MoRE Developer

Aus MoRE-Wiki
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Hier wird zunächst beschrieben, wie MoRE Developer gestartet werden kann. Es erfolgt eine Beschreibung des Designs der Benutzeroberfläche MoRE Developer. Die Vorgehensweise zur Einbindung einer anderen räumlichen Modellierungsgrundlage sowie zur Einbindung und Veränderung von Eingangsdaten und Modellierungsansätzen in MoRE wird ebenfalls hier erläutert. Zudem wird beschrieben, wie Ergebnisse erzeugt und ausgegeben werden können.


Inhaltsverzeichnis

MoRE starten

Zum Starten der Multi-User-Version, wird die entsprechende Verknüpfung („MoRE_UBA_DE“) im Ordner „UBA“ bzw. im jeweiligen Ordner eines anderen Projekts gestartet. Gegebenenfalls muss die Ausführung anschließend noch bestätigt werden.

Verknüpfung zu MoRE.png


Zum Starten einer Einzelplatzanwendung (SQLite-Version) genügt das Starten der Datei „MoRE“, die im jeweiligen Projektordner vorhanden ist:

Anwendung MoRE.png


Lese- und Schreibmodus

MoRE startet automatisch im Lesemodus. In diesem Modus können keine Einstellungen, abgesehen von Oberflächenkonfigurationen, geändert werden. Um Variablen, Eingangsdaten, Formelinhalte oder andere Elemente des MoRE-Systems zu ändern, hinzuzufügen oder zu löschen, ist die Aktivierung des Schreibmodus notwendig. Der jeweils aktive Modus ist in der untersten Leiste der Benutzeroberfläche sichtbar und kann durch einmaliges Klicken auf den grünen bzw. gelben Button in den Schreib- bzw. Lesemodus geändert werden:

Lese-Schreib-Modus.png


Aufbau der MoRE Developer Benutzeroberfläche

Die MoRE Developer-Oberfläche besteht aus verschiedenen Komponenten:

Developer-Oberfläche.png


  • Übersicht der Sachdatentabellen (linkes Fenster)
  • Datengitter (mittleres Fenster), in welchem die Einträge einer ausgewählten Sachdatentabelle angezeigt werden
  • Attributfenster (rechtes oberes Fenster) und
  • Strukturfenster (rechts unteres Fenster), die jeweils ergänzende Informationen zum ausgewählten Datensatz im Datengitter anzeigen.


Zudem verfügt MoRE über zwei Werkzeugleisten mit Werkzeugen verschiedener Funktion, die in der Titelleiste des Datengitters sowie im Attributfenster angezeigt werden. Alle genannten Komponenten werden in den folgenden Abschnitten näher erläutert.


Sachdatentabellen

Über MoRE Developer können die Daten aus der PostgreSQL-Datenbank abgerufen werden. Diese Daten sind in den Sachdatentabellen aufgeführt und zu den übergeordneten Ordnern Dokumentation, Eintragsmodellierung, Gewässermodellierung und Validierung sowie Übersetzung (nur als Administrator sichtbar) zusammengefasst. Sachdatentabellen werden ausgewählt, indem mit der Maus auf den Namen der gewünschten Sachdatentabelle geklickt wird. Dabei erscheint ein roter Pfeil vor dem Namen der ausgewählten Sachdatentabelle und der Name wird blau hinterlegt. Es kann immer nur eine Sachdatentabelle ausgewählt werden.

Sachdatentabelle.png


Sachdatentabellen Dokumentation

In den diesen Sachdatentabellen werden die Metadaten zu den verwendeten Grundlagendaten und die daraus erzeugten Eingangsdaten verwaltet. Weitere Informationen finden Sie im Dokumentationsmodul.


Sachdatentabellen Eintragsmodellierung

Diese Sachdatentabellen enthalten zunächst die räumlichen Modelleinheiten, sowie die Metadaten, die alle den Eingangsdaten zugewiesenen Variablen verwaltet. Alle Werte der Eingangsdaten können abgerufen werden. In diesem Modul werden ebenfalls alle Berechnungsansätze definiert und die erzeugten Ergebnisse angezeigt. Darüber hinaus können hier die Einstellungen zum Anzeigen von Daten im MoRE Visualizer getroffen werden. Alle Untereinheiten werden im Folgenden näher erläutert.


Räumliche Modelleinheiten

Die räumlichen Modelleinheiten sind die Basis für die Modellierung. Derzeit sind als räumliche Modelleinheiten Analysegebiete, Punktquellen und Planungseinheiten implementiert:

Sachdaten Modelleinheiten.png


Die Analysegebiete sind die primäre räumliche Modelleinheit, auf der letztendlich alle Berechnungen ablaufen können. Es handelt sich dabei um hydrologische Teileinzugsgebiete oder bspw. Wasserkörper. Damit die Modellierung auf Ebene der Analysegebiete durchführbar ist, müssen alle räumlich verteilten Grundlagendaten im GIS-Präprozessing für die Analysegebiete gemittelt oder aufsummiert werden. Dies gilt insbesondere für alle Daten, die Eintragspfaden mit diffusem Eintragsmuster zugeordnet sind z.B. Depositionsraten von Stickstoff oder Schwermetallen. Für Eintragspfade, über die punktuell Einträge in die Gewässer gelangen, können Modellierungen zusätzlich auf Ebene der einzelnen Punktquellen durchgeführt werden. Dies dient u.a. der Vermeidung von Ungenauigkeiten, die beim Aggregieren von punktuellen Einträgen auf die Fläche der Analysegebiete entstehen. Die detaillierte Erfassung der Punktquellen erlaubt, bspw. für kommunale Kläranlagen von vorhandenen Verfahrensstufen und Anlagengröße abhängig, zielgerichtete Maßnahmen zu implementieren. Zudem ist die Möglichkeit zur Einbindung verbesserter Modellierungsansätze gegeben, insbesondere bei Stoffen bzw. Stoffgruppen, deren Eintrag sehr gut mit punktquellenspezifischen Kenngrößen korreliert. Zurzeit werden kommunale Kläranlagen, industrielle Direkteinleiter und Altbergbaustandorte als Punktquellen für die Modellierung in MoRE genutzt. Auch eigene Punktquellen können ohne großen Aufwand in MoRE hinzugefügt werden. Als räumliche Bezugsebene in der WRRL spielen die Planungseinheiten eine zentrale Rolle in Deutschland. Dabei handelt es sich um größere räumliche Einheiten, mithilfe derer die Bewirtschaftungsplanung nach WRRL stattfindet. Diese wurden in MoRE implementiert und zudem ein Algorithmus entwickelt, der die auf Ebene der Analysegebiete berechneten Einträge auf die Planungseinheiten aggregiert.


Metadaten

Dieses Untermenü enthält Informationen zu den Variablen, zur Visualisierung und zu den Literaturquellen, eine Änderungshistorie des Modells und die Verwaltung voreingestellter Auswahlfelder:

Sachdaten Metadaten.png


In der Tabelle alle Variablen sind alle Variablen und Konstanten mit Namen, Art, Herkunft und Anzahl der Formeln, in denen sie verwendet werden, aufgeführt. Nach ihrer Art können die Variablen konstant, raumbezogen, raum- und zeitbezogen, punktbezogen oder punkt- und zeitbezogen sein. Entsprechend dieser Einteilung sind die Variablen zudem in getrennten Tabellen (Metadaten > Modellkonstanten, Metadaten > Analysegebiets-Variablen, Metadaten > zeitbezogene Analysegebiets-Variablen, Metadaten > Punktquellen-Variablen, Metadaten > zeitbezogene Punktquellen-Variablen) aufgeführt und mit zusätzlichen Attributen wie z. B. Beschreibung, Familienzugehörigkeit, Einheit oder Pfadbezug versehen. Weiterhin wird in der Sachdatentabelle die Zuordnung von Stoffen zu bestimmten Stoffgruppen (Metadaten > Stoffe) und die Einteilung der Jahre in Bilanzzeiträume (Metadaten > Bilanzzeiträume) vorgenommen. Außerdem kann unter dem Menüpunkt Aggregierung Endergebnisse definiert werden, welche Ergebnisse auf Ebene der Planungseinheiten zu aggregieren sind, um Endergebnisse für Planungseinheiten ausgeben zu können.


Eingangsdaten

Die Sachdatentabelle der Eingangsdaten enthält alle Daten, die für die Modellierung verwendet werden:

Sachdaten Eingangsdaten.png


Diese werden in der Regel aus Primärdaten aufbereitet, um für die Modellierung Eingangsdaten auf Ebene der Analysegebiete oder der Punktquellen zu erstellen. Bei den Primärdaten kann es sich sowohl um allgemeine, als auch um stoffspezifische Daten handeln, die als stetige (z.B. digitales Höhenmodell) oder diskrete, regionalisierte geographische Daten (z.B. Landnutzung, Bodentyp, Topographie, atmosphärische Deposition) vorliegen können. Teilweise sind Primärdaten nur als Punktdaten verfügbar, werden aber als regionalisierte Information benötigt, so dass eine räumliche Interpolation mit geostatistischen Methoden durchgeführt wird. Bei zeitlich variablen Primärdaten, die für spezifische Zeitpunkte oder Zeiträume verfügbar sind, liegen teilweise Lücken im Zeitverlauf vor, die mithilfe von zeitbezogenen Interpolationsmethoden gefüllt werden. Wenn erforderlich, werden die Primärdaten in einem letzten Schritt auf Basis der Analysegebiete in einem geographischen Informationssystem (GIS) flächengewichtet aggregiert. Die so erhaltenen Eingangsdaten können über die graphische Benutzeroberfläche MoRE Developer in die Datenbank importiert werden.

Basierend auf der zeitlichen und räumlichen Variabilität können die Eingangsdaten in fünf Gruppen eingeteilt werden:

  • konstante Daten (Modellkonstanten)
  • Räumlich variable Daten (Analysegebiets-Variablen)
  • Räumlich und zeitlich variable Daten (zeitbezogene Analysegebiets-Variablen)
  • Punktbezogene Daten (Punktquellen-Variablen)
  • Zeitliche variable punktbezogene Daten (zeitbezogene Punktquellen-Variablen)

Zusätzlich können in dieser Sachdatentabelle Statistiken der Eingangsdaten abgerufen werden. Diese sind verfügbar für Analysegebiets-Variablen und zeitbezogene Analysegebiets-Variablen. Als statistische Maße werden das Minimum und Maximum, sowie der Durchschnitt und die Standardabweichung im Datengitter angezeigt:

Sachdaten Statistik.png


Berechnung

Diese Sachdatentabelle beinhaltet die Algorithmen des Modells zur Ermittlung der Stoffeinträge in die Oberflächengewässer über die verschiedenen Eintragspfade. Dabei bildet ein Rechenstapel in der Regel einen Bilanzierungsansatz für einen Eintragspfad der Wasser- bzw. Stoffströme ab, so z.B. bei dem Rechenstapel „Stickstoff-Einträge über Grundwasser“. Jeder Rechenstapel besteht aus einem oder mehreren Rechenwegen. Diese wiederum bestehen aus mehreren aufeinander folgenden Rechenschritten, die durch einzelne Formeln (entsprechend den Rechenschritten) abgebildet werden. Im Unterordner Übersichten befinden sich Tabellen zur übersichtlicheren Darstellung der Zuordnung von Formeln, Rechenwegen und Rechenstapeln. Näheres zur Implementierung von Berechnungsansätzen findet sich in diesem Abschnitt. Die Sachdatentabelle Grundwassertransfer ist ebenfalls in diesem Verzeichnis abgelegt. Außerdem stehen hier der Variantenmanager und der Maßnahmenmanager sowie Informationen zum Abflussbaum zur Verfügung.

Sachdaten Berechnung.png


Ergebnisse

Die Sachdatentabelle Ergebnisse enthält im Unterordner vorläufig alle erzeugten Ergebnisse als vorläufige Rechenläufe bzw. als detailliertes Protokoll. Im Ordner endgültig können die geprüften Ergebnisse in Ergebnissätzen gespeichert sowie Statistiken eingesehen werden. Zur Verwaltung und dem Export von Ergebnissen informieren die Abschnitte Ergebnisse exportieren und Ergebnisse in Ergebnissätzen anlegen. Zudem ist in diesem Unterverzeichnis der Abflussbaum mit seinen Verzweigungen aufgeführt.

Sachdaten Ergebnisse.png


Visualisierung

In dieser Sachdatentabelle sind die Tabellen Bilanzgrößen, Einheiten und Stoffe hinterlegt. Über das Anwählen der Bilanzgrößen und Stoffe mit einem Haken, kann der Nutzer die Visualisierung anpassen.

Sachdaten Visualisierung.png


Sachdatentabelle Validierung

Über die Sachdatentabellen zur Validierung sind die täglichen Abflusswerte der Abflussmess-stellen, die Gütedaten von Gütemessstellen sowie die daraus erzeugten Gewässerfrachten abrufbar.

Sachdaten Validierung.png


Sachdatentabelle Übersetzung und Verwaltung

Das Übersetzungs- und Verwaltungsmodul sind nur für den Administrator in der PostgreSQL Datenbank sichtbar. Das Flussgebietsmanagementsystem MoRE wurde für den Gebrauch in deutscher und englischer Sprache optimiert. Ein Übersetzungslauf spürt automatisch neu eingeführte Ausdrücke, die noch keine Übersetzung im MoRE-Wörterbuch haben, auf. Diese Ausdrücke müssen mithilfe des Übersetzungsmoduls übersetzt werden, damit die Übersetzung der deutschen Version in die englische Version und umgekehrt durchgeführt werden kann. Im Verwaltungsmodul können einige grundlegende Einstellungen im Hinblick auf die Quelle der Datenbank, Struktur, Attribute und Aussehen der Sachdatentabelle, Benutzerrechte, vordefinierte Filter, Auslöser für Fehlernachrichten etc. vorgenommen werden.


Datengitter

Beim Klicken auf Sachdatentabellen wird im Datengitter in der Mitte des Bildschirms deren Inhalt tabellarisch angezeigt. Der Inhalt des Datengitters und die Überschrift des Fensters ändern sich demnach in Abhängigkeit von der ausgewählten Sachdatentabelle. Die Auswahl eines oder mehrerer Datensätze aus einer gelisteten Sachdatentabelle erfolgt über einen Klick am linken Rand des Datengitters. Der oder die ausgewählten Datensätze werden blau hinterlegt. Über die Werkzeugliste ist die Anwendung von Filtern bei der Selektion von Datensätzen nutzbar.


