Datenerhebung, Datenqualität und Datenmanagement, Geographische Informationssysteme
Die Planung wasserwirtschaftlicher Maßnahmen ist in den letzten Jahrzehnten zu einer komplexen, interdisziplinären Aufgabe geworden. Die Planer sind zunehmend gefordert, ganzheitlich zu denken.
In diesem Zusammenhang haben Geographische Informationssysteme (GIS) stark an Bedeutung gewonnen. Typische Anwendungen sind Gewässer-, Kanal- oder Landnutzungsinformationssysteme (Abb. 1). GIS bieten insbesondere die Möglichkeit, komplexe Wirkungsgefüge transparent zu machen. Der Mangel an digitalen Daten, der noch vor wenigen Jahren ein entscheidendes Hindernis für die Anwendung von GIS war, tritt dabei immer mehr in den Hintergrund.
Geographische Informationssysteme bergen aber auch eine Gefahr: Sie sind nur so gut wie die eingegebenen Daten. Fehlerhafte, ungeprüfte Daten führen zu Fehlentscheidungen; nicht belastbares Datenmaterial lässt selbst das technisch ausgereifteste Informationssystem unnütz werden.
Demzufolge ist der Phase der Datenakquisition die größte Bedeutung beizumessen. An die erhebenden Personen sind daher hohe Anforderungen zu stellen. Sie müssen:
- ...wissen, welche Daten für die vom Auftraggeber definierte Aufgabenstellung zielführend sind, d. h. welche Daten benötigt werden, um die anschließenden Fragestellungen zuverlässig beantworten zu können,
- ...wissen, wer über die erforderlichen Daten verfügt,
- ...beurteilen können, ob die verfügbaren Daten eine ausreichende Qualität besitzen, um sie in das GIS aufnehmen zu können.
Hier genau setzt unsere Dienstleistung an: in unseren Kernkompetenzen, d. h. in der Wasserwirtschaft, Siedlungswasserwirtschaft und Infrastruktur erstellen und pflegen wir für unsere Kunden vertrauenswürdige Informationssystemen auf Grundlage aussagekräftiger, geprüfter Daten.
Unser Know-How konnten wir u. a. einfließen lassen in den ATV-DVWK-Arbeitskreis "Geographische Informationssysteme in der Wasserwirtschaft".
Ein erstes Beispiel ist die von uns durchgeführte Erhebung und Analyse der Daten, die für die Entwässerung des 630 km² großen Einzugsgebietes der Kläranlagen Bottrop und Emschermündung relevanten sind.
Die Kunst in diesem Projekt bestand zum einen darin, herauszuarbeiten, welche Daten entscheidungsrelevant sind; zum anderen musste sichergestellt werden, dass Planungsdaten den aktuellen Planungszustand wiederspiegelten. Insbesondere hieran lässt sich die Bedeutung von Meta-Daten erkennen. Dies sind "Daten über Daten". Sie haben die übergeordnete Aufgabe, Datensätze zu beschreiben und zu charakterisieren. Meta-Daten tragen zur Übersichtlichkeit, Widerspruchsfreiheit, Einhaltung der Datenkonsistenz und Homogenität von Geodaten bei.
Die Qualität von Geodaten ist immer an einen speziellen Verwendungszweck gebunden. Anhand von Meta-Daten sollte der Anwender die Qualität der jeweiligen Daten einschätzen können und so entscheiden, ob diese seinen Anforderungen genügen. Grundsätzlich sollte ein Meta-Datensatz folgende Informationen enthalten:
- Erfasser, Bearbeiter (Firma, Behörde)
- Art der Erfassung, Bearbeitung (terrestrische Vermessung, Photogrammetrie, Digitalisierung von Kartenmaterial)
- Datum der Erfassung, Bearbeitung
- Bezugssysteme (differenziert nach Lage und Höhe)
- Genauigkeit (Erfassungsmaßstab, Standardabweichung, Maximalabweichung)
- Besonderheiten (z. B. Anschlusspunkte in Bergsenkungsgebieten).
Mittlerweile befinden sich ca. 35 verschiedene Softwareprodukte auf dem Markt, mit deren Hilfe ein Informationssystem aufgebaut werden kann. Wir binden uns nicht an ein spezielles Produkt sondern arbeiten kundenorientiert. Unsere GIS-Spezialisten haben ihren Schwerpunkt in den fachlichen Inhalten: es sind Wasserwirtschaftler, Geographen, Ökologen und Vermessungsingenieure, die die Qualität des eingehenden Datenmaterials sicherstellen, gleichzeitig aber auch über das erforderliche Wissen über GIS verfügen und durch Datenbankexperten in ihrer Arbeit unterstützt werden.
Für das Projekt "Strategisches Handlungskonzept Hüller Bach" (Abb. 3) haben wir auf Kundenwunsch und aufgrund des hohen Verbreitungsgrades beispielsweise mit der Software ARCVIEW gearbeitet. In dem Projekt werden für ein ca. 80 km² großes Einzugsgebiet modellhaft die grundlegenden Probleme der Entflechtung von Regen- und Schmutzwasser im Emschergebiet insbesondere mit Blick auf die Wechselwirkung Kanal-Gewässer-Grundwasser untersucht. Schwerpunkte sind:
- Fließverhalten des Grundwassers
- Qualität des Grundwassers
- Auswirkung der Abdichtung von Kanälen und der Anhebung von Gewässersohlen
- Auswirkung von Altlasten
- Zukünftige Regenwasserabführung
- Wasserwirtschaftliche Rahmenbedingungen für die Flächenentwicklung und Stadtplanung
Die erfassten Daten finden Eingang in Niederschlag-Abfluss-, Grundwasser-, Gewässer-, Schmutzfracht- und Kanalnetzmodelle. Mit Hilfe eines GIS ist es möglich, Einzelaussagen miteinander zu verschneiden um aussagekräftige, thematische Karten zu generieren. Abb. 4 zeigt beispielsweise für das Einzugsgebiet des Hüller Baches, welche Schächte der Kanalisation in Kontakt mit dem Grundwasser stehen (blau) und welche nicht (rot).
Unser Fazit
Das Datenmanagement in GIS hat große Stärken. Insbesondere in Anbetracht der EU-Wasserrahmenrichtlinie müssen diese Stärken genutzt werden. Dabei sind die in das GIS eingehenden Daten als Kernstück anzusehen und dementsprechend mit größter Sorgfalt zu behandeln. Stellt man erst bei der Verwendung der erhobenen Daten fest, dass diese quantitativ, qualitativ oder inhaltlich unzureichend sind, ist es in der Regel zu spät. Nachträgliche Erhebungen und Prüfungen sind erforderlich, vorgegebene Termine können nicht gehalten werden.
Sicherheit ist nur dann gegeben, wenn die Datenerhebung von Fachleuten ausgeführt wird, die wissen, worauf es ankommt.
