WASY Aktuell - DHI-WASY

WASY AktuellInformation für Kunden & Interessenten • Ausgabe 1 • April 1998EditorialKaterina Fröhlich, Dr. Stefan O. Kaden, Junfeng Luo, WASY GmbHGekoppeltesOberflächenwasser-Grundwasser-ModellUntersuchungen im Unteren OdertalAbb. 1: UntersuchungsgebietDas Gebiet des Unteren Odertals istvor allem durch den »Deutsch-PolnischenNaturpark Unteres Odertal« bekannt.Zum Naturpark gehören auf deutscherSeite insbesondere die Polderflächenzwischen der Oder und der Hohensaaten-Friedrichsthaler-Wasserstraße (HoFrieWa)als Rast- und Brutflächen für die meistennordeuropäischen Zugvogelarten. DerNaturpark hat darüber hinaus einenhohen ökologischen Stellenwert aufgrunddes Seltenheitswertes des LebensraumesFlußauen und Marschen im hochentwikkeltenEuropa mit seltenen Tier- undPflanzenarten.Das Wasser- und Schiffahrtsamt (WSA)Eberswalde plant im Auftrag der WasserundSchiffahrtsverwaltung des Bundes(WSV) den Ausbau der HoFrieWa für denSchiffsverkehr mit Küstenmotorschiffenund Großmotorschiffen.WASY wurde in diesem Zusammenhangbeauftragt, verschiedene Ausbauvariantenhinsichtlich der Oberflächenwasserstandsänderungenin der HoFrieWaund der daraus resultierenden Änderungendes Grundwasserstandes insbesonderein den Polderflächen zu untersuchen.Das Untersuchungsgebiet ist in Abb. 1dargestellt. Für dieses Gebiet wurde einModellsystem für die Teilprozesse Abflußbildung,Grundwasserströmung und Ober-Fortsetzung auf Seite 2InhaltProjekteGekoppeltes Oberflächenwasser-Grundwasser-Modell 1SoftwareFEFLOW mit leistungsfähigennumerischen Verfahren 2ArcISO 1.1 7Liebe Leser/innen!Würde man unter unseren Kunden eineUmfrage durchführen und sie bitten, dieGebiete zu benennen, auf denen WASYaktiv ist, bin ich mir ziemlich sicher, inetwa folgende Aufstellung mehrheitlichzu erhalten:■ wasserwirtschaftliche Projekte,■ Entwicklung des GrundwassersimulationssystemsFEFLOW,■ Vertrieb und Schulung vonGIS-Produkten der Firma ESRI.Natürlich ist diese Liste völlig korrektund spiegelt sich dementsprechend auchin unserer aktuellen Ausgabe der WASYAktuell wieder, aber das Leistungsspektrumunserer Firma umfaßt darüber hinausnoch weitere Tätigkeitsfelder. Einesdavon beschäftigt sich mit dem Aufbauvon kundenspezifischen Informationssystemen.Anhand von vier Projekten bzw. Produktenwird versucht, diesem Feld Rechnungzu tragen, indem wir Sie in dieser Ausgabeüber unsere diesbezüglichen Aktivitäteninformieren. Auffällig dabei ist, daßbei der Bearbeitung zunehmend Technologien,die unter dem Schlagwort »Internet«zusammengefaßt werden, zum Einsatzkommen.Bekanntlich beschäftigt sich WASYschon seit vielen Jahren mit dieser Technologieund bemüht sich um deren Einführungim wasserwirtschaftlichen Umfeld.Mit dazu beigetragen hat hoffentlichauch der Artikel »Surfen im Internet«(wwt 1/98), der den Stand, die Möglichkeitenund die Technik der Internetweltaus dem Blickwinkel der Wasserwirtschaftbetrachtet. Auf Anforderung senden wirIhnen gern ein Autorenexemplar zu.Jedoch erst einmal viel Spaß beimLesen dieser Ausgabe wünscht IhnenIngo MichelsNews & TrendsInformationssysteme von WASY 4Events3. Fachtagung »Grundwassermodellierung« 3GEObit 98 vom 6. bis 9. Mai in Leipzig 3FEFLOW-Workshop 8WASY auf der CeBIT 98 8

2 Projekte, Softwareflächenwasserabfluß mit folgendenKomponenten eingesetzt:FEFLOW: Simulationssystem derGrundwasserströmungsprozesse.SIWA: Hydrologisches Vertikalprozeßmodellzur Berechnung der Abflußbildung(Grundwasserneubildung, Direktabfluß).JABRON: Modell zur gegliederten hydraulischenBerechnung der Abflüsse im Vorfluterunter Berücksichtigung von Vorländern,Bewuchs, technischen Anlagen.Die Wirkungsweise der gekoppeltenBerechnung ist in Abb. 2 schematischdargestellt.betrachtete Gewässerstrecke nicht mehrändern. Durch die Modellberechnungenkonnte gezeigt werden, daß die verschiedenenAusbauvarianten nur zu geringenOberflächenwasserstandsänderungenvon einigen cm führen. Im nördlichenBereich des Untersuchungsgebietes(teilweise Totalreservat) liegen die Oberflächenwasserstandsänderungenunter-3 cm. Die Grundwasserstandsänderungensind demzufolge ebenfalls nur geringund aus ökologischer Sicht für den Erhaltdes Lebensraumes unbedenklich. Im südlichenBereich des Einzugsgebietes inHöhe von Stolpe sind Oberflächenwasserstandsänderungenhingegen um ca.