Katastrophen wie extreme Hochwasserereignisse stellen eine große Bedrohung für Mensch,
Kultur und Wirtschaft dar. Fast immer führen sie zu erheblichen Schäden und hohen
volkswirtschaftlichen Kosten. Zwar existiert die Kenntnis über Schutzmaßnahmen, doch
oft scheitern diese zum einen an mangelnder Information über verfügbare Ausrüstungen,
zum anderen an den komplexen Kommunikationsstrukturen zwischen den Beteiligten.
Für eine effektive Gefahrenabwehr ist ein reaktionsschnelles Krisenmanagement mit klar
strukturierten Zuständigkeiten von zentraler Bedeutung. Nur durch die schnelle Verfügbarkeit
der richtigen Informationen können Schutzmaßnahmen erfolgreich durchgeführt,
und Schäden vermieden werden. IT- gestützte Hochwassermanagementsysteme können
hierzu einen wesentliche Hilfestellung leisten.
Für viele Maßnahmen im operativen Hochwasserschutz werden in hohem Maße Geoinformationen
benötigt. Darunter versteht man raumbezogene Daten, die mit thematischen
Informationen verknüpft sind. In dieser Arbeit wird die Rolle von Geodaten und Ressourcen
anhand von Maßnahmen der Gefahrenabwehr im Hochwasserschutz diskutiert. Darauf
aufbauend wird eine Datenbank und ein webbasierter Kartenclient (WebGIS) entworfen
und prototypisch implementiert. Über diese Anwendung ist es möglich, akut benötigte
Ressourcen aus Lagerorten zu wählen, und für den Einsatz buchen zu können. Durch
entscheidungsunterstützende Funktionalitäten können akute Planungen maßgebend verbessert
werden. Desweiteren werden Evakuierungsmaßnahmen dahingehend unterstützt,
dass der Kartenclient das Anlegen von Stellen und Flächen ermöglicht. Im Rahmen eines
Prozessmanagementsystems bietet dieses System eine zentrale Hilfestellung bei der
koordinierten Planung und Durchführung kritischer Hochwasserschutzmaßnahmen.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Motivation
1.2 Zielsetzung
1.3 Aufbau der Arbeit
2 Grundlagen
2.1 Allgemeines
2.2 Hydrologische Grundlagen
2.2.1 Begriffsklärung
2.2.2 Historische Daten
2.2.3 Hochwasservorhersage
2.3 Rechtliche Grundlagen
2.3.1 Vorsorgender Hochwasserschutz
2.3.2 Hochwasserbekämpfung
2.3.3 Hochwassernachsorge
2.4 Fazit
3 Hochwassermanagement
3.1 Strategien des Hochwasserschutzes
3.2 Bauliche Anlagen im Hochwasserschutz
3.2.1 Deiche und Dämme
3.2.2 Hochwasserschutzwände
3.3 Organisations- und Verhaltensvorsorge
3.3.1 Beteiligte und Aufgabenverteilung
3.3.2 Hochwasseralarm- und Einsatzpläne
3.3.3 Hochwassergefahrenkarten
3.4 Maßnahmenmanagement
3.4.1 Deichverteidigung
3.4.2 Einsatz mobiler Schutzsysteme
3.4.3 Evakuierungen
3.4.4 Versorgungsinfrastruktur
3.4.5 Logistik für benötigte Hilfsmittel und Ausrüstungen
3.5 Fazit
4 Nutzung digitaler Karten im Hochwassermanagement
4.1 Geoinformationen im operativen Hochwasserschutz
4.1.1 Rolle von Geo- und Sachinformationen im Hochwassermanagement
4.2 Nutzung webbasierter Kartographie
4.2.1 WebGIS
4.2.2 Beispiele
4.3 IT-gestützte Hochwassermanagementprozesse mittels WebGIS
4.3.1 Einsatzplanung von Ressourcen
4.3.2 Evakuierungszonenplanung
4.4 Fazit
5 Entwurf einer Web-Mapping Applikation
5.1 Datenbankmodell
5.1.1 Gliederung der Ressourcen im Hochwasserschutz
5.1.2 Relationaler Datenbankentwurf
5.2 Beschreibung der Applikation
5.3 Verwendete Techniken
5.3.1 UMN Mapserver
5.3.2 PHP Mapscript
5.3.3 PostgreSQL und PostGIS
5.3.4 Terminfunktionen
5.3.5 Kartengrundlage
5.4 Einbindung in das Prozessmanagementsystem AristaFlow
6 Anwendungsbeispiel
6.1 Szenario: Deichverteidigungsmaßnahme planen
6.2 Szenario: Evakuierungsfläche anlegen
6.3 Fazit
7 Zusammenfassung und Ausblick
7.1 Fazit
7.2 Ausblick
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Konzeption und Entwicklung eines webbasierten Kartenclients (WebGIS), der speziell auf die Bedürfnisse des operativen Hochwassermanagements zugeschnitten ist. Die Forschungsfrage fokussiert sich darauf, wie durch die nahtlose Integration von Geodaten-Visualisierung in ein bestehendes Prozessmanagementsystem die Planung, Koordination und Zuteilung kritischer Ressourcen in zeitkritischen Hochwasserereignissen effizienter gestaltet und die verantwortlichen Akteure kognitiv entlastet werden können.
