Verbundprojekt "Entwicklung geeigneter Informationssysteme für Frühwarnsysteme"

Verbundprojekt "Entwicklung geeigneter Informationssysteme für Frühwarnsysteme"

Förderung: Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) und Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)

Laufzeit: 04/2007 - 06/2010

Projektpartner:

• Institut für Geoinformatik und Fernerkundung (Universität Osnabrück)
• Forschungszentrum Informatik (Universität Karlsruhe)
• Institut für Photogrammetrie und Fernerkundung (Universität Karlsruhe)
• disy Informationssysteme GmbH (Karlsruhe)
• Institut für Bodenmechanik und Grundbau (Universität der Bundeswehr München)
• AGIS (Universität der Bundeswehr München)

Projektbeschreibung:
Der Sinn eines Frühwarnsystems für geologische Ereignisse besteht in der Vorhersage von Ereignissen zum Schutz von Leben und Gütern. Für eine zuverlässige Frühwarnung müssen die vorliegenden Daten so aufbereitet werden, dass sie als zuverlässige Grundlage für das frühzeitige Erkennen von Gefahren und für die zeitgerechte Vorhersage von Ereignissen dienen können.

Das Verbundprojekt „Entwicklung geeigneter Informationssysteme für Frühwarnsysteme“ befasste sich mit der Entwicklung von geeigneten Komponenten zur Behebung dieser Schwachpunkte im Bereich Frühwarnsysteme für Hangrutschungen. Innerhalb des Projekts kamen neuartige Kombinationen aus GIS, Finite-Elemente-Analyse, Spatial Data Mining, textliche Analysen und Geodatenbanken zum Einsatz. Das Teilprojekt, das an der Universität der Bundeswehr von der AGIS in Zusammenarbeit mit dem Institut für Bodenmechanik und Grundbau bearbeitet wurde, befasste sich mit der Kopplung von komplexen Finite Elemente (FE) Simulationen von Hangrutschungen und Geoinformationssystemen. Ziel war es, durch die Kopplung der beiden Systeme, ein Entscheidungsunterstützungssystem aufzubauen, so dass ein Anwender bei seiner Entscheidung, ob eine Frühwarnung ausgelöst werden muss oder nicht, unterstützt werden kann.

Abb.: Architektur der gekoppelten Systeme

Finite Elemente Simulationen werden derzeit kaum im Katastrophenschutz bzw. im Katastrophenmanagement eingesetzt, obwohl sie dort als hilfreiches Tool zur Untersuchung von Szenarien oder zum Erstellen von Prognosen eingesetzt werden können. Gründe hierfür sind in den komplexen Eingabeparametern und der fehlenden Unterstützung bei der Interpretation der Berechnungsergebnisse zu finden. Innerhalb des Projekts wurde untersucht, wie das GIS im Vorfeld der Simulation Unterstützung bei der Aufbereitung der nötigen Daten bieten kann. Des Weiteren wurden von der AGIS Methoden zur Aufbereitung und Analyse der komplexen Ergebnisse sowie zur Unterstützung einer Entscheidung entwickelt. Hierfür wurden aus dem Bereich des Data Mining Methoden der Clusteranalyse verwendet. Anhand verschiedener Bewertungskriterien wurde der Single Linkage Cluster Algorithmus als besonders geeignet identifiziert. Der Algorithmus wurde daraufhin entsprechend erweitert, um Strukturen und existierende Muster in den Simulationsergebnissen zu erkennen und es so zu ermöglichen diese entsprechend für die Entscheidungsunterstützung aufzubereiten.

Publikationen:

• Nuhn, Eva; Reinhardt, Wolfgang (2011): Coupling geoinformation and simulation systems for the early warning of landslides . Applied Geomatics Volume 3, Number 2.
• Breunig, Martin; Reinhardt, Wolfgang; Ortlieb, Eva; Mäs, Stephan; Boley, C.; Trauner, F.-X.; Wiesel, J. ; Richter, D.; Abecker, A.; Gallus, D.; Kazakos, W. (2007): Development of suitable information systems for early warning systems. In: GEOTECHNOLOGIEN “Science Report” No.10; Early Warning Systems in Earth Management - Kick-Off-Meeting 10. October 2007, Technical University Karlsruhe, ISSN 1619-7399, pp. 113-123. Download
• Trauner, F.-X.; Meyer, F.; Boley, C.; Ortlieb, Eva (2008): Neue innovative Methoden zur Frühwarnung auf Basis von gekoppelten Informations- und Simulationssystemen am Beispiel gravitativer Massenbewegungen. In: 6. Kolloquium Bauen in Boden und Fels, Technische Akademie Esllingen, Tagungshandbuch, S. 433-439.
• Ortlieb, Eva; Mäs, Stephan; Reinhardt, Wolfgang; Trauner, F.-X. (2008): Coupling Simulations of Landslides with Geoinformation Systems for Decision Support and Early Warning. In: Bernard, L., Friis-Christensen, A., Pundt, H. and Irene Compte, eds., AGILE 2008 Proceedings. Girona, Spain.
• Breunig, Martin; Reinhardt, Wolfgang; Ortlieb, Eva; Mäs, Stephan; Boley, C.; Trauner, F.-X.; Wiesel, J. ; Richter, D.; Abecker, A.; Gallus, D.; Kazakos, W. (2007): Development of suitable information systems for early warning systems. In: GEOTECHNOLOGIEN “Science Report” No.10; Early Warning Systems in Earth Management - Kick-Off-Meeting 10. October 2007, Technical University Karlsruhe, ISSN 1619-7399, pp. 113-123. Download

Ansprechpartner: Eva Nuhn