-10 cm zu erwarten. Ein Absinken derGrundwasserstände im unmittelbarenBereich der angrenzenden Polderflächenist hier um ca. 5 bis 8 cm möglich. Daslinks kurz dargestellte gekoppelte Modellsystemhat sich mit diesem Projekt einweiteres Mal bewährt. Erfahrungen lagenschon aus Modellierungen im Einzugsgebietder Taube und der Ohre vor, wobeihier insbesondere der Einfluß von Renaturierungsmaßnahmen(Einstau vonGewässerabschnitten) auf die Grundwasserflurabständevon Bedeutungwaren.Neu in der Version 4.7Hans-Jörg G. Diersch, WASY GmbHFEFLOWmit leistungsfähigen numerischen Verfahrenfür ungesättigte ProblemeIn Abb. 3 ist das FEFLOW-Modelldargestellt.Mit diesem Modellsystem war eine differenzierteModellierung der Abflußprozesseim Untersuchungsgebiet möglich.Die gekoppelte Modellierung zwischenFEFLOW und JABRON erfolgt auf eineiterative Weise, wobei das Modell FEFLOWdie Zu- und Abflüsse über die Gewässerrandbedingungender berücksichtigtenGewässerstrecke unter Berücksichtigungvon unterschiedlichen Niederschlagsverhältnissen(GWNB aus Modell SIWA) berechnetund dem Abflußmodell JABRONals Input zur Verfügung stellt. Mit JABRONwerden dann die Wasserstände entlangdem Gewässer berechnet und dem ModellFEFLOW als korrigierte Gewässerrandbedingungbereitgestellt. Die Iterationwird so lange durchgeführt, bis sichdie berechneten Wasserstände bzw. dieberechneten Austauschraten über dieDie Berechnung ungesättigter Strömungs-und Transportprozesse erscheintauf dem ersten Blick eine einfache Erweiterungeines bestehenden Grundwassersimulations-Codeszu sein. Tatsächlichgibt es eine Reihe von Programmen aufdem Markt, die eine ein- oder mehrdimensionalenumerische Analyse ungesättigterProbleme gestatten. Die Unterschiedeund Leistungsmerkmale der einzelnenSimulatoren können aber beträchtlichsein. Sie treten zutage, wenn die zu lösendenProbleme nicht mehr so »harmlos«und akademisch sind. Dies liegt inder mithin stark nichtlinearen Natur derProzesse begründet. Die konstitutivenParameterbeziehungen, wie die Kapillardruck-Sättigungs-Funktion,erweisen sichoftmals als schwierig, beispielsweise Kurvenmit einem großen Porengrößenverteilungsindex.Auch trockene Bedingungen(große Anfangs-Saugspannungen in derGrößenordnung von bis zu mehrerenHundert Metern) können problematischsein und sind in der Regel mit herkömmlichenMethoden nicht zu beherrschen.Standardverfahren zeigen hierbei Oszillationenin den Feuchteprofilen, benötigenextrem kleine Zeitschritte, falls eineLösungskonvergenz damit überhaupterzielbar ist, und verursachen zum Teilextreme Bilanzfehler, gekennzeichnetdurch stark nachhängende, phasenverschobeneSättigungsprofile. Letzteres istbesonders unangenehm, da in einer komplexenAnwendung solche Fehler nichtimmer erkennbar sind. Für den Anwendersind dadurch folgende Forderungenan ein Berechnungsverfahren für ungesättigteProbleme zu stellen. Es muß■ bilanztreu, auch unter ungünstigenParameter- und Anfangsbedingungen,sein,■ gute Konvergenzeigenschaften ausweisen,■ eine automatische, adaptive Steuerungdes nichtlinearen Lösungsprozesses beieiner minimalen Anzahl von numerischenSteuer- und Einflußgrößen, diesonst von einem »normalen« Anwendernicht beherrscht werden, unterstützenund■ keinerlei Anwendungseinschränkungenbeinhalten.Abb. 1: Ausschnitt aus dem Methoden-Menü fürungesättigte ProblemeMit der neuen FEFLOW-Version 4.7 [1]werden diese Forderungen durch die dortimplementierten Verfahren bestmöglichsterfüllt. Es handelt sich im wesentlichenum drei Methoden, die auf unterschiedlicheFormulierungen der Richards-Gleichungbasieren, und um einige Verfahrensoptionen(Bild 1). Jedes dieser Verfahrenhat seine Stärken und Schwächen.Fortsetzung auf Seite 3

Software, Veranstaltungen3Die allgemeinste Methode ist die Variablen-Substitution(oder Primary-variableswitching)[2] mit einem Newton-Verfahren,welches mit automatischer Zeitschrittweitensteuerungarbeitet. Damitkönnen selbst sehr schwierige Probleme(z.B. sehr trockene Bedingungen unterallgemeinen Sättigungsbeziehungen)»geknackt« werden. Es ist robust undgenau, dafür ist ein höherer numerischerAufwand zu kalkulieren. Alle die in dereinschlägigen Literatur aufgeführten Problemeund Benchmarks, die auch eineHerausforderung an andere Programmeverkörpern, sind mit FEFLOW mittels derVariablen-Substitution erfolgreich gelöstworden [2]. Die zweite Methode basiertauf einer gemischten Formulierung derRichards-Gleichung [3]. Sie ist sowohl miteinem Newton- oder einem Picard-Iterationsverfahrenkombinierbar. Letzteres,das modifizierte Picard-Verfahren, ist eineinzwischen gängige Methode, die durchausgute Bilanzeigenschaften garantiert.Konvergenzeigenschaften und Stabilitätkönnen aber mangelhaft sein. Es ist indieser Weise, auch was den numerischenAufwand anbelangt, der Variablen-Substitutionunterlegen. Die dritte Methoderepräsentiert die klassische, druckbasierteLösungsstrategie [4], wie sie auch von fastallen anderen Programmen benutzt wird.Sie ist zwar recht einfach und schnell,dafür versagt sie für trockene Böden. GroßeBilanzfehler können sich in die nichtlineareLösung »einschleichen«. Verbesserungensind zwar mittels sog. Cord-slope-Techniken (in FEFLOW optional) möglich,aber der Einsatzbereich bleibt auf moderateSättigungsbedingungen beschränkt (z.B.Berechnung von Dammsickerungen undDrainageproblemen). Als eine weitereOption sind in FEFLOW sog. Upstreamweighting-Technikenverfügbar. Damitgelingt es, numerische Oszillationen, diebei sehr steilen Feuchtefronten auftretenkönnen, zu unterbinden.Literatur1. Diersch, H.-J. G., Modellierung ungesättigterStrömungs- und Transportprozesse mit FEFLOW 4.7,WASY Aktuell, Ausgabe 10, Dezember 1997,WASY GmbH, Berlin.2. Diersch, H.