Transcript Geo-Informationssysteme als gemeinsame Datenplattform für Lärm- und Luftschadstoffberechnungen (zur Umsetzung der EU-Direktiven) Lärmminderungs- und Luftreinhalteplanung Lärmkontor GmbH, Hamburg 24./ 25.

Geo-Informationssysteme
als gemeinsame Datenplattform
für Lärm- und Luftschadstoffberechnungen
(zur Umsetzung der EU-Direktiven)
Lärmminderungs- und Luftreinhalteplanung
Lärmkontor GmbH, Hamburg
24./ 25. Februar 2005
Klaus-Georg Krapf, Sebastian Ibbeken
Wölfel Meßsysteme · Software GmbH + Co. KG
Höchberg/Berlin
… da stellen wir uns ganz dumm!:
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).
GIS als gemeinsame Datenplattform …
DatenbankUser
Emissionsdaten
Lärm/Luftschadstoffe
GIS
Öffentlichkeit
im Web
ggf. Veranlassung
von Neuberechnung
Viewer
Desktop
Verkehrzahlen
Betriebsdaten
Netzwerk
Applikationsserver
Internet Map Server
Einwohnerzahlen
(AG KOSTAT)
Geo- Basisdaten
Topographie (DGM)
Gebäude (ALK)
Hindernisse
(Stadtgrundkarte)
Provider
Geo-Datenbank
Software zur
Ausbreitungsberechnung
Lärm/Luftschadstoffe
Rechnernetz
Kommunalverwaltungen
Umweltbehörden
Segment
Rechner
für segmentierte Berechnung
1. Anforderungen der EU an die Berechnung von
Lärm und Luftschadstoffen
Lärm
Umsetzung der ULR im Jahre 2004 ;-) in Form der „Strategischen
Lärmkartierung“:
•
Erstellung von Lärmkarten
•
Erstellung von Konzepten zur Lärmminderung
(„Aktionsplanung“)
•
Information der Öffentlichkeit
Umsetzung der EU-Direktive:
Von der Bestandsaufnahme zur Maßnahmen-Planung!
1. Anforderungen der EU an die Berechnung von
Lärm und Luftschadstoffen
Luftschadstoffe
Umsetzung der LQ-RRL in Gestalt der 22. BImSchV, TA Luft setzt
Grenzen:
•
Bestandsaufnahme i. wstl. durch Messungen
•
„Luftreinhaltepläne“, planerische Konzepte z. Minderung der
Schadstoffbelastung (Schadstoffsimulation), Sanierungsplan
•
Aktionsplanung (Überschreiten „Alarmschwellen“)
•
Information der Öffentlichkeit
Umsetzung der EU-Direktive:
Von der Bestandsaufnahme über die Maßnahmen-Planung
bis zur konkreten Aktionsplanung bei Überschreitung!
Vorweg als Beispiel: Brüssel …
Schallimmissionsplan
Region of Brussels-Capital
LDEN
Calculation in IMMI
Data exchange with ArcView
Geometriedaten als 3D-Information …
Ermittlung der Fassadenpegel …
Ermittlung der Fassadenpegel …
Fassadenpegel Lden
„lauteste
Fassade“
„TeilfassadenPegel“
- 49%
- 36%
Luftschadstoff-Konzentrationen
X
Ermittlung der Fassadenkonzentrationen …
NOx
Massenkonz.
µg/m³
Betroffenheitsanalyse für Luftschadstoffe …
Schadstoffbänder: Zahl betroffener Personen
NO2
2
SchleswigHolstein
1
2
MecklenburgVorpommern
Hamburg
2. Untersuchungsumfang
Lärm:
•
Bremen
1
1
2
5
Berlin
Niedersachsen
1
2
14
Brandenburg
2
„Ballungsräume“ – bis 2007: 31 Städte
(> 250.000 Ew.), bis
14
Sachsen-Anhalt
2012: 82 Städte
(> 100.000 Ew.)
Nordrhein-Westfalen
Sachsen
3 km²
erfasste Ew.: ca. 26 Mio., Fläche ca. 14.000
2
3
1
•
„Hauptverkehrsstraßen“3– bis
16.000 km (DTV >
Hessen
5
16.000 KFz/Tag),
bis 2012: ca. 40.000 km (DTV > 8.000 KFz/Tag)
Rheinland-
•
„Haupteisenbahnstrecken“ – bis 2007: ca. 2.500 km (> 160
3
SaarZüge/Tag), bis
land 2012: ca. 10.000 km5(>80 Züge/Tag)
•
Thüringenca.
2007:
Pfalz
1
Bayern
3
bis 2007: 12 Großflughäfen
(> 50.000 Flugbewegungen/Jahr)
6
31
Baden51
Untersuchungsgebiete
Lärm und Luft weitgehend identisch
Württemberg
(Ausnahme Haupteisenbahnstrecken)!
