Visualization of an Air Quality Measurement Network

A basic task of environmental protection is the monitoring of the current environmental state. Although wishablefor most of the environmental parameters, it is not possible to make the monitoring process continually for everything. From the three basic media: air, water and ground, only for the air has continually monitoring widely been achieved within the last years.An air quality measurement network measures a set of air quality parameters distributed over a state or a country. The measurement data are stored in databases for actual decisions and long term observations. Visualization techniques are used to compare the dynamic behaviour of different parameters and the spatial behaviour of the pollutants.An air quality measurement network is a highly distributed technical systems. The validity of measurement data depends on the technical state of the stations and their interfaces to measurement instruments and of the measurement instruments themselves. That’s why the technical background is important for the visualization system.This paper descibes the design approach for a user interface for the air quality measurement network of the Austrian federal state Kärnten. The measurement network has been built by Seibersdorf Austria. The system currently used for the user interface is a visualization tool (Dataviews). As visualization systems actually do not have capabilities like user interface management systems (UIMS) to build flexible dialogues, it is difficult or expensive to integrate technical background information into the visualization.The work presented has been done in the context of our cooperations at the computer graphics group in Kaiserslautern. Having had many experiences in the design of user interfaces for complex dynamic systems, we worked out a new design, which is based on an object-oriented mental model. The prototype has been implemented using the KGT-Toolkit, which is based on theXAVIA visualization architecture.

Ralf Denzer, Gerald Schimak

Gewässerschutz

Ölausbreitungsmodelle Möglichkeiten, Grenzen und Anwendungsgebiete

Es wird das operationeile Modellsystem des BSH beschrieben, das als Entscheidungshilfe zur Einleitung von Maßnahmen bei der Bekämpfung von Ölunfällen bzw. zur Risikoabschätzung bei solchen Unfällen konzipiert ist. Das Modell wird kritisch bewertet, um die Grenzen seiner Anwendung aufzuzeigen. Die Anwendung des Modells wird anhand von zwei Beispielen in der Nordsee bzw. im Persischen Golf demonstriert.

Klaus Huber

Development of a Municipal Water Quality Control System: Application of Fourth Generation Prototyping Tools

Due to recent growing concern about water quality, testing requirements associated with the wastewater treatment process have increased significantly in a short period of time. This paper decribes the systems development process used to automate the municipal test laboratories used to schedule, track, store, retrieve, and report information about the quality of water collected from wastewater treatment plants for the City of Atlanta. The system was analyzed, designed, and implemented using a variety of manual and automated systems development tools. These included structure charts, data flow diagrams E-R diagrams, a custom-built data base design tool, and the relational Ingres DBMS and accompanying tool used to generate menus, screens, reports, and applications. In addition end-users participated in the system design, through prototyping. Benefits to the environment include faster, more detailed, and more accumte reporting of water quality information which is intended to increase the efficiency and effectiveness of water treatment plant management and thus increase overall water quality.

Robert N. MacDonald, Nanette M. Griffith, George D. Barnes, Catherine M. Beise

LIMS für den Umweltschutz

EDV-gestützte Planung, Ergebniserfassung und Auswertung in chemischen Untersuchungslaboratorien im Bereich Umweltanalytik

Die Überwachung von Umweltdaten stellt die chemische Untersuchungslaboratorien aufgrund der zunehmenden Anzahl verschiedenartiger Analysen und Proben in zunehmendem Maße vor neue Probleme. Infolge dessen nimmt die Papierflut zu und die Transparenz ab. Darüberhinaus steigen die Anforderungen an die Planung.Aus diesen Gründen wird es in Zukunft immer wichtiger, die Arbeit in den Laboratorien durch neue Hilfsmittel zu unterstützen. Dies bedeutet, daß in Zukunft neue Technologien wie Roboter, automatisierte Analyseinseln, etc. eingesetzt werden müssen. Diese Systeme ermöglichen einen höheren Probendurchsatz pro Tag und bedeuten eine Kapazitätserweiterung. Darüberhinaus helfen rechnergestützte Laborinformations- und managementsysteme bei der Planung, Datenverwaltung und Berichtserstellung. Sie senken die Papierarbeit und erhöhen die Transparenz der Labore.

Wolfgang Bodewig, R. I. van Waardenberg

Gewässerschutz — ein integriertes Informationssystem zum Umweltrecht

Das interaktive CBT-Programm zum Umweltrecht/Gewässerschutz ist sowohl als Informationssystem mit integrierten juristischen Datenbanken als auch als Lernprogramm einsetzbar. Es kann von allen mit Gewässerschutz in Unternehmen, in Behörden, in der wissenschaftlichen und praktischen Ausbildung Befaßten ohne EDV-Kenntnisse genutzt werden.Das auf IBM-kompatiblen PC laufende Informationssystem verwendet eine grafische Benutzeroberfläche und beinhaltet parallele Informationsstrukturen auf mehreren Ebenen, eine Hypertext-Anwendung und leicht erschließbare integrierte Rechtsdatenbanken.

Erich Röhrich, Jürgen Taeger

Abfallwirtschaft

Ein Konzept zur Klassifizierung betrieblicher Anforderungen

Dargestellt am Beispiel der Abfallverwertung

Wie auf anderen Gebieten ist auch im umwelttechnischen Bereich in den letzten Jahren ein zunehmender Einsatz von DV-Systemen zu verzeichnen. Aufgrund der ökologischen Relevanz derartiger Systeme muß bereits die Planungsphase von Projekten so gestaltet werden, daß Fehlerquellen, die in der Realisierungsphase zu Mängeln des Gesamtsystems führen können, weitgehend ausgeschaltet werden.Im vorliegenden Beitrag wird eine Methode des Requirement-Engineering vorgestellt, die diese Forderung durch eine frühzeitige Analyse der Requirements unterstützt. Am Beispiel der Abfallverwertung wird deren Anwendung aufgezeigt.

Robert Lindermeier, Elmar Kaiser

Einsatz der Datenverarbeitung in der Abfallwirtschaft

Es gibt für die Abfallwirtschaft bereits zahlreiche EDV-Anwendungen wie Informationssysteme, Tourenplanungsinstrumenteund Datenerfassungs-Systeme, aber selten Simulationsmodelle. Dem gegenüber stehen als potentielle Anwender die kommunalen Betriebe und die Fachbehörden, die privaten Transporteure und Entsorger und die Abfallerzeuger. Anwender und Programme werden in diesem Beitrag einander gegenübergestellt. Die Notwendigkeit, aber auch die Grenzen des Einsatzes der EDV in der Abfallwirtschaft und die Anforderungen, die sich insbesondere aus den neuen Verwaltungsvorschriften wie TA-Sonderabfall und der geplanten TA-Siedlungsabfall ergeben, werden diskutiert.