-J. G., On the primary variable switchingtechnique for simulating unsaturated-saturated flows,Paper WASY GmbH, 1998, Berlin.3. Diersch, H.-J. G., A shock-capturing finite-elementtechnique for unsaturated-saturated flow and transportproblems, XII. International Conference onComputational Methods in Water Resources, Crete,Greece, June 15-19, 1998.4. Diersch, H.-J. G., Treatment of free surfaces in 2Dand 3D groundwater modeling. Paper WASY GmbH,Math. Geologie, Vol. 2, 1998, siehe auch unterhttp://www.wasy.de.VeranstaltungenKarl-Heinz Pöschke, WASY GmbHGEObit ‘98 in LeipzigGIS-Messe mit neuem Namenund neuem ZuhauseVom 6. bis 9. Mai 1998 wird erstmalsin Leipzig die GEObit als internationaleFachmesse für raumbezogene Informationstechnologieund Geoinformatik stattfinden.In der Vergangenheit wurde dieseThematik auf unterschiedlichen Messenabgehandelt, was sich dann mehr undmehr am mangelnden Interesse und rückläufigenBesucherzahlen widerspiegelte.Die führenden GIS-Softwarehäuser sinddeshalb übereingekommen, eine zentraleMesse mit dem Schwerpunkt »RaumbezogeneInformationstechnologie« insLeben zu rufen, um dem Kundenkreiseinen optimalen Überblick über dasderzeitige Produktspektrum zu geben.Auch die WASY GmbH erwartet, daßdiese Messe sich als zentrale Veranstaltungfür Geographische Informationssystemein Deutschland etablieren wird.Karl-Heinz Pöschke, WASY GmbH3. Fachtagung am 27./28. Mai 1998 in Berlin»Graphik-gestützte Grundwassermodellierung – Methoden und Anwendungen«Mit Unterstützung der LandesverbändeNordOst und SüdOst im DVWK e.V. veranstaltetdie WASY GmbH, Berlin, gemeinsammit dem IWU Institut für Weiterbildungim Umweltschutz e.V., Magdeburg,am 27. und 28. Mai 1998 in Berlin(Grünau-Hotel) die 3. Fachtagung zurgraphik-gestützten Grundwassermodellierung.Mittwoch, 27.05.19989.30-12.30 Uhr: Komplex I: State-of-the-Art,Trends und Probleme bei der Grundwassermodellierung14.00-15.30 Uhr: Komplex II: FEFLOW –Interaktives Simulationssystem für Grundwasserströmungs-und Transportprozesse15.30-17.00 Uhr: Komplex III: Anwendererfahrungenmit dem FEFLOW Interface-Manager,FEFLOW-Workshopab 17.00 Uhr: FEFLOW-WorkshopDonnerstag, 28.05.19989.00-13.00 Uhr: Komplex IV: Anwendererfahrungenbei der Grundwassermodellierungab 14.00 Uhr: FEFLOW-Anwender-TreffenIn enger Partnerschaft mit ESRIDeutschland werden wir uns auf dieserMesse präsentieren.Neben unserem Netzinformationssystemfür die Wasserversorgung undAbwasserentsorgung werden wir dieneueste Version von FEFLOW und natürlichdie GIS-basierenden Lösungen für dieWasserwirtschaft vorstellen.Zusätzlich wird auf unserem Stand dieFirma GIDS vertreten sein, die als DienstleisterNetzinformationssysteme für Wasserver-und -entsorgungsunternehmenkonzipiert, aufbaut und betreut und somitunser Softwareangebot ergänzt.Wir würden uns freuen, Sie aufder Messe begrüßen zu dürfen underwarten Sie auf unseremStand. Sie finden uns vom6.-9. Mai in Leipzig in der ...Moderne Verfahren zur Lösung vonGrundwasserströmungs- und Stofftransportproblemenunter Nutzung graphischerTools sowie von Geoinformationssystemensind in vielen Anwendungsbereichen– z.B. in der Altlastenbehandlung oder beider Revitalisierung von Ökosystemen –unverzichtbar. In der Tagung werdenneue Entwicklungen im Umfeld des weitverbreiteten Simulationssystems FEFLOWund Anwendungsbeispiele und -erfahrungenbei der Grundwassermodellierungvorgestellt. Hierzu sind nationale undinternationale Experten geladen.Der Eröffnungsvortrag wurde von Prof.Ackerer, Universität Strasbourg, zumThema »Automatic Groundwater ModelCalibration« übernommen. WeitereInformationen und Anmeldung bei:IWU-GeschäftsstelleGerhard-Hauptmann-Straße 3039108 MagdeburgTelefon (0391) 7 33 09 87Telefax (0391) 7 33 21 06Halle 1Stand G 30

4 News & TrendsDer EntwicklungsstandIngo Michels, WASY GmbHInformationssystemevon WASYAktueller Stand der Erstellung und Weiterentwicklungvon Informationssystemen anhand von ProjektenDieser Beitrag reflektiert den aktuellenStand der Erstellung und Weiterentwicklungvon Informationssystemen anhandvon vier zur Zeit in Bearbeitung befindlichenProjekten in unserem Hause.Entsprechend dem verfügbaren Rahmenin dieser Ausgabe wird jedoch jedes nurüberblicksmäßig behandelt. Es ist geplant,auf die einzelnen Projekte in den folgendenAusgaben näher einzugehen, um soauch die Möglichkeit zu einer detaillierteren,teilweise auch programmtechnischorientierten Beschreibung zu bieten.Im einzelnen handelt es sich um dieProjekte:QuadawaWeiterentwicklung des Informationssystemsfür die Verwaltung, Analyseund kartographische Aufbereitung vondeutschlandweiten Wasserbeschaffenheitsdatenim Auftrag des Umweltbundesamtes.ARANISDas Geographische NetzinformationssystemWasser/Abwasser.LIASKonzepterstellung und Realisierung einesGIS- und Intranet-basierten Informationssystemsbei der LINEG.Geo-FISGIS-basiertes Gefahrenanalyse- und entscheidungsunterstützendesInformationssystemfür