- Entwurf eines datenbankgestützten Ressourcen-Modells für den Hochwasserschutz
- Konzeption und Implementierung einer WebGIS-Applikation
- Integration der Kartenanwendung in die Prozessmanagement-Umgebung AristaFlow
- Analyse der logistischen Herausforderungen bei der Deichverteidigung und Evakuierung
- Automatisierte Unterstützung bei der Ressourcenplanung und bei Evakuierungszonen
Auszug aus dem Buch
1.1 Motivation
Die Bewältigung von Hochwasserereignissen an Küsten und an Flüssen stellt ein großes und komplexes Problemfeld dar, das regional wie überregional koordiniertes Handeln erfordert. Gefahren, wie das drohende Versagen von Deichen, baulicher Infrastrukturen, oder die Überflutung ganzer Siedlungen müssen deshalb frühzeitig erkannt werden, und durch Maßnahmen des operativen Hochwasserschutzes abgewehrt werden, um Personen und Sachgüter zu schützen. Zwar existieren Verhaltensstrategien, Einsatzpläne und Regelwerke, jedoch zeigt sich immer wieder, das viele Maßnahmen in diesen Extremsituationen nicht einwandfrei praktizierbar sind.
Viele Beteiligte wie Hilfsorganisationen, Rettungsdienste, öffentliche Verwaltungen und auch freiwillige Helfer sind gemeinsam an der Lösung der Problematik beteiligt. Oftmals fehlt es hier an geeigneten Komminikations- und Koordinationseinrichtungen, die die Abläufe geregelt, und nachweislich korrekt ausführen. Die Wahl und Durchführung geeigneter Hochwasserschutzmaßnahmen, sowie die Ablaufkontrolle von Evakuierungen sind oftmals Aufgaben weniger Führungskräfte, die aber dann aufgrund der hohen Komplexität der Ereignisse in ihre Entscheidungsfindung überfordert sind. Häufig besteht die Problematik darin, im richtigen Moment die richtigen Hilfsmittel zur Durchführung der Maßnahme zur Hand zu haben. Geoinformationen, also Informationen über die Lage und die Thematik geographischer Objekte spielen hierbei eine große Rolle. Ressourcen, wie Transportmittel, Rettungskräfte und Deichverteidigungsmaterial sind oft verteilt in Organisationen und Lagerorten vorhanden, doch der Zugriff auf die Informationen ist erschwert.
Darum wird im operativen Hochwasserschutz verstärkt Informationstechnologie eingesetzt, um die beteiligten in der Planung, Koordinierung und Überwachung der Maßnahmen zu unterstützen und zu entlasten. Viele dieser Technologien, wie breite Kommunikationsplattformen, Webanwendungen, Datenbanken und geographische Informationssysteme sind mittlerweile ausgereift, um praktikabel im Rahmen des Katastrophenschutzes eingesetzt werden zu können.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Einführung in die Problematik komplexer Hochwasserereignisse, die Notwendigkeit von IT-Unterstützung im Katastrophenschutz und die Darstellung der Zielsetzung sowie des Aufbaus der Arbeit.