Ute Müller, Kurt Wengenroth

Ein dynamisches Modell zur Simulation der Müllverbrennung

Vorgestellt wird ein Modell, das dynamisch die physikalisch-chemischen und regelungstechnischen Vorgänge in Müllverbrennungsanlagen beschreibt. Dazu wurden sieben Zonen abgegrenzt und definiert, in denen zeitabhängig die Transport- und Reaktionsvorgänge aufgrund vorheriger Zustände sowie aufgrund von Zufallsereignissen und Regeleingriffen bestimmt werden. Mit diesem Modell ist es möglich, den ganzen Anlagenprozeß der Abfallverbrennung von der Müllaufgabe bis zum Schlackenabwurf und zur Rauchgasemission einschließlich der Dampferzeugung darzustellen.Das Modell dient dazu, die Vorgänge, Abläufe und Betriebsparameter bei der Abfallverbrennung zu simulieren, darzustellen und eingehend zu untersuchen. Dementsprechend kann hiermit Bedienungspersonal geschult werden, es können Änderungsvorschläge zur Optimierung von Konstruktion und Betrieb, insbesondere die Regelung von Anlagen durchgespielt werden und in der Praxis unzulässige extreme Betriebsweisen in ihren Auswirkungen untersucht werden.Prinzipiell sind struktureller Aufbau und Simulation des Modells auf andere, vornehmlich komplexe technische Anlagen übertragbar.

Arnd I. Urban, Heinz Stöwe

Modellbildung und Simulation einer Entsorgungsfabrik

Die Simulation einer Entsorgungsfabrik ermöglicht zum einen das Erkennen und Lösen logistischer Probleme in dieser Fabrik. Zum anderen kann sie als Planungshilfsmittel zur Konfiguration einer solchen Fabrik, in Abhängigkeit der zu erwartenden Abfallzusammensetzung und Abfallaufkommens eingesetzt werden.Das Simulationsprogramm wurde modular aufgebaut. Entsprechend können die einzelnen Behandlungsstationen durch eine graphische Benutzerschnittstelle beliebig miteinander kombiniert werden. Den Behandlungsstationen wurde eine Datenbank hinterlegt, welche relevante Daten (Übertragungsfunktionen, benötigte Hilfsstoffe) beinhaltet.Ein so aufgebautes Simulationsprogramm ist in der Lage das Verhalten einer Entsorgungsfabrik hinsichtlich Durchlaufzeiten, Emissionen, Art der Reststoffe zu simulieren. Durch Veränderung der Anlagenkonfiguration lassen sich die jeweiligen Optima für die Entsorgungsfabrik entwickeln.

Alfons Henneböle

RATGEBER ALTLASTEN: Unterstützung der Entscheidungsfindung in allen Phasen der Bearbeitung von Altlastenverdachtsflächen

Der Ratgeber Altlasten wurde zur Unterstützung der Bearbeitung der Altlastenproblematik entwickelt. Er basiert auf der Umsetzung anerkannter Leitfäden und Arbeitshilfen in ein modular aufgebautes Informationssystem. Er unterstützt die Aufgaben der Gefahrenermittlung bis zum Flächenrecycling.

Thomas Euteneuer-Macher

Materialflussanalyse (MFA) Als Basis Eines Umweltorientierten Controllings

Das Controlling hat sich in der Praxis als eine systematische Methode zielorientierter Unternehmensführung bewährt. Infolge der Erweiterung des Unternehmens-Zielsystems um technische Ziele, so v.a. um den Umweltschutz, muß das traditionelle ergebnisorientierte Controlling zum integrierten erweitert werden.Grundlage und wesentlicher Bestandteil des integrierten Controllings ist die Materialflußanalyse (MFA). Sie erweitert das Grunddatensystem des Controllings und führt eine Reihe (technischer) Kennzahlen ein, die auch den technischen Zielen Rechnung tragen. Sie ermöglicht damit beispielsweise auch auf dem Umweltsektor das Führen durch Kennzahlen.

Adalbert Steinbach

Ökosysteme

Model-based reasoning about natural ecosystems: An algorithm to reduce the computational burden associated with simulating multiple biological agents

Model-based reasoning and industrial fault diagnosis offer intriguing possibilities for solving forest health problems that have proven very complicated. The first requirement for the use of MBR is to build object-oriented models of trees, plants, and various harmful agents. Unfortunately, an object-oriented model of a live tree is very heavy in computational sense beacuse such a model must span over several hierarchical levels. The problem of computational complexity may, however, be relieved by using simulation just in cases that have not been encountered earlier. This can be achieved by using a simple method which allows the system to “learn” from its earlier behavior. In this paper such a method is presented. The use of MBR to diagnostic tasks in ecology is also discussed.

Jarmo J. Ahonen, Hannu Saarenmaa

BIRDZ: Making Ecological Data Digestible

Increasingly ecologists are asked to contribute to decision-making processes in resource management and development by giving their assessment of the impact of natural and artificial environmental changes. In many cases time or resource constraints make detailed ecological studies impossible and so ecologists must make educated guesses based on available data. The accuracy of these assessments can be improved by making data more accessible to ecologists, and increasing their ability to analyse data rapidly and efficiently. User-friendly database systems are hence a vital ecological tool.

Mandy Haggith, Larry Sterwart-Zerba, Peter Douglas

Automatische Erfassung von Umweltdaten in der „Ökosystemforschung im Bereich der Bornhöveder Seenkette“

Der erste Teil der Arbeit beinhaltet einen Auszug der wichtigsten Aspekte zur Planung eines automatisch arbeitenden Meßnetzes. Berücksichtigt werden neben den besonderen Anforderungen an Outdoor-Systeme auch die Langfristigkeit des Forschungsprojektes, Wartungsfreundlichkeit und einfache Erweiterbarkeit. Neben der Verwendung von Standardhard- und Software wurde Wert auf Fernbedienbarkeit, ein abgestuftes Datensicherungs- und Sicherheitskonzept und fehlertolerantes Verhalten gelegt.Die Darstellung der in der „Ökosystemforschung im Bereich der Bornhöveder Seenkette“ realisierten Lösung, die verwendete Hardwareplattform und die darauf arbeitenden Softwareprodukte mit ihren Aufgaben stellen den zweiten Teil dar.