die Berliner Feuerwehr.Allen Projekten gemeinsam ist die konsequenteUmsetzung der jeweils spezifischenAufgabenstellungen mit Hilfe vonGeo-Informationssystemen in Kombinationmit SQL-Datenbanken und zunehmendunter Nutzung der Internettechnologie.Ergebnis sind jeweils Systeme inClient/Server-Struktur, die die Anforderungenan die verteilte Verarbeitungoptimal erfüllen (sollen).Muster für Quadawa-KarteQuadawaDie Datenbank-Applikation Quadawain Verbindung mit der GIS-KomponenteArcQuadawa, die im Rahmen mehrererProjekte für das Umweltbundesamterstellt wurden, sind als Produkte bereitsmehrere Jahre im Einsatz (siehe WASYAktuell Nr. 5, Seite 3, September 1996).Der Anlaß für die aktuelle Erweiterungist die Erstellung der Broschüre »FließgewässerDeutschlands«, die durch die LänderarbeitsgemeinschaftWasser (LAWA)in diesem Jahr herausgegeben wird. Zieldieser Broschüre ist es, einen Überblicküber die Wasserqualitätsentwicklung inausgewählten, in Deutschland fließendenVorflutern auf der Basis physikalischchemischerParameter in Text-, TabellenundKartogrammform zu geben. Basissind die beim Umweltbundesamt zusammengeführten,von den Ländern an insgesamtca. 200 Meßstellen erhobenenDaten. Diese werden mittels Quadawaeingelesen, einer Prüfung unterzogen undin der Server-Datenbank (MS-SQL-Server)gespeichert.Für die Recherche werden MS-Accessbasierte Client-Arbeitsplätze genutzt.Speziell für die genannte Aufgabe galt es,innerhalb Quadawa einerseits spezifischeReports bereitzustellen, die die Ausgabeder Daten in dem geforderten Tabellenlayoutrealisieren und andererseits eineerweiterte neutral einsetzbare Schnittstellezum Export der Daten bereitzustellen.Über diese Schnittstelle werden die Datenan ArcQuadawa, einer ArcView-basierendenDokumentations-Komponente,übergeben. Sie wurde ebenfalls umfangreichu.a. durch die Einbeziehung von:■ neuen Diagrammdarstellungen,■ der freien Skalierbarkeit derXY-Diagramme,■ der Darstellung von Grenzwertenin den XY-Diagrammen erweitert.Ergebnis sind Kartogramme auf demHintergrund einer deutschlandweitenFließgewässerkarte, wie in der Abbildungexemplarisch dargestellt.Besonders intensiv wurden die Möglichkeitenzur direkten Vervielfältigungder Karten bei besonders hohen Anforderungenan die Druckqualität untersucht.Ergebnis ist ein Verfahren, das WASY inZusammenarbeit mit einer Berliner Drukkereizum filmlosen Druck von ArcView-Ausgabeplots bei hohen Qualitätsansprüchenanbieten kann.Integraler Bestandteil des Paketes isteine adäquate Applikation zur Verwaltungvon physikalisch-chemischen Parameternvon Wasserproben aus Seen einschließlichder Verwaltung von See-Stammdaten.ARANISBei dem Geographischen NetzinformationssystemARANIS handelt es sich analognicht nur um ein einzelnes Produkt,sondern um eine ganze Produktfamilie,die zur Zeit aus vier Komponentenbesteht.ARANIS ist modular und skalierbar inClient/Server Architektur aufgebaut. Esbietet aufeinander abgestimmte, die gleicheDatenbasis nutzende Komponenten,die den unterschiedlichen Aufgabenstellungenangepaßt worden sind. Mit dieserStruktur soll den Anforderungen, die Wasserver-und -entsorgungsnetzbetreiberunterschiedlichster Größe und Strukturstellen, entsprochen werden. Aus deneinzelnen Modulen von ARANIS kann fürdie unterschiedlichen Anforderungen derAnwender das jeweils optimale Systemkonfiguriert werden. Werkzeuge für dieGIS-gerechte Aufbereitung von Vermessungsdaten,Kanalauskunft, Netzhydraulik

News & Trends5Beispiel für den Einsatz von ARC-WABusw. können in funktionalen Einheitenoder als Gesamtkomplex zusammenarbeiten.Somit wurde es uns möglich, das bisherigeKonzept, welches generell aufdem ARC/INFO-basierenden KernsystemARC-WAB aufbaute, zu erweitern.ArcVERMAnhand des GIS-basierten DatenerfassungssystemsArcVERM in optionaler Verbindungmit dem KanalauskunftssystemArcKANAL soll die Modularität und Skalierbarkeiterläutert werden.Die Daten, die mittels ArcVERM z.B.durch externe Auftragnehmer (Vermesser,Planungsbüros) bereits graphisch-attributiertnach einer einheitlichen Vermessungsvorschrifterfaßt werden und damitin einem weiten Maße den Anforderungender Eigenkontrollverordnung gerechtwerden, stehen den Netzbetreibern bereitsim Vorfeld der Einführung einesumfangreichen und damit kostenintensivenNetzinformationssystems für Überprüfungauf Fehlerfreiheit und weitereeinfache kartographische und alphanumerischeAuswertungen zur Verfügung.In einem nächsten Schritt könnendie einzeln erfaßten Datenbeständejetzt direkt in das KanalauskunftssystemArcKANAL über die Funktion »Datenimportaus ArcVERM« importiert werden.ArcKANAL, welches von der PartnerfirmaCAD-Funktionalität unter ARC-WABLAND+SYSTEM GmbH in Zusammenarbeitmit der Firma Haas Consult entwickeltwurde, ist in der Lage, alle Daten,die entsprechend den Vorgaben vonARANIS erfaßt wurden, z.B. in Form vonHaltungsgraphiken, Längsschnitten undDetaildarstellungen zu visualisieren undin entsprechenden Bildschirmmasken anzuzeigen.Weitere umfangreiche