Attributfenster

Im oberen rechten Fenster werden ergänzend zu den im Datengitter angezeigten Informationen weitere Details zu dem ausgewählten Eintrag einer Sachdatentabelle angezeigt. In Abhängigkeit vom ausgewählten Datensatz im Datengitter ändern sich die Überschrift und der Inhalt des Fensters. Im Attributfenster können neue Datensätze angelegt und verändert werden.


Strukturfenster

Im unteren rechten Fenster wird die Struktur des im Datengitter ausgewählten Datensatzes angezeigt. Diese Ansicht ist bspw. für die Untermenüs aus der Sachdatentabelle Berechnung hilfreich. Ist die Tabelle Formeln geöffnet, werden unter dem Strukturfenster die Varianten angezeigt. Bei der Tabelle Rechenwege werden die einzelnen Rechenschritte aufgeführt und bei der Tabelle Rechenstapel sind die einzelnen Rechenwege gelistet. Um Details zu den angezeigten Einträgen im Strukturfenster einzusehen, muss man auf die Einträge (n Varianten, n Rechenschritte, n Rechenwege) klicken. Dann werden im Datengitter weitere Informationen angezeigt:

Strukturfenster Datengitter.png


Das Strukturfenster ist zudem auch bei den Sachdatentabellen Eintragsmodellierung > Visualisierung sowie Eintragsmodellierung > räumliche Modelleinheiten von Relevanz.


MoRE-Werkzeugleisten

In MoRE sind zwei Werkzeugleisten implementiert, die den Austausch mit der PostgreSQL-Datenbank ermöglichen und über die Datensätze angelegt, sowie verändert werden können. Zudem kann über die Werkzeuge die Ansicht des Datengitters und des Attributfensters verändert werden. Auch können Listen nach Excel exportiert werden. Schlussendlich können die Berechnungen über die Werkzeugleiste gestartet werden.


Werkzeugleiste im Datengitter

MoRE verfügt im oberen Bereich des Datengitters über eine Werkzeugleiste, die in Abhängigkeit von der ausgewählten Sachdatentabelle unterschiedliche Werkzeuge zur Verfügung stellt.

Diese umfassen die folgenden Funktionen:

  • Werkzeug Filter.png Filter: Datensätze nach bestimmten Kriterien filtern
  • Werkzeug Filterauswahl.png Filter entsprechend der Auswahl: Datensätze nach bestimmten Kriterien innerhalb einer Spalte filtern
  • Werkzeug Filterdefinition.png vordefinierter Filter: nach häufigen Selektionskriterien filtern
  • Werkzeug Filteraufheben.png Filter aufheben: zuvor gesetzte Filter aufheben und alle Datensätze anzeigen
  • Werkzeug Export.png Export: Inhalt des Datengitters nach MS Excel exportieren
  • Werkzeug Statistik.png Statistik ausgeben: statistische Daten der Analysegebiete, Planungseinheiten und Punktquellen in tabellarischer Form und als Diagramm in Excel ausgeben
  • Werkzeug Sonderfunktionen.png Sonderfunktionen: Ausführung einiger Sonderfunktionen des Rechenkerns
  • Werkzeug Suchen.png Suchen und Ersetzen: mehrere Einträge gleichzeitig verändern/ersetzen
  • Werkzeug Löschen.png Löschen: Datensätze löschen


Werkzeugleiste im Attributfenster

Im Attributfenster ist eine weitere Werkzeugleiste implementiert. Diese umfasst die Funktionen:

  • Werkzeug Sortieren.png Sortieren: Einträge im Attributfenster sortieren
  • Werkzeug Neu.png Neu: neue Datensätze anlegen, übernehmen oder verwerfen
  • Werkzeug Export.png Export: Inhalt des Attributfenster exportierten
  • Werkzeug Dokumente.png Dokumente: pdf-Dokumente zu den Datensätzen hochladen


Werkzeugleiste in der Titelleiste

Auch in der Titelleiste von MoRE ist eine Werkzeugleiste verfügbar, die die folgenden Werkzeuge beinhaltet:

  • Werkzeug Datenbank.png Parameter-Datenbank öffnen: Entwickler-Tool mit Zugriff auf die Datenbank (für Anwender nicht zugänglich, da passwortgeschützt)
  • Werkzeug Parameter.png Parameter prüfen: SQLs, die diverse Tabellen befüllen, überprüfen und Datentypen der Felder ggf. aktualisieren
  • Werkzeug Baumstruktur.png Baumstruktur der Tabellen neu aufbauen: Ansicht der Baumstruktur aktualisieren
  • Werkzeug Systemverwalter.png als Systemverwalter anmelden: Anmeldung als Systemverwalter in der Admin-Instanz des Modells
  • Werkzeug Info.png über MoRE: Informationen zu Version und Entwicklung von MoRE
  • Werkzeug Handbuch.png MoRE-Handbuch: aktuelles Handbuch als PDF öffnen

Diese Werkzeuge sind teilweise nur verfügbar, wenn der Benutzer als Systemverwalter angemeldet ist, nicht verfügbare Werkzeuge sind ausgegraut.


Implementierung von Daten und Modellierungsansätzen

Über MoRE Developer können Einträge und Gewässerfrachten sowohl für bestehende Analysegebiete mit bereits implementierten Eingangsdaten und Berechnungsansätzen berechnet werden. Prinzipiell können die in MoRE hinterlegten räumlichen Einheiten (Analysegebiete und Punktquellen) nach Bedarf ausgetauscht werden.

Sind für ein Analysegebiet oder eine Punktquelle andere (oft detailliertere) Eingangsdaten verfügbar, können diese nach MoRE importiert werden und als Variante von Eingangsdaten bei der Modellierung verwendet werden. Unter Umständen müssen die Modellierungsansätze in Abhängigkeit von der Datenlage angepasst und als eine zur Basisvariante zusätzliche Variante gespeichert werden.

Hieraus ergibt sich die Möglichkeit, einen Eintragspfad mit unterschiedlichen Eingangsdatensätzen oder Modellierungsansätzen in verschiedenen Varianten zu berechnen. Die so erzielten Ergebnisse können miteinander verglichen werden, um die Qualität der neuen Eingangsdaten und Ansätze zu bewerten.


Implementierung von räumlichen Modellierungsgrundlagen

Implementierung neuer Analysegebiete

Ist eine andere Modellierungsgrundlage erwünscht, als die in MoRE hinterlegten Analysegebiete, müssen neue Analysegebiete in MoRE eingebunden werden. So können bspw. kleinere Gebiete, aber auch neue Flussgebietseinheiten außerhalb von Mitteleuropa eingebunden werden. Hierfür müssen im Vorfeld neue hydrologische Einzugsgebiete abgeleitet werden (bspw. mit ArcHydro oder ähnlichen geostatistischen Werkzeugen). Der Import neuer Analysegebiete erfolgt ähnlich zum Import von Eingangsdaten.


Vorbereitung der Importdateien in Excel

Zum Import neuer Analysegebiete nach MoRE liegt eine Musterdatei vor („MoRE_Import.xls“), die dem System mitgeliefert wird. Diese Datei beinhaltet ein Tabellenblatt für den Import von Analysegebieten („Analysegebiete“).


Import ins System

Ist die Sachdatentabelle Modellierung > räumliche Modelleinheiten > Analysegebiete markiert, können über die Werkzeugleiste im Datengitter (SONDERFUNKTION → EINGANGSDATEN → IMPORTIEREN) neue Analysegebiete nach MoRE integriert werden und die vorbereitete Excel-Datei ausgewählt werden. Das Häkchen bei „vorhandene Werte überschreiben“ ist standardmäßig gesetzt. Mit einem Klick auf „Datenimport starten“ werden die Daten importiert. Bitte beachten Sie: die in MoRE bestehenden Analysegebiete können Sie über die Funktion SELEKTIERTE DATENSÄTZE LÖSCHEN aus der Sachdatentabelle räumliche Modelleinheiten > Analysegebiete löschen. Gegebenenfalls müssen die hierfür hinterlegten Eingangsdaten zusätzlich aus der Sachdatentabelle Eingangsdaten > Analysegebiets-Variablen oder Eingangsdaten > zeitbezogene Analysegebiets-Variablen gelöscht werden (SONDERFUNKTION → MORE → EINGANGSDATEN LÖSCHEN).


Erzeugen eines neuen Abflussbaumes

Alle Berechnungen in MoRE erfolgen auf der Ebene der Analysegebiete. Für die Aggregierung der Stofffrachten im Gewässersystem wird ein Abflussbaum benötigt. Dieser stellt die Fließrichtung für jedes einzelne Analysegebiet dar (weitere Details s. Fuchs et al. (2010) [1], S.8). Zur Bestimmung des Abflussbaumes muss zunächst jedem Analysegebiet ein Unterlieger zugeordnet werden. Dies geschieht im Präprozessing. Der Abflussbaum liegt dann bspw. in einer Excel-Datei vor, die nach MoRE importiert werden kann. Hierbei kann es vorkommen, dass ein Gebiet in zwei verschiedene Unterlieger entwässert (z.B. bei Kanälen). Dafür wurde das Feld "Id Split" angelegt. Es gibt im Falle einer Verzweigung, die Flächen-Id des 2. Unterliegers an. Ist dieses Feld nicht leer, liegt also eine Verzweigung bzw. ein "Splitting" vor. Zur Aufteilung der Anteile auf die beiden Unterlieger wurde die Variable RM_FCT_Q_SPLIT eingeführt. Bei Berechnung der Fracht entlang des Abflussbaumes wird die Fracht bei einer Verzweigung erster Ordnung mit (1 - RM_FCT_Q_SPLIT) und bei einer Verzweigung zweiter Ordnung mit RM_FCT_Q_SPLIT multipliziert. Handelt es sich um eine überschaubare Anzahl von Änderungen an bestehenden Gebieten, so können diese in der Sachdatentabelle räumliche Modelleinheiten > Analysegebiete von Hand durchgeführt werden. Für die Eintragungen muss der Schreibmodus aktiviert werden. Danach werden in den Spalten „Id Unterlieger“ und „Id Split“ die entsprechenden Gebiete ausgewählt.

Auswahl Unterlieger.png


Soll eine andere Topologie der Modellierung zugrunde liegen, so muss diese zunächst in MoRE importiert werden. Dafür muss die Topologie als Excel-Datei unter Verwendung der Import-Vorlagendatei (Tabellenblatt „Analysegebiete") vorliegen und der Import erfolgen. Es muss mindestens ein Analysegebiet markiert sein und über SONDERFUNKTION → ABFLUSSBAUM → BERECHNEN kann der Abflussbaum erzeugt werden. Das Ergebnis wird unter der Sachdatentabelle Ergebnisse > Abflussbaum angezeigt.


Implementieren neuer Punktquellen

Die Punktquellen werden in der Sachdatentabelle Modellierung > räumliche Modelleinheiten > Punktquellen eingetragen. Dazu gibt es zwei Möglichkeiten. Die erste Möglichkeit ist ein manueller Eintrag, wofür der Schreibmodus aktiviert sein muss und im Attributfenster ein neuer Datensatz angelegt wird. Pflichtfelder sind die „Analge-Id“ und der „Typ“ der Punktquelle. Außerdem muss zwangsläufig das Analysegebiet ausgewählt werden, in dem die Punktquelle liegt.

Anlegen Punktquellen.png


Damit die Berechnung für eine Punktquelle gestartet werden kann, muss für die Punktquelle unbedingt ein Gültigkeitsbereich definiert werden. Zu beachten ist die Syntax der Gültigkeit. Der Zeitraum der Gültigkeit wird mit Bindestrich zwischen Anfangs- und Endjahr angegeben, einzelne Jahre werden mit Komma getrennt. Diese Möglichkeit zur Einbindung von Punktquellen ist geeignet, wenn einzelne Anlagen zu dem gesamten Anlagenkollektiv hinzugefügt werden sollen.

Syntax der Gültigkeit der Punktquellen.
Id-Anlage ... Gültigkeit
1 ... 2006-2011
2 ... 2006-2009, 2011
3 ... 2006, 2008-2009, 2011


Wenn keine Daten im System abgelegt wurden und eine lange Liste mit Punktquellen importiert werden muss, kann das Einbinden der Punktquellen über die SONDERFUNKTION → EINGANGSDATEN IMPORTIEREN in der Sachdatentabelle räumliche Modelleinheiten > Punktquellen geschehen. Zu diesem Zweck soll das Tabellenblatt „Punktquellen“ der Import-Vorlagendatei gefüllt und importiert werden. Der Import von Punktquellen erfolgt ähnlich zum Import von Analysegebieten. Die Spalten „ID Punktquelle“, „Punktquellentyp“, „Gültigkeit“ und „ID Analysegebiet“ sind unbedingt zu füllen.


Neue Datensätze anlegen

Die grundsätzliche Vorgehensweise zum Anlegen neuer Datensätze ist wie folgt:

  1. Aktivieren Sie den Schreibmodus
  2. Markieren Sie die entsprechende Sachdatentabelle im linken Fenster (Sachdatentabellen). Nun wird sie im mittleren Fenster, dem Datengitter, sichtbar.
  3. Legen Sie über die Werkzeugleiste des Attributfensters einen neuen Datensatz an.
    Anlegen Datensatz I.png
  4. Füllen Sie alle benötigten Felder aus.
  5. Fügen Sie ggf. Dokumente mit zusätzlichen Informationen an z. B. Flussdiagramme zur Berechnung, Excel-Dokumente, R-Skripte oder Literaturquellen.
    Anlegen Datensatz II.png
  6. Übernehmen Sie den Datensatz in die Datenbank. Alternativ gibt es auch die Möglichkeit den Datensatz zu verwerfen.
    Anlegen Datensatz III.png
    Anlegen Datensatz IV.png


Neue Eingangsdaten in MoRE implementieren

Um neue Eingangsdaten in MoRE zu implementieren, müssen zunächst die entsprechenden Variablen im System angelegt werden. Anschließend können die Eingangsdaten nach MoRE importiert werden. Neue Stoffe/Stoffgruppen oder Einheiten müssen zu MoRE hinzugefügt werden, bevor die Variablen angelegt werden, damit eine direkte Zuweisung möglich ist. Weitere Metadaten zu den Variablen können analog zur Vorgehensweise bei Stoffgruppen und Einheiten über Auswahlfelder in der Sachdatentabelle Dokumentation angelegt werden (z. B. Bilanzgrößen, Eintragspfade - hier als Spezifikation oder Messgrößen).


Anlegen von Stoffgruppen und Stoffen

Neue Stoffgruppen können über das Anlegen eines neuen Datensatzes unter der Sachdatentabelle Dokumentation > Auswahlfelder > Metadaten hinzugefügt werden. Im Datengitter werden in der Spalte „Titel“ unter der Bezeichnung „Metadaten > Stoffe > Stoffgruppe“ alle bereits angelegten Stoffgruppen aufgeführt.