Wolfgang Schaefer

Anwendung von Methoden der Informatik in der Ökosystemforschung Greifswalder Bodden

Unsere Untersuchungen zur Ökologie des Greifswalder Boddens umfassen das Monitoring, die Automatische MeBwerterfassung (Gewässer-Sonde und Bildauswertung), Datenbank und Datenauswertung, Modellierung. Geplant ist der Einbau aller Komponenten in ein Expertensystem.Das Monitoring wird mit traditionellen Methoden durchgeführt. Die automatische MeBwerterfassung mittels der Gewässer-Sonde umfaBt die Funktionsbereiche Sensoren, Verstärker, Multiplexer, Mikrorechner, FunkEmpfang, Verarbeitung, Datenbank-Speicherung.Die Sonde ist auf einem Ponton montiert; sie befindet sich in der Erprobungsphase.Mit Hilfe eines Bildverarbeitungssystems bestimmen wir in mikroskopischen Präparaten die Zooplankton-Zusammensetzung der Adulten der 4 produktionsbestimmenden Arten. Basis der Datenbank und der Datenverarbeitung sind das D’Base IV 1.1, Harvard-Graphics 2.3.und Statgraphics 5.0. Für die Modellierung nutzen wir das System SONCHES und das System MATLAB/SIMULAB, für das Expertensystem nutzen wir die Expertensystemsheil NEXPERT-OBJEKT.

Ulrich Vietinghoff, Maria-Luise Hubert, Anke Zölder, Toralf Heene

Bioindikation von Umwelteinflüssen anhand pflanzlicher Artenlisten: FLORA-D -eine Schnittstelle zwischen Geländearbeit und graphischer bzw. statistischer Auswertung.

Immer häufiger werden Einschätzungen über den biologischen Zustand von Ökosystemen gefordert. Das hier vorgestellte Programm nutzt eine umfangreiche Datenbank über die biologisch-ökologischen Merkmale der Gefäßpflanzen Deutschlands. Es integriert komfortable Dateneingabe mit einer Vielzahl von Datenverwaltungs- und Auswertefunktionen. Die Zusammenstellungen für bis zu mehreren hundert Indikatormerkmalen je Artenliste bilden eine solide Grundlage für graphische und statistische Aufarbeitungen.

Dieter Frank

Landesweite und kommunale Anwendungen

Technology For Global And Regional Environmental Decision-Making

The environmental protection decision-maker wrestling with such problems as climate change, deforestation, loss of bio-diversity, water pollution, etc., is faced with an enormous variety of potentially incompatible information sources from which to extract key indicators and forecast consequences of action. Decision-support technology is evolving to assist in this process and there are many challenges to overcome. The challenges include the sheer size of the data banks — satellite remote sensing is adding an estimated terrabyte of data per day — the geographic distribution of the information, hence need for spatial information systems technology, the difficulty of reconciling information collected by different methods and the needed integration of multisectoral data (including environmental, social and economic factors). Some of the principal tools for managing global environmental information include geographic information systems (GIS), data acquisition technology (satellite and ground based), metadatabases, advanced distributed databases and spatio-temporal modelling and forecasting systems. A number of important new technological tools are now available, but environmental decision-makers must continue to articulate their requirements to ensure that the needed systems will be available in the future.

Ian K. Crain

Inhaltliche, technische und organisatorische Elemente des Informationsmanagements im Umweltinformationssystem (UIS) des Landes Baden-Württemberg

Das Umweltinformationssystem (UIS) Baden-Württemberg ist ein ressortübergreifendes Großprojekt, das den Aufbau eines effektiven Informationsmanagements erfordert. Es wird gezeigt, welche Tätigkeitsfelder im Rahmen eines solchen Informationsmanagements abgedeckt werden müssen und wie diese Tätigkeiten nach inhaltlichen, technischen und organisatorischen Aspekten zu differenzieren sind.

Andree Keitel

Datenaufbereitung und modellbasierte Analyse — Neue Funktionalitäten im Umwelt-Führung-Informationssystem (UFIS) des Umweltinformationssystems (UIS) des Landes Baden-Württemberg

Das Umwelt-Führungs-Informationssystem UFIS ist Teil des Umweltinformationssystems (UIS) des Landes Baden-Württemberg. In prototypischen Realisationen des UFIS werden Basisfunktionalitäten zum Datenmanagement, zur Datenaufbereitung und zur Datenanalyse realisiert und auf ihre Nützlichkeit getestet.Eine für vergleichbare Systeme neuartige Funktionalität ist die Möglichkeit, modellbasierte Analysen von Daten durchzuführen. Sie erfordert eine Schnittstelle zur Integration von Simulationsdaten und die Einbindung eines Compute-Servers in das Gesamtsystem. Die Funktionalität wurde am Beispiel der Ursachenanalyse von Immissionen luftgetragener Schadstoffe implementiert. Als Compute-Server dient die CRAY-2 der Universität Stuttgart. Der Compute-Server und die Schnittstelle können aber auch zur Einbindung beliebiger anderer Simulationen verwendet werden.

Inge Henning, Fritz Schmidt

Einsatzmöglichkeiten der EDV in den kommunalen Umweltschutzbehörden

Aufgrund der bestehenden Gesetzeslage obliegen den Umweltbehörden zahlreiche Genehmigungs- und Überwachungstätigkeiten. Hier bieten sich vielfältige Möglichkeiten des Einsatzes der EDV für Datenbearbeitung, geographischen Dar-stellenungen oder zur Haushaltskontrolle.Die möglichen Einsatzbereiche werden aufgezeigt und an Einzelbeispielen erprobte Anwendungen und die hierbei gemachten Erfahrungen vorgestellt.

Helmut Hoffmann

Konzept eines Umweltinformationssystems für einen Stadtstaat — am Beispiel Hamburg

Der Beitrag entwickelt auf der Grundlage einer Ist-Zustandserhebung an der Umwelt-behörde Hamburg eine Datenbankstruktur für eine chemische Stoff-Datenbank. Die Datenstruktur wurde mit dem ER-Modell entwickelt. Zur Zusammenführung von Daten- und Methodenbeständen wurde ein Konzept für ein dezentrales Umweltinformations-system entwickelt, dessen wesentlicher Bestandteil die Stoff-Datenbank sein soll. Die Systemarchitektur soll vorhandene Datenbanken, Kataster, Meßnetze und karto-graphische Anwendungen integrieren.

Sigrid Helle, Veronica Matusall

Einsatz von EDV zur Umweltberatung in dezentralen Strukturen

- Thesen zur technisch-sozialen Kompatibilität -

Erfahrungen aus der Initiativenberatung verweisen auf eine grundsätzliche Inkompatibilität der verfügbaren software mit den kommunikativen Werten einer Umweltberatung durch selbstorganisierte Gruppen. Weil das zugrundeliegende Problem von allgemeiner Bedeutung für die Zukunft von Arbeitsorganisation ist, bedarf es dringend der Forschung. Einige Stichworte dazu werden andiskutiert.