kartographischeAuswertungen stehen mit dieser»Small Edition« ebenfalls zur Verfügung.Die aufgezeigte Lösung ist hinsichtlichder Erstinvestitionskosten im Vergleichzur Leistungsfähigkeit auch für kleinereWasser-/Abwasserverbände sehr interessant.Diese können dann bedarfsweise,z.B. im Rahmen einer Betriebsgesellschaft,eine komplexe Lösung anstrebenund die dezentral erfaßten Daten in demzentralen, leistungsfähigen Server-SystemARC-WAB verwalten und allen Nutzernzur Verfügung stellen. Die Migrationzum Server-Modul ARC-WAB ist jederzeitmöglich, da Datenstruktur und Datenumfangder »Small Edition« bereits den Anforderungenvon ARC-WAB entsprechen.ARC-WABDer Übergang von einer Einzelplatzlösungzur Client/Server-Struktur ist allerdingsnicht nur mit der Verbesserung desZugriffs durch mehrere Nutzer verbunden,sondern bietet zusätzliche umfangreicheFunktionalität. Diese bezieht sichzum einen auf die erweiterten graphischenMöglichkeiten z.B. zum Digitalisierenvon analogen Bestandsplänen, zumKonstruieren auf der Basis von Vermessungsrissenoder zur Herstellung derStimmigkeit von Grundkarten (ALK-Daten) und den erfaßten Netzdaten.Zum anderen ist Bestandteil der Serverlösungein Datenmodell, das über dieImplementierung in einem Datenbankserver(ORACLE, SYBASE, MS-SQL-Server)die Verwaltung von Informationen, dieweit über die eigentlichen Netzdatenhinausgehen, gestattet. Dazu zählen u.a.Informationen zu Wasserwerken, Kläranlagen,Pumpstationen, Behälter u.v.m.Zur Ein- und Ausgabe dieser Daten werdengegenwärtig zusätzlich WWW-basierendeBenutzeroberflächen, die in Verbindungmit der kartographischen Darstellungder Anlagen den Informationszugriffgewährleisten, realisiert.LIASWie bereits im Editorial erwähnt undim voranstehenden Abschnitt als Ausblickangedeutet, werden Inter- bzw.Intranet-basierende Lösungen als ganzheitlicheInformationssysteme für Unternehmenin absehbarer Zeit zum Standder Technik gehören. Allerdings gehörtdie Entwicklung solcher Systeme, insbesonderein Verbindung mit Datenbanktechnologienund integrierter GIS-Funktionalität,zu einer sehr anspruchsvollenAufgabe.Da es bei der kundenspezifischenErstellung eines solchen Systems gelingenmuß, daß es nach Fertigstellung immernoch das Prädikat »modern« verdient, giltes, nicht nur für die Realisierung die zurZeit modernste Software-Technologie einzusetzen,sondern bereits in der Design-Phase darauf zu fokussieren, neben derAutomatisierung der bisherigen Routineaufgabenauch qualitativ neue Arbeitsweisenz.B. in Form von Analysen, Optimierungen,... zu ermöglichen, die bishernicht oder nur selten aufgrund des zuhohen manuellen Aufwandes durchgeführtwerden konnten. Jedoch auch dieseMöglichkeiten erfüllen noch nicht vollständigden zu stellenden Anspruch anein solches System. Es muß gewährleistetwerden, daß auch zukünftige Entwicklungendes Unternehmens wie z.B. Veränderungder Strukturen oder Veränderungdes Aufgabenprofils, die in der Design-Phase noch nicht im Detail abschätzbarsind, auch in dem dann bereits existierendenSystem ohne aufwendiges Redesignnoch berücksichtigt werden können.Wie wir versuchen, diesen Ansprüchenbereits in der Konzept-Phase gerecht zuwerden, soll im folgenden aus den bisherigenErfahrungen eines Projektes zurErstellung eines solchen Informationssystemsfür die Linksniederrheinische Entwässerungs-Genossenschaft(LINEG) ansässigin Kamp-Lintfort erläutert werden.Neben der einzusetzenden Methodik,die allgemein für die Modellierung unternehmensweiterProzesse und deren Abbildungin Software einsetzbar ist, warenspezielle Anforderungen und Bedingungenim konkreten Fall zu beachten. Hierzuzählt insbesondere der Anspruch derLINEG, nicht nur ein ganzheitliches, abteilungsübergreifendes,sondern richtigerweiseauch ein raumbezogenes, graphischorientiertes Informationssystem aufzubauen.Die einzusetzende Design-Methodemußte deshalb in der Lage sein, zweiwesentliche Kernprobleme der Softwareentwicklung,speziell bei der Entwicklungkomplexer Informationssysteme, zubeherrschen.1. Der Abstand zwischen der Softwareentwicklungund den eigentlichen,durch Software zu unterstützenden

6 News & TrendsGeschäftsprozessen wird immer größer.D.h., es gibt zunehmend Probleme inder Verständigung zwischen den fachlichorientierten Mitarbeitern bzw. denFührungskräften eines Unternehmensund den mit der Erarbeitung beauftragtentechnisch orientierten, die aktuellenTrends (z.B. objektorientierteProgrammierung) beherrschenden Software-Designernund Programmierern.2. Der Widerspruch zwischen immer steigendenAnsprüchen der Nutzer an dieFunktion und den Bedienkomfort vonIT-Lösungen einerseits und dem immerweiter abnehmenden Zeitfond für dieErstellung der Systeme andererseitswächst ständig.Aus diesen Gründen sind traditionelleEntwicklungstechniken für den Neuentwurfvon Software ungeeignet, da siediese Anforderungen nicht erfüllen. EinenAusweg aus diesen Problemen bietet dieMethode des »Convergent Engineerings«nach Taylor.Prototyp LIAS-ClientAusgangspunkt