Metadaten Stoffgruppen.png


Hier kann durch Anlegen eines neuen Datensatzes eine neue Stoffgruppe erstellt werden. Zu beachten ist die Eingabe des Namens der neuen Stoffgruppe unter „Wert“ und eines eindeutigen „Schlüssels“, z.B. in Form einer fortlaufenden Nummerierung.

Anlegen Stoffgruppe.png


Anschließend werden in der Sachdatentabelle Eintragsmodellierung > Metadaten > Stoffe die der neuen Stoffgruppe zugehörigen Stoffe angelegt. Dabei ist zu beachten, dass die „Stoffbezeichnung kurz“ nur aus Buchstaben (große und kleine) bestehen darf. Die Id des Stoffes wird automatisch durch eine fortlaufende Nummerierung ergänzt.

Liste Stoffe.png


Anlegen einer neuen Einheit

In der Sachdatentabelle Dokumentation > Auswahlfelder > Metadaten kann analog zur Vorgehensweise bei Stoffgruppen eine neue Einheit angelegt werden. Unter „Titel“ wird der Begriff „Einheit“ und unter „Wert“ wird die Einheit eingetragen. Zu beachten ist die Eingabe eines eindeutigen „Schlüssels“, z.B. in Form einer fortlaufenden Nummerierung.

Metadaten Einheiten.png


Anlegen einer neuen Messgröße

In der Sachdatentabelle Dokumentation > Auswahlfelder > Metadaten kann analog zur Vorgehensweise bei Stoffgruppen eine neue Messgröße angelegt werden. Unter „Titel“ wird der Begriff „Metadaten > Messgröße“ und unter „Wert“ wird die Bezeichnung der tatsächlichen Messgröße (z.B. Bevölkerungsdichte, Anteil, Konzentration, etc.) eingetragen. Zu beachten ist auch hier die Eingabe eines eindeutigen „Schlüssels“, z.B. in Form einer fortlaufenden Nummerierung.

Metadaten Messgrößen.png


Variablen anlegen

Wird eine neue Variable angelegt, müssen neben dem Namen der Variablen, der konform zur Nomenklatur der Variablen sein sollte, diverse Informationen als Metadaten (z.B. Variablenart, Einheit, Messgröße, Herkunft, Stoff- und Pfadbezug usw.) angelegt werden. Je nach Art der Metadaten kann entweder ein Freitext eingetragen oder der entsprechender Eintrag eines Auswahlfeldes (definiert unter der Sachdatentabelle Dokumentation > Auswahlfelder > Metadaten) ausgewählt werden.


Anlegen einer Variablen unter Metadaten

Eine neue Variable muss zunächst in der Sachdatentabelle Eintragsmodellierung > Metadaten – entsprechend der Variablenart – in den Untermenüs unter Modellkonstanten, Analysegebiets-Variablen, zeitbezogene Analysegebiets-Variable, Punktquellen-Variablen oder zeitbezogene Punktquellen-Variablen angelegt werden. Das Anlegen eines neuen Datensatzes erfolgt analog wie oben beschrieben. Hier wird beispielhaft gezeigt, wie eine neue Modellkonstante angelegt wird:

Anlegen Variable I.png Anlegen Variable II.png


Beim Anlegen des neuen Datensatzes wird unter 01-Bezeichnung der Name der neuen Variablen eingetragen (entsprechend der Nomenklatur), ggf. wird auch eine Familienvariable hinterlegt. Anschließend werden die Felder zu 02-Stoffbezug, 03-Allgemein und 04-Basisvariante ausgefüllt und der Datensatz übernommen. Wichtig ist hierbei die neue Variable einer Kategorie zuzuweisen. Zur Auswahl stehen Eingangsdaten, Zwischenergebnisse und Endergebnisse.

Eigenschaften Variable.png


Die Beschreibung unter 03-Allgemein soll auch für weitere Varianten der Variablen, die zukünftig ggf. angelegt werden, gelten. Für den Fall, dass später Varianten von Variablen angelegt werden, ist es sinnvoll, unter 04-Basisvariante die aktuell angelegte Basisvariante zu beschreiben.

Nach dem Anlegen einer Variablen sollte stets geprüft werden, ob sie unter der gewünschten Sachdatentabelle zu finden ist. Die beispielhaft angelegte Modellkonstante befindet sich unter Eintragsmodellierung > Metadaten > Modellkonstante.

Modellkonstante WWTP.png


Anlegen von Variablen mit Punktquellenbezug

In MoRE muss als erster Schritt die Definition von den Punktquellentypen erfolgen. Das Anlegen von einem neuen Typ der Punktquelle geschieht in der Sachdatentabelle Dokumentation > Auswahlfelder > Metadaten. Als „Titel“ wird die Bezeichnung „Punktquellen > Typ“ eingetragen. Unter „Wert“ wird die Bezeichnung des Punktquellentyps angegeben. Zudem muss ein eindeutiger „Schlüssel“ zu jedem Punktquellentyp zugewiesen werden, wobei der erste Schlüssel bei 1 anfangen sollte. Die Felder „Wert“ und „Schlüssel“ dürfen nicht leer sein. Wichtig ist es an dieser Stelle, dass die definierten Punktquellentypen den Einträgen in der Sachdatentabelle Eintragsmodellierung > Eingangsdaten > punktbezogene Punktquellen-Variablen bzw. zeitbezogene Punktquellen-Variablen entsprechen.

Definition Punktquellentyp.png


Als nächstes kann die neue Variable in den Sachdatentabellen Eintragsmodellierung > Eingangsdaten > punktbezogene Punktquellen-Variablen bzw. zeitbezogene Punktquellen-Variablen angelegt und definiert werden. An dieser Stelle ist wichtig, dass der richtige Punktquellentyp ausgewählt wird, der zuvor definiert wurde (siehe oben). Hier können analog zu den Analysegebiets-Variablen auch Familienvariablen, Beschreibungen und Einheiten angegeben, sowie Stoffgruppen und Stoffe zugewiesen werden.

Liste Punktquellenvariablen.png


Familien anlegen

Das Anlegen einer Variablenfamilie ist sinnvoll, wenn für mehrere Stoffe der gleiche Modellierungsansatz verwendet wird. Die Formeln müssen dann nur einmalig für die Familie angelegt werden, werden aber zur Modellierung der Einträge aller Mitglieder einer Familie verwendet. Dies ist in MoRE bislang für die Gruppe der Schwermetalle und für polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe umgesetzt. Die Familie hat immer den weniger spezifischen und demnach übergeordneten Namen. Die Namen der Familien enden bei Schwermetallen auf _HM (heavy metals). Heißt eine Familie z. B. AD_RATE_HM (Depositionsrate von Schwermetallen), so können die einzelnen Mitglieder (in diesem Fall die Spezifikationen der Schwermetalle) folgendermaßen heißen: AD_RATE_HM_CD, AD_RATE_HM_CR usw. Familien werden wie Variablen angelegt. Werden die einzelnen Mitglieder angelegt, so muss zusätzlich bei den Metadaten die Familie (unter Bezeichnung) angegeben werden.


Import neuer Daten nach MoRE

Beachten Sie bitte: Der Import von Werten (Eingangsdaten) für eine Variable ist erst möglich, nachdem eine Variable in den Metadaten angelegt und definiert wurde.


Vorbereitung der Importdateien in Excel

Zum Import neuer Daten nach MoRE liegt eine Musterdatei vor („MoRE_Import.xls“). Die Datei beinhaltet verschiedene Tabellenblätter für den Import von Analysegebieten, Gewässern, Abflusspegeln und Gütemessstellen, sowie für die unterchiedlichen Typen von Variablen (Modellkonstanten, Analysegebiets-Variablen, Punktquellen-Variablen). Die Datei wird mit dem System mitgeliefert.

MoRE kann zwar mehrere Variablen in einem Vorgang importieren, diese müssen jedoch gleicher Variablenart sein. Deswegen kann in der Importdatei immer nur ein Tabellenblatt ausgefüllt werden. Alle nicht genutzten Tabellenblätter dürfen außer den bereits vorhandenen Überschriften keine weiteren Einträge enthalten.

Eine Modellkonstante zeichnet sich dadurch aus, dass sie bei vielen oder allen Analysegebieten den gleichen Wert einnimmt. Somit reicht es meistens aus, den Namen der Variablen, ihren Wert und ihren Quellennachweis in die Importdatei einzutragen.

Die Analysegebiets-Variablen haben ggf. für jedes Analysegebiet unterschiedliche Werte, jedoch keinen Zeitbezug. Ein Beispiel hierfür ist die Fläche der Analysegebiete. In der Importdatei reicht es somit, für jedes Analysegebiet (über die ID bestimmbar) eine Zeile mit dem Variablennamen, dem entsprechenden Wert und einem Quellennachweis anzulegen. In der Summe gibt es dann 3456 Zeilen für alle 3456 Analysegebiete oder entsprechend weniger, wenn die Eingangsdaten für weniger Analysegebiete (z. B. nur für Deutschland) importiert werden sollen. Bei Punktquellen-Variablen verhält es sich ähnlich, wobei die Zeilen der importierten Tabelle der Anzahl der implementierten Punktquellen entsprechen.

Die zeitbezogenen Analysegebiets-Variablen hingegen haben sowohl für alle Analysegebiete als auch für alle Jahre unterschiedliche Werte. Somit sind für jedes Analysegebiet das Jahr, der Variablennamen, der jeweilige Variablenwert und der Quellennachweis anzugeben. Bei zeitbezogenen Punktquellen-Variablen werden ebenfalls für die Punktquellen (über die ID bestimmbar) und Jahre unterschiedliche Werte hinterlegt, sodass pro Punktquelle und Jahr eine eigene Zeile mit Variablennamen, Variablenwert und Quellennachweis benötigt werden.

Bitte beachten Sie: In MoRE ist das Anlegen von Varianten von Variablen möglich, um verschiedene Szenarien zu berechnen. Aus diesem Grunde muss für alle genannten Eingangsdaten zusätzlich die Nummer der Variante in der Importdatei angegeben werden.


Import neuer Daten ins System

Analysegebiete und Punktquellen werden in der Sachdatentabelle Eintragsmodellierung > räumliche Modelleinheiten > Name der Variablenart importiert. Dagegen können Analysegebiets-Variablen und Punktquellen-Variablen in der Sachdatentabelle Eintragsmodellierung > Eingangsdaten > Name der Variablenart importiert werden. Über die Werkzeugleiste im Datengitter kann die SONDERFUNKTION → MORE → EINGANGSDATEN IMPORTIEREN betätigt und so neue Datensätze nach MoRE integriert werden.

Sonderfunktion Import.png


Nun kann die vorbereitete Excel-Datei ausgewählt werden:

Auswahl Importdatei.png


Das Häkchen bei „vorhandene Werte überschreiben“ ist standardmäßig gesetzt. Mit einem Klick auf „Datenimport starten“ werden die Daten importiert.

Bereits importierte Daten können über SONDERFUNKTION → MORE → EINGANGSDATEN LÖSCHEN wieder aus der Datenbank entfernt werden.


Neue Modellierungsansätze implementieren

Die Modellierungsansätze in MoRE sind in der Datenbank hinterlegt und werden während einer Modellierung zusammen mit den benötigten Eingangsdaten vom Rechenkern interpretiert.

Bilanzgrößen für die Modellierung sind Einwohner, Flächen, Abflusskomponenten, Einträge, Gewässerfrachten und Kosten. Diese werden i.d.R. durch empirische Gleichungen, die in Textform in MoRE eingegeben werden können, berechnet. Der Modellierung liegen drei Ebenen zugrunde. Als kleinste Einheit ist die Formel (Gleichung) definiert. Die Aggregation mehrerer Formeln in einer bestimmten Reihenfolge wird als Rechenweg bezeichnet. Mehrere Rechenwege in einer definierten Reihenfolge bilden einen Rechenstapel. Die Rechenstapel bilden i.d.R. eine Bilanzgröße und deren Abflusskomponenten bzw. Teilpfade ab. Alle Modellierungsansätze sind in der Sachdatentabelle Eintragsmodellierung > Berechnung abgelegt.

Struktur Modellierungsansätze.png


Wenn ein neuer Ansatz erstellt wird, sollte in einem ersten Schritt auf einem Flussdiagramm festgelegt werden, welche einzelnen Berechnungsschritte durchgeführt werden sollen. Dies kann als Orientierung und Vorlage zur Umsetzung des Ansatzes in MoRE dienen und als Dokument beim Rechenstapel abgelegt werden. Zu den bereits implementierten Rechenstapeln wurden Flussdiagramme erstellt, um eine hohe Transparenz und einen guten Überblick über die in MoRE implementierten Ansätze zur Modellierung der einzelnen Bilanzgrößen zu erhalten.


Formeln anlegen

Zunächst muss die Ergebnisvariable einer Formel angelegt werden. Beim Anlegen der Variablen ist es wichtig, als Kategorie entweder Zwischenergebnis oder Endergebnis auszuwählen. Für Variablen, die als Eingangsdaten deklariert sind, können keine Formeln definiert werden. Danach wird in der Sachdatentabelle Eintragsmodellierung > Berechnung > Formeln ein neuer Datensatz angelegt. In diesem Schritt wird lediglich die Ergebnisvariable (im Beispiel AD_E_DEHP) ausgewählt, die der zuvor angelegten Variablen entspricht. Der neue Datensatz muss nun in die Datenbank übernommen werden.

Anlegen Formeln.png


Im nächsten Schritt werden die Operationen zur Berechnung dieser Variablen als Formelinhalt eingetragen. Hierfür muss im vorliegenden Beispiel im Strukturfenster auf <1 Variante> geklickt werden.

Anlegen Formeln II.png


Im Strukturfenster wird gezählt, wie viele Formeln (Datensätze) zu einer Variablen existieren. Die Angabe <0 Varianten> bedeutet, dass noch keine Formel existiert. Bei der Angabe <2 Varianten> sind bereits zwei Formeln für die ausgewählte Variable definiert worden.

Bei Klicken auf die Zahl der Varianten öffnet sich im Datengitter die Tabelle mit den Formelinhalten.

Anlegen Formeln III.png


Das Erzeugen einer Formel erfolgt über das Anlegen eines neuen Datensatzes. Im Attributfenster wird in der Spalte „Formelinhalt“ die Formel als Klartext in einem Texteditor eingetragen.

Anlegen Formeln IV.png


Die Formel wird nun in die Datenbank übernommen und erscheint anschließend im Datengitter.

