geo-informationssysteme als gemeinsame datenplattform für lärm- und luftschadstoffberechnungen

Geo-InformationssystemeGeo-Informationssystemeals gemeinsame Datenplattform als gemeinsame Datenplattform

für Lärm- und Luftschadstoffberechnungenfür Lärm- und Luftschadstoffberechnungen

(zur Umsetzung der EU-Direktiven)(zur Umsetzung der EU-Direktiven)

Lärmminderungs- und LuftreinhalteplanungLärmminderungs- und Luftreinhalteplanung

Lärmkontor GmbH, HamburgLärmkontor GmbH, Hamburg

24./ 25. Februar 200524./ 25. Februar 2005

Klaus-Georg Krapf, Sebastian IbbekenKlaus-Georg Krapf, Sebastian IbbekenWölfel Meßsysteme · Software GmbH + Co. KGWölfel Meßsysteme · Software GmbH + Co. KG

Höchberg/BerlinHöchberg/Berlin

Ein Geoinformationssystem (GIS) ist ein Informationssystem,

mit dem nach Bill (1994) "raumbezogene Daten digital erfasst

und redigiert, gespeichert und reorganisiert, modelliert und

analysiert sowie alphanumerisch und graphisch präsentiert

werden."

Es vereint eine Datenbank und die zur Bearbeitung und

Darstellung dieser Daten nützlichen Methoden

(„Kurzdefinition“ nach Fédération Internationale des Géomètres).

… … da stellen wir uns ganz dumm!:da stellen wir uns ganz dumm!:

http://de.wikipedia.org/wiki/Informationssystem

http://de.wikipedia.org/wiki/Geodaten

http://de.wikipedia.org/wiki/Datenbank

Geo-DatenbankSoftware zur

AusbreitungsberechnungLärm/Luftschadstoffe

EmissionsdatenLärm/Luftschadstoffe

VerkehrzahlenBetriebsdaten

Applikationsserver Internet Map Server

Netzwerk

ggf. Veranlassungvon Neuberechnung

Provider

Kommunal-verwaltungen

Umweltbehörden

GISDesktop

Datenbank-User

Viewer

Öffentlichkeitim Web

Einwohnerzahlen(AG KOSTAT)

Segment

Rechner

Rechnernetz

Geo- BasisdatenTopographie (DGM)

Gebäude (ALK)Hindernisse

(Stadtgrundkarte)

für segmentierte Berechnung

GIS als gemeinsame Datenplattform …GIS als gemeinsame Datenplattform …

LärmLärm

Umsetzung der ULR im Jahre 2004 ;-) in Form der „Strategischen Umsetzung der ULR im Jahre 2004 ;-) in Form der „Strategischen Lärmkartierung“: Lärmkartierung“:

• Erstellung von Lärmkarten Erstellung von Lärmkarten

• Erstellung von Konzepten zur Lärmminderung Erstellung von Konzepten zur Lärmminderung

(„Aktionsplanung“)(„Aktionsplanung“)

• Information der ÖffentlichkeitInformation der Öffentlichkeit

1.1. Anforderungen der EU an die Berechnung von Anforderungen der EU an die Berechnung von Lärm und LuftschadstoffenLärm und Luftschadstoffen

Umsetzung der EU-Direktive: Umsetzung der EU-Direktive:

Von der Von der BestandsaufnahmeBestandsaufnahme zur zur Maßnahmen-PlanungMaßnahmen-Planung!!

LuftschadstoffeLuftschadstoffeUmsetzung der LQ-RRL in Gestalt der 22. BImSchV, TA Luft setzt Umsetzung der LQ-RRL in Gestalt der 22. BImSchV, TA Luft setzt Grenzen: Grenzen:

• Bestandsaufnahme i. wstl. durch MessungenBestandsaufnahme i. wstl. durch Messungen

• „„Luftreinhaltepläne“, planerische Konzepte z. Minderung der Luftreinhaltepläne“, planerische Konzepte z. Minderung der

Schadstoffbelastung (Schadstoffsimulation), Sanierungsplan Schadstoffbelastung (Schadstoffsimulation), Sanierungsplan