Hans-Jürgen Seel

Umweltforschung

Neuronale Netze zur Unterstützung der Umweltforschung

Durch die immer stärker werdende Bedrohung der Umwelt wird eine Unterstützung der Umweltforschung durch alle wissenschaftlichen Disziplinen immer dringlicher. Dabei ist es eine wesentliche Aufgabe der Informatik, aus der immer größer werdenden Menge von Umweltdaten eine strukturierte und sichere Informationsbasis zu schaffen oder Hilfestellungen zur Strukturierung von Daten zu geben. Expertensysteme werden dabei insbesondere in den Gebieten der Interpretation, der Prognose, der Planung und der Diagnose eingesetzt. Jedoch zeigen sie Schwächen, z.B. im Umgang mit inkonsistenten Daten. Auch ist es oftmals schwierig, Wissen aus einer Domäne in Form von Regeln zu fassen. Demgegenüber sind Neuronale Netze in der Lage, selbständig Zusammenhänge in Daten zu entdecken und stellen somit eine Hilfestellung zur Strukturierung und Interpretation auch von Umweltdaten dar. Ihre Fähigkeit zur Prognose kann einen wichtigen Beitrag zum vorsorgenden Umweltschutz leisten. In dem vorliegenden Bericht werden Ansätze zum Einsatz von Neuronalen Netzen im Umweltschutz aufgezeigt und konkrete Anwendungen dieser Ansätze beschrieben.

Alfred Ultsch, H. Peter Siemon, Günter Halmans

Einsatz der Fuzzy-Set-Theorie in der Ökosystemforschung

Der Beitrag stellt den Einsatz der Theorie der unscharfen Mengen (Fuzzy Set Theory) in der wissensbasierten Modellierung von ökologischen Prozessen und der Klassifikation von Daten vor und berichtet über die Arbeiten, die in diesem Bereich im Projektzentrum der Ökosystemforschung in Kiel seit 1989 durchgeführt werden.

A. Salski, P. Kandzia

Unscharfe und fallbasierte Inferenzmethoden zur Vorhersage von Algenmassenentwicklungen

Ökologische Systeme sind gekennzeichnet durch große Komplexität, hohe natürliche Dynamik, Stochastik und Periodik der Prozesse. Das Wissen über viele Prozesse ist lückenhaft und unsicher. Differentialgleichungsmodellen, statistischen Ansätzen und klassischen Expertensystemen sind somit Grenzen gesetzt. Einen Ausweg bieten unscharfe Methoden. Der Vergleich eines PROLOG-FUZZY-Metainterpreters mit zwei Modellen auf der Basis der Dempster-Shafer-Evidenztheorie zeigt die prinzipielle Anwendbarkeit beider Methoden. Abschließend wird die Erweiterung der wissensbasierten Algenmassenprognostik mit einem Analogie-Verfahren auf der Basis zeitlicher Zusammenhänge von Ereignissen im Gewässer diskutiert.

L. Kafka, T. Petzoldt, U. Petersohn, F. Recknagel

HyperIBIS — ein Informationssystem zur Umweltplanung

Auf Datenbanken aufbauende Umweltinformationssysteme legen den Schwerpunkt auf Datenvermittlung und sind damit primär für die Unterstützung von Vollzugsentscheidungen ausgelegt. Um den Anspruch auf Unterstützung strategischer Entscheidungen einzulösen, müssen zusätzlich qualitative Informationen wie z.B. Informationen über die Interessenlagen betroffener Gruppen oder die ökonomischen und ökologischen Auswirkungen alternativer Maßnahmen vermittelt werden. Für die Handhabung derartiger Planungsinformationen hat Rittel das Konzept der Problembank (Issue Based Information System, IBIS) vorgeschlagen.In diesem Beitrag wird der Prototyp HyperlBIS beschrieben — eine auf dem Hypertext-Paradigma beruhende Systemumsetzung der Kernelemente des IBIS-Konzepts -und über Erfahrungen bei der Verarbeitung von Planungswissen zum Problembereich Grundwasserschutz berichtet.

Severin Isenmann, Wolf D. Reuter, Klaus-Peter Schulz

Monte-Carlo-Simulation mit dem dynamischen Seenmodell SALMO zur Abschätzung von Konsequenzen der Inputvariablen-Unsicherheit

Die vorliegende Arbeit untersucht den Einfluß der Inputvariablen-Unsicherheit auf die Outputs Phytoplankton, Zooplankton und Orthophosphat. Stochastische Zeitreihen für Durchfluß, Lichtstrahlung und Durchmischungstiefe werden mit einfachen Methoden ausreichend realistisch generiert. Die Auswertung der Outputs erfolgt als Dichteraster-Darstellung und durch multivariate Analyse ad-hoc definierter charakteristischer Outputs. Durch stochastische Scenarios können die resultierenden Varianzanteile der einzelnen Inputs getrennt werden. Eine Anwendung der Methode auf drei unterschiedliche Gewässer bestätigt die hohe Robustheit des Modells SALMO. Die stochastische Bewertung einer optimierten Bewirtschaftungsstrategie demonstriert die Notwendigkeit von Risikoanalysen.

Thomas Petzoldt, Frieder Recknagel

Modellbildung und Simulation

Modelling and Simulation of Mixed Natural Forest Dynamics

The dynamics of natural forest regeneration and development are strongly dependent on logging and silvicultural treatments and therefore cannot be reliably assessed by average yield rules. It becomes necessary to construct sophisticated dynamic simulation models incorporating detailed descriptions of the real eco-physiological processes taking place in the forest as a result of forest management. To provide reliable growth computations, the FORMIX forest simulator was developed. It incorporates the canopy layer structure of the natural forest, the basic process of gap succession dynamics, several functionally different species groups (emergents, main canopy trees, pioneers) and the energy balance of assimilation, dissimilation, and increment resulting from the different light conditions for the different canopy layers in the different gap-size areas of a forest mosaic. The vertically and horizontally structured FORMIX model produces time-dependent results (average per hectare data) for stem numbers, diameter distributions, basal areas, standing crop and yield, as well as other information relevant for forest management, as a function of logging method and intensity and silvicultural treatment. Economic and ecological computations can be linked to this forest simulation model. The system can be used for experimental investigations of forest policies and their results. The model has been applied in an exploratory investigation to compute the long-term development of (a) virgin forest and (b) logged-over forest in Sabah, using prototypical data. Results are presented in the form of dynamic maps of forest development as well as animated views of the dynamic development of the forest profile. The results obtained agree with empirical data.

Hartmut Bossel, Holger Krieger

3D-Simulation von Wassertransport in strukturierten Böden

Die genaue Kenntnis von Transportvorgängen im Boden ist von Wichtigkeit für den Schutz des Menschen vor toxischen Chemikalien in Nahrung und Trinkwasser. Die Bewegung des Wassers und darin gelöster Stoffe in der ungesättigten Bodenzone hängt in starkem Maße von kleinräumigen Strukturen des Bodens ab. Es wird ein Zwei-Kompartiment-Modell zur Berechnung echt dreidimensionaler transienter Strömungen im wassergesättigten und ungesättigten Boden vorgestellt. In den größeren Hohlräumen (Makroporen) gelten die Navier-Stokes-Gleichungen für Newtonschen Fluß, während der mikroporöse Bodenbereich als Kontinuum angesehen wird, in dem die Darcy- bzw. die Richards-Gleichung die Sickerströmung beschreiben; dazu kommt jeweils die Dispersionsgleichung für den Transport gelöster Stoffe. Mit dem Finite-Elemente-Strömungsme-chanikprogramm FIDAP durchgeführte Simulationsexperimente zeigen quantitativ, wie Makroporen die Wasserströmimg und die Dispersion der gelösten Stoffe in Böden entscheidend beeinflussen können.