2 Grundlagen: Allgemeine Einführung in Katastrophenschutz und Hochwasser, Behandlung hydrologischer Kenngrößen, rechtliche Rahmenbedingungen und eine methodische Betrachtung der Vorsorge, Bewältigung und Nachsorge.
3 Hochwassermanagement: Detaillierte Beschreibung der Strategien, baulichen Anlagen, organisatorischen Vorsorge sowie des Maßnahmenmanagements bei der Deichverteidigung, mobilen Schutzsystemen und Evakuierungen.
4 Nutzung digitaler Karten im Hochwassermanagement: Untersuchung der Rolle von Geoinformationen, Einführung in das WebGIS als Technologie und Darstellung von Anwendungsfällen im operativen Hochwasserschutz.
5 Entwurf einer Web-Mapping Applikation: Vorstellung des Datenbankmodells, der Systemarchitektur, der verwendeten Open-Source-Techniken (UMN Mapserver, PostGIS) und der Integration in das Prozessmanagementsystem AristaFlow.
6 Anwendungsbeispiel: Praktische Demonstration der entwickelten Anwendung anhand konkreter Szenarien zur Deichverteidigung und zur Evakuierungsplanung.
7 Zusammenfassung und Ausblick: Fazit der Arbeit hinsichtlich der Effizienzsteigerung durch IT-gestütztes Gefahrenmanagement sowie ein Ausblick auf zukünftige Erweiterungspotenziale wie automatisierte Analysen.
Schlüsselwörter
Hochwassermanagement, WebGIS, Katastrophenschutz, Ressourcenplanung, Deichverteidigung, Evakuierung, Geoinformationen, Prozessmanagementsystem, AristaFlow, UMN Mapserver, PostGIS, Datenbankmodell, Gefahrenabwehr, Kartographie, IT-Unterstützung
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Konzeption und Entwicklung eines webbasierten Kartenclients zur Unterstützung des operativen Hochwassermanagements.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Die zentralen Themen umfassen die Ressourcen- und Evakuierungsplanung, die logistische Koordination von Einsatzkräften sowie die Integration geographischer Daten in prozessorientierte IT-Systeme.
Was ist das primäre Ziel der Forschungsarbeit?
Das primäre Ziel ist die Schaffung eines einheitlichen WebGIS-Systems, das die kognitive Entlastung der Akteure bei der Entscheidungsfindung während akuter Hochwasserereignisse ermöglicht.
Welche wissenschaftlichen Methoden werden angewendet?
Es werden eine systematische Analyse von Prozessanforderungen im Hochwasserschutz durchgeführt sowie ein relationales Datenbankmodell und eine Web-Mapping-Applikation prototypisch implementiert.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil behandelt die theoretischen Grundlagen des Hochwassermanagements, die Rolle von Geodaten, das Design der WebGIS-Applikation und die praktische Anwendung innerhalb von Prozessabläufen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die wichtigsten Schlüsselwörter sind Hochwassermanagement, WebGIS, Katastrophenschutz, Ressourcenplanung und AristaFlow.
Warum ist eine Georeferenzierung für Ressourcen in der Datenbank so wichtig?
Die Georeferenzierung ist entscheidend, um im Notfall in Echtzeit die räumliche Distanz zwischen Schadensorten und Materiallagern zu ermitteln und so eine effiziente Logistik zu gewährleisten.
Welche Rolle spielt die Zeitkomponente bei den Ressourcenabfragen?
Da Ressourcen begrenzt sind, muss das System mittels Zeitstempeln sicherstellen, dass Hilfsmittel wie LKW oder Pumpen nicht zeitgleich für verschiedene Maßnahmen reserviert werden.
- Quote paper
- Dipl.-Ing. Clemens Portenlänger (Author), 2008, Konzeption und Entwicklung eines webbasierten Kartenclients zur Ressourcenplanung im operativen Hochwassermanagement, Munich, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/286707
