GIS GIS als Werkzeug der als Werkzeug der Wasserwirtschaft Wasserwirtschaft Prof Prof . Dr.- . Dr.- Ing Ing . Monika Müller- . Monika Müller- Jarosch Jarosch Universität-GH Siegen Universität-GH Siegen 21. Februar 2001 4. fwu-Workshop „GIS-gestützte Anwendungen in der Wasserwirtschaft“ 21. Februar 2001 Prof. Dr.-Ing. Müller-Jarosch 2 • Ermittlung der Grundwasserneubildung • Zusammenhang : Landnutzung ⇔ Grundwasserneubildung • Zusammenhang : Klima ⇔ Grundwasserneubildung Thema Thema Fragestellungen zur Wasserbewirtschaftung: Europäische Wasser- und Gewässerschutzpolitik Forderung einer umfassenden Betrachtungsweise! Integration des Gewässerzustands als Teil einer„ökologischen Gewässergüte“ Aachen: - Lehrstuhl und Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft RWTHAachen Aachen: - RWTH Aachen - Lehrstuhl für Ingenieur- und Hydrogeologie Bayreuth: - Lehrstuhl für Hydrologie , Universität Bayreuth Berlin: - Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft, TU Berlin Biberach : - Wasserbau und Wasserwirtschaft, FH Biberach Bochum: - Lehrstuhl für Hydrologie , Wasserwirtschaft und Umwelttechnik , Uni Bochum Braunschweig: - TU Braunschweig - Leichtweiß-Institut für Wasserbau Cottbus : - Lehrstuhl Hydrologie und Wasserwirtschaft, TU Cottbus Cottbus : - Lehrstuhl Konstruktiver Wasserbau, TU Cottbus Darmstadt: - TH Darmstadt - Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft Dresden: - Fakultät Forst-, Geo - ` und Hydrowissenschaften, TU Dresden Dresden: - TU Dresden - Fachrichtung Wasserwesen Dresden: - TU Dresden - Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik Freiberg: - Hydrogeologie: Lehrprofil , TU Freiberg Gent : - LHWM - Uni Gent Göttingen: - Geographisches Institut der Universität Göttingen Hannover: - Universität Hannover - Institut für Wasserwirtschaft, Hydrologie und landwirtschaftlichen Wasserbau Kassel: - Uni Gh Kassel - Fachgebiet Wasserbau und Wasserwirtschaft Kaiserslautern: - Universität Kaiserslautern - Fachgebiet Wasserbau und Wasserwirtschaft Karlsruhe: - Institut für Hydrologie und Wasserwirtschaft, Universität Karlsruhe Karlsruhe: - Institut für Hydromechanik, Universität Karlsruhe Karlsruhe: - Institut für Wasserbau und Kulturtechnik, Universität Karlsruhe Karlsruhe: - Versuchsanstalt für Wasserbau, FH Karlsruhe Leipzig: - HTWK Leipzig (FH) - Lehramt Wasserwirtschaft, Hydrologie und Geohydrologie München: - Lehrstuhl für Wasserbau und Wasserwirtschaft, TU München München: - Institut für Wasserwesen an der Universität der Bundeswehr München Münster: - Institut für Geoinformatik , Universtität Münster <>Potsdam: - Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK) Rostock: - Fachbereich Landeskultur und Umweltschutz der Uni Rostock Stuttgart: - Institut für Wasserbau, Universität Stuttgart Wuppertal: - Lehr- und Forschungsgebiet Wasserbau und Wasserwirtschaft, Institut für Grundbau, Abfall- und Wasserwesen, Universität Wuppertal 21. Februar 2001 Prof. Dr.-Ing. Müller-Jarosch 4 Highlights Highlights : GIS für ... : GIS für ... Hydrologie Hydrologie und Wasserwirtschaft und Wasserwirtschaft • • urban urban planning options on the rainfall planning options on the rainfall - - runoff relationship runoff relationship in in urbanized urbanized watersheds watersheds , , Niederschlags-Abfluß Niederschlags-Abfluß -Modell -Modell • • flood risk management flood risk management , Abschätzung von , Abschätzung von Hochwasser Hochwasser schadenspotentialen schadenspotentialen , , Modelling floods and damage Modelling floods and damage assessment assessment • • Ablußbildung Ablußbildung und der und der Bodenwasserdynamik Bodenwasserdynamik • • Regionalisierung Regionalisierung von von Wasserhaushaltsmodellen Wasserhaushaltsmodellen • • ökologischen Bewertung von Fließgewässern ökologischen Bewertung von Fließgewässern • • Fließgewässer Fließgewässer planung planung DFG 1992-1998 Lehrstuhl für Hydrologie, Wasserwirtschaft und Umwelttechnik, Ruhr-Uni Bochum Regionale Parametrisierung eines hydrologischen Niederschlag-Abfluss- Modells für Mittelgebirgsverhältnisse.