GIS als gemeinsame Datenplattform …
DatenbankUser
Emissionsdaten
Lärm/Luftschadstoffe
GIS
Öffentlichkeit
im Web
ggf. Veranlassung
von Neuberechnung
Viewer
Desktop
Verkehrzahlen
Betriebsdaten
Netzwerk
Applikationsserver
Internet Map Server
Einwohnerzahlen
(AG KOSTAT)
Geo- Basisdaten
Topographie (DGM)
Gebäude (ALK)
Hindernisse
(Stadtgrundkarte)
Provider
Geo-Datenbank
Software zur
Ausbreitungsberechnung
Lärm/Luftschadstoffe
Rechnernetz
Kommunalverwaltungen
Umweltbehörden
Segment
Rechner
für segmentierte Berechnung
3. Datenverfügbarkeit, Datenqualität
Zu beantwortende Fragen:
•
Lagedaten/Topographie in digitaler Form verfügbar?
•
Verfügbarkeit der Lärm-/bzw. Schadstoff-Daten?
•
Berücksichtigung von Hindernissen/Schirme?
•
Verwendung der Daten von Vermessungsämtern?
•
Schnittstellen zum Austausch der Daten?
Datentyp
„Lieferant“
Verfügbarkeit
Emissionen
Straßenverkehr
(Verkehrszahlen)
Kommunalverwaltungen
Für Hauptstraßen flächendeckend in Tabellenform
verfügbar. Meist nicht im GIS.
Emissionen
Anlagen
(Geräusche,
Schadstoffe)
Anlagenbetreiber
Meist lokal auf Papier verfügbar, nicht im GIS.
Hindernisse
(Topographie,
Gebäude, Wände
etc.
Kommunalverwaltungen,
Vermessungsämter
Geländemodell (DGM) immer im GIS verfügbar.
Gebäude teilweise in (GIS-) Stadtgrundkarte
(mit/ohne Höhenangabe) oder in ALK
(Automatisierte Liegenschaftskarte, GIS) teilweise
mit Geschossanzahl.
Gebäudehöhen müssen meist zusätzlich ermittelt
werden.
Belastung
(Einwohnerzahlen,
pro Gebäude)
Kommunalverwaltungen,
Einwohnermeldeämter
Flächendeckend vorhanden, wegen Datenschutz
jedoch nicht verfügbar.
Belastung
(Einwohnerzahlen,
pro Wohnblock
oder Stadtteil)
Kommunalverwaltungen,
Arbeitsgemeinschaft
Kommunalstatistik (AG
KOSTAT)
Bei über 90% aller Städte mit EW>100.000 digital
im GIS verfügbar.
Empfindlichkeiten
(Grenz- und
Richtwerte in
Nutzungsgebieten)
Kommunalverwaltungen,
Umweltbehörden
Digitale Flächennutzungspläne sind meist im GIS
verfügbar.
Ein Vergleich von Datenmengen …
Name
Fläche
(km²)
Einwohner EinwohnerHAUS
HAUS
dichte
pro km²
(EW/km²)
970.000
6.063 209.914
1.312
1.893.715
6.101 407.233
1.320
646.000
2.584 139.798
559
1.043.000
1.747 225.712
378
137.000
1.123
29.648
243
130.000
1.484
28.133
321
10.680.000
299 2.311.218
65
63.562
2.601
19.185
785
4.800
1.655
2.215
764
BRÜSSEL
MÜNCHEN
FRANKFURT
PVFRM
Darmstadt
WÜRZBURG
Baden-Württemberg
KERPEN
HÜGELSHEIM
160,0
310,4
250,0
597,0
122,0
87,6
35.752,0
24,4
2,9
Kanton Basel-Stadt
Kanton Luzern
Kanton Neuenburg
Kanton Zürich
Schweiz
37,0
1.493,0
803,0
1.729,0
41.285,0
186.000
360.000
166.000
1.228.000
7.261.000
65,7
147.635
SALZBURG
5.027
40.252
241
77.906
207
35.923
710 265.747
176 1.571.325
2.248
31.949
1.088
52
45
154
38
486
GIS als gemeinsame Datenplattform …
DatenbankUser
Emissionsdaten
Lärm/Luftschadstoffe
GIS
Öffentlichkeit
im Web
ggf. Veranlassung
von Neuberechnung
Viewer
Desktop
Verkehrzahlen
Betriebsdaten
Netzwerk
Applikationsserver
Internet Map Server
Einwohnerzahlen
(AG KOSTAT)
Geo- Basisdaten
Topographie (DGM)
Gebäude (ALK)
Hindernisse
(Stadtgrundkarte)
Provider
Geo-Datenbank
Software zur
Ausbreitungsberechnung
Lärm/Luftschadstoffe
Rechnernetz
Kommunalverwaltungen
Umweltbehörden
Segment
Rechner
für segmentierte Berechnung
4. Kombination von GIS und
Berechnungssoftware
Kombination GIS/Berechnungs-SW: Warum?
