Umsetzung von MoRE
Inhaltsverzeichnis
Systemanforderungen
Folgende Systemanforderungen müssen erfüllt sein, um mit der Benutzeroberfläche MoRE Developer arbeiten zu können:
- Hardware:
- Prozessor: Intel Xeon oder Core i5 oder höher oder gleichwertiger AMD-Prozessor
- Arbeitsspeicher: 8 GB oder mehr
- freier Festplattenspeicher: ab 100 GB
- Bildschirmauflösung: mindestens 1280 * 800 Pixel
- Software:
- Windows-Betriebssystem mit .NET-Framework 4.5.1 oder höher
Um mit der Benutzeroberfläche MoRE Visualizer arbeiten zu können, benötigen Sie eine Breitband-Internetverbindung.
Modellarchitektur und technische Umsetzung von MoRE
Das MoRE-System besteht aus einer PostgreSQL-/SQLite-Datenbank, einem generischen Rechenkern sowie zwei Benutzeroberflächen: MoRE Developer und MoRE Visualizer. Die Benutzeroberflächen wurden für die Interaktion mit der Datenbank entwickelt. Der Inhalt der Datenbank kann mit Hilfe der Benutzeroberfläche MoRE Developer gelesen, verändert und erweitert werden. Die Modellierung erfolgt über einen generischen Rechenkern, der über die Benutzeroberfläche MoRE Developer angesteuert wird und eine dynamische Verbindung zur Datenbank hat. Die Ergebnisse der Modellierung können entweder als Tabelle im MoRE Developer ausgegeben und in einem GIS-Browser (MoRE Visualizer) in Kartenform sowie in Form von Diagrammen gezeigt werden. Nutzer können auf zwei verschiedene Art und Weisen mit MoRE arbeiten: auf Basis eines Multi-User-Zugangs in der PostgreSQL-Datenbank über das Internet oder als Einzelplatzanwendung auf dem PC (SQLite-Datenbank).
MoRE Rechenkern
Der Rechenkern ist als autonome Einheit des MoRE-Systems konzipiert und in C# als generisches Werkzeug programmiert: er enthält lediglich die logische Struktur der Datenbank. Der generische Rechenkern enthält keine Formeln in einer ausführbaren Datei. Die Formeln sind als Text in der Datenbank hinterlegt. Während der Modellierung liest der Rechenkern die Eingangsdaten aus der Datenbank und führt die Berechnungen gemäß den Definitionen aus den zugrundeliegenden Algorithmen aus. Da der Rechenkern eine von der Datenbank unabhängige Einheit ist, muss er nicht an Veränderungen neuer Rechenalgorithmen angepasst werden, so lange die Struktur beibehalten wird. Der MoRE-Nutzer benötigt dadurch keine Programmierkenntnisse. Somit lassen sich alternative Eingangsdaten und Modellierungsansätze ebenso wie eine andere räumliche Modellierungsgrundlage in MoRE einbinden und testen. Deswegen ist MoRE ein flexibles, nutzerfreundliches Modellierungswerkzeug.
MoRE Datenbank
Die Datenbank von MoRE enthält die allgemeinen und stoffspezifischen Eingangsdaten (z. B. Analysegebiete, Einwohner, Landnutzung, Wasserbilanz, Konzentrationsdaten, …) und die dazugehörigen Metadaten. Das bedeutet bspw., dass jedem Eintrag eine eindeutige Herkunft zugewiesen ist. Zudem sind zusätzliche Informationen wie Pfad- und Stoffbezug enthalten. Sie ist untergliedert in sog. Sachdatentabellen, die über die Benutzeroberfläche MoRE Developer angesteuert werden können. Die Datenbank enthält außerdem den Raumbezug der Modellierung in Form von Analysegebieten, Punktquellen und Planungseinheiten. Des Weiteren sind in der Datenbank alle Modellierungsansätze (empirische Gleichungen) abgelegt. Nach der Modellierung werden die Ergebnisse in die Datenbank geschrieben und können zur weiteren Analyse nach MS Excel exportiert werden. Die erzeugten Ergebnisse können auf zwei Ebenen gespeichert werden, als vorläufige sowie endgültige Ergebnisse. Für die Visualisierung wird auf die endgültigen Ergebnisse zurückgegriffen.