Anlegen Formeln V.png


Kenntnisse über eine Programmiersprache sind für den Nutzer zur Bedienung der Oberfläche somit nicht notwendig. Für eine bessere Lesbarkeit sollten zwischen den einzelnen Parametern und Operatoren einer Formel immer Leerzeichen eingetragen werden. Beachten Sie bitte die erläuterten Operatoren zum Erstellen von Formelinhalten.


Rechenweg anlegen

Nachdem eine Formel eingegeben wurde, kann ein dazugehöriger Rechenweg angelegt werden. Dafür wird die Sachdatentabelle Eintragsmodellierung > Berechnung > Rechenwege ausgewählt und ein neuer Datensatz angelegt und gespeichert. An dieser Stelle muss ggf. ein Stoffbezug gewählt und definiert werden, ob für Bilanzzeiträume gerechnet werden soll. Im Beispiel wird der Rechenweg „Einträge > Arzneistoff-Einträge über Kläranlagen > Einträge über Kläranlagen“ angelegt. Dem Rechenweg müssen anschließend Rechenschritte in definierter Reihenfolge zugewiesen werden.

Anlegen Rechenweg I.png


Rechenschritte anlegen

Im Datengitter in der Sachdatentabelle Eintragsmodellierung > Berechnung > Rechenwege erscheinen alle bisher implementierten Rechenwege. Der gewünschte Rechenweg wird markiert. Die Detailfenster zeigen dann zusätzliche Informationen über den selektierten Rechenweg. Für die Zuweisung von Rechenschritten zu einem Rechenweg muss nun im Strukturfenster auf <0 Rechenschritte> geklickt werden.

Anlegen Rechenweg II.png


Im Datengitter öffnet sich die entsprechende Tabelle und im Attributfenster wird widerum ein neuer Datensatz angelegt.

Anlegen Rechenweg III.png


Die gewünschte Formel wird dann als Rechenschritt eingetragen. Im Beispiel wird die Formel „WWTP_E_PHP (Variante 1)“ ausgewählt. Der zugehörige Formelinhalt wird automatisch zugeordnet.

Anlegen Rechenweg IV.png


Die Reihenfolge der angelegten Rechenschritte kann später noch geändert werden, dabei hilft die SONDERFUNKTION → MORE → RECHENWEGE NEU NUMMERIEREN.


Rechenwege kopieren

Im Laufe der Arbeit mit MoRE kann es sinnvoll sein, sich Zeit durch das Kopieren von Rechenwegen zu sparen. Rechenwege, die sich ähnlich sind oder mehrfach in verschiedenen Varianten (z.B. für verschiedene Stoffe) existieren sollen, können so ohne großen Aufwand vervielfältigt werden. Beim Kopieren wird eine exakte Kopie des Rechenweges angelegt. Um Verwechslungen zu vermeiden, beginnt der Name der erstellten Kopie mit „_Kopie n“ gefolgt von dem ursprünglichen Namen des Rechenweges. Dieser Name kann jedoch beliebig geändert werden. Um einen Rechenweg zu kopieren, wird der entsprechende Rechenweg angewählt und dann aus der Werkzeugleiste über das Werkzeug SONDERFUNKTIONEN → MORE → RECHENWEGE → KOPIEREN die Kopie erstellt.

Rechenwege kopieren.png


Da die Rechenwege in der Standarddarstellung alphabetisch gelistet werden, erscheint die erstellte Kopie des Rechenweges nicht neben dem Original, sondern am Tabellenanfang (beginnt mit „_Kopie n“).


Rechenwege für Bilanzzeiträume erstellen

Bilanzzeiträume werden in erster Linie zur Berechnung von Gewässerfrachten verwendet. Die dafür programmierte Funktion „more_bpmean“ berechnet für Variablen den Mittelwert über den gewünschten Bilanzzeitraum. Die Funktion „more_bpmean“ wird als Rechenoperation in eine beliebige Formel integriert.

Formelinhalt Fracht.png


Bevor mit Bilanzzeiträumen gerechnet werden kann, müssen diese unter Eintragsmodellierung > Metadaten > Bilanzzeiträume definiert werden.

Definition Bilanzzeitraum.png


In allen Rechenwegen und Rechenstapeln, in denen die Funktion „more_bpmean“ verwendet wird und die einen Bezug zu Bilanzzeiträumen haben, muss in der Sachdatentabelle Eintragsmodellierung > Berechnung > Rechenwege bzw. Eintragsmodellierung > Berechnung > Rechenstapel die Spalte „Bilanzzeitraum“ aktiviert sein.

Aktivieren Bilanzzeitraum.png


Die Ergebnisse werden analog zur allgemeinen Vorgehensweise über eine SONDERFUNKTION erzeugt.


Rechenstapel anlegen

Rechenstapel bilden in der Regel einen Bilanzierungsansatz für einen Eintragspfad der Wasser- bzw. Stoffströme ab. Dabei können sie aus einem oder mehreren Rechenwegen (und Rechenstapeln) bestehen. Die Reihenfolge der zu berücksichtigenden Rechenwege ist entscheidend für die korrekte Ausführung.

Einen neuen Rechenstapel legen Sie gemäß der Vorgehensweise für Rechenwege an. Ggf. muss ein Stoffbezug gewählt und Bilanzzeiträume definiert werden. Anschließend müssen dem Rechenstapel einzelne Schritte in Form von Rechenwegen zugeordnet werden. Dies geschieht über das Strukturfenster über einen Klick auf <0 Rechenwege>.

Strukturfenster Rechenstapel.png


Danach kann im Attributfenster ein neuer Datensatz angelegt werden und ein Rechenweg unter „02-Algorithmus“ ausgewählt werden. Die Nummer des Rechenschrittes wird unter „Schritt“ automatisch vergeben. Es ist möglich die Reihenfolge zu ändern und die Schritte neu zu nummerieren. Zuletzt wird der neue Datensatz in die Datenbank übernommen.

Schritt Rechenstapel.png


Beachten Sie bitte: Ein Rechenstapel kann durchaus auch andere Rechenstapel enthalten. Diese können beim Anlegen der Datensätze unter „02-Algorithmus“ im Feld „Rechenstapel als Schritt“ aus der Liste vorhandener Rechenstapel ausgewählt werden. So ist z.B. der Rechenstapel Flächen > Flächen, gesamt der erste Rechenschritt im Rechenstapel Wasserbilanz > Abfluss, gesamt; existiert jedoch ebenfalls als eigenständiger Rechenstapel für die unabhängige Berechnung der Flächen.

Verknüpfung Rechenschritte.png


In MoRE hinterlegte Rechenstapel

In MoRE sind die folgenden Rechenstapel (ggf. in verschiedenen Varianten) angelegt:

  • Einwohner
  • Flächen > Flächen, gesamt
  • Wasserbilanz > Abfluss, gesamt
  • Einträge für alle Stoffgruppen und Eintragspfade:
    • kommunale Kläranlagen
    • industrielle Direkteinleiter
    • Altbergbau (nur Schwermetalle)
    • atmosphärische Deposition
    • Dränagen
    • Erosion
    • Grundwasser
    • Kanalisationssysteme
    • Oberflächenabfluss
    • Binnenschifffahrt (nur PAK)
    • Einträge, gesamt
  • Gewässerfrachten für Stickstoff, Phosphor, Schwermetalle und PAK
  • Jahreskosten für die Maßnahmen:
    • Entsiegelung
    • Erhöhung Anschlussgrad
    • Neubau RÜB
    • Optimierung Betriebsweise Kläranlage in Bezug auf N-Elimination
    • Optimierung Betriebsweise Kläranlage in Bezug auf P-Elimination
    • Retentionsbodenfilter

Zusätzlich zu diesen Rechenstapeln können beliebige weitere Rechenstapel angelegt werden.


Implementieren von Modellierungsansätzen mit Punktquellen

Die Vorgehensweise bei der Implementierung von Modellierungsansätzen mit Punktquellen ist dieselbe wie mit Bezug zu den Analysegebieten und erfolgt in der Sachdatentabelle Eintragsmodellierung > Berechnung > Formeln. Die Modellierungsansätze werden in der Datenbank hinterlegt und während einer Modellierung zusammen mit den benötigten Eingangsdaten vom Rechenkern interpretiert. Es wurde bereits ausführlich beschrieben, wie Formeln, Rechenwege und Rechenstapel angelegt werden.Die angelegte Ergebnisvariable darf dabei nur als zeitbezogene Punktquellen-Variable angelegt werden. Rechenwege auf Ebene von Punktquellen können in Rechenstapeln auf Analysegebietsebene eingebaut werden, wenn der letzte Rechenschritt in dem Rechenweg die Aggregierung der Ergebnisse für die einzelnen Punktquellen auf Ebene der Analysegebiete enthält. Für diesen Zweck wird die spezielle Funktion „more_psaggr()“ angewendet. In den Klammern wird die Variable angegeben, die von den Punktquellen auf die Ebene der Analysegebiete aufsummiert werden soll.

Formel Aggregieren.png


Diese Funktion kann auch für Variablen der Kategorie Eingangsdaten, Zwischenergebnisse und Endergebnisse verwendet werden. Die zu aggregierende Variable muss jedoch eine Punktquellen-Variable oder eine zeitbezogene Punktquellen-Variable sein. Die Werte für die einzelnen Punktquellen werden nur dann als Ergebnis ausgegeben, wenn die Variable zuvor zur Ausgabe ausgewählt wurde (über Eintragsmodellierung > Metadaten > Punktquellen-Variablen / zeitbezogene Punktquellen-Variablen in der Spalte „Ausgabe“).


Ergebnisse erzeugen und exportieren

MoRE führt Berechnungen auf Basis zuvor definierter Rechenstapeln durch. Die Ergebnisse eines Rechenlaufs werden in dem Ordner Eintragsmodellierung > Ergebnisse > vorläufig > Rechenläufe gespeichert. Dabei kann entweder der jeweils letzte Schritt eines Rechenstapels als Endergebnis eines Rechenlaufs geschrieben und ausgegeben oder ein ausführliches Protokoll mit allen berechneten Variablen erstellt werden.


Ausführen von Berechnungen in MoRE

Vor der Berechnung muss in der Sachdatentabelle Eintragsmodellierung > räumliche Modelleinheiten > Analysegebiete die gewünschte Anzahl der Analysegebiete (z. B. 10040 bis 10060) ausgewählt werden. Die Auswahl der gewünschten Gebiete kann über die Benutzung der Filterfunktion deutlich erleichtert werden, wobei ausgeblendete Gebiete nicht selektiert werden. Für die ausgewählten Gebiete wird dann die Berechnung durchgeführt.

Auswahl Analysegebiete.png


Berechnung für Einzeljahre

Alle Rechenstapel, die sich auf Einwohner, Flächen, Wasserbilanz und Einträge beziehen, können auf Basis von Einzeljahren berechnet werden. Hierfür wird nach dem Auswählen der Analysegebiete in der Werkzeugleiste das Werkzeug SONDERFUNKTIONEN → RECHENLAUF AUSFÜHREN → BERECHNUNG FÜR EINZELJAHRE aktiviert. Es öffnet sich das Fenster MoRE: Rechenkern für die Berechnung, in welchem alle Rechenstapel aufgeführt sind, die für Einzeljahre ausgeführt werden können. Hier müssen der zu berechnende Rechenstapel, die Stoffe und die Berechnungsjahre ausgewählt werden. Um die Berechnung zu starten, klickt man auf RECHENLAUF AUSFÜHREN:


Sonderfunktionen aufrufen.png

(I) Werkzeug SONDERFUNKTIONEN aufrufen


Berechnung Einzeljahre2.png

(II) Auswahl der Sonderfunktion → RECHENLAUF AUSFÜHREN → BERECHNUNG FÜR EINZELJAHRE


Berechnung Einzeljahre3.png

(III) Auswahl des Rechenstapels


Berechnung Einzeljahre4.png

(IV) Auswahl der Stoffe


Berechnung Einzeljahre5.png

(V) Auswahl der Jahre


Berechnung Einzeljahre6.png

(VI) Ausführung des Rechenlaufes


Berechnung für Bilanzzeiträume

Die Rechenstapel für Gewässerfrachten werden auf Basis von definierten Bilanzzeiträumen berechnet. Neben den in MoRE implementierten Bilanzzeiträumen können eigene Bilanzzeiträume mit frei wählbarer Länge angelegt werden. Für die Berechnung der Gewässerfrachten werden zunächst für jedes Analysegebiet die Gesamteinträge berechnet, diese über Retentionsfaktoren gemindert und anschließend entlang des Abflussbaumes aufaddiert. Für die Bilanzzeiträume werden die Mittelwerte aus den einzelnen Jahresfrachten berechnet.

Die Ausführung eines Rechenlaufes für Bilanzzeiträume erfolgt analog zu den Rechenläufen für Einzeljahre. Zur Berechnung von Gewässerfrachten wird nach dem Auswählen der Analysegebiete (Sachdatenblatt Eintragsmodellierung > räumliche Modelleinheiten > Analysegebiete) in der Werkzeugleiste das Werkzeug SONDERFUNKTIONEN → RECHENLAUF AUSFÜHREN → BERECHNUNG FÜR BILANZZEITRÄUME aktiviert. Es öffnet sich das Fenster MoRE: Bilanzzeitraum rechnen für die Berechnung, in welchem die durchführbaren Rechenstapel aufgeführt sind. Hier müssen der zu berechnende Rechenstapel, die Stoffe und die Bilanzzeiträume ausgewählt werden. Um die Berechnung zu starten, klickt man auf RECHENLAUF AUSFÜHREN. Wenn endgültige Ergebnissätze existieren, kann ausgewählt werden, ob die Gewässerfrachten auf Basis bereits vorhandener Ergebnisse oder neu berechneter Gesamteinträge berechnet werden sollen.


Sonderfunktionen aufrufen.png

(I) Werkzeug SONDERFUNKTIONEN aufrufen


Berechnung Bilanzzeitraum2.png

(II) Auswahl der Sonderfunktion → RECHENLAUF AUSFÜHREN → BERECHNUNG FÜR BILANZZEITRÄUME


Berechnung Bilanzzeitraum3.png

(III) Auswahl des Rechenstapels


Berechnung Bilanzzeitraum4.png

(IV) Auswahl der Stoffe


Berechnung Bilanzzeitraum5.png

(V) Auswahl der Bilanzzeiträume


Berechnung Bilanzzeitraum6.png

(VI) Ausführung des Rechenlaufes


Rechenläufe und ausführliche Protokolle

Standardmäßig werden während eines Rechenlaufes in MoRE zwar alle Operationen durchgeführt, aber nur definierte Variablen und ihre Werte als Ergebnis geschrieben. Dadurch wird gewährleistet, dass sich die Rechengeschwindigkeit auf ein Minimum reduziert. Die Ergebnisse der Rechenläufe sind dann in der Sachdatentabelle Eintragsmodellierung > Ergebnisse > vorläufig > Rechenläufe zu finden. Möchte man zusätzliche Variablen ausgeben, kann man diese in den Sachdatentabellen Eintragsmodellierung > Metadaten für die entsprechenden Variablenarten (zeitbezogene Punktquellen- oder Analysegebiets-Variablen) in der Spalte „Ausgabe“ im Datengitter auswählen.