Martin Thoma, Eckart Priesack

3D Geotechnical Modelling in the Analysis of Acid Mine Drainage

This paper describes the application of a three-dimensional geoscience modelling system to the analysis of Acid Mine Drainage problems.It can be applied either in a predictive context to forecast the affects of future mining activities, or in a monitoring context to determine the degree and extent of Acid Mine Drainage related problems.The results presented in this paper were generated by the LYNX Geotechnical Modelling System (GMS) for environmental engineering.

Simon Houlding

Numerische Simulation der Schadstoffausbreitung über hügeligem Gelände/ Air pollution modeling in complex terrain

Ziel dieser Arbeit war es, ein numerisches Modell zur Verfügung zu stellen, das Ausbreitungsvorgänge über komplexem Terrain, unter Berücksichtigung von Auftriebseffekten und instationären Wettersituationen, beschreiben kann, da Spitzenbelastungen durch solche meteorologischen Verhältnisse bedingt werden. Dies gelingt durch Lösen der Navier Stokes Gleichungen in Verbindung mit einer Energiegleichung und mehreren Schadstofftransportgleichungen. Der turbulente Charakter atmosphärischer Strömungen wird durch eine entsprechende Turbulenzparametrisierung berücksichtigt. Mithilfe eines solchen Modells können Aussagen über die Zuordnung von Immissionen auf einzelne Emittenten bei Spitzenbelastungen gemacht werden.

Gerhard Zuba

Integrating Simulation and Visualization for Environmental Analysis

The major goal of our approach is to develop new concepts and a testbed environment for a software system that simulates the pollution distribution behavior in the atmosphere with adequate numerical methods and visualizes the results. Efficient and user-friendly tools for data aquisition and processing as well as for visualizing the results should be provided and existing and improved numerical models should be integrated into the system. Furthermore, the ground classification as well as the reconstruction of building configurations for micro-scale regions is very important for the pollution simulations and other common environmental problems. They can be provided using automatic imaging techniques on remote sensed data.

Markus Groß, Volker Kühn

CROP — Decision Support System for Crop Production

Up to the present everybody realize that the modern agriculture leads to degradation of natural ecosystems and ecological potential, and can be considered as a serious polluter of environment. So it’s necessary to apply only those agricultural practices which minimize the processes of degradation and provide sustainable growth strategies. One of the most powerful method of analysis of development alternatives is mathematical and computer modeling. For natural ecosystems this approach is particular important. From one hand, it’s very risky and expensive to make experiments with real system. From the other hand, models can simulate long-term consequences, which help planners to evaluate different strategies.Decision support system for crop production CROP 3.0 has been developed to analise agricultural risk due to climatic variability. CROP DSS has been applied on different crop data sets and different geographical locations (USSR, Hungary). It has been used to estimate the effect of global climatic changes on agricultural potential. CROP system is a user friendly software package for IBM PC compatible computers. Its application does not require the knowledge of mathematical modeling or programming skill.

Mikhail A. Semenov

Zur Eignung des „Hydrologic Evaluation of Landfill Performance“ (HELP) Modells der U.S.-Umweltbehörde zur Simulation des Wasserhaushalts von Deponieabdecksystemen

Bei der Abfalldeponierung und Altlastensanierung ist die Einkapselung des Deponie-körpers eine wichtige Sicherungsmaßnahme. Bei der Konzeption von Oberflächenabdecksystemen spielt die Abschätzung ihres Wasserhaushalts eine wesentliche Rolle. Hierfür wurde für die Umweltbehörde der USA das „Hydrologie Evaluation of Landfill Performance“ (HELP)-Modell entwickelt. Im Beitrag werden einige wesentliche Beschränkungen sowie einige Schwierigkeiten in der Handhabung dieses für die USA entwickelten Modells aufgezeigt und in einem Outputvergleich Modellergebnisse anhand von Meßergebnissen der Wasserhaushalts-Testfelder auf der Deponie Georgswerder (Hamburg) überprüft.

Klaus Berger, Stefan Melchior, Günter Miehlich

Modelling of remediation by venting measures in the unsaturated soil zone

Soil venting is a much applied remediation technique in pollution cases with volatile organics in the unsaturated soil zone. In the design of remediation measures a numerical model of air flow in the unsaturated zone is a useful tool. The computer model AIR is presented which allows user friendly data input and instant inspection of results. In two applications the options of the model are illustrated.

W. Kinzelbach, J. Y. Lin, C. Cordes

Simulation von Kläranlagen mit dem Simulationssystem SIMPLEX-II

Die Modellbank ARASIM des Simulationssystems SIMPLEX-II unterstützt den Anwender bei Untersuchungen an existierenden und an geplanten Kläranlagen durch die Möglichkeit, einerseits bereits programmierte Klärbecken-Simulationsmodelle zu einer Anlage zu verbinden, und andererseits neue Modelle in die Modellbank einzubringen. Die Experimentierumgebung des Systems verwaltet die Modellkomponenten, die Experimente, die Simulationsläufe und die Modellzustände während der Simulation. Die Ergebnisdarstellung erfolgt in Form von Kurven, Wertetabellen oder mit Hilfe eines vom Anwender erstellten Animationslayouts.

Norbert Grebe

Ein ökonomisches Wasser-Planungs-Modell für den Östlichen Sudan

Der folgende Beitrag befaßt sich mit der Beschreibung des Versuchs, computergestützte Entscheidungshilfen zur Lösung von Allokationsproblemen im Wassermanagement für den östlichen Sudan zu entwickeln. Es handelt sich dabei um eine von der UNDP veranlaßte Aktivität, deren fernes Ziel es ist, einen Water-Master-Plan für die Eastern Region zu erstellen. Die vorgesehenen Verteilpläne sollen auch ökonomischen Gesichtspunkten gerechtwerden. Insofern ergibt sich das Problem, Allokationsfragen unter ökonomischen Nebenbedingungen zu lösen.Das im Beitrag vorgestellte Problem wird in zwei Schwerpunkten erörtert. Zum einen steht die Identifikation der für Managementfragen relevanten Regionen an. Hier werden statistische Informationen über das Angebotspotential an Wasser mit Methoden der Bildverarbeitung verknüpft, um danach eine Spezifizierung der Planungsregionen zu ermöglichen. Zum anderen werden Instrumente der Regionalplanung, hier speziell das linear programming verwendet, um zunächst die, vor allem Nachfrage-bedingten, ökonomischen Wechselwirkungen in begrenzten Räumen modellmäßig zu formulieren. Über einen Modellgenerator werden die identifizierten Subregionen mit den Modellannahmen verknüpft. Dabei werden regionsspezifische Informationen und Besonderheiten berücksichtigt. Die Modellösungen werden in ASCII-Files abgelegt, damit eine Weiterverarbeitung nach den verschiedensten Erfordernissen erfolgen kann.Die aktuelle Modellversion liefert lokale Optima für jede beteiligte Planungseinheit. Das Problem auftretender Interaktionen zwischen den Planungseinheiten ist bisher nicht gelöst worden. Hier ist der Einbau von Dekompositionstechniken vorgesehen. Inwieweit der geeignet ist, positiv auf die Gestaltung regionaler Fragestellungen einzugreifen, muß noch getestet werden.