• Aktionsplanung (Überschreiten „Alarmschwellen“)Aktionsplanung (Überschreiten „Alarmschwellen“)

• Information der ÖffentlichkeitInformation der Öffentlichkeit

1.1. Anforderungen der EU an die Berechnung von Anforderungen der EU an die Berechnung von Lärm und LuftschadstoffenLärm und Luftschadstoffen

Umsetzung der EU-Direktive: Umsetzung der EU-Direktive:

Von der Von der BestandsaufnahmeBestandsaufnahme über die über die Maßnahmen-PlanungMaßnahmen-Planung bis zur konkreten bis zur konkreten AktionsplanungAktionsplanung bei Überschreitung! bei Überschreitung!

Vorweg als Beispiel: Brüssel …Vorweg als Beispiel: Brüssel …

Region of Brussels-CapitalRegion of Brussels-CapitalLLDENDEN

Calculation in IMMICalculation in IMMIData exchange with ArcViewData exchange with ArcView

SchallimmissionsplanSchallimmissionsplan

Geometriedaten als 3D-Information …Geometriedaten als 3D-Information …

Ermittlung der Fassadenpegel …Ermittlung der Fassadenpegel …

Fassadenpegel LFassadenpegel Ldenden

Fassadenpegel Lden

Ermittlung der Fassadenpegel …Ermittlung der Fassadenpegel …

„„lauteste lauteste Fassade“Fassade“

„„Teilfassaden-Teilfassaden-Pegel“Pegel“

- 49%- 49%

- 36%- 36%

Luftschadstoff-KonzentrationenLuftschadstoff-Konzentrationen

X

NOxMassenkonz.µg/m³

Ermittlung der Fassadenkonzentrationen …Ermittlung der Fassadenkonzentrationen …

Betroffenheitsanalyse für Luftschadstoffe …Betroffenheitsanalyse für Luftschadstoffe …

Schadstoffbänder: Zahl betroffener PersonenSchadstoffbänder: Zahl betroffener Personen

NO2

Bayern

Baden-W ürttem berg

Hessen

Nordrhein-W estfalen

Schlesw ig-Holstein

M ecklenburg-Vorpom m ern

Thüringen

Sachsen

Sachsen-Anhalt

Brandenburg

N iedersachsen

Ham burg

Berlin

Brem en

Saar-land

Rheinland-Pfalz

36

35

5

1

23

1414

331

22

25

11

1

2

2

3151

1

Lärm: Lärm:

• „„Ballungsräume“ – bis 2007: 31 Städte (> 250.000 Ew.), bis Ballungsräume“ – bis 2007: 31 Städte (> 250.000 Ew.), bis

2012: 82 Städte (> 100.000 Ew.)2012: 82 Städte (> 100.000 Ew.)

erfasste Ew.: ca. 26 Mio., Fläche ca. 14.000 km² erfasste Ew.: ca. 26 Mio., Fläche ca. 14.000 km²

• „„Hauptverkehrsstraßen“ – bis 2007: ca. 16.000 km (DTV > Hauptverkehrsstraßen“ – bis 2007: ca. 16.000 km (DTV >

16.000 KFz/Tag), bis 2012: ca. 40.000 km (DTV > 8.000 KFz/Tag)16.000 KFz/Tag), bis 2012: ca. 40.000 km (DTV > 8.000 KFz/Tag)

• „„Haupteisenbahnstrecken“ – bis 2007: ca. 2.500 km (> 160 Haupteisenbahnstrecken“ – bis 2007: ca. 2.500 km (> 160

Züge/Tag), bis 2012: ca. 10.000 km (>80 Züge/Tag)Züge/Tag), bis 2012: ca. 10.000 km (>80 Züge/Tag)

• bis 2007: 12 Großflughäfen (> 50.000 Flugbewegungen/Jahr)bis 2007: 12 Großflughäfen (> 50.000 Flugbewegungen/Jahr)

2. Untersuchungsumfang2. Untersuchungsumfang

Untersuchungsgebiete Lärm und Luft weitgehend identisch Untersuchungsgebiete Lärm und Luft weitgehend identisch (Ausnahme Haupteisenbahnstrecken)! (Ausnahme Haupteisenbahnstrecken)!