21. Februar 20014. fwu-Workshop„GIS-gestützte Anwendungen in der Wasserwirtschaft“
21. Februar 2001Prof. Dr.-Ing. Müller-Jarosch 2
• Ermittlung der Grundwasserneubildung• Zusammenhang: Landnutzung ⇔ Grundwasserneubildung• Zusammenhang: Klima ⇔ Grundwasserneubildung
ThemaThema
Fragestellungen zurWasserbewirtschaftung:
Europäische Wasser-und Gewässerschutzpolitik
Forderung einer umfassenden Betrachtungsweise!
Integration des Gewässerzustandsals Teil einer„ökologischen Gewässergüte“
21. Februar 2001Prof. Dr.-Ing. Müller-Jarosch 3
Aachen: - Lehrstuhl und Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft RWTHAachenAachen: - RWTH Aachen - Lehrstuhl für Ingenieur- und HydrogeologieBayreuth: - Lehrstuhl für Hydrologie, Universität BayreuthBerlin: - Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft, TU BerlinBiberach: - Wasserbau und Wasserwirtschaft, FH BiberachBochum: - Lehrstuhl für Hydrologie, Wasserwirtschaft und Umwelttechnik , Uni BochumBraunschweig: - TU Braunschweig - Leichtweiß-Institut für WasserbauCottbus: - Lehrstuhl Hydrologie und Wasserwirtschaft, TU CottbusCottbus: - Lehrstuhl Konstruktiver Wasserbau, TU CottbusDarmstadt: - TH Darmstadt - Institut für Wasserbau und WasserwirtschaftDresden: - Fakultät Forst-, Geo- ` und Hydrowissenschaften, TU DresdenDresden: - TU Dresden - Fachrichtung WasserwesenDresden: - TU Dresden - Institut für Wasserbau und Technische HydromechanikFreiberg: - Hydrogeologie: Lehrprofil , TU FreibergGent: - LHWM - Uni GentGöttingen: - Geographisches Institut der Universität GöttingenHannover: - Universität Hannover - Institut für Wasserwirtschaft, Hydrologie und landwirtschaftlichen WasserbauKassel: - Uni Gh Kassel - Fachgebiet Wasserbau und WasserwirtschaftKaiserslautern: - Universität Kaiserslautern - Fachgebiet Wasserbau und WasserwirtschaftKarlsruhe: - Institut für Hydrologie und Wasserwirtschaft, Universität KarlsruheKarlsruhe: - Institut für Hydromechanik, Universität KarlsruheKarlsruhe: - Institut für Wasserbau und Kulturtechnik, Universität KarlsruheKarlsruhe: - Versuchsanstalt für Wasserbau, FH KarlsruheLeipzig: - HTWK Leipzig (FH) - Lehramt Wasserwirtschaft, Hydrologie und GeohydrologieMünchen: - Lehrstuhl für Wasserbau und Wasserwirtschaft, TU MünchenMünchen: - Institut für Wasserwesen an der Universität der Bundeswehr MünchenMünster: - Institut für Geoinformatik, Universtität Münster<>Potsdam: - Potsdam Institute for Climate Impact Research (PIK)Rostock: - Fachbereich Landeskultur und Umweltschutz der Uni RostockStuttgart: - Institut für Wasserbau, Universität StuttgartWuppertal: - Lehr- und Forschungsgebiet Wasserbau und Wasserwirtschaft, Institut für Grundbau, Abfall- undWasserwesen, Universität Wuppertal 21. Februar 2001Prof. Dr.-Ing. Müller-Jarosch 4
HighlightsHighlights: GIS für ...: GIS für ...Hydrologie Hydrologie und Wasserwirtschaftund Wasserwirtschaft
•• urbanurban planning options on the rainfall planning options on the rainfall--runoff relationshiprunoff relationship in in urbanized urbanizedwatershedswatersheds, , Niederschlags-AbflußNiederschlags-Abfluß-Modell-Modell
•• flood risk managementflood risk management, Abschätzung von, Abschätzung vonHochwasserHochwasserschadenspotentialenschadenspotentialen, , Modelling floods and damageModelling floods and damageassessmentassessment
•• AblußbildungAblußbildung und der und der BodenwasserdynamikBodenwasserdynamik
•• RegionalisierungRegionalisierung von von WasserhaushaltsmodellenWasserhaushaltsmodellen
•• ökologischen Bewertung von Fließgewässernökologischen Bewertung von Fließgewässern
•• FließgewässerFließgewässerplanungplanung
DFG 1992-1998Lehrstuhl für Hydrologie, Wasserwirtschaft und Umwelttechnik, Ruhr-Uni BochumRegionale Parametrisierung eines hydrologischen Niederschlag-Abfluss-Modells für Mittelgebirgsverhältnisse.