Hans-Joachim Budde

Mathematical Modelling of Perturbations of the Lake Baikal Ecosystem and Identification of the Model on the Basis of Experiments

This paper presents a perspective direction in investigations at the cross-point of such sciences as biology, mathematical modelling, ecotoxieology, system analysis. Presently, we developed a complex of mathematical models of different levels. The technology of information filling of the model of ecosystem’s anthropogenic perturbations, which is based on goal-oriented experiments determined by the type of model, and also algorithms of object identification through a series of experiments, are elaborated. A technology of constructing model ecosystems (so called physics models) for studying the response of separate subsystems and of the whole ecosystem to anthropogenic affects is proposed. A methodic forecasting scenario of anthropogenic affects on the ecosystem of Lake Baikal is computed.

Vladimir I. Gurman, Dmitri M. Rosenraukh, Devard I. Stom, Ivgeny A. Silow

Sulphur Dioxide Monitoring and Reporting

Kalgoorlie — Boulder has two significant sources of sulphur dioxide and the administration of these sources requires extensive monitoring and reporting. An overview of the computer system developed to solve these needs is discussed. Pros and cons of the working system are highlighted along with proposed future developments.

Glenn Crouch, Jim Riddle

Geographical Information Systems

Entwicklung und prototypische Anwendung wissensbasierter Methoden zur Fernerkundung der Umwelt

Im Projekt RESEDA**, das im Auftrag des Landes Baden-Württemberg und der Siemens Nixdorf Informationssysteme AG am Forschungsinstitut für anwendungsorientierte Wissensverarbeitung (FAW) in Ulm durchgeführt wird, werden wissensbasierter Methoden zur Fernerkundung der Umwelt erforscht, entwickelt und erprobt. Es wurde eine integrierte Arbeitsumgebung zur Auswertung von Rasterbilddaten der Erdoberfläche aufgebaut, die ein Bildverarbeitungssystem, ein geographisches Informationssystem und ein Expertensystem umfaßt. In Zusammenarbeit mit Fachbehörden aus dem Geschäftsbereich des Umweltministeriums Baden-Württemberg wurden konkrete Benutzeranforderungen abgeleitet und die entwickelten Techniken prototypisch angewandt.

Wolf-Fritz Riekert, Michael Mutz

Konzept eines kartographischen Informationssystems für die Analyse und Bewertung der Belastung durch Radon 222 in Wohnungen

Das Bundesamt für Strahlenschutz führt in Zusammenarbeit mit dem Institut für Wasser-, Boden- und Lufthygiene des Bundesgesundheitsamtes, Fachgebiet Radioaktivitätsuntersuchungen, seit Mitte 1990 im Erzgebirge und Thüringischen Schiefergebirge umfangreiche Untersuchungen zur Belastung von Wohngebäuden mit Radon 222 durch. Innerhalb dieses Programms ist es das Ziel dieser Arbeit, ein Konzept zu entwickeln, mit dem die großen Mengen von Sachdaten und geometrischen Daten er-faßt, verwaltet, bearbeitet und effektiv in kartographische Darstellungsmodelle überführt werden können.

Thomas Kahl

Desktop Environmental Sensitivity Mapping for Environmental Protection

An Environment Canada Great Lakes Project

The Great Lakes provide drinking water to forty million people. The threat of a major spill resulting in significant environmental impact to this delicate ecosystem is a constant concern for environmental agencies. Environmental Sensitivity (ES) Maps identify the relative sensitivity of natural and manmade resources at risk from a marine spill of oil or chemicals. Environment Canada is developing electronic ES Maps for the Great Lakes. The resulting system provides spill response managers with some key Geographic Information System features, allowing enhanced spill preparedness at a relatively low expense.

Philip W. Baker

The reduction of the dust pollution in Szeged (S-Hungary) with land use optimalization based on GIS

Szeged is one of the Hungarian towns having a relatively pure atmosphere as the SO2, NO2 and CO average loads fall significally behind the permitted limit value. The pollution of the precipitating and especially of the loose dust and its high amount (which is about the hygienic limit value of 12.5 g/m2/month) has been a constant source of danger for a long time. Only the smaller part of this pollution originates from communication, heating and building operations, its greater part has a natural origin coming from the surrounding sandy and sandy loess areas. Its noxious effect to health can be traced back to 1965.In the course of our investigations the dust precipitation in the different parts of the town, the direction and velocity of wind per month, the ratio and the quality of vegetation cover in the surrounding agricultural areas, the mechanical composition of superficial layers of the soil, the rate of building-up of the town were stored in a geographical information system. Being aware of the different dust adsorption capacity of various plants and trees, investigations were carried out on land use optimalization and on the possible reduction of dust pollution of natural and artificial origin, the latter produced by industrial regions. By the suggested changes of the vegetation the dust loads could be dropped to 35–50% of the sanitary limit value.

Gábor Mezösi, Ádám Kertész

Integration von Modellen in ein Geographisches Informationssystem

Als Geographisches Informationssystem verwaltet ARC/INFO geometrische Daten, deren Topologie sowie zugeordnete Attribute und umfaßt Werkzeuge zur Erfassung, Verarbeitung und Analyse raumbezogener Daten. Es hat auf seiner Kommandoebene einen universellen Charakter und ist flexibel.Beim Einsatz des Geographischen Informationssystems im Umweltbereich gibt es häufig Anforderungen, die spezielle Modelle verlangen. Als Beispiele seien genannt: Schadstoffausbreitung in Luft und Grundwasser, Abschätzung von Risiken durch Überschwemmung, Lawinen, Steinschlag, Berechnung der Bodenerosion, Ausbreitung von Verkehrslärm.Anhand der letztgenannten Beispiele werden einige Aspekte einer solchen Modellintegration diskutiert: Schnittstelle Realität — Datenmodell, Aufwandskontrolle, Sicherheit, Qualität der Ergebnisse, Sensitivitätsanalyse, Steuerung der Verarbeitung, Bedienungskomfort.Es wird die Architektur entsprechender menügesteuerter Benutzeroberflächen vorgestellt.