Netzwerk


Provider


Umweltbehörden

GISDesktop

Datenbank-User

Viewer



Segment

Rechner

Rechnernetz



(Stadtgrundkarte)



Zu beantwortende Fragen:Zu beantwortende Fragen:

• Lagedaten/Topographie in digitaler Form verfügbar?Lagedaten/Topographie in digitaler Form verfügbar?

• Verfügbarkeit der Lärm-/bzw. Schadstoff-Daten?Verfügbarkeit der Lärm-/bzw. Schadstoff-Daten?

• Berücksichtigung von Hindernissen/Schirme?Berücksichtigung von Hindernissen/Schirme?

• Verwendung der Daten von Vermessungsämtern? Verwendung der Daten von Vermessungsämtern?

• Schnittstellen zum Austausch der Daten? Schnittstellen zum Austausch der Daten?

3. Datenverfügbarkeit, Datenqualität3. Datenverfügbarkeit, Datenqualität

DatentypDatentyp „„Lieferant“Lieferant“ VerfügbarkeitVerfügbarkeit

Emissionen Emissionen Straßenverkehr Straßenverkehr (Verkehrszahlen)(Verkehrszahlen)

KommunalverwaltungenKommunalverwaltungen Für Hauptstraßen flächendeckend in Für Hauptstraßen flächendeckend in Tabellenform verfügbar. Meist nicht im GIS.Tabellenform verfügbar. Meist nicht im GIS.

Emissionen Emissionen Anlagen Anlagen (Geräusche, (Geräusche, Schadstoffe)Schadstoffe)

AnlagenbetreiberAnlagenbetreiber Meist lokal auf Papier verfügbar, nicht im GIS.Meist lokal auf Papier verfügbar, nicht im GIS.

Hindernisse Hindernisse (Topographie, (Topographie, Gebäude, Wände Gebäude, Wände etc.etc.

Kommunalverwaltungen,Kommunalverwaltungen,VermessungsämterVermessungsämter

Geländemodell (DGM) immer im GIS verfügbar.Geländemodell (DGM) immer im GIS verfügbar.Gebäude teilweise in (GIS-) Stadtgrundkarte Gebäude teilweise in (GIS-) Stadtgrundkarte (mit/ohne Höhenangabe) oder in ALK (mit/ohne Höhenangabe) oder in ALK (Automatisierte Liegenschaftskarte, GIS) (Automatisierte Liegenschaftskarte, GIS) teilweise mit Geschossanzahl. teilweise mit Geschossanzahl. Gebäudehöhen müssen meist zusätzlich ermittelt Gebäudehöhen müssen meist zusätzlich ermittelt werden.werden.

Belastung Belastung (Einwohnerzahlen,(Einwohnerzahlen,pro Gebäude)pro Gebäude)

Kommunalverwaltungen,Kommunalverwaltungen,EinwohnermeldeämterEinwohnermeldeämter

Flächendeckend vorhanden, wegen Datenschutz Flächendeckend vorhanden, wegen Datenschutz jedoch jedoch nichtnicht verfügbar. verfügbar.

Belastung Belastung (Einwohnerzahlen,(Einwohnerzahlen,pro Wohnblock pro Wohnblock oder Stadtteil)oder Stadtteil)

Kommunalverwaltungen, Kommunalverwaltungen, Arbeitsgemeinschaft Arbeitsgemeinschaft Kommunalstatistik (AG Kommunalstatistik (AG KOSTAT)KOSTAT)

Bei über 90% aller Städte mit EW>100.000 digital Bei über 90% aller Städte mit EW>100.000 digital im GIS verfügbar.im GIS verfügbar.