MoRE bietet die Möglichkeit, ein ausführliches Protokoll von Rechenläufen anzufertigen. Die ausführlichen Protokolle führen alle verwendeten Eingangsdaten, erzeugten Zwischenergebnisse und Ergebnisse sowie alle verwendeten Gleichungen des jeweiligen Rechenlaufes auf. Dementsprechend wird die Rechengeschwindigkeit jedoch deutlich verlangsamt. Beispielsweise empfiehlt es sich für die Implementierung von neuen Rechenansätzen für einige wenige ausgewählte Analysegebiete mit Protokoll zu rechnen. Die Protokolle können dann genutzt werden, um Fehler aufzudecken und die Berechnungsansätze zu überprüfen.


Berechnungen nach Änderungen im System

Um abgewandelte Berechnungen mit MoRE durchführen zu können, müssen die entsprechenden Schritte zur Erzeugung von neuen Variablen, Eingangsdaten, Formeln, Rechenwegen und Rechenstapeln durchgeführt werden. Dies kann entweder durch das neue Anlegen der genannten MoRE-Komponenten oder durch das Anlegen von Varianten erfolgen.

Ergebnisse exportieren

Ergebnisse werden entweder als Rechenlauf oder als detailliertes Protokoll in den Sachdatentabellen Ergebnisse > vorläufig > Rechenläufe und Ergebnisse > vorläufig > Protokolle gespeichert. Im Datengitter werden sie mit einer fortlaufenden ID angezeigt.

Rechenläufe vorläufig.png


Für einen ausgewählten Rechenlauf werden im Attribut- sowie Strukturfenster eine Schnell- bzw. Detailinfo angezeigt.

Rechenläufe Info.png


Export von Rechenläufen

Rechenläufe werden über die Sachdatentabelle Ergebnisse > vorläufig > Rechenläufe im Datengitter angezeigt. Zum Export muss der gewünschte Rechenlauf markiert und über die Werkzeugleiste SONDERFUNKTIONEN → EXPORT → NUR ENDERGEBNISSE bzw. SONDERFUNKTIONEN → EXPORT → SÄMTLICHE ERGEBNISSE Excel exportiert werden. Dabei kann ausgewählt werden, ob die Daten als Excel-Datei oder als csv-Datei exportiert werden sollen.

Rechenläufe Export.png


Beachten Sie bitte: Manchmal ist die Datenmenge, die exportiert werden soll, sehr groß. Dann erscheint die folgende Fehlermeldung:

„Nicht genügend Arbeitsspeicher zur Verfügung, bitte exportieren Sie weniger Datensätze.“

In diesem Fall müssen Sie rechts im Strukturfenster auf <n Jahre> klicken. Dann erscheinen im Datengitter die Einzeljahre, welche Sie von hier wie oben beschrieben exportieren können.

Rechenläufe Strukturfenster.png


Werden Modellierungsergebnisse mit Punktquellenbezug nach Excel exportiert, beinhaltet dasselbe Tabellenblatt sowohl das Ergebnis für jede einzelne Punktquelle als auch für die Summe aller Punktquellen gleicher Art innerhalb eines Analysegebiets. Dies ermöglicht eine weitergehende Berechnung mit anderen Ergebnissen auf Analysegebietsebene. Die Variablen mit Punktquellenbezug werden mit den zusätzlichen Attributen „ID Punktquelle“ und „ID Anlage“ versehen; bei der Aufsummierung für ein Analysegebiet sind diese Spalten leer.

Rechenläufe Punktquellen.png


Export von Protokollen

In der Sachdatentabelle Eintragsmodellierung > Ergebnisse > vorläufig > Protokolle werden ebenfalls alle Rechenläufe aufgelistet. Ein Export von Protokollen ist jedoch nur für Rechenläufe möglich, die mit einem Protokoll gerechnet wurden. Ob zu einem Rechenlauf ein Protokoll vorhanden ist, ist in der Spalte „mit Protokoll“ als ja oder nein angegeben.

Rechenläufe Protokolle.png


Das Vorgehen zum Exportieren ist ähnlich dem Export von Modellergebnissen. Der jeweilige Rechenlauf (Spalte „mit Protokoll“ muss „ja“ enthalten) wird ausgewählt und über die Werkzeugleiste wird unter SONDERFUNKTIONEN → EXPORT → PROTOKOLL ALS XLS EXPORTIEREN das Protokoll in eine Excel-Datei ausgegeben. Wird ein Protokoll exportiert für einen Rechenlauf, der ohne Protokoll durchgeführt wurde (Spalte „mit Protokoll“ enthält „nein“), wird eine leere Excel-datei ausgegeben.

Protokolle export.png


Ergebnisse in Ergebnissätzen anlegen

Sind Ergebnisse endgültig, können diese auch in sogenannten Ergebnissätzen im Visualizer angezeigt werden. Dazu muss zunächst unter der Sachdatentabelle Eintragsmodellierung > Ergebnisse > endgültig > Ergebnissätze im Schreibmodus ein neuer Datensatz angelegt werden.

Danach kann aus der Sachdatentabelle Ergebnisse > vorläufig > Rechenläufe der gewünschte Rechenlauf ausgewählt werden. Dann unter SONDERFUNKTIONEN → KOPIEREN → IN ENDGÜLTIGEN ERGEBNISSATZ den Ziel-Ergebnissatz, in dem die Ergebnisse gespeichert werden sollen, auswählen. Nun sind die Ergebnisse auch im Visualizer verfügbar.

Ergebnisse engültig.png

Ergebnisdatensatz Auswahl.png


Variantenberechnungen in MoRE

Variantenberechnungen sind in MoRE auf zwei Ebenen durchführbar. Der Nutzer kann eine Modellierung anhand von

  • Varianten der Eingangsdaten und / oder
  • Varianten der Berechnungsansätze

durchführen.

Die Modellierung mit Varianten von Eingangsdaten kann bspw. zur Berücksichtigung räumlich unterschiedlich hoch aufgelöster Eingangsdatensätze verwendet werden. Sie wird über den sog. Variantenmanager durchgeführt.

Varianten von Berechnungsansätzen werden nicht in einem bestimmten Tool durchgeführt, sondern werden durch die Verwaltung von Formeln, Rechenwegen und Rechenstapeln ermöglicht. Dafür können unterschiedliche Kombinationen von Formeln, Rechenwegen und Rechenstapeln angelegt werden. Die Modellierung kann dann anhand dieser unterschiedlichen Ansätze durchgeführt werden.

Das Ziel der Variantenberechnung ist die Bewertung und der Vergleich der unterschiedlicher Ansätze und Eingangsdaten zur Eintragsmodellierung.


Varianten von Eingangsdaten: Variantenmanager in MoRE

Eingangsdaten können aus Grundlagendaten unterschiedlicher räumlicher und zeitlicher Auflösung, Aufbereitung oder Herkunft herrühren. Sie fließen in der Regel in Form von Variablen in das Modell ein. Um mehrere Varianten von einem Eingangsdatum im Modell verwenden zu können, ohne dass neue Variablen angelegt werden müssen, wurde in MoRE eine Verwaltung von Eingangsdaten implementiert (Variantenmanager). Neben dem Basiseingangsdatensatz einer Variablen können weitere Varianten von Eingangsdatensätzen derselben Variablen in MoRE gespeichert werden. Unter Verwendung dieser Varianten von Eingangsdaten können Rechenläufe durchgeführt und die so erzeugten Ergebnisse miteinander verglichen werden. Der Variantenmanager ist im Untermenü Eintragsmodellierung > Berechnung > Variantenmanager zu finden und enthält drei Sachdatentabellen. In diesen Tabellen wird definiert, mit welcher Variante von Eingangsdaten eine Modellierung durchgeführt werden soll.

Variantenmanager.png


Konzept des Variantenmanagers und Umsetzung in MoRE

Die Varianten von Eingangsdaten können an verschiedenen Eintragspfaden im Modell berücksichtigt werden. Zudem können einzelne Eingangsdatensätze zu Varianten¬kombinationen verknüpft werden. Zur Modellierung mit Varianten von Eingangsdaten sind folgende Schritte nötig:

  1. Anlegen einer Variante der entsprechenden Variablen
  2. Import der Eingangsdaten für die Variante der Variablen (dies erfolgt genauso wie ein normaler Import von Eingangsdaten
  3. Definition der Variante im Variantenmanager
    • Definition der Eingangsdatenvariable und Zuweisung einer Variante
    • Anlegen von Eingangsdatensätzen und Zuweisung von Eingangsdatenvariablen
    • Kombination verschiedener Eingangsdatensätze untereinander

Für die anschließende Modellierung legt der Nutzer vor dem Ausführen eines Rechenlaufes fest, mit welcher Variantenkombination von Eingangsdaten das Modell rechnen soll.

Wichtig: Die Variante 1 der Eingangsdaten muss immer mit Daten befüllt sein um einen Modelllauf auszuführen, selbst wenn in diesem eine andere Variante der Eingangsdaten verwendet wird.

Anlegen von Varianten an Eingangsdaten

Wurde bereits die Basisvariante einer Variablen angelegt, kann eine weitere Variante der Variablen in den Metadaten angelegt werden. Im Schreibmodus wird im Strukturfenster auf <0 weitere Varianten> geklickt und so eine neue Variante neben der Basisvariante hinzugefügt.

Varianten Variablen.png


Die neue Variante bekommt automatisch eine fortlaufende Nummerierung zugewiesen. Im Beispiel ist dies die Variante Nummer „2“. Für die neue Variante muss beim Anlegen eine Beschreibung angegeben werden. Weiterhin kann die Quelle aufgeführt werden. Im Strukturfenster erscheint nach dem Anlegen der neuen Variante nun <1 weitere Variante>.

Varianten Variablen II.png


Struktur des Variantenmanagers

Zur praktischen Umsetzung der Modellierung mit Varianten von Eingangsdaten wurde der Variantenmanager unter der Ansicht der Sachdatentabellen im Ordner Eintragsmodellierung > Berechnung angelegt. Der Variantenmanager enthält die folgenden Sachdatentabellen:

  • Eingangsdatenvariablen,
  • Eingangsdatensätze und
  • Variantenkombinationen.

In der Sachdatentabelle Eingangsdatenvariablen wird festgelegt, welche Variable für eine Modellierung mit Varianten von Eingangsdaten verwendet wird. Hierbei wird nur die Variable ausgewählt, die Auswahl der jeweiligen Variante erfolgt erst im nächsten Schritt.

Eingangsdatenvariablen I.png


Um eine Variable zum Variantenmanager hinzuzufügen, wird unter den Eingangsdatenvariablen ein neuer Datensatz angelegt und die jeweilige Variable per Drop-down-Menü ausgewählt.

Eingangsdatenvariablen II.png


Der Name der Variablen kann hier festgelegt werden. Es empfiehlt sich die sonst übliche Beschreibung der Variablen zu übernehmen (im Beispiel „Einwohner“) und um einen aussagekräftigen Verweis auf die Bezeichnung der neuen Variante zu ergänzen (im Beispiel „Variante Maßnahmeneffizienz“).

Jede Eingangsdatenvariable verändert genau einen Eingangsdatensatz in einem Rechenstapel. Dabei sind Varianten möglich, die von verschiedenen Quellen stammen, von einer unterschiedlichen Auflösung der Grundlagendaten oder von einer unterschiedlichen Aufbereitung im Präprozessing herrühren.

In der Sachdatentabelle Eingangsdatensätze werden die Eingangsdatenvariablen mit den Eingangsdatensätzen verknüpft.

Eingangsdatensätze I.png


Jeder Eingangsdatensatz setzt sich aus einer oder mehreren Eingangsdatenvariablen zusammen, wobei jeweils nur eine Variante der Eingangsvariablen ausgewählt werden kann.

Ein Eingangsdatensatz wird beschrieben über einen Namen, die Quelle und die Anzahl der zugewiesenen Eingangsdatenvariablen im Datengitter. Detaillierte Angaben zu den einzelnen Eingangsdatenvariablen können über das Strukturfenster eingesehen werden:

Eingangsdatensätze II.png


Um einem Eingangsdatensatz eine neue Variable zuzuordnen, muss ein neuer Datensatz angelegt werden. Unter 02-Variablendefinition wird dann per Drop-down-Menü die jeweilige Eingangsdatenvariable und ihre Variante ausgewählt.

Eingangsdatensätze III.png


In der Sachdatentabelle Variantenkombinationen werden die einzelnen Eingangsdatensätze kombiniert. Im Datengitter ist die Liste der Variantenkombinationen aufgeführt:

Variantenkombination I.png


Bei Auswahl einer Variantenkombination, können im Strukturfenster die zugewiesenen einzelnen Eingangsdatensätze eingesehen werden:

Variantenkombination II.png


Die aufgerufenen Informationen erscheinen dann im Datengitter. Die Erstellung einer neuen Variantenkombination erfolgt über das Anlegen eines neuen Datensatzes. Die Zuordnung der Eingangsdatensätze zu einer neu angelegten Variantenkombination erfolgt ebenfalls über das Anlegen von neuen Datensätzen und der Auswahl der Eingangsdatensätze aus einem Drop-down-Menü.


Modellierung mit Varianten von Eingangsdaten

Um eine Modellierung mit Varianten von Eingangsdaten in MoRE auszuführen, muss ein Rechenlauf gestartet werden. Nach der Auswahl der gewünschten Analysegebiete, wird über die Werkzeugleiste das Werkzeug SONDERFUNKTIONEN → RECHENLAUF AUSFÜHREN → BERECHNUNG FÜR EINZELJAHRE aktiviert. Schließlich kann der Nutzer vor dem Anstoßen eines Rechenlaufes definieren, welcher Rechenstapel und mit welcher Variante von Eingangsdaten ein Rechenlauf zur Modellierung der Stoffeinträge aufgeführt werden soll. Dafür wird vor dem Starten des Rechenlaufes ein Häkchen bei Szenarien gesetzt, bei Art wird „Variante“ ausgewählt und unter Name wird die gewünschte Variante ausgewählt

Variantenkombination III.png


Die Ergebnisse der Modellierung können anschließend mit der Basisvariante oder mit Ergebnissen aus weiteren Variantenrechnungen verglichen werden – vorausgesetzt diese wurden berechnet.