Werner Flacke

Integrative Landschaftsanalyse auf der Basis digitaler Luftbildanalyse und eines rasterorientierten geographischen Informationssystems

In diesem Beitrag sollen in erster Linie die methodischen Arbeitsansätze und weniger die Einzelergebnisse im Vordergrund stehen.Im Rahmen einer Dissertation „Integrative Landschaftsanalyse eines alpinen Talsystems“ wird aufbauend auf Forschungsergebnissen des BMFT-Projektes “Erosionsforschung im Alpenraum — Bodenerosion und Massenbewegung im Hochgebirge am Beispiel des Gunzesrieder Tales / Oberallgäu (Teil des Verbundprojektes „Bodenforschung im deutschen Alpenraum“ der Universitäten Bayreuth, Köln, Mannheim, LMU München und TU München unter Leitung der Nationalparkverwaltung Berchtesgaden als Beitrag zur Bodenschutzkonzeption der Bundesregierung und zum Bodenforschungsprogramm des Bundesministers für Forschung und Technologie (Förderzeichen Nr. 0339247 A)) versucht durch digitale Luftbildanalyse (Stereocord G3, Zeiss) gewonnene Informationen mit anderen raumbezogenen Informationen innerhalb eines rasterorietierten geographischen Informationssystems zu verknüpfen. Für den der Untersuchung zugrundeliegenden geoökologischen, systemanalytischen Arbeitsansatz schafft die digitale Luftbildanalyse großmaßstäbiger Luftbilder die Voraussetzung einer Landschafts-Intensivinventur. Das rasterorientierte geographische Informationssystem liefert ein angewandtes Verfahren zur Verknüpfung der einzelnen Standortparameter und erlaubt in Verbindung mit Bildverarbeitungstechniken die digitale karthographische Ergebnispräsentation. Auf der Grundlage eines unverzerrten Stichprobenrasters mit ca. 25 Meter Maschenweite wird eine Landschafts-Intensivinventur für fünf Gebiete im Gunzesrieder Tal/Oberallgäu durchgeführt. Eine wesentliche Voraussetzung für die Kombination mit anderen Daten ist die Bestimmung der Landeskoordinaten der Stichprobenorte. Dazu benutzte Verfahren werden beschrieben. Ferner werden die Prozesse und Reaktionen verschiedener Geoelemente (z.B. Klimaelemente: Temperatur, Verdunstung, Niederschlag etc.; Bodenelemente: Korngrößenverteilung, Kalk- und Humus- Anteil, pH-Wert, Bodentemperatur und Bodenfeuchte etc.; Hydroelemente: Abfluß, Interflow, Grundwasserfluß etc.) durch Modellbildung und Simulation angenähert und diese an ein Informationssystem angekoppelt (z.B. Kopplung des GIS mit einem Abflußmodell).

Martin Kappas

Flächenverschneidung in einem hybriden geographischen Informationssystem

Flächenbezogene Analysen und Planungen sind heute ohne den Einsatz von Geo-Informationssystemen kaum mehr denkbar. Ohne Funktionen zur Flächenverschneidung wären solche Planungen nicht durchführbar. Es gibt zwei prinzipiell verschiedene Methoden Verschneidungen durchzuführen. Zum einen ist dies die Verschneidung, die auf dem Vektormodell beruht und zum anderen die Verschneidung, die auf dem Rastermodell basiert. In einem neuen Baustein zu dem Geo-In-formationssystem SICAD ®werden nun beide Methoden integriert.

Johann Schellerer

Datenbankanwendungen

Environmental Databases and Information Management Programmes of International Organizations

Their Relevance to Environmental Management and Decision-Making Processes; Problems of Availability and Access

A wealth of data on the state of the environment is being created in innumerable programmes world-wide. Optimal use of this data requires that information on its existence is available, that it can be readily accessed and — most important of all -that the data be compiled and classified in ways which are compatible. Achieving this is the basic aim of harmonization of environmental measurement. Although great care is generally taken to harmonize data collected within programmes, harmonization between programmes remains a major goal for the future.In 1989 UNEP established an office as a basis for the planned Harmonization of Environmental Measurement Project (HEM) under the auspices of the Global Environmental Monitoring System (GEMS). The office is developing a concept for an information system which will provide a basis for the harmonization of information on the environment collected at different levels and in different programmes.

Hartmut Keime, Axel Theisen

Erfahrungen im Management von Datenbanken über gefährliche Stoffe

Dieser Beitrag wendet sich an Planer und Betreiber von Umweltinformationssystemen, die auf Stoffdatenbanken basieren. Das Ziel ist es, Probleme aufzuzeigen, die sich bei Aufbau und Pflege stellen. Die geschilderten Lösungswege im Sinne einer „guten Stoffdatenbankpraxis“ resultieren aus dreijähriger Erfahrung mit dem Aufbau des IGS (Informations- und Kommunikationssystem gefährliche/ umweltrelevante Stoffe) im Auftrage des Ministeriums für Umwelt Raumordnung und Landwirtschaft (MURL) -NRW. Eine Vielzahl der angesprochenen Problemkreise ist ohne weiteres auch auf andere als Gefahrstoffdatenbanken übertragbar.

Herrmann Klaus-Dieter

Die CD-Rom Version der Europäischen Umweltdatenbank ‘ECDIN’

ECDIN (‘Environmental Chemicals Data and Information Network’) is designed as an instrument for all people engaged in environmental management and research to obtain reliable information on chemical products of environmental significance rapidely. ECDIN has bee created in the famework of the environmental research programme of the Joint Research Centre of the Commission of the European Communities at Ispra (Varese, Italy). The databank is made publicly available from the HOST DIMDI, Köln. Since September 1991 ECDIN is also published on CD-ROM. In this article special emphasis is given to the CD-version because of its very recent publication.

R. Trenkle, W. Karcher, P. McCutcheon, R. Roi, O. Norager, M. Boni

Radioecological Analysis Support System

Works on eliminating the effects of the Chernobyl nuclear power plant accident required large-scale investigations to analyze and forecast radioactive contamination of the environment. These investigations included observations of soil, air, water and biota contamination (including creation of maps or area contamenation by different radionuclides), modeling and early forecasting of radionuclide transport and transformation processes in air, soil and water, for food-chains [1–4]. When carrying out these investigations and preparing for countermeasure on the basis of corresponding recommendation results we faced a difficulty to process a large body of information and to solve a real-time problem that practically caused as to proceed with designing the Radioecological Analysis Support System (RECASS). The essence of this system is correlation of data on the environment, contamination levels of air, soil, water and biota with mathematical models of radionuclide bihaviour in different media and determination of radiation exposure data from utilization tecnology of geographical information systems (GIS).