Empfindlichkeiten Empfindlichkeiten (Grenz- und (Grenz- und Richtwerte in Richtwerte in Nutzungsgebieten)Nutzungsgebieten)

Kommunalverwaltungen, Kommunalverwaltungen, UmweltbehördenUmweltbehörden

Digitale Flächennutzungspläne sind meist im GIS Digitale Flächennutzungspläne sind meist im GIS verfügbar.verfügbar.

Ein Vergleich von Datenmengen …Ein Vergleich von Datenmengen …

Name Fläche (km²)

Einwohner Einwohner-dichte

(EW/km²)

HAUS HAUS pro km²

BRÜSSEL 160,0 970.000 6.063 209.914 1.312MÜNCHEN 310,4 1.893.715 6.101 407.233 1.320FRANKFURT 250,0 646.000 2.584 139.798 559PVFRM 597,0 1.043.000 1.747 225.712 378Darmstadt 122,0 137.000 1.123 29.648 243WÜRZBURG 87,6 130.000 1.484 28.133 321Baden-Württemberg 35.752,0 10.680.000 299 2.311.218 65KERPEN 24,4 63.562 2.601 19.185 785HÜGELSHEIM 2,9 4.800 1.655 2.215 764

Kanton Basel-Stadt 37,0 186.000 5.027 40.252 1.088Kanton Luzern 1.493,0 360.000 241 77.906 52Kanton Neuenburg 803,0 166.000 207 35.923 45Kanton Zürich 1.729,0 1.228.000 710 265.747 154Schweiz 41.285,0 7.261.000 176 1.571.325 38

SALZBURG 65,7 147.635 2.248 31.949 486






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Umweltbehörden

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Rechnernetz



(Stadtgrundkarte)



4. Kombination von GIS und 4. Kombination von GIS und BerechnungssoftwareBerechnungssoftware

• Vorschriftentreue Vorschriftentreue • Zertifizierung/QSZertifizierung/QS• Rechengeschwindigkeit/GenauigkeitRechengeschwindigkeit/Genauigkeit

Kombination GIS/Berechnungs-SW: Warum? Kombination GIS/Berechnungs-SW: Warum?

5. Anforderungen an Qualitätssicherung und 5. Anforderungen an Qualitätssicherung und RechenzeitenRechenzeiten

• Die Die DatenmengenDatenmengen zur Umsetzung der EUD‘s erfordern zur Umsetzung der EUD‘s erfordern optimale Werkzeugeoptimale Werkzeuge zur Datenhaltung (GIS) und zur zur Datenhaltung (GIS) und zur Berechnung Berechnung (Spezial-Software).(Spezial-Software).

• Diskussion der Diskussion der RechenzeitenRechenzeiten nicht ohne nicht ohne Genauigkeit! Genauigkeit!

• LärmLärm: DIN 45687 E: 2004-03 fordert „: DIN 45687 E: 2004-03 fordert „ReferenzeinstellungReferenzeinstellung“ in “ in der der Software und Software und GenauigkeitsermittlungGenauigkeitsermittlung bei „optimierter“ bei „optimierter“ Einstellung. In der „Referenzeinstellung“ sind EU-Direktiven Einstellung. In der „Referenzeinstellung“ sind EU-Direktiven nicht rechenbar. nicht rechenbar. Genauigkeits-UntersuchungenGenauigkeits-Untersuchungen sind daher sind daher integraler integraler Bestandteil der Vorgehensweise. Bestandteil der Vorgehensweise.

• LuftLuft: Gauss- und Lagrange-Modellierung für Screening und : Gauss- und Lagrange-Modellierung für Screening und Planungs-Simulation („vom (Mess-)Punkt zur Fläche“), Detail-Planungs-Simulation („vom (Mess-)Punkt zur Fläche“), Detail-Analyse ggf. mit StrömungsmodellAnalyse ggf. mit Strömungsmodell

Gegenüberstellung Ergebnisse/RechenzeitenGegenüberstellung Ergebnisse/Rechenzeiten

BasisdatensatzBasisdatensatz„„Referenz“-Referenz“-

BerechnungBerechnung

11d 20h = 11d 20h =

100%100%Rechenzeiten Raster 10m x 10mRechenzeiten Raster 10m x 10m

Optimierter DatensatzOptimierter Datensatz

77%77%

„„optimierte“ Berechnungoptimierte“ Berechnung

54%54% 0,1% 0,1%

= ca. 10 = ca. 10

minmin

ohne Refl.ohne Refl.