der Methode ist einerseitsdie einheitliche und gleichzeitigeAbbildung bzw. Modellierung der Geschäftsprozesseund der damit verbundenenInformationssysteme zu einem sogenanntenmodellbasierten System undandererseits die Anwendung der Objekttechnologienicht erst im Rahmen derSoftwareentwicklung, sondern bereits inder Phase der Analyse. Anders ausgedrücktbedeutet dies, daß durch die Nutzungder Objekttechnologie bereits fürdie Geschäftsprozeßmodellierung einesofortige Übertragung des Abbildes aufdas reale, ebenfalls objektorientierteInformationssystem ohne Anpassungender Abbildung möglich ist. Im einzelnenbeinhaltet die Herangehensweise folgendeVorteile:1. Sie vereinfacht den Modellierungsprozeß,da sowohl für die Modellierungder Geschäftsprozesse als auch fürdas Design von Software dieselbeMethodik eingesetzt wird.2. Sie schließt die Lücke, die zwischenGeschäftsprozessen und ihren unterstützendenSoftwareprodukten teilweiseklafft, da die Methodik das Designund das Verständnis beider vereinfacht.3. Sie minimiert den Aufwand der Modifikationder Software bei Veränderungder Geschäftsprozesse und umgekehrt.Diese Methode wurde deshalb konsequentin der ersten Phase der Systemkonzeptionierungeingesetzt und führte zueiner klaren objektorientierten Untergliederungder zu realisierenden Informationsobjektklasseneinschließlich ihrerBeziehungen. In der zweiten Phase wirdgegenwärtig die Detailkonzeptionierungvorgenommen, in deren Rahmen mittelseines objektorientierten Modellierungstoolsdie Klassen abschließend modelliert,attributiert und mit Methoden untersetztwerden. Ausgehend von diesem Modellwird dann der entsprechende Rahmencodein der Programmiersprache JAVA erzeugt,so daß das Informationssystem inClient/Server-Technik auf Basis des DatenbankbetriebssystemsORACLE, demESRI ArcView Internet Map Server undeinem JAVA-basierenden Auskunftscliententstehen wird. Ein erster Prototyp (sieheAbb.), der das Zusammenspiel aller Komponentendemonstriert, ist verfügbar.Geo-FISIn dem Projekt Geo-FIS, das zur Zeit imAuftrag der Berliner Feuerwehr in Zusammenarbeitmit der TÜV AnlagentechnikGmbH Unternehmensgruppe TÜV Rheinland/Berlin-Brandenburgbearbeitet wird,ist eine adäquate Vorgehensweise zumAufbau eines GIS-basierenden AuskunftsundDatenverwaltungssystems vorgesehen.In einer ersten vorgezogenen Realisierungsphasegilt es jedoch, ein für denbei der Berliner Feuerwehr in Beschaffungbefindlichen mobilen Gerätewagenfür Meßtechnik (GW-Meß) eine GIS-gestützteSoftware zu erstellen, die umgehendeEntscheidungsunterstützung beider Ausbreitung von Schadstoffen infolgeGroßschadensfällen mit gefährlichenSubstanzen bietet.Sie soll u.a. die Lokalisierung derUnfallstelle mittels digitaler Kartenwerke,die überschlägliche Berechnung von gefährdetenBereichen infolge Schadstoffausbreitungenund die Ermittlung des durchräumliche Analyse gewonnenen Gefährdungsumfangesermöglichen.Die in Erstellung befindliche Softwareläßt sich im wesentlichen in drei Komponentenuntergliedern:1. GIS-gestützte Datenverwaltung,2. Raumbezogene Simulation derSchadstoffausbreitung,3. GIS-gestützte Datenanalyse und BereitstellungentscheidungsunterstützenderInformationen.■ GIS-gestützte DatenverwaltungEine gemeinsame Nutzung von raumbezogenenDatenbeständen ist nur danngewährleistet, wenn sie in einem einheitlichenKoordinatensystem vorliegen. InAbstimmung mit dem Auftraggeber wurdehierfür das ETRS 89 festgelegt. Daaber in Berlin das Soldner-Koordinatensystemnoch vorherrschend ist, liegt auchdie überwiegende Zahl der digitalen Datenmit Raumbezug in diesem System vor.Deshalb ist in den zu erstellenden Import-Komponenten die Konvertierung integralerBestandteil. Die Daten selbst werdenvon unterschiedlichen Senatsbehördenund Eigenbetrieben geliefert. Grundprinzipist, daß diese Daten nicht durch dieBerliner Feuerwehr verändert werden,aber jederzeit reibungslos in das Systemeingespielt werden können müssen. DerInformationsbestand setzt sich u.a. ausfolgenden Komponenten zusammen:■ ÜbersichtskarteHierbei handelt es sich um die vektorbasierende,jedoch keine Sachattribute enthaltendeÜbersichtskarte 1:200.000 imDXF-Format, die nach der Konvertierungin ein ESRI-Shape-File und der anschließendautomatischen Transformation indas ETRS89-System direkt unter Geo-FISzur Verfügung steht.■ GrundkartenZu den Grundkarten gehören die vektororientiertenATKIS-Daten, die rasterbasierendeK5RD und sowie eine digitaleKarte der statistischen Blöcke von Berlin.Die beiden letztgenannten Datenbeständewerden bei jedem Update automatischvon Soldner nach ETRS89 konvertiert.Die ATKIS-Daten werden vom Landesvermessungsamtdes Landes Brandenburgbereits im ETRS89-System geliefert.■ Adreßdatenbank (RBS-Daten)Die Adreßdaten werden punktbezogenim Soldner-Koordinatensystem vom StatistischenLandesamt Berlin geliefert. Sieliegen als ein Satz von dBase-Dateien vorund enthalten neben den geokodiertenAdressen u.a. die Geokodierung vonStraßenabschnitten, Kreuzungen undBlöcken.