Varianten von Berechnungsansätzen

Ebenso wie die Eingangsdaten können die Ansätze zur Berechnung von Stoffeinträgen unter Verwendung diverser Varianten für die Modellierung verwendet und die so erzeugten Ergebnisse verglichen werden. Dabei ist es auch möglich, die verschiedenen Varianten von Berechnungsansätzen unter Zuhilfenahme des Variantenmanagers mit verschiedenen Varianten von Eingangsdaten zu koppeln. Technisch wurde dies über die Verwaltung der Berechnungsansätze (Formeln, Rechenwege, Rechenstapel) implementiert.


Konzept zu Varianten von Berechnungsansätzen und Umsetzung in MoRE

Zur Modellierung mit Varianten von Berechnungsansätzen sind folgende Schritte nötig:

  1. Anlegen einer oder mehrerer Varianten von Formeln oder neuer Eingangsdaten, die für den neuen Ansatz benötigt werden. Dabei werden auch gleich die neuen Formelinhalte eingefügt oder die bestehenden Formeln kopiert und modifiziert.
  2. Falls benötigt, müssen neue Eingangsdaten importiert werden.
  3. Anlegen eines neuen Rechenweges oder Kopieren eines bestehenden Rechenweges, in dem die neue Formelvariante Anwendung finden soll. In dem neuen Rechenweg erfolgt die Auswahl der entsprechenden Formelvariante als entsprechender Rechenschritt. Dabei kann die Variante ggf. auch mit anderen Eingangsvariablen kombiniert werden.
  4. Anlegen eines neuen Rechenstapels oder Kopieren eines bestehenden Rechenstapels, in dem die neue Variante des Rechenweges Anwendung finden soll. Hier erfolgt die Zuweisung des neuen Rechenweges an der entsprechenden Stelle.

Vor dem Ausführen eines Rechenlaufes muss die richtige Variante des neu angelegten Rechenstapels ausgewählt werden. Die detaillierte Umsetzung dieser einzelnen Punkte ist in den folgenden Abschnitten beschrieben.


Anlegen von Varianten von Berechnungsansätzen

Möchte man zwei verschiedene Modellierungsansätze für eine Variable miteinander vergleichen, ist dies mithilfe von Varianten möglich. Dazu muss die Sachdatentabelle Eintragsmodellierung > Berechnung > Formeln angewählt und im Datengitter die Formel ausgewählt werden, zu der eine zweite Variante angelegt werden soll. Dann werden im Strukturfenster die schon vorhandenen Varianten ausgewählt. Im Beispiel wird für die Variable AD_E_AGGL_DEHP eine neue Variante zusätzlich zu der bereits vorhandenen angelegt. Dafür muss im Strukturfenster auf <1 Variante> geklickt werden:

Variante Formel I.png


Dann kann im Attributfenster ein neuer Datensatz angelegt werden. Dabei erscheint im Feld Variante automatisch die Nummerierung der neuen Variante. Im Beispiel ist dies die Ziffer „2“. Nun müssen der Formelinhalt und ggf. die Quellenangabe ausgefüllt werden. Dann kann der Datensatz in die Datenbank übernommen werden.

Variante Formel II.png


Analog zu der hier beschriebenen Vorgehensweise können Varianten auch für die Rechenwege und Rechenstapel angelegt werden.


Struktur zu Varianten von Berechnungsansätzen

Zur Umsetzung einer Modellierung mit Varianten von Berechnungsansätzen müssen zunächst die entsprechenden Varianten von Formeln, Rechenwegen und Rechenstapeln erstellt werden. Diese stellen die neuen Ansätze dar und müssen miteinander verknüpft werden. Eine neue Formelvariante kann in einen Rechenweg durch die Auswahl der Variantennummerierung integriert werden. Hierfür wird im Datengitter der entsprechende Rechenweg ausgewählt und im Strukturfenster <n Rechenschritte> ausgewählt. Im Schreibmodus ist es dann möglich per Drop-down-Menü die Formelvariante auszuwählen. Der Formelinhalt wird dann automatisch hinzugefügt. Auf die gleiche Weise können neue Varianten von Rechenwegen in Rechenstapeln integriert werden.

Variante Formel III.png


Nach dem Anlegen und Verknüpfen aller benötigten Formeln, Rechenwege und Rechenstapel kann mit der neuen Variante eines Berechnungsansatzes modelliert werden.


Modellierung mit Varianten von Berechnungsansätzen

Um eine Modellierung mit Varianten von Berechnungsansätzen in MoRE auszuführen, muss ein Rechenlauf gestartet werden. Nach der Auswahl der gewünschten Analysegebiete, wird über die Werkzeugleiste das Werkzeug SONDERFUNKTIONEN → RECHENLAUF AUSFÜHREN → BERECHNUNG FÜR EINZELJAHRE aktiviert. Im Auswahlfenster kann der Nutzer definieren, welcher Rechenstapel zur Modellierung der Stoffeinträge ausgeführt werden soll.

Variante Rechenstapel.png


An dieser Stelle kann auch eine Variante von Eingangsdaten oder Maßnahmen für die Modellierung ausgewählt werden, sofern diese Varianten zuvor angelegt wurden. Die Ergebnisse der Modellierung können anschließend mit der Basisvariante oder mit Ergebnissen aus weiteren Variantenrechnungen verglichen werden – vorausgesetzt diese wurden zuvor berechnet.


Vergleich der Ergebnisse

Modellierungsergebnisse zweier Varianten von Eingangsdaten oder Berechnungsansätzen können mit MoRE gegenübergestellt werden. Die Ergebnisse der Rechenläufe sind in der Sachdatentabelle Eintragsmodellierung > Ergebnisse > vorläufig > Rechenläufe gespeichert. Um zwei Rechenläufe miteinander zu vergleichen, werden beide im Datengitter ausgewählt:

Vergleich Ergebnisse I.png


Über die Werkzeugleiste wird SONDERFUNKTIONEN → MORE → VERGLEICHEN → RECHENLÄUFE ausgewählt. Mit einem Klick auf „OK“ werden die Ergebnisse der beiden ausgewählten Rechenläufe miteinander verglichen.

Vergleich Ergebnisse II.png


Die Differenz der Werte für die berechneten Variablen wird sowohl als absolute als auch prozentuale Differenz in Form einer Tabelle ausgegeben. Durch Filtern und Sortieren der Spalten können die gewünschten Analysegebiete, Jahre und Variablen genauer betrachtet und verglichen werden. Über eine entsprechende Schaltfläche am rechten Rand kann die Vergleichstabelle auch nach Excel exportiert werden.

Vergleich Ergebnisse III.png


Vorteile der Variantenberechnung

Die Verwendung des Variantenmanagers bietet die folgenden Vorteile:

  • einzelne Eingangsdatensätze können zu Varianten¬kombinationen verknüpft werden und so die Effekte mehrerer Varianten verschiedener Eingangsdaten zusammen betrachtet werden
  • verschiedene Berechnungsansätze können für eine Größe abgebildet und modelliert werden
  • Varianten von Eingangsdaten und Berechnungsansätzen können miteinander gekoppelt werden und auch unter Berücksichtigung von Maßnahmen modelliert werden
  • Ergebnisse von Rechenläufen mit unterschiedlichen Varianten von Eingangsdaten und Berechnungsansätzen können nach der Modellierung miteinander verglichen werden


Abbildung von Maßnahmen bei der Stoffeintragsmodellierung

Konzept der Maßnahmenberechnung

Die Umsetzung von Maßnahmen in MoRE erfolgt einerseits über Varianten von Eingangsdaten und andererseits über die Anpassung von Berechnungsansätzen, sodass diese szenariofähig werden und Maßnahmen abgebildet werden können.

Im einfachsten Fall – wenn eine Maßnahme eine Variante eines Eingangsdatums darstellt, das außerhalb von MoRE erzeugt wurde – handelt es sich bei einer Maßnahmenberechnung um eine Variantenberechnung. In einem solchen Fall reicht es, im Maßnahmenmanager die Variante des Eingangsdatums als Maßnahme zu deklarieren. Bestehende Formeln müssen hierfür nicht angepasst werden.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die empirischen Ansätze maßnahmenfähig zu machen. Das bedeutet, die bestehenden Grundvarianten von Formeln sind so anzupassen bzw. zu erweitern, dass sie gleichwohl für die Modellierung ohne als auch mit Maßnahmen gelten. Dies kann prinzipiell über zwei unterschiedliche Wege erfolgen:

  • Einerseits kann eine einfache Erweiterung der Grundvariante einer Formel vorgenommen werden, sodass die gleiche Formel ohne und mit Maßnahme gerechnet werden kann. Dies ist dann der Fall, wenn sich die Maßnahme in die Formel integrieren lässt. Für die Grundvariante und die Maßnahmenvariante wird die gleiche Formel verwendet. Die Maßnahmenvariante wird dann mit Varianten von Eingangsdaten zu den Variablen, die in der Formel erweitert wurden, berechnet.
  • Kann für eine Maßnahme die entsprechende Formel nicht mehr so gerechnet werden wie in ihrer Grundvariante, wird i.d.R. eine Schaltervariable hinzugefügt. Diese hilft über eine Wenn-dann-Abfrage zu definieren, ob die Grund¬variante der Formel oder die Variante mit Maßnahme berechnet werden soll. Hier gilt ebenfalls, dass im Maßnahmenmanager definiert werden muss, bei welcher Variante der Schaltervariablen eine Maßnahme zum Zuge kommt.

Die Maßnahmen können an verschiedenen Eintragspfaden im Modell „eingefügt“ werden. Zudem können Einzelmaßnahmen zu Maßnahmenkombinationen verknüpft werden.


Beispiele mit Änderung der Ansätze

Um die Maßnahmenfähigkeit empirischer Ansätze zu veranschaulichen, werden im Folgenden zwei Beispiele vorgestellt. Im ersten Beispiel wird gezeigt, wie die Grundvariante einer Gleichung erweitert werden kann. Im zweiten Beispiel ist eine Erweiterung der Grundvariante einer Formel nicht ausreichend. Diese muss geändert werden und eine Schaltervariable eingefügt.


Erweiterung der Grundvariante einer Gleichung (ohne Schaltervariable)

Als erstes Beispiel ist die Umsetzung der Maßnahme „Entsiegelung (Verringerung der versiegelten Flächen)“ in Agglomerationsräumen im Trennsystem dargestellt. In der Grundvariante wird die versiegelte Fläche in Agglomerationsräumen im Trennsystem (US_ss_A_IMP_aggl) wie folgt berechnet:


Gleichung I.png


wobei

US_ss_A_IMP_aggl versiegelte Fläche in Agglomerationsräumen im Trennsystem [km²]
US_A_IMP_aggl versiegelte Fläche in Agglomerationsräumen [km²]
US_SHR_l_ss_tss prozentualer Anteil Trennsystem [%]
US_SHR_inh_conWWTP_tot prozentualer Anteil der an Kläranlagen angeschlossenen Einwohner [%]


Für diese Maßnahme soll die versiegelte Fläche um einen bestimmten Anteil reduziert werden. Dies kann direkt in der Formel integriert werden. Dafür wird die Variable US_ss_SHR_a_uncpl_imp_AGGL eingefügt. Diese stellt den prozentualen Anteil dar, um den die versiegelte Fläche reduziert werden soll:


Gleichung II.png


wobei:

US_ss_SHR_a_uncpl_imp_AGGL prozentualer Anteil der versiegelten Fläche innerhalb von Agglomerationsräumen, die im Trennsystem abgekoppelt werden können [%]


Für die eingefügte Variable müssen zwei Varianten der Werte vorliegen:

  • Im Falle der Grundvariante, ist der Wert 0 für alle Analysegebiete (ohne Maßnahme)
  • Zur Umsetzung der Maßnahme, nimmt die Variable für jedes Analysegebiet einen Wert x an (mit Maßnahme)


Änderung der Grundvariante einer Gleichung (mit Schaltervariable)

Für den Fall, dass in den Szenarien ohne und mit Maßnahme unterschiedliche Formeln angewandt werden, kann über eine sog. Schaltervariable definiert werden, welche Formel jeweils zur Berechnung verwendet wird.

Am Beispiel der Maßnahme „Neubau von Speichervolumen Regenüberlaufbecken im Mischsystem“ soll dies erläutert werden. Die Formel für die Entlastungsrate lautet in der Grundvariante:


Gleichung III.png


wobei:

US_cso_SHR_q_cso_css_IMP prozentualer Anteil des entlasteten Niederschlagsabflusses bei vorhandenem Speichervolumen im Mischsystem (Entlastungsrate) [%]
US_cso_Q_spec_CS_RAIN Abflussspende Regen im Mischwasserkanal [L/(ha*s)]
US_cso_VOL_spec_SOT Speichervolumen der Mischwasserbehandlung, spezifisch [m³/ha]
BI_PREC_yr Jahresniederschlag [mm/a]


Die Maßnahme vergleicht auf Ebene der Analysegebiete das spezifische Speichervolumen mit dem benötigten Speichervolumen. Das benötigte Speichervolumen beträgt beispielsweise 23,3 m³/ha. Wenn das spezifische Volumen das benötigte Volumen bereits erreicht hat, ist kein zusätzliches Speichervolumen erforderlich. In diesem Fall wird die Basisvariante der Formel beibehalten. Wenn das spezifische Speichervolumen geringer als 23,3 m³/ha ist, wird das Speichervolumen auf diesen Wert erhöht und für die Berechnung verwendet. In letzterem Fall muss die Formel entsprechend angepasst werden. Im Beispiel wird die Variable US_cso_VOL_spec_SOT_100p statt US_cso_VOL_spec_SOT in der Formel verwendet:


Gleichung IV.png


Ob die Modellierung ohne oder mit einer Maßnahme berechnet werden soll, muss über eine Schaltervariable festgelegt werden (in diesem Fall US_cso_SC_V_STO_tobuild). Die interne Vorgabe von MoRE sieht vor, dass in der Variante ohne Ma߬nahme diese Schaltervariable den Wert 0 annimmt. Soll für die Modellierung die Maßnahme berücksichtigt werden, nimmt die Schaltervariable in dieser Variante den Wert 1 an. Diese Einstellung kann im Maßnahmen¬manager der entsprechenden Maßnahme zugewiesen werden. Die gesamte Formel lautet folglich:


Flowchart RÜB.png


Nötige Schritte zur Maßnahmenmodellierung

Für die Modellierung von Maßnahmen sind die folgenden Schritte nötig:

  1. Anlegen von benötigten Variablen in ihrer Grundvariante und bei Bedarf in der Variante der Maßnahme.
  2. Betroffene Formeln müssen um die jeweiligen Variablen für die Maßnahmen angepasst oder erweitert werden.
  3. Falls es für die Umsetzung der Modellierung von Maßnahmen notwendig ist, müssen die entsprechenden Eingangsdaten der Variablen für die Grundvariante und die Maßnahmenvariante in MoRE importiert werden. Diese Eingangsdaten bestimmen die Umsetzung der Maßnahmen.


