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Dieser Abschnitt informiert über das Gemeinschaftsvorhaben der Arbeitsgemeinschaft der deutschen Küstenländer, welches die Verbesserung der Wissensbasis und der operativen Werkzeuge zur Schadstoffunfallbekämpfung im deutschen Küstenbereich zum Ziel hat.

Das zu diesem Zweck entwickelte IT-basierte Werkzeug ist die Software VPS.system.

 

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Vor den deutschen Küsten der Nord- und Ostsee verlaufen einige der am stärksten befahrenen Schifffahrtsrouten der Welt. Die hohe Dichte des Schiffsverkehrs verlangt wirkungsvolle Vorsorgeaufwendungen, um insbesondere die Umwelt vor den Gefahren zu schützen, die dieser Verkehr mit sich bringt.

Die Gefahr von Verschmutzungen des Meeres und der Strände mit Öl und anderen Chemikalien durch Unfälle besteht jederzeit. Deshalb haben die Umweltministerien der deutschen Küstenländer, gemeinsam mit dem Bundesminister für Verkehr, für die gesamte deutsche Nord- und Ostseeküste einen Plan erstellt, der die Bekämpfungsmaßnahmen eines Schadstoffunfalles unterstützt.

Das Gesamtprojekt ‘Vorsorgeplan Schadstoffunfallbekämpfung’ umfasst die ständige Weiterentwicklung der Konzeption des Vorsorgeplans, die Bereitstellung der technischen Voraussetzungen zu seiner Realisierung und nicht zuletzt die laufende Aktualisierung aller relevanten fachlichen Daten entlang 4.200 km deutscher Nord- und Ostseeküsten.

Die Software VPS.system ist seit dem Jahr 2000 die Umsetzung dieses Plans auf der Basis moderner Informationstechnologie. Jährlich wird sie überprüft und bei Bedarf an die sich verändernden organisatorischen und technischen Bedingungen angepasst.
Die Schaffung, die Pflege und der Einsatz von VPS.system sind ein Teil der Strategie der Küstenländer und des Bundes, die an sie gestellten Erwartungen hinsichtlich der gebotenen Vorsorge für seeseitige Schadenslagen und für die Schadstoffunfallvorsorge im Bereich unserer Küsten zu erfüllen.

Die Bekämpfung von Schadstoffunfällen im Küstenbereich, in den Häfen und auf dem Meer verlangt eine ständige Einsatzbereitschaft von Personal und Geräten. Die für die Organisation der Schadstoffunfallbekämpfung verantwortlich Tätigen müssen alle wichtigen Informationen sofort bereit haben, um angemessen und effektiv reagieren zu können.

VPS.system unterstützt Vorsorge und Einsätze mit den folgenden Programm-Komponenten und Datenarten:

• Körperschaften-, Personen-, Kontaktdaten
• Alarmpläne aller Küstenländer und des Havariekommandos
• Detailinformationen zur gesamten deutschen Küste
• Detailfotos der gesamten deutschen Küste
• Datenbank für Einsatzmittel und Geräte
• Datenbank für Schiffe und Luftfahrzeuge
• Leitfaden Schadstoffunfallbekämpfung und Handlungsvorschläge
• Geografisches Informationssystem (GIS)
• Sensitivitätskarten der küstennahen Ökosphäre im GIS
• Ereignisarchiv, Einsatztagebuch, Routinetagebuch
• Verfolgung des aktuellen Schiffsverkehrs über AIS-Daten im GIS
• Driftmodellierung für Stoffe im Wasser
• Planung, Genehmigung, Protokollierung und Controlling der jährlichen Übungen aller Bundesländer und des Havariekommandos

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Bund und Küstenländer haben bereits 1975 ihre Zusammenarbeit zur Vorsorge und Bekämpfung von Ölverschmutzungen beschlossen, 1995 wurde diese Vereinbarung auf andere Schadstoffe erweitert und das Küstenland Mecklenburg-Vorpommern einbezogen.
Inzwischen sind Geräte und Schiffe für hunderte Mio. EUR beschafft und ausgerüstet worden. Ebenso wurden die erforderlichen Einsatzstrukturen geschaffen.

Die Küstenländer ergänzen dies seit 1998 mit einer Vorsorgeplanung für die gesamte deutsche Nord- und Ostseeküste einschließlich der Häfen Bremens und Hamburgs.
Alle wesentlichen einsatzrelevanten Daten wurden erhoben und in der Software VPS.system so aufbereitet, dass sie mit einer einfachen Benutzerführung aus einem geografisch orientierten Informationssystem sicher abgerufen werden können. An der Projektdurchführung sind folgend genannte Organisationen beteiligt.