News & Trends, Software7Beispiel für modellierte SchadstoffausbreitungFür Geo-FIS wurde die Aufbereitungder Bestände »Straßen«, »Adressen«,»Straßenabschnitte« und »Kreuzungen«vorgenommen. Hierfür wurde ein GISgerechtesDatenmodell (das im übrigenauch die Integration weiterer, nicht überdiesen Weg gelieferter Datenbeständegestattet), eine intelligente Importschnittstellemit Umrechnung der Koordinatenvon Soldner nach ETRS89 sowie Routinenzur automatisierten ArcView-gerechtenGeokodierung entwickelt.■ Spezialkarten der FeuerwehrZu diesen Datenbeständen gehören Kartender Bereichsgliederung und digitaleFeuerwehrpläne im DXF-Format. Letzterewerden über die von ArcView bekannteHotlinktechnik jeweils einer oder mehrerenAdressen aus dem RBS-Datenbestandzugeordnet, so daß sie nach Findung einesEinsatzortes direkt ohne Kenntnis desDateinamens abgerufen werden können.■ Sonstige GrunddatenDieser Datenbestand enthält im Rahmendieses Projektes ausschließlich dBase-Dateien zu Bevölkerungsangaben. Er wirdmit der Karte der statistischen Blöcke verknüpft.Eine programmierte Schnittstellezum Austausch dieses Datenbestandes istBestandteil der Applikation.■ Sonstige SpezialdatenHierzu zählen im einzelnen Daten überSchulen und Krankenhäuser. Diese liegenbeide zwar digital, aber in unterschiedlichenFormaten vor. Da es sich hierbeium durch die Berliner Senatsverwaltungständig gepflegte Datenbestände handelt,ist ein automatisierter Import unabdingbar.Dieser Importfilter stellt die Beziehungzur Adreßdatenbank entweder überdie Koordinaten oder einen eindeutigenSchlüssel her. Beim Austausch des Adreßdatenbestandesgeht die hergestellteBeziehung nicht verloren.■ Raumbezogene Simulationder SchadstoffausbreitungIn Geo-FIS werden Modelle zur Gefahrenabschätzungfür die Ereignisarten:■ Stofffreisetzung,■ Explosion,■ Spezialbrand und■ Lachenbrand zur Verfügung gestellt.Die im Softwaresystem implementiertenModelle ermöglichen■ das Abschätzen von Quelltermen(freigesetzte Mengen),■ das Bestimmen der Auswirkungen alsGefahrenfelder und in Zeitverläufenund■ das Bereitstellen von Daten zur Darstellungder Ergebnisse in Listen undim GIS.Berechnungsergebnisse sind Flächen undKurven für die Gefahrenfelder.Alle erforderlichen Daten werden dialogorientierteingegeben und die berechnetenGefährdungsbereiche für optischeund statistische Analysen (Verschneidungen)szenarienorientiert dem Anwenderin Geo-FIS vor dem Hintergrund desaktuellen Kartenwerkes angeboten.Der auf diesen Karten ausgewieseneGefährdungsbereich dient anschließendzur Erstellung der entscheidungsunterstützendenAnalysen. Hierzu zählen diemöglichst flächengenaue Auswertung derabgelegten Bevölkerungsdaten, die Ausweisungder Feuerwehrobjekte und beiBedarf die digitale Anzeige einzelnerFeuerwehrpläne sowie die Darstellungvon Krankenhäusern und Schulen einschließlichder verfügbaren Information,z.B. bezüglich Bettenkapazität bzw.Anzahl der Schulkinder. Bei Betroffenseinmehrerer Objekte eines Typs erfolgt dieBerechnung einer Summenstatistik fürjeden Typ. Alle ermittelten Angaben werdenprotokolliert.Mit diesem System wird die BerlinerFeuerwehr in Kürze ein System besitzen,das auf einem Einsatzfahrzeug vor Ortneben der Lokalisierung eines Einsatzortesaus ca. einer halben Million Adressen,Straßennamen, Kreuzungen und Sonderobjekteneinschließlich sekundenschnellerKartenpositionierung die schnelleBerechnung eines Gefährdungsbereichesinfolge eines Großschadensfalles und dieAnalyse der von der Gefährdung betroffenenBevölkerung realisiert.WASY IsolinienprogrammDipl.-Geol. Joanna Eckardt, WASY GmbHArcISO 1.1Erweiterte Funktionalitätdes WASY-IsolinienprogrammesSeit Ende 1997 gehört ArcISO zumSoftwareangebot der WASY GmbH.ArcISO ist ein auf ArcView und SpatialAnalyst Extension basierendes Isolinienprogramm,das eine Interpolation undgraphische Auswertung von zweidimensionalverteilten Meß- oder Berechnungsgrößenermöglicht. Eine ausführlichereDarstellung zum Leistungsinhalt vonArcISO ist in WASY Aktuell Ausgabe 10,Dezember 1997 enthalten. Folgende Neuheitensind in ArcISO 1.1 verfügbar:■ Glättung der Isolinien und IsoflächenDie Glättung kann jetzt im Dialogfenster»Isolinien« sowie »Isoflächen«optional eingeschaltet werden. DerAnwender hat außerdem die Möglichkeit,den Glättungsbereich selbst zudefinieren.■ Festlegung des Darstellungsbereichesder Isolinien und -flächenDer Wertebereich für die Darstellungkann optional vom Anwender eingegebenwerden. Zur Orientierung wirdweiterhin der Wertebereich des berechnetenModells im Dialogfensterangezeigt.■ Beschriftung der IsolinienAußer der Eingabe der Schriftgrößeund des Referenzmaßstabes hat derAnwender die Möglichkeit, eine mehrfacheBeschriftung im Dialogfenster»Isolinienbeschriftung« einzuschaltenund den Wiederholungsabstand festzulegen.Wir sind sicher, mit dieser verbessertenProgramm-Version vielen Anwenderwünschenzu entsprechen.© 1998 WASY Gesellschaft für wasserwirtschaftlichePlanung und Systemforschung mbHKein Teil dieser Zeitschrift darf vervielfältigt, schriftlichoder in einer anderen Sprache übersetzt weitergegebenwerden ohne die ausdrückliche Genehmigung der WASYGmbH. Für sämtliche Informationen in dieser Zeitschriftübernimmt WASY keine Gewähr.Das WASY-Logo, FEFLOW, XPlot, HQ-EX und HQ-REGIOsind eingetragene Warenzeichen der WASY GmbH.ESRI und ARC/INFO sind eingetragene Warenzeichenvon Environmental Systems Research Institute, Inc..Alle weiteren Produktnamen sind Warenzeichen derjeweiligen Firma.