MoRE Benutzeroberflächen
MoRE Developer
Mit Hilfe der Benutzeroberfläche MoRE Developer können neue Eingangsdaten in die Datenbank importiert und diesen Metadaten zugewiesen werden. Modellierungsansätze können angelegt bzw. angepasst werden sowie Flussdiagramme zur besseren Nachvollziehbarkeit hinterlegt werden. Zudem kann über MoRE Developer der leistungsstarke Rechenkern zur Berechnung der Einträge in die Gewässer sowie der Gewässerfrachten angestoßen werden. MoRE ist modular aufgebaut, sodass die Berechnungsansätze der einzelnen Eintragspfade unabhängig voneinander angepasst werden können. Dadurch können alternative Eingangsdaten und Modellierungsansätze als Variante zur Basisvariante angelegt werden. Die Einträge über einen bestimmten Pfad können also mit verschiedenen Eingangsdatensätzen oder Modellierungsansätzen modelliert werden. Zur Bewertung der Qualität der verwendeten Eingangsdaten und Modellierungsansätze können die Ergebnisse miteinander verglichen werden.
MoRE Visualizer
Zusätzlich zum MoRE Developer bietet der MoRE Visualizer die Möglichkeit, die Grundlagendaten und flächenspezifischen Ergebnisse zu analysieren und zu präsentieren. Der Visualizer ist eine GIS-Browser-basierte Applikation und verfügt über eine direkte Verbindung zur MoRE Datenbank. Alle Veränderungen, die im MoRE Developer durchgeführt werden, haben direkten Einfluss auf die dargestellten Ergebnisse im Visualizer. Der Hauptanwendungszweck des Visualizers ist die Darstellung der flächenspezifischen Einträge in die Gewässer auf Ebene der Analysegebiete aus der MoRE Datenbank. Die Daten können durch Nutzung verschiedener Optionen wie Verwaltungsgrenzen, Einzugsgebiete, Stoffe, Jahre usw. selektiert werden. Eine besondere Anwendungsmöglichkeit ist der selektive Vergleich unterschiedlicher Zeiträume. Nach der Auswahl und Visualisierung der Daten können diese auch als Bericht dargestellt und als Tabelle exportiert werden. MoRE Visualizer fasst automatisch die Ergebnisse zusammen und zeigt zusätzliche Metadaten für die selektierten Eintragspfade, Stoffe und Aggregierungsebenen. Weiterhin gibt es Funktionen wie Drucken und benutzerdefinierte Klassifikationen der dargestellten Werte.
Vorteile des MoRE-Systems
Der hauptsächliche Vorteil von MoRE liegt in der Art und Weise seiner Umsetzung. Die Software ist so programmiert, dass für die Arbeit mit MoRE keine Programmierkenntnisse notwendig sind. Der Benutzer kann neue Eingangsdaten (u. a. andere Einzugsgebiete) und Berechnungsansätze ohne großen Aufwand in MoRE einbinden und deren Auswirkungen auf die Modellergebnisse testen. Dies ist der Einbindung eines generischen Rechenkerns zuzuschreiben. Dieser liest während eines Rechenlaufs (Modellierung) die definierten Eingangsdaten (und deren Varianten) aus der PostgreSQL-Datenbank und führt die Berechnungen gemäß den zugrunde liegenden Modellierungsansätzen (empirische Algorithmen) aus. Da der Rechenkern keine Formeln enthält, sondern lediglich die logische Struktur der Datenbank, muss er nicht an Veränderungen neuer Rechenalgorithmen angepasst werden, so lange die Struktur beibehalten wird. Derzeit werden in MoRE Abflüsse, Stoffeinträge, Gewässerfrachten und Kosten modelliert. Dabei ist es möglich, die jeweiligen Bilanzgrößen für die Analysegebiete getrennt zu berechnen oder entlang eines definierten Abflussbaumes zu addieren. Das Stoffspektrum reicht von Nährstoffen über Schwermetalle, PAK bis hin zu prioritären Stoffe wie bspw. DEHP. Weitere Stoffe können bei gegebener Datenlage ohne großen Aufwand hinzugefügt werden. Nicht zuletzt aufgrund seiner hohen Performance ist MoRE gut dafür geeignet, die für die Aufgaben der Berichterstattung anfallende Menge an Daten zu speichern und zu verwalten. Dabei können die Daten sowohl in einer Tabelle als auch in Form von Karten dargestellt werden.
