APIS

APIS-Ausweisung von Parameter-und Randbedinungsunsicherheiten in Berechnungsergebnisse von Umweltinformationssystemen. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung innovativer Verfahren und Methoden, um die Unsicherheiten in der Parameter- und Randbedingungsbestimmung auch in den Berechnungsergebnissen von Umweltinformations- und -bewertungssystemen ausweisen zu können. Solche Systeme sind zumeist Rechenmodelle, die z.B. Konzentrationen berechnen. Überschreiten die berechneten Zahlenwerte bestimmte Grenzwerte werden dann definierte Handlungen (Sanierungsmaßnahmen o.ä.) ausgelöst. Bislang erfolgt hier stets eine Entscheidungsfindung auf der Grundlage von EINER Zahl (vgl. Abbildung linke Spalte). Ebenso wird zusätzliches vorhandenes "verbales" Fachwissen i.d.R. überhaupt nicht berücksichtigt, da es nicht als Zahlenwert darstellbar ist.       Grundlage der klassischen Umweltinformations- und -bewertungssysteme sind i.d.R. mathematische Modelle. Diese erfordern zur Bedienung ein hohes Maß an Fachwissen können aber letztendlich, modellbedingt, die langjährigen praktischen Erfahrungen von Bearbeitern nicht berücksichtigen. Diese Erfahrungen liegen nämlich als „verbales Wissen“ vor und lassen sich aber nicht ohne weiteres mit den Modellen kombinieren, die „diskretes Wissen“ (also konkrete Zahlen) voraussetzen. Desweiteren mangelt es diesen Bewertungssystemen an der Berücksichtigung von Unsicherheiten in den Eingangsdaten, die in der Realität gerade im Bereich von Umwelt, Boden und Grundwasser vorhanden sind. Aus diesem Grund soll in diesem Vor­haben die Einbeziehung von Unsicherheiten vorhandener Eingangsdaten sowie die systematische Verarbeitung „verba­len Wissens“ für die Bearbeitung typischer umwelttechnischer Fragestellungen untersucht werden. Die Innovation besteht in der Verknüpfung der klassischen direkten Berechnungen mit den neuen mathematischen Verfahren. In der folgenden Abbildung ist das künftige Zusammenspiel der vorhandenen, klassischen, direkten Rechenmodelle mit den neuen, modernen mathematischen Werkzeugen (Bewertungstool) dargestellt.           Kopplung der Rechenmodelle (Prognosewerkzeug) mit mathemat. Verfahren zur Berücksichtigung der Unsicherheiten (Bewertungstool) Um „verbales Fachwissen“ systematisch zu erschließen und es mit einem Modell zu kombinieren, soll die „Fuzzy-Logik“ genannte Technik eingesetzt werden. Diese Technik wird seit geraumer Zeit in der Regelung und Steuerung von Maschinen verwendet und erlaubt speziell die Verarbeitung von menschlichem, also unscharfem Wissen. Um Expertenwissen auf diesem Weg in Schwankungsbreiten von Modellparametern zu übersetzen, müssen also entsprechende „Fuzzy Logik“-Verfahren und Regeln für diese Branche und für typische Aufgabenstellungen erarbeitet werden. Die Verbindung zu den eingesetzten Umweltbewertungssystemen soll dabei über die Definition von Eingangsdaten und Randbedingungen hergestellt werden. Für die Modellberechnung, unter Berücksichtigung der mit „Fuzzy-Logik“ festgelegten Parameterspannweiten, soll die sogenannte „Ensemble“-Technik eingesetzt werden. Bei meteorologischen Atmosphärenmodellen zur Wettervorhersage eingesetzt, soll sie Modellen im Boden- und Grundwasserbereich die Möglichkeit geben, vorgegebene Spannweiten von Parametern in die Berechnung der Ergebnisse mit einzubeziehen. Die Innovation besteht hierbei in neu zu entwickelnden Verfahren und Methoden, die diese Technologie erst für den Einsatz in der Umweltsystemmodellierung möglich machen.