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Ansprüche derAnsprüche der Hydrologie Hydrologie
•• Verteilung von WasserVerteilung von Wasser•• räumlich und zeitlichräumlich und zeitlich ! !•• auf-über-unter der Erdoberflächeauf-über-unter der Erdoberfläche
•• Mathematische ModelleMathematische Modelle für fürBeschreibung der Prozesse des WasserhaushaltesBeschreibung der Prozesse des Wasserhaushaltesvon Einzugsgebieten.von Einzugsgebieten.
Hydrologische ModellierungHydrologische Modellierung= quantitative und = quantitative und deterministische deterministische BeschreibungBeschreibungder der TeilprozesseTeilprozesse des Wasserhaushaltes des Wasserhaushaltes
VerdunstungAbfluß
Wasserspeicherungim Boden
GefälleBodenart
Landnutzung
... bestimmt durch Gebietseigenschaften ...
Energetische Verhältnisse an Landoberfläche
Hydrologie: mathematische Modelle
Prozesse desWasserhaushaltes
von Einzugsgebieten
f { Gebietseigenschaften }
Beschreibung:Entwicklung:
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Instrument!
Rolle des GIS!?Rolle des GIS!?
hydrologischehydrologische und und
wasserwirtschaftlichewasserwirtschaftliche
UntersuchungenUntersuchungen
GIS
• Verständnis:
→ Optimierung der Analysehydrologischer und wasserwirtschaftlicherUntersuchungen (durch GIS)
→ Steigerung der Effizienz (durch GIS)→ Steigerung der Qualität (durch GIS)
• Anleitung
→ Benutzung eines GIS
???
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ThemenbereichThemenbereich
Indikatoren:• Literatur• Veranstaltungen
21. Februar 2001Prof. Dr.-Ing. Müller-Jarosch 11 21. Februar 2001Prof. Dr.-Ing. Müller-Jarosch 12
Trends: Themen und Zeit!Trends: Themen und Zeit!
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Burt und Butcher(1986)Burt, T. und D. Butcher (1986). Development of topographic indices for use in semidistributed hillslope runoff models. Zeitschrift fürGeomorphologie, (58):1-19.
Büscher et al.(1992)Büscher, Kirchhoff, Streit et al.Büscher, K., C. Kirchhoff, U. Streit et al. (1992). Werkstattberichte Umweltinformatik-Agrarinformatik-Geoinformatik - Vergleichder Nutzbarkeit und Auswahl von GIS für die Regionalisierung in der Hydrologie. Techn. Ber. 1, Universität Münster.
Büscher et al.(1993)Büscher, Kirchhoff, Streit et al.Büscher, K., C. Kirchhoff, U. Streit et al. (1993). Vergleich der Nutzbarkeit und Auswahl von GIS für die Regionalisierung in derHydrologie. Werkstattberichte Umweltinformatik - Agrarinformatik - Geoinformatik, (1).
Büscher und Streit(1993b)Büscher, K. und U. Streit (1993b). Entwicklung von GIS-Werkzeugen für den Einsatz in der Hydrologie und Wasserwirtschaft.In: Tagungsband 1. Deutsche Anwenderkonferenz Arc/Info, Freising-Weihenstephan.
Büscher und Streit(1993a)Büscher, K. und U. Streit (1993a). Entwicklung von GIS-Werkzeugen für den Einsatz in Hydrologie und Wasserwirtschaft. In:Deutsche Anwenderkonferenz Arc/Info, Bd. 1. Freising-Weihenstephan.
