Betroffenheitsanalyse und Leitungshomogenisierung
Von ungenauen Daten zu präzisen Lösungen
Leitungen für die Energieversorgung und Telekommunikation sind Teil der kritischen Infrastruktur. Unternehmen, die solche Leitungsnetze unterhalten, sind daher verpflichtet, die Lage dieser Leitungen zu dokumentieren und bei Bedarf, z.B. bei geplanten Baumaßnahmen, Auskunft darüber zu erteilen. Diese Dokumentation erfolgt im Allgemeinen in Geo-Informationssystemen (GIS) wie z.B. Smallworld GIS oder ArcGIS.
Doch ein großer Teil der Leitungen ist nicht hinreichend lagerichtig dokumentiert
Allein in Deutschland entstehen jährlich Leitungsschäden, die Entschädigungsforderungen durch ihre Betreiber in Höhe von 500 Mio. € nach sich ziehen. Die Dunkelziffer nicht gemeldeter Beschädigungen wird auf 1,5 bis 2 Milliarden € jährlich geschätzt.
Quelle: Verband sicherer Tiefbau
Leitungsschäden können durch Lagekorreturen vermieden werden
Die Ursachen für diese nicht lagerichtige Dokumentation ist in der Entstehungsgeschichte der Geo-Informationssysteme zu suchen. Ursprünglich wurden die Leitungen in analogen Planwerken dokumentiert. Mit dem Aufkommen von GIS wurden diese Pläne sukzessive digitalisiert und in GIS übernommen. Durch die Einführung von GIS wurde zwar der Zugriff auf die Daten wesentlich effizienter, doch Lagegenauigkeit und Kartierfehler blieben die gleichen wie in den analogen Plänen.
In den Jahren seit Einführung von GIS wurden die darin verwalteten Daten durch die Leitungsbetreiber anlassbezogen in begrenzten Bereichen aktualisiert und laufend gehalten. Die geometrische Qualität der derzeitigen GIS-Daten ist daher mitunter sehr heterogen.
Geo-Datenstrukturen und die Bedeutung von ALKIS für präzise Leitungsdokumentation
Geo-Basisdaten
Grenzen, Gebäude
ALKIS
Das amtliche Liegenschaftsinformationssystem
Landesvermessungsverwaltungen
Katasterämter
Geo-Fachdaten
Leitungen
Die in den GIS verwalteten geometrischen Daten lassen sich in zwei Hauptgruppen unterteilen: Geo-Basisdaten (Grenzen, Gebäude) und Geo-Fachdaten (Leitungen). Für die Geo-Basisdaten existiert eine weitere wichtige Datenquelle: Das Amtliche Liegenschaftsinformationssystem (ALKIS). Dieses wird von den jeweiligen Landesvermessungsverwaltungen unterhalten.
EVU vs. ALKIS
Geometrieunterschiede EVU vs. ALKIS um mehrere Meter. Die Leitungen befinden sich nicht im Straßenland.
Leitungen
Grenzen EVU
Grenzen ALKIS
Gebäude EVU
Gebäude ALKIS
ALKIS Open Data ab dem 09.06.2024
Mit Ausnahme von Bayern werden die ALKIS-Daten kostenfrei zur Verfügung gestellt. Für die Leitungsbetreiber ist es daher aus wirtschaftlichen und aus Gründen der Datenqualität nicht sinnvoll, weiterhin eigene Geo-Basisdaten zu pflegen.
Herausforderungen beim Austausch von Geo-Basisdaten und der Erhalt relativer Lagebeziehungen
Eine naive Lösung wäre die, die Geo-Basisdaten des Leitungsbetreibers einfach gegen jene aus ALKIS auszutauschen. Jedoch sind die relative Lage der Geo-Fachdaten in Bezug auf die Geo-Basisdaten richtig und daher zu bewahren. Bei einem einfachen Austausch der Geo-Basisdaten würden z. B. Hausanschlüsse „abreißen“, d.h. diese würden vielleicht nicht mehr an einem Haus enden, sondern in der Luft hängen.
Die komplexe Homogenisierung von Geo-Daten: Mathematische Lösungen für präzise Anpassungen
Aus diesem Grund müssen bei einem Austausch der Geo-Basisdaten die Geo-Fachdaten „hinterhergezogen“ werden. Dieses „Hinterherziehen“ bezeichnet man üblicherweise als „Homogenisierung“. Was aber auf den ersten Blick einfach anmutet, ist in der Realität ein äußerst komplexes mathematisches Problem. Die mathematischen Werkzeuge zu dessen Lösung sind die mathematische Statistik und die geodätische Ausgleichungsrechnung.
Ein mögliches Beispiel für das Ergebnis der Leitungshomogenisierung
Betroffenheitsanalyse ist die Vorstufe einer Leitungshomogenisierung
Betroffenheitsanalyse
Die Betroffenheitsanalyse zeigt auf, in welchen Bereichen Differenzen zwischen den Geo-Basisdaten des Leitungsbetreibers und denen des ALKIS bestehen und wie groß diese sind. Sie dient der Aufwandsabschätzung für eine nachfolgende Homogenisierung.
Leitungshomogenisierung
Automatisierte (aber auch manuelle) Lagekorrekturen der Fachdaten (Strom, Gas, Wasser, Fernwärme, Telko, LWL, Kanal) in der Regel auf den Referenzbestand ALKIS unter Einhaltung der geforderten Bedingungen wie Rechtwinkligkeit, Geradlinigkeit, etc.
Warum homogenisieren?
Leitungsauskunft
Geometrisch zuverlässige
Erfassung und Laufendhaltung der Geo-Basisdaten auslagern
ALKIS
Die absolute Lagerichtigkeit
(nicht die relative) ist Voraussetzung für den Einsatz von GNSS
Proof of Concepts
Durch ALKIS Open Data können die Daten nun so kostengünstig wie nie aufgewertet werden. Um sich selbst von der Qualität der Homogenisierung zu überzeugen, empfehlen wir die Durchführung eines Proof of Concepts, wobei kostengünstig in einem repräsentativen Teilgebiet homogenisiert wird. Für eine genaue Kostenabschätzung empfehlen wir die Durchführung einer Betroffenheitsanalyse des gesamten Gebiets.
Das Zusammenspiel der Firmen und der eingesetzten Software
technet
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SYSTRA-System: Ausgleichung, Analysekreislauf, Homogenisierung
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Sysmatch zum Verknüpfen der Grundkarten alt/neu, Schnüffeln von geometrischen Bedingungen:
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Geradlinigkeit, Rechtwinkligkeit, Parallelität (ohne/mit Abstand), Punktidentitäten, z.B.
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Hausanschluss bleibt auf Gebäudekante
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Bemaßung reißt nicht ab
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(Nach-) „Schnüffeln“ in nächster Iteration
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Systra zur Ausgleichung und Analyse, Homogenisierung und Analyse
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Sysplan zur grafischen Bewertung der Analyseergebnisse und für interaktive Korrekturen
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