2,4 %2,4 %

Lärm: Lärm:

Beispiel Rechenzeiten

München Teilgebiet Einwohner TG 20.142Teilfläche / km² 5,9Einwohnerdichte EW/km² 3.414

Gebäude gesamt 5959Gebäude bewohnt 3835

Rechenzeiten und Genauigkeit: Ein Beispiel …Rechenzeiten und Genauigkeit: Ein Beispiel …

Rechenzeiten und Genauigkeit: Ein Beispiel …Rechenzeiten und Genauigkeit: Ein Beispiel …

Statistische Statistische Fehler-Fehler-auswertungauswertung

Rechenzeit-Rechenzeit-PrognosePrognose

Vergleich Vergleich zwischen zwischen „Referenz“ und „Referenz“ und optimiertem optimiertem VerfahrenVerfahren

… … mit segmentierter Berechnung entsprechend schneller!mit segmentierter Berechnung entsprechend schneller!

Leistungsbeschreibung Berechnungen

Untersuchungs-Untersuchungs-gebietgebiet

Segmentierte Rasterberechnung nutzt die volle Netzwerk-Segmentierte Rasterberechnung nutzt die volle Netzwerk-Leistung Leistung






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Provider


Umweltbehörden

GISDesktop

Datenbank-User

Viewer



Segment

Rechner

Rechnernetz



(Stadtgrundkarte)



6. Information der Öffentlichkeit über Internet6. Information der Öffentlichkeit über Internet

Umsetzung EUD:Umsetzung EUD:Untersuchungsergebnisse sind der Öffentlichkeit Untersuchungsergebnisse sind der Öffentlichkeit zugänglich zu machen.zugänglich zu machen. InternetInternet

• flexibles Medium für Informationsmassenflexibles Medium für Informationsmassen• einfach zu aktualisiereneinfach zu aktualisieren

GIS im InternetGIS im Internet• Werkzeuge direkt verfügbarWerkzeuge direkt verfügbar• übersichtliche Präsentationübersichtliche Präsentation• individuelle Nutzungindividuelle Nutzung• gezielter Abruf regionaler Umweltinformationen gezielter Abruf regionaler Umweltinformationen

(Lärm, Luftschadstoffe u. a.)(Lärm, Luftschadstoffe u. a.)

ABER: Gefahr der Fehlinterpretation! ABER: Gefahr der Fehlinterpretation!

GIS im InternetGIS im Internet

• Werkzeuge auf hohem technischen Stand zu Werkzeuge auf hohem technischen Stand zu günstigen Kosten verfügbargünstigen Kosten verfügbar

• Kosteneinsparung durch gemeinsame Nutzung für Kosteneinsparung durch gemeinsame Nutzung für Lärm/Luft, Daten in GIS zunehmend verfügbar! Lärm/Luft, Daten in GIS zunehmend verfügbar!

• Kombination GIS mit qualifizierter Berechnungs-SW Kombination GIS mit qualifizierter Berechnungs-SW sichert Regelkonformität, Aktualität, Geschwindigkeit sichert Regelkonformität, Aktualität, Geschwindigkeit und und GenauigkeitGenauigkeit

• Parallele Analyse Lärm/Luft schafft Planungssynergie Parallele Analyse Lärm/Luft schafft Planungssynergie insbesondere in Kombination mit VEP insbesondere in Kombination mit VEP

• Transparenz und Information der Öffentlichkeit über Transparenz und Information der Öffentlichkeit über InternetInternet

GIS als gemeinsame Datenplattform für Lärm- und GIS als gemeinsame Datenplattform für Lärm- und Luftschadstoffberechnungen:Luftschadstoffberechnungen:

ZusammenfassungZusammenfassung

geo-informationssysteme als gemeinsame datenplattform für lärm- und luftschadstoffberechnungen

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