Cluis et al.(1996)Cluis, Martz, Quentin et al.Cluis, D., L. Martz, E. Quentin et al. (1996). Coupling GIS and DEM to classify the Hortonian pathways of non-ponit sources to thehydrographic network. In: Proceedings of the HydroGIS'96 conference, held in Vienna, Austria, from 16 to 19 April 1996, Nr. 235, S.37-43. IAHS Publication.
Cordes et al.(1992)Cordes, Pundt, Remke et al.Cordes, U., H. Pundt, A. Remke et al. (1992). Untersuchungen zur DV-gestützen ökologischen Bewertung von Fließgewässern.Wasser und Boden, (3):157-164.
De Jonge et al.(1996)De Jonge, Kok und HogewegDe Jonge, T., M. Kok und M. Hogeweg (1996). Modelling floods and damage assessment using GIS. In: Proceedings of theHydroGIS'96 conference, held in Vienna, Austria, from 16 to 19 April 1996, Nr. 235, S. 299-306. IAHS Publication.
Djokic et al.(1995)Djokic, Coates und BallDjokic, D., A. Coates und E. J. Ball (1995). GIS as integration tool for hydrologic modeling: A need for generic hydrologic dataexchange format. In: Proceedings of the Fifteenth Annual ESRI User Conference 1995.
Düster(1994)Düster, H. (1994). Die Modellierung der räumlichen Variabilität seltener Hochwasser in der Schweiz. Geographica Bernensia, (44).
DVWK (Hrsg.)(1985)DVWK (Hrsg.) (1985). Zielrahmen für wasserwirtschaftliche Maßnahmen: Ökonomische Bewertung vonHochwasserschutzwirkungen, Arbeitsmaterialien zum methodischen Vorgehen. Nr. 10 in Mitteilungen des Deutschen Verbandes fürWasserwirtschaft und Kulturbau e.V. Deutscher Verband für Wasserwirtschaft und Kulturbau e.V., Bonn.
...
...21. Februar 2001Prof. Dr.-Ing. Müller-Jarosch 14
ZGIS
21. Februar 2001Prof. Dr.-Ing. Müller-Jarosch 15 21. Februar 2001Prof. Dr.-Ing. Müller-Jarosch 16
Einsatz von GISEinsatz von GIS
2001
= „Alter Hut“!
Besonderheit oder Normalität?
1998
10. AGIT...13.
1989
1. AGIT
1993
DeutscheAnwenderkonferenz
Arc/Info
„Entwicklungvon GIS-Werkzeugen
fürden Einsatz in
Hydrologie und Wasserwirtschaft “
1994
Internet
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Rolle von GISRolle von GIS
GIS =GIS =
MethodenMethoden
TechnikenTechniken
Anwendungsbereiche
Gibt dieses Thema„noch was her“?
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bisher:bisher:Charakterisierung von GISCharakterisierung von GISDaten und InformationDaten und Information
•• HW+SWHW+SW
•• geografische geografische Daten: Daten: vektorvektor- und - und rasterorientiertrasterorientiert
•• Grafik + DatenbankGrafik + Datenbank
•• Funktionalitäten!Funktionalitäten!Analytische Funktionen von GISAnalytische Funktionen von GIS
•• Analyse nach Analyse nach topologischen topologischen KriterienKriterien... Distanzen - Nachbarschaftsbeziehungen - Puffer... Distanzen - Nachbarschaftsbeziehungen - Puffer
als Modell der Wirklichkeit!
SteigerungSteigerung der der
QualitätQualität und und
EffizienzEffizienzvonvon
AnalysenAnalysen
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Räumliche AnalysenRäumliche Analysenwichtigsten Funktionalitäten eines GISwichtigsten Funktionalitäten eines GIS
Verschneidungsbefehle• der Buffer-Befehl• der Disolve-Befehl• der Merge-Befehl• der Intersect-Befehl• der Union-Befehl• Spatial Join
Horizontale Dimension: können v. a. Distanzberechnungen vorgenommen werden, • Berechnung des Einzugsgebiets eines Einkaufszentrums• Ausbreitung des Lärms entlang von Autobahnen.
Vertikale Dimension: zwischen unterschiedlichen Schichten (Themen), wie Geologie, Boden, Wasserhaushalt, Vegetation, etc., Beziehungen herstellen und systematische - z B. landschaftsökologische - Schlüsse daraus zu ziehen bzw. zu errechnen.