•
•
•
Vorschriftentreue
Zertifizierung/QS
Rechengeschwindigkeit/Genauigkeit
5. Anforderungen an Qualitätssicherung und
Rechenzeiten
•
Die Datenmengen zur Umsetzung der EUD‘s erfordern
optimale Werkzeuge zur Datenhaltung (GIS) und zur
Berechnung (Spezial-Software).
•
Diskussion der Rechenzeiten nicht ohne Genauigkeit!
•
Lärm: DIN 45687 E: 2004-03 fordert „Referenzeinstellung“ in der
Software und Genauigkeitsermittlung bei „optimierter“
Einstellung. In der „Referenzeinstellung“ sind EU-Direktiven
nicht rechenbar. Genauigkeits-Untersuchungen sind daher
integraler Bestandteil der Vorgehensweise.
•
Luft: Gauss- und Lagrange-Modellierung für Screening und
Planungs-Simulation („vom (Mess-)Punkt zur Fläche“), DetailAnalyse ggf. mit Strömungsmodell
Gegenüberstellung Ergebnisse/Rechenzeiten
Lärm:
„Referenz“-Berechnung
Basisdatensatz
„optimierte“ Berechnung
Optimierter Datensatz
ohne Refl.
11d 20h = 100%
77%
54%
2,4 %
Rechenzeiten Raster 10m x 10m
0,1%
= ca. 10 min
Rechenzeiten und Genauigkeit: Ein Beispiel …
Beispiel Rechenzeiten
München Teilgebiet
Einwohner TG
Teilfläche / km²
Einwohnerdichte EW/km²
Gebäude gesamt
Gebäude bewohnt
20.142
5,9
3.414
5959
3835
Vergleich
Rechenzeiten
und Genauigkeit: Ein Beispiel …
zwischen
„Referenz“ und
optimiertem
Verfahren
Statistische
Fehlerauswertung
RechenzeitPrognose
… mit segmentierter Berechnung entsprechend schneller!
Leistungsbeschreibung
Berechnungen
Untersuchungsgebiet
Segmentierte Rasterberechnung nutzt die volle NetzwerkLeistung
GIS als gemeinsame Datenplattform …
DatenbankUser
Emissionsdaten
Lärm/Luftschadstoffe
GIS
Öffentlichkeit
im Web
ggf. Veranlassung
von Neuberechnung
Viewer
Desktop
Verkehrzahlen
Betriebsdaten
Netzwerk
Applikationsserver
Internet Map Server
Einwohnerzahlen
(AG KOSTAT)
Geo- Basisdaten
Topographie (DGM)
Gebäude (ALK)
Hindernisse
(Stadtgrundkarte)
Provider
Geo-Datenbank
Software zur
Ausbreitungsberechnung
Lärm/Luftschadstoffe
Rechnernetz
Kommunalverwaltungen
Umweltbehörden
Segment
Rechner
für segmentierte Berechnung
6. Information der Öffentlichkeit über Internet
Umsetzung EUD:
Untersuchungsergebnisse sind der Öffentlichkeit
zugänglich zu machen.
Internet
• flexibles Medium für Informationsmassen
• einfach zu aktualisieren
GIS im Internet
• Werkzeuge direkt verfügbar
• übersichtliche Präsentation
• individuelle Nutzung
• gezielter Abruf regionaler Umweltinformationen
(Lärm, Luftschadstoffe u. a.)
ABER: Gefahr der Fehlinterpretation!
GIS im Internet
GIS im Internet
GIS im Internet
GIS im Internet
GIS im Internet
GIS im Internet
GIS im Internet
GIS im Internet
GIS als gemeinsame Datenplattform für Lärm- und
Luftschadstoffberechnungen:
Zusammenfassung
•
•
•
•
•
Werkzeuge auf hohem technischen Stand zu
günstigen Kosten verfügbar
Kosteneinsparung durch gemeinsame Nutzung für
Lärm/Luft, Daten in GIS zunehmend verfügbar!
Kombination GIS mit qualifizierter Berechnungs-SW
sichert Regelkonformität, Aktualität, Geschwindigkeit
und Genauigkeit
Parallele Analyse Lärm/Luft schafft Planungssynergie
insbesondere in Kombination mit VEP
Transparenz und Information der Öffentlichkeit über
Internet