Geo-Informationssysteme als gemeinsame Datenplattform für Lärm- und Luftschadstoffberechnungen

1. 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

2. … 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).

3. Datenbank- User Öffentlichkeit im Web GIS Viewer Desktop GIS als gemeinsame Datenplattform … ggf. Veranlassung von Neuberechnung Emissionsdaten Lärm/LuftschadstoffeVerkehrzahlen Betriebsdaten Netzwerk Applikationsserver Internet Map Server Einwohnerzahlen (AG KOSTAT) Provider Software zur Ausbreitungsberechnung Lärm/Luftschadstoffe Geo-Datenbank Geo- Basisdaten Topographie (DGM) Gebäude (ALK) Hindernisse (Stadtgrundkarte) Rechnernetz Kommunal- verwaltungen Umweltbehörden Segment Rechner für segmentierte Berechnung

4. 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!

5. 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!

6. Vorweg als Beispiel: Brüssel … Schallimmissionsplan Region of Brussels-Capital LDEN Calculation in IMMI Data exchange with ArcView

8. Geometriedaten als 3D-Information …

9. Ermittlung der Fassadenpegel …

10. Fassadenpegel Lden Ermittlung der Fassadenpegel …

11. „lauteste Fassade“ „Teilfassaden-Pegel“ - 49% - 36%

12. Luftschadstoff-Konzentrationen X

13. NOx Massenkonz. µg/m³ Ermittlung der Fassadenkonzentrationen …

14. Betroffenheitsanalyse für Luftschadstoffe … Schadstoffbänder: Zahl betroffener Personen NO2

15. Lärm: 2. Untersuchungsumfang • „Ballungsräume“ – bis 2007: 31 Städte (> 250.000 Ew.), bis 2012: 82 Städte (> 100.000 Ew.) • erfasste Ew.: ca. 26 Mio., Fläche ca. 14.000 km² • „Hauptverkehrsstraßen“ – bis 2007: ca. 16.000 km (DTV > 16.000 KFz/Tag), bis 2012: ca. 40.000 km (DTV > 8.000 KFz/Tag) • „Haupteisenbahnstrecken“ – bis 2007: ca. 2.500 km (> 160 Züge/Tag), bis 2012: ca. 10.000 km (>80 Züge/Tag) • bis 2007: 12 Großflughäfen (> 50.000 Flugbewegungen/Jahr) Untersuchungsgebiete Lärm und Luft weitgehend identisch (Ausnahme Haupteisenbahnstrecken)!

16. Datenbank- User Öffentlichkeit im Web GIS Viewer Desktop GIS als gemeinsame Datenplattform … ggf. Veranlassung von Neuberechnung Emissionsdaten Lärm/LuftschadstoffeVerkehrzahlen Betriebsdaten Netzwerk Applikationsserver Internet Map Server Einwohnerzahlen (AG KOSTAT) Provider Software zur Ausbreitungsberechnung Lärm/Luftschadstoffe Geo-Datenbank Geo- Basisdaten Topographie (DGM) Gebäude (ALK) Hindernisse (Stadtgrundkarte) Rechnernetz Kommunal- verwaltungen Umweltbehörden Segment Rechner für segmentierte Berechnung

17. 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?

19. Ein Vergleich von Datenmengen …

20. Datenbank- User Öffentlichkeit im Web GIS Viewer Desktop GIS als gemeinsame Datenplattform … ggf. Veranlassung von Neuberechnung Emissionsdaten Lärm/LuftschadstoffeVerkehrzahlen Betriebsdaten Netzwerk Applikationsserver Internet Map Server Einwohnerzahlen (AG KOSTAT) Provider Software zur Ausbreitungsberechnung Lärm/Luftschadstoffe Geo-Datenbank Geo- Basisdaten Topographie (DGM) Gebäude (ALK) Hindernisse (Stadtgrundkarte) Rechnernetz Kommunal- verwaltungen Umweltbehörden Segment Rechner für segmentierte Berechnung

21. 4. Kombination von GIS und Berechnungssoftware Kombination GIS/Berechnungs-SW: Warum? • Vorschriftentreue • Zertifizierung/QS • Rechengeschwindigkeit/Genauigkeit

22. 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“), Detail- Analyse ggf. mit Strömungsmodell

23. „optimierte“ Berechnung Optimierter Datensatz ohne Refl. 0,1% = ca. 10 min 77% 54% 2,4 % Gegenüberstellung Ergebnisse/Rechenzeiten Lärm: „Referenz“-Berechnung Basisdatensatz 11d 20h = 100% Rechenzeiten Raster 10m x 10m

24. Rechenzeiten und Genauigkeit: Ein Beispiel …

25. Vergleich zwischen „Referenz“ und optimiertem Verfahren Statistische Fehler-auswertung Rechenzeit-Prognose Rechenzeiten und Genauigkeit: Ein Beispiel … … mit segmentierter Berechnung entsprechend schneller!

26. Leistungsbeschreibung Berechnungen Untersuchungs- gebiet Segmentierte Rasterberechnung nutzt die volle Netzwerk-Leistung

27. Datenbank- User Öffentlichkeit im Web GIS Viewer Desktop GIS als gemeinsame Datenplattform … ggf. Veranlassung von Neuberechnung Emissionsdaten Lärm/LuftschadstoffeVerkehrzahlen Betriebsdaten Netzwerk Applikationsserver Internet Map Server Einwohnerzahlen (AG KOSTAT) Provider Software zur Ausbreitungsberechnung Lärm/Luftschadstoffe Geo-Datenbank Geo- Basisdaten Topographie (DGM) Gebäude (ALK) Hindernisse (Stadtgrundkarte) Rechnernetz Kommunal- verwaltungen Umweltbehörden Segment Rechner für segmentierte Berechnung

28. 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!

29. GIS im Internet

30. GIS im Internet

31. GIS im Internet

32. GIS im Internet

33. GIS im Internet

34. GIS im Internet

35. GIS im Internet

36. GIS im Internet

39. 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