Buffer-Befehl: Buffer-Befehl: ViewView - - Theme Theme - - Create Create Buffers .... Buffers ....Ausgehend von einer Linie (z.B. Straße) oder der "Außengrenze" eines Polygons (z.B. Seeufer) kann ein Gebiet mit dem Buffer-Befehl berechnet werden, über das einebestimmte Aussage getroffen werden soll.
• Grundstücke, die 500 Meter von einem See entfernt sind und auf denen einBauverbot erlassen werden soll.• Untersuchung aller bebauten Grundstücke innerhalb von 100m entlangeiner Bundesstraße auf die Notwendigkeit einer Lärmschutzwand untersuchtwerden.
Der Buffer-Befehl ermöglicht Distanzanalysen,wobei die Ergebnisse sowohl alsgraphische Elemente als auch als Themen (für weitere Bearbeitung zu bevorzugen)behandelt werden können.
21. Februar 2001Prof. Dr.-Ing. Müller-Jarosch 23
Verschneidungsbefehle dienen dazu, unterschiedliche Themen nach demSchichtenprinzip übereinander zu legen und auf Grund der Kombination derräumlichen Lage der einzelnen Attribute neue Information zu gewinnen.
In vielen Fällen bestehen sowohl räumliche als auch sachliche Zusammenhänge.
Z. B. bestehen Zusammenhänge zwischen Geologie und Bodentyp -daraus können landschaftsökologische Schlüsse gezogen werden -oder zwischen Bevölkerungsaufbau (Alterspyramide) und Kindergartendichte -daraus kann Bedarf auf weitere derartige Einrichtungen errechnet werden.
Neben der sachgerechten Anwendung der "Technik",sind inhaltlich nachvollziehbare Vorgaben zu wählen!
Der GeoProzessingWizzard ist eine sogenannte Extensionund stellt verschiedene Verschneidungsbefehle zur Verfügung.
View - Geo Prozessing Wizzard
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GeoProzessingWizzardGeoProzessingWizzard
Der Merge-Befehl ermöglicht das Verschmelzen von zweiangrenzen Themen zu einem Shape. Dies ist erforderlich, wenn z.B.aus verschiedenen Datensätzen (z.B. aus den Landesdaten vonBayern und Salzburg) gemeinsame Analysen gewonnen oder eineeinheitliche Karte erstellt werden soll.Es ist zu empfehlen, nach dem Merge-Befehl die angrenzendenPolygone mit dem Dissolve-Befehl zu verschmelzen, um diekartographische Gestaltung zu erleichtern.
Dissolve-Befehl In vielen Fällen werden Sie nach einerBerechnung oder Klassifikation feststellen, dass benachbartePolygone dasselbe Attribut haben. Natürlich ist eskartographisch ungünstig, eine Begrenzung zwischen zweisachlich identen Polygonen auszuweisen. Daher wird durch denDissolve-Befehl angrenzende Polygone mit gleichenAttributwerten miteinander "verschmolzen".
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GeoProzessingWizzardGeoProzessingWizzard
Dieser Clip-Befehl bietet die Möglichkeit, mit Hilfe einesbeliebigen Themas (Clip-Thema) einen bestimmten Bereich einesInput-Themas auszuwählen. Dabei werden im Gegensatz zumIntersect- und Union Befehl keinerlei räumlichen oderthematischen Veränderungen im Input-Thema vorgenommen.
Intersect-Befehl: Die Auswahl des "ausgeschnittenen" Bereichsentspricht dem Clip-Befehl. Zusätzlich werden auch die räumlichenund thematischen Inhalte des Input- und Overlay-Themasübernommen und zu einem gemeinsamen Output-Themaverschnitten.
21. Februar 2001Prof. Dr.-Ing. Müller-Jarosch 26
GeoProzessingWizzardGeoProzessingWizzard
Der Union-Befehl verbindet die Gesamtheit der räumlichenObjekte mit ihren Sachattributen zu einem gemeinsamen Output-Thema.Die Wahl des jeweiligen Verschneidungsbefehls erfolgt nach denIntentionen der BearbeiterIn.