8 VeranstaltungenBerichteDr. Udo Schröder, WASY AG, Bern;Darko Simic, Universität NeuchâtelFEFLOW-Workshopan der Universität Neuchâtelin der SchweizAuf Anregung von WASY fand am15. Dezember 1997 ein ganztägigerFEFLOW Workshop an der UniversitätNeuchâtel statt. Die Vorbereitung, Organisationund – nicht zuletzt – die perfekteDurchführung lag in den Händen desCentre d’Hydrogéologie, UniversitéNeuchâtel (CHYN).Ziel des Workshops war es, für dieFEFLOW-Nutzer des französischenSprachraumes die Möglichkeit zu einemGedanken und Erfahrungsaustausch zumThemenkomplex der numerischen Modellierunggeohydraulischer Systemezu schaffen. Die große Motivation derTeilnehmer, ihre Fragestellungen, Modellkonzepteund Modellergebnisse in kurzenVorträgen zu präsentieren und auf hohemfachlichen Niveau zu diskutieren, in Verbindungmit der ungezwungenen Atmosphäre,ließ die Veranstaltung zu einemvollen Erfolg werden. Eröffnet wurde dievon ca. 30 Teilnehmern besuchte Veranstaltungvom Leiter des CHYN, Prof.F. Zwahlen. Die Fachvorträge des erstenBlocks wurden von Prof. Hans-Jörg G.Diersch, »The Concept of Multiphase-Flow in FEFLOW-Demands, Possibilities,Limitations« und Dr. Uwe Schröder,»Converting Finite Element Modelsinto Data Structures for ARC/INFO andFEFLOW« bestritten.Schwerpunkte im zweiten Vortragsblockwaren die Themenkomplexe Mehrphasenströmungund die numerischeModellierung gekoppelter Prozesse. Dr.Yvan Rossier (Rhône-Poulenc) präsentierteBeispiele aus den hydrogeologischen Aufgabenin einem Chemiekonzern. AlltäglicheProbleme wie der Schutz von Trinkwasserfassungenvor Deponiesickerwässernwurden ergänzt durch Fragestellungenzur numerischen Modellierung vonGrundwasserkontaminationen undSchutzkonzepten petrochemischerAnlagen (NAPL).Die Modellierung wärme- und dichtegekoppelterProzesse in einem komplexen3D-Modell (ca. 800.000 Knoten) warGegenstand des Vortrags von Dr. PierrePerrochet (EPF Lausanne). Die Resultateder simulierten Wärmeausbreitung wurdenfür lokale und regionale Maßstabsbetrachtungenpräsentiert. Dr. David Etcheverry(EPFL) stellte Ansatz und Ergebnissevor, wie unter Anwendung eines GW-Modells eine raumbezogene Altersbestimmungdes Grundwassers zu berechnenist. Nach dem Mittagessen stand dieFrage der numerischen Modellierung vonTracer- und Kolloidtransport in der Naturund in Laborexperimenten auf der Tagesordnung.Keith Kennedy (CHYN) erläutertedie ihm hierfür zur Verfügung stehendeVersuchsanlage. In einem Tank, bestehendaus 1800 Zellen, jede mit einer Größevon 40 x 10 x 10 cm, können die Zellennicht nur mit Sand unterschiedlicherDurchlässigkeit gefüllt, sondern auch diskreteFließwege abgebildet werden. ZahlreicheMeßeinrichtungen im Inneren desTanks ermöglichen eine hochdifferenzierteDatenerhebung, die der Identifikationder Prozesse und Eichung der Modelledient. Dr. M. Bouzelboudjen und F. Kimmeier(CHYN) präsentierten ein FEFLOW-Modell für ein Teilgebiet des Rhônetals,an welchem die Problematik der Festlegungvon Randbedingungen diskutiertwurde. Im vierten und letzten Vortragsblockstand der Themenkomplex Karst imVordergrund. Es ist eigentlich unnötig zuerwähnen, daß Felduntersuchungen, bishin zur Speleologie, und die konzeptuelleund numerische Modellierung einen derForschungsschwerpunkte am CHYN bilden(www.unine.ch).P.Y. Jeannin ging auf konzeptuelleÜberlegungen zur Charakterisierung einesKarstgrundwasserleiters ein. Zur Illustrationder Problematik einige Stichwortedes Vortrags: Turbulente Strömung in denKlüften, Geometrie und Verbindungendes Kluftsystems, Open Channel oderPipeline Flow, zeitabhängige Transmissivitäten.M. Hauns illustrierte eindrücklichdie Simulationsergebnisse zu 3D-Strömungsuntersuchungenin diskreten Klüftenunterschiedlicher Geometrie, unterAnwendung der Navier-Stokes-Gleichung.Dr. T. Herold präsentierte neben konzeptuellenÜberlegungen die zur Verfügungstehende Datengrundlage zur Erstellungeines 3D-Finite-Elemente-Modells für denWeissenstein (Jura). Gegenstand desAbschlußvortrags, bestritten von DarkoSimic, war die numerische Modellierungvon Karstbildungsprozessen. Es wurdenerste Ergebnisse zur Simulation vonLösungsprozessen im Karst und zur Ausbildungvon Klüften vorgestellt.An dieser Stelle möchten wir demCHYN (Prof. Zwahlen, Prof. Kiraly) nocheinmal für die hervorragende Organisationdes Workshops danken.MesseberichtKarl-Heinz Pöschke, WASY GmbHWASY auf derVom 19. bis 25. März fand in Hannoverdie CeBIT statt, auf der die WASY,gemeinsam mit anderen ESRI Partnern,auf dem Stand von ESRI Europa vertretenwar. Erstmals präsentierten wir unserGIS-gestütztes NetzinformationssystemWASSER/ABWASSER unter dem neuenNamen ARANIS. Das große Interesse,welches dieses Produkt beim Fachpublikumhervorrief, bestätigt unsere Einschätzungbezüglich des Bedarfs am Markt.Speziell großen und mittleren Wasserversorgungs-und Abwasserentsorgungsunternehmenbieten wir mit ARANIS eine skalierbareLösung, die vielen Anforderungengerecht wird.Sehr gut wurden auch die Tools WGEOund ArcISO aufgenommen, welche sichhervorragend in die Palette der ESRI Produkteintegrieren. Obwohl wir uns aufder Messe als Lieferant von GIS-Lösungendarstellten, verbanden viele Besucher denNamen WASY mit dem Produkt FEFLOWund fragten nach Neuigkeiten und Terminenfür das neue Release. Leider mußtenwir diese Interessenten auf die GEObitund auf unsere Tagung im Mai 1998 vertrösten(siehe Ankündigung S. 3), dennder Platz, der zur Verfügung stand, reichtebei weitem nicht aus, um alle Produkteder WASY zu präsentieren.Im nachhinein können wir unsere Teilnahmeals Erfolg verbuchen und sind jetztbemüht, die große Anzahl an Interessentenmit Angeboten und zusätzlichenInformationen zu versorgen.ImpressumHerausgeber: WASY Gesellschaft für wasserwirtschaftlichePlanung und Systemforschung mbH,Waltersdorfer Str. 105, D-12526 Berlin-Bohnsdorf.Layout und Satz: screen & paper Werbeagentur GmbHWASY Aktuell erscheint viermal im Jahr.Auflage: 2.500Zuschriften richten Sie bitte an:WASY GmbH, Redaktion WASY Aktuell. WASY Aktuellwird kostenlos verteilt. Wenn Sie die regelmäßigeZusendung wünschen, schreiben Sie uns bitte oderrufen Sie an unter (030) 67 99 98-0.V.i.S.d.P.: Dr. Stefan Kaden