In der Sachdatentabelle Eintragsmodellierung > Berechnung > Maßnahmenmanager erfolgt anschließend die Zuordnung der Variablen und Maßnahmen in folgender Reihenfolge:

  1. Definition der Maßnahmenvariablen
  2. Definition von Einzelmaßnahmen
  3. Zuweisung von Maßnahmenvariablen zu Einzelmaßnahmen
  4. Definition von Maßnahmenkombinationen
  5. Verknüpfung von Einzelmaßnahmen zu Maßnahmenkombinationen

Die Ergebnisse der Rechenläufe mit unterschiedlichen Maßnahmen können nach der Modellierung miteinander verglichen werden.

Maßnahmenmanager.png


Aggregieren von Einträgen auf Ebene der Planungseinheiten

Neben den Analysegebieten und den Punktquellen sind in MoRE als weitere räumliche Modellierungseinheiten die Planungseinheiten hinterlegt. In der Sachdatentabelle Eintragsmodellierung > räumliche Modelleinheiten > Planungseinheiten ist die Zuordnung von Analysegebieten zu Planungseinheiten dokumentiert.

Planungseinheiten I.png


Die Zuordnungen der Analysegebiete (und Teilflächen) zu den Planungseinheiten können über das Strukturfenster verwaltet werden. So kann jeder Nutzer die übergeordnete Gebietsgliederung ändern, neu anlegen oder löschen.

Planungseinheiten II.png


MoRE modelliert primär auf Ebene der Analysegebiete. Nach der Modellierung müssen die Ergebnisse zur Sachdatentabelle Eintragsmodellierung > Ergebnisse > endgültig kopiert werden. Hier wurde ein Algorithmus in Form einer Sonderfunktion (SONDERFUNKTION → PLANUNGSEINHEITEN → ERGEBNISSE BERECHNEN) umgesetzt, mit der die Ergebnisse von den Analysegebieten auf die Planungseinheiten aggregiert werden (in Abhängigkeit von Eintragspfad und zugewiesenen Faktoren). Die aggregierten Ergebnisse werden in den endgültigen Ergebnisdatensatz integriert, aus dem sie erzeugt wurden.


Grundwassertransfer

In MoRE wurde die Möglichkeit eines Grundwassertransfers integriert, um die tatsächliche Grundwasserströmung (und den damit zusammenhängenden Stoffeintrag) abbilden zu können, auch wenn diese anders verläuft als der Abfluss an der Oberfläche, der über den Abflussbaum abgebildet wird. Die Analysegebiete in MoRE stellen oberirdische Einzugsgebiete dar. Die Aufsummierung der modellierten Einträge aus den einzelnen Analysegebieten erfolgt entlang des Abflussbaumes, der beschreibt, wie das Modellierungsgebiet entwässert wird. Da die unterirdische Entwässerung eines Gebietes von der Entwässerung an der Oberfläche abweichen kann, wurde diese im Werkzeug Grundwassertransfer ins System integriert. Damit ist es möglich, beispielsweise die Grundwasser-Einträge eines Analysegebiets, das oberirdisch in den Neckar entwässert, an das Donau-Einzugsgebiet weiterzuleiten.


Einbindung von Metadaten und Eingangsdaten

Um in MoRE einen Transfer von einem Analysegebiet in ein anderes durchzuführen, muss definiert werden, von welchem in welches Analysegebiet ein Transfer stattfindet, für welche Variablen dieser Transfer durchgeführt werden soll und welcher Anteil des Wertes der Variable transferiert werden soll. Diese Definitionen werden derzeit von Hand in der Sachdatentabelle Eintragsmodellierung > Berechnung > Grundwassertransfer getroffen:

Grundwassertransfer I.png


Zuerst wird ein neuer Datensatz erstellt, in dem festgelegt wird, von welchem Analysegebiet ein Transfer in ein anderes Analysegebiet stattfindet. Für jeden dieser erstellten Datensätze kann nun über das Strukturfenster festgelegt werden, für welche Variablen der Transfer durchgeführt und welcher Anteil des Variablenwertes transferiert werden soll. Im Datengitter der Sachdatentabelle Grundwassertransfer ist beispielsweise angegeben, dass ein Transfer von Analysegebiet 4001 nach 4003 stattfindet. Über das Strukturfenster erhält man im Datengitter eine Auflistung der Variablen, für die dieser Transfer von Analysegebiet 4001 nach 4003 durchgeführt wird.

Grundwassertransfer II.png


Für jede dieser Variablen ist hier aufgeführt, welcher Anteil von einem Analysegebiet in ein anderes transferiert wird. Im vorliegenden Beispiel werden jeweils 62 % des für das Analysegebiet 4001 errechneten Wertes in das Analysegebiet 4003 transferiert und zum errechneten Wert dieses Analysegebietes hinzuaddiert.


Berechnung mit Grundwassertransfer

Da der Grundwassertransfer in MoRE, wie alle anderen Rechenschritte auch, in einer Formel ausgeführt wird, müssen für die zu transferierende Größe immer zwei Variablen definiert werden: Eine Variable, die den Wert vor dem Transfer beschreibt und eine Variable, die den Wert nach dem Transfer ausgibt. Hierbei ist es sinnvoll, denselben Variablennamen zu nutzen und an die Bilanz- bzw. Messgröße der Variable, bei welcher der Transfer noch nicht berücksichtigt ist, das Kürzel „nottrans“ anzuhängen.

Grundwassertransfer III.png


Die Variable, bei welcher der Transfer bereits berücksichtigt ist, wird mit Hilfe der Funktion more_gwtrans() berechnet. Beispiel: GW_E_N = more_gwtrans(GW_E_nottrans_N), wobei GW_E_N die Stickstoff-Einträge über Grundwasser mit Berücksichtigung des Transfers beschreibt, während GW_E_nottrans_N keinen Transfer berücksichtigt. Durch die Implementierung einer Formel mit Grundwassertransfer in einen Rechenlauf wird dessen Abfolge unterbrochen. Die Software führt zunächst alle Rechenschritte bis zum Transfer aus, führt dann den Transfer zwischen den definierten Analysegebieten durch, und schreibt diese Werte in den Zwischenspeicher. Im Anschluss wird die Berechnung von vorne ausgeführt, wobei an der Stelle des Transfers die Werte aus dem Zwischenspeicher abgerufen und verwendet werden. Aufgrund der Tatsache, dass die Berechnung nochmals von vorne beginnt, verlängert sich die Rechenzeit eines Rechenstapels.


Validierung der Ergebnisse anhand beobachteter Gewässerfrachten

Baustelle-dreieck.jpg

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Dokumentationsmodul

Um eine höhere Transparenz der Datenherkunft in MoRE zu ermöglichen, wurde ein umfangreiches Konzept zur Dokumentation von Grundlagendaten und Eingangsdaten in MoRE entwickelt. Als Grundlagendaten werden Daten aus externen Quellen verstanden, die ggf. durch Rechte Dritter urheberrechtlich geschützt sind. Bei den Grundlagendaten handelt es sich insbesondere um punktförmige und flächenhafte Daten, statistische Daten und Monitoringdaten. Die Eingangsdaten in MoRE sind die operablen Größen, die für die Modellierung verwendet werden. Sie werden aus den Grundlagendaten erzeugt und in MoRE i.d.R. mit Bezug zu Analysegebieten oder Punktquellen abgelegt. Zur Erzeugung eines Eingangsdatensatzes können mehrere Grundlagendatensätze verwendet werden. Das Einpflegen der Metadaten zu den verwendeten Grundlagen- und Eingangsdatensätzen ist nicht obligatorisch, wird aber im Sinne der Modelltransparenz empfohlen. Zur Verwaltung der Metadaten der Grundlagen- und Eingangsdatensätze wurden in MoRE neue Sachdatentabellen angelegt, deren wichtigste Attribute in den folgenden Abschnitten beschrieben werden.


Sachdatentabelle Grundlagendaten

Zur Dokumentation der Grundlagendatensätze werden die folgenden Kategorien verwendet:

  • Datensatzbeschreibung: hier werden Informationen abgelegt, wie der vollständige Name des Datensatzes, Einheit und Stoffbezug.
  • Datenherkunft: hier werden Angaben zu der Quelle, Art und Datum des Datenerwerbs, Methoden und Datum der Datensatzerstellung erfasst.
  • Datenformat: hier erfolgt eine Spezifizierung der Grundlagendaten. Wichtige Angaben wie Datenformat, Georeferenzsystem, Datentyp, Maßstab, räumliche- und zeitliche Auflösung werden dokumentiert.
  • Gültigkeitsbereich: die zeitliche und räumliche Gültigkeit der Grundlagendaten wird spezifiziert. Dies ist zu unterscheiden von der tatsächlichen Verwendung in der Modellierung, welche durch Extrapolation auch größer sein kann.
  • Nutzungsrecht: Angaben zur Datennutzung
  • Verwendung: hier wird festgeschrieben, in welchem Modul die Grundlagendaten verwendet werden, welche Bilanzgröße Bezug auf diese Daten hat und welche Eintragspfade mit diesem Grundlagendatensatz aufbereitete Eingangsdaten verwenden.
  • Bemerkungen

Die folgende Abbildung zeigt beispielhaft die Angaben zu den Metadaten des Landnutzungsdatensatzes CORINE Landcover 2006 von European Environment Agency (EEA 2012).

Dokumentation I.png


Während einige der Felder mit Text direkt gefüllt werden können, handelt es sich bei anderen Feldern um Auswahlfelder, in denen nur zuvor in anderen Tabellen definierte Inhalte ausgewählt werden können. Dabei kann unterschieden werden zwischen Einfach- und Mehrfachauswahlfeldern deren Inhalte unter Dokumentation > Auswahlfelder vordefiniert werden können und Feldern, welche auf andere Sachdatentabellen referenzieren. Eine Übersicht, um welchen Feldtyp es sich handelt und wohin dieser referenziert, gibt die folgende Tabelle.

Felder der Sachdatentabelle Grundlagendatensätze mit Angabe des Feldtyps und der Referenztabellen.
Feldname Freitextfeld Auswahlfeld Referenziert auf Tabelle Bemerkung
Einfach Mehrfach
Name X
Einheit X Dokumentation > Auswahlfelder
Stoffgruppe X Dokumentation > Auswahlfelder
Stoff X Modellierung > Metadaten > Stoffe
Datenquelle X Dokumentation > Quellenverzeichnis
Beschreibung Datenherkunft X Dokumentation > Auswahlfelder
Datum Erhalt Datensatz Typ: Datum
Methode Datensatzerstellung X
Datum Datensatzerstellung X
Datenformat X Dokumentation > Auswahlfelder
Georeferenzsystem X Dokumentation > Georeferenzsysteme
Gültigkeitsbereich Georeferenzsystem Dokumentation > Georeferenzsysteme nur Anzeige
GIS-Datentyp X Dokumentation > Auswahlfelder
Raster Bittiefe X
Maßstab bei Datenerstellung X
Rechnerische Auflösung Typ: Double
Einheit der rechnerischen Auflösung X Dokumentation > Auswahlfelder
Vektor Topologielevel X Dokumentation > Auswahlfelder
Maßstab X Dokumentation > Auswahlfelder
Zeitliche Auflösung X Dokumentation > Auswahlfelder
Zeitlicher Geltungsbereich X Format: 2008-2010, 2012, 2014
Räumlicher Geltungsbereich administrativ X
hydrologisch X
Nutzungsrecht X
Modul X
Bilanzgröße X
Eintragspfad X
Bemerkungen X


Die in der Sachdatentabelle Dokumentation > Grundlagendatensätze angelegten Metadateneinträge können in der Sachdatentabelle Dokumentation > Eingangsdatensätze den Eingangsdatensätzen zugeordnet werden.


Sachdatentabelle Eingangsdaten

In der Sachdatentabelle Dokumentation > Eingangsdatensätze werden die Metadaten der Eingangsdatensätze erfasst und definiert, aus welchen Grundlagendatensätzen diese abgeleitet wurden. Auf die Einträge dieser Tabelle wird bei den Eingangsdaten über das Attribut „Datenherkunft“ referenziert. Werden Eingangsdaten importiert, welche im Feld „Datenherkunft“ einen Eintrag haben, der keinem der vorhandenen Einträge in der Tabelle zugeordnet werden kann, wird ein neuer Eintrag automatisch erzeugt. Dieser kann anschließend mit weiteren Informationen ergänzt werden. Zur Dokumentation der Eingangsdaten werden die folgenden Kategorien verwendet:

  • Datensatzbeschreibung: hier werden die ID, Name, Beschreibung und Einheit abgelegt.
  • Datenherkunft: hier werden die für die Eingangsdaten verwendeten Grundlagendatensätze und deren Aufbereitung dokumentiert, zudem die Art der Ableitung von Eingangsdaten aus den Grundlagendaten, sowie Datum und Bearbeiter der Eingangsdatenerzeugung.
  • Geltungsbereich: die zeitliche und räumliche Gültigkeit der Grundlagendaten wird spezifiziert.
  • Bemerkungen

Zusätzlich können Dateien mit Zusatzinformationen, beispielsweise einer ausführlichen Dokumentation der Datenaufbereitung über die Dokumentenverwaltung angefügt werden. Die folgende Abbildung zeigt beispielhaft die Metadaten zu einem projektspezifischen Eingangsdatensatz an Analysegebiete.

Dokumentation II.png


Zu jedem Eingangsdatensatz erfolgt über das Strukturfenster die Zuweisung von Grundlagendatensätzen. Dabei können beliebig viele Grundlagendatensätze gewählt werden, die für die Erzeugung von dem Eingangsdatum verwendet wurden. Dabei kann auch angegeben werden, mit welchen Methoden der Grundlagendatensatz zum Eingangsdatensatz weiterverarbeitet wurde.