Spatial JoinDer Befehl Assign Data By Location verbindet nur dieSachattribute von zwei ausgewählten Themen, wenn im Sinne desSchichtenprinzips, gleiche Lage gegeben ist und verzichtet auf dieVerschneidung der Geometrie. Dies kann für die weitereBerechnung und weitere Analyse von Attributen von Bedeutungsein.
•• GIS und DEM/GIS und DEM/Digitales GeländemodellDigitales Geländemodell
•• GIS GIS as integration toolas integration tool
•• GIS GIS with timewith time--componentcomponentRaum-Zeit-DatenRaum-Zeit-Daten
•• GIS und GIS und Remote SensingRemote Sensing
•• InternetInternet
•• NutzerunterstützungNutzerunterstützung
HighlightsHighlights zu „ zu „Deep mapsDeep maps““intelligente GIS der nächsten Generation ...intelligente GIS der nächsten Generation ...
GeneralisierungZoom
ZusätzlicheFunktionalitätenüber offene SS
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•• Die vermutlich erste Hochschule, dieDie vermutlich erste Hochschule, diesich mit GIS beschäftigte war dassich mit GIS beschäftigte war dasNCGIA NCGIA (National Center(National Center for forGeographicGeographic Information InformationAnalysisAnalysis).). Das Das
•• NCGIANCGIA Core Core-Curriculum-Curriculum
•• wurde zunächst nur Offlinewurde zunächst nur Offlineangeboten. Seit 1997 sindangeboten. Seit 1997 sindwesentliche Teile auch über daswesentliche Teile auch über dasInternet verfügbar.Internet verfügbar.
Aktuelle Forschungsaktivitäten:• Zeit ...
Variation in der Zeit, Interpolation in Zeit und Raum
DSS - DSS - Working DefinitionsWorking DefinitionsEntscheidungsunterstützende Systeme
•• „„interactive computer programs that utilizes analytical methodsinteractive computer programs that utilizes analytical methods((Decision analysisDecision analysis, , optimization algorithmsoptimization algorithms, , program scheduling routinesprogram scheduling routines))for developing models for developing models to to help decision makers formulate help decision makers formulate alternatives ...“alternatives ...“AdelmanAdelman, 1992., 1992.
•• „„Any and Any and all all datadata, , informationinformation, , expertise or activities that contribute expertise or activities that contribute to to optionoptionselectionselection““AndrioleAndriole, 1989., 1989.
Gemeinsamkeiten der Definitionen:• Integration unterschiedlicher Technologien• Lösung großer, unstrukturierter Probleme
User Interface
Wenn Simulation und Optimierung das Herz von DSS sind, dann sindDatenbankmanagementsysteme möglicherweise das Gehirn!
21. Februar 2001Prof. Dr.-Ing. Müller-Jarosch 41 21. Februar 2001Prof. Dr.-Ing. Müller-Jarosch 42
Einsatz von DSSEinsatz von DSS
2001
Untersuchungen zur Wasserwirtschaft
1993Ca1975
Ca1985
Literatur!
Integration von Computertechnologiefür den Nutzen des Entscheiders!
Ein GIS kann selbst als ein DSS verstanden werden!
21. Februar 2001Prof. Dr.-Ing. Müller-Jarosch 43 21. Februar 2001Prof. Dr.-Ing. Müller-Jarosch 44
TrichtermündungSee
Fluß, Bach
Bach mit Unterbrechungen
Feuchtgebiete
21. Februar 2001Prof. Dr.-Ing. Müller-Jarosch 45
–– The EnvironmentalThe EnvironmentalDecisionDecision Support System Support System
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21. Februar 2001Prof. Dr.-Ing. Müller-Jarosch 47
RTi was selected by the SFWMD (South Florida WaterManagement District) to develop an ArcView GUI (graphicaluser interface) for the District's HSE (Hydrologic SimulationEngine). The HSE models the hydrology in South Florida bysimulating the interaction of surface and ground water. The HSEuses an irregular mesh where each cell has various attributesnecessary for the hydrologic model. The spatial components ofthe mesh as well as the attribute information are stored in aVersant OODB (Object Oriented Database) and are translatedto model data files and geographic coverages. Data consist ofstatic information as well as time series of spatial data. Projecttasks include extensive Avenue programming and dialog designto add HSE interfaces to the standard ArcView GUI.