Vladimir A. Borzilov, Vjacheslav M. Shershakov

Wissensbasierte Systeme

PRO_PLANT Ein Beratungssystem für umweltgerechten Pflanzenschutz

Shell-Entwicklung und Wissensrepräsentation

Auf der Grundlage praktischer Erfahrungen von Pflanzenschutzberatern wird das Pflanzenschutzberatungsystem PRO_PLANT entwickelt. Zur adäquaten Wissensdarstellung und leichten Systempflege entsteht das anwendungsorientierte Werkzeug PP-SHELL.

Uwe Voges, Karoline Epke

UMEX ein wissensbasiertes System zur umweltbereichsübergreifenden Plausibilitätsprüfung

Umweltüberwachungssysteme sind dadurch gekennzeichnet, daß sehr viele Daten anfallen, die in komplexen Abhängigkeiten zueinander stehen können. Diese Daten auf Plausibilität zu bewerten oder sich einen Überblick über die aktuelle Lage zu verschaffen, um die sinnvollsten Maßnahmen oder Empfehlungen zu finden, sind zwei der Aufgaben, die von den zuständigen Institutionen gelöst werden müssen.Im Projekt UMEX sind Methoden der automatischen Plausibilitäskontrolle (Raum-Zeit Bezug) und des automatischen Erkennens von Trends (Zeitextrapolation) untersucht und ein ablauffähiger Prototyp entwickelt worden. Ziel des Systems ist es, in den ersten Stunden einer Kontaminationslage, die mit der Prüfung und meßtechnischen Bewertung der einlaufenden Umweltdaten befaßten Mitarbeiter bei ihrer Entscheidungsfindung zu unterstützen.

Rolf Gibbert

Konzeption und Implementierung eines Expertensystems im Bereich des städtebaulichen Lärmschutzes

Die Komplexität der begrifflichen, methodischen und rechtlichen Sachverhalte beim Umgang mit den verschiedenen Vorschriften zur Lärmberechnung in der Stadtplanung führt in der Planungspraxis zu Schwierigkeiten. Diese Arbeit soll anhand eines prototypenhaften Expertensystems eine Unterstützung bieten. Die Realisierung wurde in einem regelbasierten Ansatz als Fehlerdiagnosesystem implementiert. Als hauptsächliches Ergebnis der Arbeit ist die Verbindung von KI-Verfahren mit konventionellen Programmen und Hypermediaansätzen zu sehen, wenn eine echte Praxistauglichkeit des Gesamtsystems erreicht werden soll.

Ulrich Meyer, Thomas Schmidt

Entwicklung eines Expertensystems für Umweltrecht

Die Qualität der Umwelt ist in den letzten Jahren zunehmend in den Mittelpunkt des Interesses von Öffentlichkeit und Politik gerückt.Eine auf alle Bereiche des täglichen Lebens bezogene Gesetzgebung versucht mögliche Gefahren auf ein vernachiässigbar kleines Risiko zu vermindern. Die Vielfalt der Gesetze zum Schutz unseres Lebensraums zeigt, daß deren Kenntnis, Berücksichtigung und Einhaltung nunmehr ein Mengenproblem ist.Um Unternehmen beim Errichten und Betreiben bzw. Behörden beim Genehmigen und Überwachen von technischen Anlagen zu unterstützen, hat der TÜV Südwest das Expertensystem IMMEX entwickelt. Es arbeitet mit dem Immissionsschutzrecht und beherrscht dessen Gesetze, Verordnungen und Richtlinien.Die bisherige Entwicklung zeigt, daß das System einen Experten für Genehmigungsrecht sinnvoll unterstützt, sich auf das Notwendige konzentriert und die relevanten Rechtsbestimmungen vollständig ermittelt.

Norbert Frey, Joachim Eben

Einsatzmöglichkeiten und Grenzen Intelligenter, Wissensbasierter Simulationsmodelle im Grundwasserschutz

Die Modellierung und Simulation von Grundwasserströmungen ist ein wichtiges Hilfsmittel im Grundwasserschutz und repräsentiert den Stand der Technik. Aber erst durch wissensbasierte Verfahren mit modellimmanenter Intelligenz ist ein praxisorientierter robuster Praxiseinsatz möglich, so daß auch für NichtExperten eine verläßliche Entscheidungsgrundlage zur Verfügung steht. Grenzen haben diese Verfahren dort, wo Inhomogenitäten im Untergrund nicht genau genug lokalisiert werden können.

Thomas Pfaff

Werkzeuge

Procedural, functional, object-oriented and logic-oriented Programming — Overview and Evaluation —

C, LISP, C+ + and PROLOG increased in use last years. The different programming styles of these languages have formed the idea programming-paradigm: C is a typical represention of the procedural, LISP of the functional, C + + of the object-oriented and PROLOG of the logic-oriented paradigm.This presentation explains the development of types for knowledge representation. Some examples show the programming-paradigms followed by a discussion of different approaches to integration.

Johann Böck

Offene Werkzeuge für Meßwertverarbeitung

Ein Erfahrungsbericht

Vorgestellt wird ein Ansatz zu einem offenen Kern eines Werkzeugkastens für die Meßwertverarbeitung. Der hier betrachtete Aspekt dieser Lösung behandelt die Möglichkeiten und Nutzeffekte eines offenen Systems im Kontext sich ständig wandeinder, sich teilweise widersprechender Anforderungen. Erreicht werden diese Eigenschaften durch den Einsatz der Sofiware-Entwicklungsmethode STEPS und durch die strikte Orientierung an Standards.

Hans Werner Fülleborn

Objektorientierte Benutzerschnittstellen zur Modellierung und Analyse komplexer ökologischer Systeme

In [v. Weizäcker 1987] wird eine computergestützte theoretische Ökologie gefordert. Als „prognostische Ökologie“ soll sie Aussagen über das dynamische Verhalten und die Stabilitätsgrenzen komplexer und vernetzter Ökosysteme liefern. Die Modellbildung und Simulation unter Verwendung intelligenter, unterstützender Benutzerschittstellen stellt das wichtigste Instrumentarium dieser Disziplin dar. Dieser Bericht beschreibt das System XGAP, ein Werkzeug zum Aufbau interaktiver graphischer Benutzerschnittstellen mit integriertem Editor. Der Editor dient zur Definition graphischer Objekte, die als Schablonen zur Erzeugung beliebig vieler Objekte innerhalb einer Anwendung dienen (Bausteincharakter). Die Fensterverwaltung ermöglicht das Erzeugen, Manipulieren und Löschen von Fenster während der Ausführung einer Anwendung (Analyse, Simulation) und die Darstellung von beliebigen graphischen Attributen. Die Kommunikation zwischen Anwendungsprogramm und den Fenstern erfolgt über synchrone oder asynchrone Operationen. Das XGAP-System ist mit C und X Windows realisiert.

H. Keller

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