Dokumentation III.png


Arbeitshilfen von MoRE Developer

Im Folgenden werden einige Werkzeuge beschrieben, die die Arbeit mit MoRE Developer erleichtern sollen. Zunächst wird die Anwendung der Werkzeuge aus der Werkzeugleiste des Datengitters erläutert. Diese bezieht sich zum einen auf das Suchen und Finden sowie Ändern und Löschen bestehender Datensätze und zum anderen auf die Vorgehensweise zum Export von Sachdatentabellen, Eingangsdaten und Ergebnissen. Auch kann MoRE Eingangsdaten und endgültige Ergebnisse statistisch auswerten. Im Anschluss werden die Protokollfunktion sowie die Möglichkeit, Dokumente zu Rechenstapeln zu hinterlegen erläutert. Auch Anpassungen der Benutzeroberfläche von MoRE Developer können vorgenommen werden. Abschließend wird der Export der Datenbank und die Erstellung einer SQLite-Version von MoRE erklärt.


Datensätze finden und filtern

In MoRE können Datensätze entweder gesucht werden oder nach gewissen Kriterien gefiltert werden. Drückt man bei aktivierter Spalte die rechte Maustaste, so öffnet sich ein Kontextmenü. Hier kann sowohl gesucht als auch gefiltert werden.

Filtern I.png


Zur Suche muss in einer Tabelle die zu durchsuchende Spalte aktiviert sein. Drückt man nun STRG + F, so öffnet sich ein Suchfenster.

Filtern II.png


Zudem verfügt MoRE mit der Filterfunktion in der Werkzeugleiste des Datengitters über ein Werkzeug zum Durchsuchen von Datensätzen. Hierüber kann der Inhalt einer aktivierten Sachdatentabelle nach Einträgen durchsucht werden. Je nach Datentyp einer Spalte (Zahl oder Text) können Standard-Suchfunktionen, sog. Operatoren, angewandt werden. Zudem gibt es die Möglichkeit, mehrere Kriterien über eine „und“ / „oder“ Auswahl zu verknüpfen. Somit können die Datensätze schnell und einfach durchsucht und die Anzeige den aktuellen Interessen angepasst werden.


Operatoren der Filterfunktion nach Datentyp.
Datentyp Operatoren
Zahl Gleich
Ungleich
Kleiner
Größer
Kleiner gleich
Größer gleich
Ist leer
Ist nicht leer
Text beginnt mit
beginnt nicht mit
endet mit
endet nicht mit
enthält
enthält nicht
enthalten in
nicht enthalten in


Filtern III.png


An einem Beispiel soll die Vorgehensweise zum Filtern von Inhalten erklärt werden. Oft kann es hilfreich sein, zu wissen, in welchen Formeln eine bestimmte Variable verwendet wird. Dafür werden die Formelinhalte nach der betreffenden Variablen gefiltert. Unter der Sachdatentabelle Berechnung > Übersichten > Formelinhalte wird der Filter aktiviert. Bei Feld¬name wird „Formelinhalt“ ausgewählt, als Operator „enthält“ und bei Wert der Suchtext ein¬getragen. Nun klickt man auf den grünen Pfeil „Bedingung der Liste hinzufügen“, der definierte Filter erscheint nun im unteren Feld. Weitere Bedingungen können für die Auswahl hinzugefügt werden oder durch Klick auf das Kästchen mit dem roten X wieder gelöscht werden. Mit Klick auf „OK“ werden die gefilterten Einträge angezeigt. Soll die Auswahl aufgehoben und wieder alle Einträge angezeigt werden, muss der Button „Filter aufheben“ in der Werkzeugliste des Datengitters aktiviert werden.

Filtern IV.png


Auch bei der Auswahl von Analysegebieten ist die Filterfunktion sehr hilfreich. Unter der Sachdatentabelle Eintragsmodellierung > räumliche Modelleinheiten > Analysegebiete können diese nach administrativen Grenzen (Staat, Bundesland) oder nach Einzugsgebieten (Fluss-gebietseinheit, Koordinierungsraum, Teileinzugsgebiet, Meeresgebiet) gefiltert werden. Für einige häufige Selektionskriterien sind vordefinierte Filter vorhanden. Diese können über das entsprechende Symbol in der Werkzeugleiste des Datengitters aufgerufen werden. Eigene vordefinierte Filter können angelegt werden, wenn man als Systemverwalter angemeldet ist. In der Sachdatentabelle Verwaltung > UDV > Filter können zu den gewünschten Sachdatentabellen vordefinierte Filter eingetragen werden. Dies setzt jedoch Kenntnisse in SQL voraus und erfordert eine gute Übersicht über die Strukturen der Datenbank. Standardmäßig sind in MoRE vordefinierte Filter bei den Sachdatentabellen Eintragsmodellierung > räumliche Modelleinheiten > Analysegebiete sowie Eintragsmodellierung > Berechnung > Rechenwege und Rechenstapel angelegt.

Filtern V.png


Filtern VI.png


Für die Auswahl aller Datensätze mit einem bestimmten Kriterium innerhalb einer Spalte kann die Funktion Filter entprechend der Auswahl in der Werkzeugliste genutzt werden. Dazu kann im Datengitter ein bestimmtes Kriterium innerhalb einer Spalte ausgewählt werden und anschließend diese Filterfunktion aktiviert werden. Dadurch werden im Datengitter nur noch Datensätze angezeigt, die diesem Kriterium entsprechen (z.B. Spalte „Bundesland“ ent¬spricht „Baden-Württemberg“).

Filtern VII.png

Datensätze ändern

Wurden Datensätze angelegt, können sowohl deren Metadaten als auch deren Werte ohne großen Aufwand nachträglich bearbeitet werden. Dies kann bei Metadaten von Variablen, Formeln, Rechenwegen, Rechenstapeln vorkommen. Je nach Art der Metadaten kann ent¬weder ein Freitext eingetragen oder der entsprechende Eintrag eines Auswahlfeldes ausgewählt werden. Die Änderungen müssen hierbei immer bestätigt werden. Für die Bearbeitung muss der Schreibmodus in MoRE aktiviert sein. Auch Eingangsdaten können ergänzt bzw. überschrieben werden. Falls Namen von Variablen geändert wurden, müssen die Änderungen in den Formeln manuell nachvollzogen werden z. B. mit der Funktion Suchen und Ersetzen.


Metadaten im Datengitter ändern

Hierfür muss die entsprechende Sachdatentabelle aktiviert sein. Nun kann im Datengitter mit einem Doppelklick auf das gewünschte Feld eine Änderung eingetragen werden. Alternativ kann nach dem Doppelklick auch das Lupenzeichen aktiviert werden , dann erscheint der Text in einem Editorfenster. Bei vordefinierten Eintragsfeldern kann aus einem Auswahlfeld ausgewählt werden.

Datensätze I.png


Metadaten im Attributfenster ändern

Ist eine Sachdatentabelle aktiviert, können die Einträge auch über das Attributfenster geändert werden.


Eingangsdaten ergänzen / überschreiben

In MoRE können fast alle Eingangsdaten ausgetauscht werden. Ein Austausch ist bei den räumlichen Modelleinheiten, den Konstanten, raumbezogenen, raum- und zeitbezogenen Variablen sowie punkt- und punkt- und zeitbezogenen Variablen möglich. Dazu müssen neue Daten importiert werden. Falls gewünscht, werden die Datensätze dabei überschrieben oder ergänzt.


Suchen und Ersetzen

MoRE bietet auch die Möglichkeit, bestimmte Phrasen durch andere zu ersetzen. Dies kann z. B. hilfreich sein, nachdem der Name einer Variablen geändert wurde. Dann muss der neue Name auch in den Formelinhalten eingetragen werden. Zunächst muss die Sachdatentabelle Eintragsmodellierung > Berechnung > Übersichten > Formelinhalte aktiviert sein. Dann wird aus der Werkzeugleiste des Datengitters die Ersetzen-Funktion betätigt und die gewünschten Änderungen eingetragen.

Datensätze II.png


Rechenwege/-schritte neu nummerieren

Manchmal kann es nötig sein, die Reihenfolge der angelegten Rechenschritte zu ändern. Zunächst muss der entsprechende Rechenweg/-stapel aktiviert sein. Über das Strukturfenster gelangt man mit einem Klick auf <n Rechenwege> bzw. <n Rechenschritte> auf die detaillierte Ansicht der gespeicherten Rechenschritte/-wege. Hier kann die SONDERFUNKTION → RECHENWEGE NEU NUMMERIEREN aus der Werkzeugleiste im Datengitter ausgewählt werden. Es müssen nicht alle aufgeführten Einträge von Hand nummeriert werden. Hat man z.B. einen Schritt mit der Nummer 3 und möchte diesen hinter die Nummer 5 schieben, reicht es aus, wenn Schritt 3 als 5a nummeriert wird. Dann kann über die SONDERFUNKTION → RECHENWEG NEU NUMMERIEREN die Reihenfolge angepasst werden.


Datensätze löschen

Datensätze einer Sachdatentabelle können mit dem Werkzeug selektierte Datensätze löschen gelöscht werden. Dazu muss der Schreibmodus aktiviert sein. Wird eine Variable gelöscht, die berechnet wird – z.B. Zwischenergebnisse und Endergebnisse, so wird auch die dazugehörige Gleichung gelöscht.

Datensätze III.png


Export von Datensätzen

Über die Benutzerfläche von MoRE lassen sich sowohl die Inhalte der Sachdatentabellen, als auch Eingangsdaten und Ergebnisse nach MS Excel exportieren.


Sachdatentabellen

Eine aktivierte Sachdatentabelle kann nach Excel exportiert werden, indem der das Werkzeug Tabelle nach Excel schreiben aus der Werkzeugleiste des Datengitters betätigt wird.


Export von Eingangsdaten

Beim Arbeiten mit dem MoRE-System ist es manchmal sinnvoll, die Eingangsdaten auf ihre Richtigkeit und Vollständigkeit zu kontrollieren. Um dies zu ermöglichen, wurde eine Funktion zum Export der Eingangsdaten integriert. Unter den Sachdatentabellen Eintragsmodellierung > Eingangsdaten > Analysegebiets-Variablen und zeitbezogene Analysegebiets-Variablen sowie Eintragsmodellierung > Eingangsdaten > Punktquellen-Variablen und zeitbezogene Punktquellen-Variablen befindet sich im Datengitter die SONDERFUNKTION → EINGANGSDATEN EXPORTIEREN. Hier kann ausgewählt werden, ob der Export in eine Excel-Datei oder eine csv-Datei erfolgen soll. Die erstellte Datei enthält einen analogen Datensatz zu den bereits importierten Daten.


Export von Ergebnissen

Wie bereits beschrieben, können berechnete Ergebnisse nach Excel exportiert werden.


Eingangsdaten statistisch auswerten

MoRE bietet die Möglichkeit, die raumbezogenen sowie die raum- und zeitbezogenen Eingangsdaten statistisch auszuwerten. Im Verzeichnis unter Eintragsmodellierung > Eingangsdaten befindet sich ein Ordner Statistiken. Hier sind Minimum, Maximum, arithmetischer Mittelwert und Standardabweichung aller Variablen zu finden. Beachten Sie bitte, dass der Wert -999 stan¬dardmäßig für Datenlücken verwendet wurde und nicht für statistische Auswertungen herangezogen wird.


Endgültige Ergebnisse statistisch auswerten

Wählt man einen Ergebnisdatensatz unter Eintragsmodellierung > Ergebnisse > endgültig > Statistiken aus und klickt dann im Strukturfenster auf <n Variablen>, so wird eine statistische Analyse der Ergebnisse durchgeführt.

Statistik I.png


Nach der Analyse erscheint im Datengrid die jahresweise Auswertung zu allen Variablen mit Anzahl der Analysegebiete, Minimum, Maximum, Mittelwert und Standardabweichung.

Statistik II.png


Transparenz und Nachvollziehbarkeit

Das MoRE-System wurde mit dem Anspruch von Transparenz und Flexibilität entwickelt und umgesetzt. Um während der Nutzung die Übersicht über mögliche Änderungen zu bewahren, wurde eine Protokollfunktion integriert. Diese arbeitet nicht automatisch und ist nicht obligatorisch. Es wird jedoch geraten, wichtige und endgültige Anpassungen im System entsprechend zu vermerken. So können andere Nutzer diese nachvollziehen und ggf. nach längerer Zeit die Weiterentwicklung und Anpassung des Systems rekonstruieren. Dazu sollten die einzelnen Änderungsschritte in der Sachdatentabelle unter Dokumentation > Änderung eingetragen werden.


Anhängen von Dateien (Flussdiagramme)

Um einen besseren Überblick zu den Modellierungsgrundlagen zu erhalten, ist in MoRE jedem Rechenstapel ein Flussdiagramm als PDF-Datei zugeordnet. Auf den Fluss¬diagrammen sind neben den verwendeten Eingangsdaten (inkl. Metadaten) und Formeln auch die einzelnen Rechenwege abgebildet. Prinzipiell können auch den Rechenwegen, Formeln und Eingangsdaten Dokumente beige¬fügt werden. Die unterstützten Formate reichen von Bildern (z. B. JPEG) über PDF-Dateien zu Video-Dateien. Mit Klick auf den Feld DOKUMENTE öffnet sich ein Fenster. Hier können die Dateien ange¬hängt, angeschaut und auch wieder gelöscht werden. Das Symbol zum Anhängen von Dokumenten wechselt von rot Rot.png nach blau Blau.png, wenn ein Dokument angehängt wurde.


Anpassen der Benutzeroberfläche

Im Datengitter können persönliche Einstellungen wie z. B. die Reihenfolge der Spalten durch Ziehen und Ablegen der Spaltenbezeichnungen mit der Maus vorgenommen werden. In der linken obersten Zelle des Datengitters kann man mit einem Klick auf die rechte Maustaste die Tabellen-Attribute anzeigen lassen und individuell anpassen.

Oberfläche I.png


Diese Einstellungen können mit einem Klick auf die rechte Maustaste im Datengitter für den entsprechenden Nutzer über die Arbeitssitzung hinaus bei PERSÖNLICHE EINSTELLUNGEN → SPEICHERN festgelegt werden. Die Einstellungen werden bei der nächsten Sitzung automatisch abgerufen.

Oberfläche II.png


Einzelnachweise

  1. [1] Fuchs, S., Scherer, U., Wander, R., Behrendt, H., Venohr, M., Opitz, D., Hillenbrand, Th., Marscheider-Weidemann, F., Götz, Th. (2010): Berechnung von Stoffeinträgen in die Fließgewässer Deutschlands mit dem Modell MONERIS. Nährstoffe, Schwermetalle und Polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe. UBA-Texte 45/2010, Dessau