21. Februar 2001Prof. Dr.-Ing. Müller-Jarosch 48
HSE GUI showing model mesh, water surfaceelevations, and flow directions
3-dimensional view of model mesh, water andland surfaces
Hydrologic Simulation Engine Graphical User Interface (HSE GUI) development using ArcViewClient: South Florida Water Management DistrictStatus: OngoingRelated Technologies: Geographic Information Systems, Software Development, Database, Flood Inundation MappingRelated Projects: Burntfork Geographic Information System, Croke Canal Geographic Information System
•• Information zum EnergiehaushaltInformation zum Energiehaushalt((Reflektionsvermögen Reflektionsvermögen und die Bodenbedeckung)und die Bodenbedeckung)
•• Rauheitsparameter Rauheitsparameter zur Ermittlung von Fließgeschwindigkeitenzur Ermittlung von Fließgeschwindigkeiten
•• Wasserspeicherkapazität des BodensWasserspeicherkapazität des Bodens
•• Wasserdurchlässigkeit des BodensWasserdurchlässigkeit des Bodens
•• Einflüsse des GrundwassersEinflüsse des Grundwassers
•• BodenmächtigkeitBodenmächtigkeit
Daten
Bodenkarten
System
Rückschluß aufGebietseigenschaften wie ...
21. Februar 2001Prof. Dr.-Ing. Müller-Jarosch 54
Datenbasis für die GIS- gestützte hydrologische Modellierung, von links nach rechts: Höhe, Landnutzung, Bodenart, Gefälle
SchumannSchumann,A.:,A.: Hydrologische Modellierung Hydrologische Modellierungunter Anwendung von Geographischenunter Anwendung von GeographischenInformationssystemen und FernerkundungInformationssystemen und Fernerkundung
Ruhr-UniBochum
Höhe Landnutzung Bodenart Gefälle
21. Februar 2001Prof. Dr.-Ing. Müller-Jarosch 55
DatenDaten
• Als Rohdaten dienen verfügbare Daten wie z.B.Digitale Geländemodelle, Fernerkundungsdaten, Klimastationsdaten, Bodenprofile, ...
Mit wissenschaftlich fundierten, innovativenMethoden (spezielle Software) werden die Rohdaten aufbereitet ...
• Bereitstellung von landschaftsbezogenen Geobasisdaten,d.h. regionalisierte Flächeninformationen zu den PartialkomplexenRelief, Klima, Boden, Wasser, Vegetation und der umweltrelevanten Prozesse, in:
Anwendungen von Anwendungen von GeobasisdatenGeobasisdatenIm Ressourcenschutz:
•Erosionsschutz:z.B. potientielle Erosionsgefährung durch Wasser und Wind auf der Grundlage derregionalisierten Geobasisdaten (s.o.)•Gewässerschutz:z.B. Abschätzung von Wasser- und Stofflüssen auf der Grundlage der regionalisiertenGeobasisdaten (s.o.)
Bei der Ressourcennutzung:•Grundwassergewinnung:z.B. Abschätzung der Grundwasserneubildung auf der Grundlage der regionalisiertenGeobasisdaten (s.o.)•Windenergie:z.B. Berechnung der Windenergieleistung am Standort•Landnutzungsmangement:z.B. Abschätzung des landwirtschaftlichen Ertragspotentials auf der Grundlage derregionalisierten Geobasisdaten (s.o.), Anwendungen im Bereich des 'precisionfarming'
Im Katastrophenschutz:•Hochwasserschutz:z.B. Berechnung von potentiell hochwassergefährdeten Gebieten, Simualtion vonHochwasserereignissen•Waldbrandbekämpfung:
Zur Visualisierung der Landschaft:•2- und 3-dimensionale Visualisierungen der Landschaft•animierte Flüge durch 3-dimensionale Landschaften
Optimierung von Grundwassermeßnetzen mit dem Kriging-Verfahren• Übergang von der Punktmessung zur flächendeckenden Information.• Änderung des Schätzfehler mit zunehmendem Abstand vom Messpunkt.• fortgeschrittene Verfahren (Verringerung der Standardabweichung des Schätzfehlers)
multivariate Cokriging-Verfahren und
neue, kombinierte Einsatz der Kriging-Methodemit einem deterministischen Grundwassermodell.
"Das Kriging-Verfahren ist ein Form der Interpolation durch gewichtete,gleitende Mittelwerte im ein- , zwei- oder dreidimensionalen Raum,die für einen gesuchten punktuellen oder räumlichen Wert den besten linearen,nicht schiefen Schätzwert liefert"(Zitatende)
GIS gestütztes Rastermodell zur WasserbilanzsimulationDipl. Geogr. Marcus Lempert & Prof. Dr. -Ing. M.W. Ostrowski
Inst. für Wasserbau und Wasserwirtschaft der TH-Darmstadt, Germany
Waterbalance Simulation
21. Februar 2001Prof. Dr.-Ing. Müller-Jarosch 61
Flowlines and local catchment area for each grid cellFlowlines and local catchment area for each grid cellinin the Solchbach catchment the Solchbach catchment
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21. Februar 2001Prof. Dr.-Ing. Müller-Jarosch 62
Upper soil layer moisture distribution II in the Solchbach catchment
IDRISIIDRISIGraduate School of GeographyGraduate School of Geography, , Clark UniversityClark UniversityClark Labs for Cartographic Technology andClark Labs for Cartographic Technology andGeographic Analysis Geographic Analysis - - George Perkins Marsh George Perkins Marsh Institute.Institute.
UNITAR UNITAR ... ... United Nations United Nations Institut Institut for for Training Training and Researchand Research
UNEP/GRID UNEP/GRID ... ... United Nations EnvironmentUnited Nations Environment Programme/ Programme/Global Global Resource Resource Information Information DatabaseDatabase
•• RasterbasiertRasterbasiert
•• Analyse- und Analyse- und BildbearbeitungBildbearbeitungssystemssystem
•• lowlow--costcost, , nonnon--profitprofit
•• > 16000 Installationen in > 100 Ländern> 16000 Installationen in > 100 Ländern
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IDRISIIDRISI
21. Februar 2001Prof. Dr.-Ing. Müller-Jarosch 66
21. Februar 2001Prof. Dr.-Ing. Müller-Jarosch 67
zuzuden Links den Links zu den Links zu den Links zu den Links ...zu den Links ...
Empfohlene Quellen im Empfohlene Quellen im wwwwww::
21. Februar 2001Prof. Dr.-Ing. Müller-Jarosch 68
DSS !DSS !
21. Februar 2001Prof. Dr.-Ing. Müller-Jarosch 69 21. Februar 2001Prof. Dr.-Ing. Müller-Jarosch 70
21. Februar 2001Prof. Dr.-Ing. Müller-Jarosch 71
•• UNIGIS ist ein weltweites Netzwerk vonUNIGIS ist ein weltweites Netzwerk vonUniversitäten mit dem gemeinsamen Ziel,Universitäten mit dem gemeinsamen Ziel,praxisorientiertepraxisorientierte Aufbaustudiengänge für den Aufbaustudiengänge für denBereich Bereich Geographische InformationssystemeGeographische Informationssystemeals Internet-gestützte Fernlehrgänge anzubieten.als Internet-gestützte Fernlehrgänge anzubieten.Gemeinsam mit der Gemeinsam mit der Manchester MetropolitanManchester MetropolitanUniversityUniversity und der und der Freien Universität AmsterdamFreien Universität Amsterdamhat das hat das Zentrum für GeographischeZentrum für GeographischeInformationsverarbeitung SalzburgInformationsverarbeitung Salzburg 1993 UNIGIS 1993 UNIGISInternational gegründet - mittlerweile arbeiten anInternational gegründet - mittlerweile arbeiten ander "Virtuellen GI-Universität UNIGIS" bereitsder "Virtuellen GI-Universität UNIGIS" bereits ca ca. 20. 20Institutionen mit mehr als 100 GIS-FachleutenInstitutionen mit mehr als 100 GIS-Fachleutenzusammen.zusammen.
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Kommentiert! Mit Preisen ...• Magazine• Kompendien• Bibliographien
21. Februar 2001Prof. Dr.-Ing. Müller-Jarosch 73 21. Februar 2001Prof. Dr.-Ing. Müller-Jarosch 74
FazitFazit
• GIS etabliert als definierter Apparat!• Fachübergreifender interdisziplinärer Einsatz.
• GIS auf dem Weg zum integrierten IT-Baustein.
• Einzug der „räumlichen Sicht“ in alle Bereiche der Informationsverarbeitung.
• Interoperabilität ermöglicht die Integration in Geschäftsabläufe und Informationsprozesse.
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Mit Dank für IhreMit Dank für IhreAufmerksamkeit!Aufmerksamkeit!