Als Projektträger die Küstenländer

• Freie Hansestadt Bremen
• Freie und Hansestadt Hamburg
• Mecklenburg-Vorpommern
• Niedersachsen
• Schleswig-Holstein
• gemeinsam mit dem Bundesministerium für Verkehr

Als Projektleiter:
Ministerium für Energie, Klimaschutz, Umwelt und Natur des Landes Schleswig-Holstein
Abteilung V 4 Wasserwirtschaft, Boden- und Küstenschutz
Sonderstelle Munition im Meer, Sedimentmanagement, Schadstoffunfallbekämpfung
Herr Thomas Baumann
Mercatorstraße 3
24106 Kiel

Telefon:  +49 (0)431 988 7275
E-Mail:  vorsitz@vps-web.de

Als Fachdienststelle:
Havariekommando
Fachbereich 3
Herr Jens Rauterberg
Am Alten Hafen 2
27472 Cuxhaven

Telefon +49 (0)30 185420 2430
E-Mail fb3@havariekommando.de
Internet www.havariekommando.de

Als Projektmanager und DV-Entwickler
planiglobe GmbH
Dr. Michael Reichert
Weimarer Str. 6
24106 Kiel

Telefon +49 151 4045 0846
E-Mail entwickler@vps-web.de
Internet www.planiglobe.com

 

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Die Datenbank stellt alphanumerische Informationen in einfach zu bedienenden und einheitlichen Benutzeroberflächen zur Verfügung und verknüpft diese mit allen weiteren VPS.system-Komponenten.
Die verschiedenen Programmfenster bieten generell die Möglichkeit, vom aktuellen Datensatz zu inhaltlich in Beziehung stehenden Daten in anderen Fenstern zu manövrieren. Sie vernetzen damit die Anwendung zu einem lexikonartigen Auskunftssystem.
In der Datenbank sind unter anderem die Daten von Geräten, Schiffen und Luftfahrzeugen sowie deren Standorte (Gerätelager, Liegeplätze, Flugplätze) erfasst:

Zu den oben gezeigten Stammdaten werden zusätzlich gerätespezifische Daten und Fotos gespeichert, die in weiteren Abschnitten angezeigt werden:

Die Datenbank enthält auch umfangreiche Adressdaten mit gegenwärtig knapp 6.000 Adressen, Telefon- und Faxverbindungen, eMail-Adressen sowie weiteren Kommunikationsmöglichkeiten. Diese Adressen sind 1.400 Körperschaften (Behörden, Firmen, Instituten ...) und 850 Personen zugeordnet.

In einer Einsatzlage hat der Nutzer durch die im System installierten Alarmpläne, die mit der Adress- und Telefondatenbank verknüpft sind, Zugriff auf relevante Adressdaten von Körperschaften und Personen.

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Das Geografische Informationssystem (GIS) macht die im System enthaltenen Karten zugänglich. Die Karten enthalten beispielsweise Informationen zur Küstenkilometrierung, Sensitivität oder behördlichen Zuständigkeit sowie Markierungen, die die Uferart der Küste oder Zuwegungsmöglichkeiten symbolisieren.
Die verschiedenen Karten werden bei Bedarf einzeln zugeschaltet. Zur Darstellung der fachlichen Symbolik wurde ein VPS-eigener Symbolsatz entwickelt und vielfältige Möglichkeiten moderner Präsentationstechnik werden zur Visualisierung der recht komplexen Karten verwendet.

Durch das Einschalten von verschiedenen Karten können zusätzliche thematische Daten auf der topographischen Grundkarte abgebildet werden. Zu fast jedem Symbol sind weitere Informationen verfügbar.
Das GIS ist mit den Datensätzen der Datenbank verknüpft und bietet mit der 'ClickInfo'-Funktion die Antwort auf die Frage "Was ist das?", wenn das, dem angeklickten Objekt entsprechende, Datenbankfenster geöffnet wird. Zusätzlich stehen auch die 'MapTipps' zur schnellen Information zur Verfügung.

Um den einzelnen Küstenbereichen die Informationen eindeutig zuordnen zu können, wurde die gesamte Küste in Betrachtungsabschnitte mit einer Länge von 100m bis max. 10km unterteilt. Zu jedem Betrachtungsabschnitts-Symbol sind umfangreiche Daten in der Datenbank abgelegt, die wieder über die 'ClickInfo'-Funktion abgefragt werden können:

Neben den üblichen Möglichkeiten der Karten- und Layersteuerung stehen auf den Einsatzzweck abgestimmte Funktionen zur Verfügung. So können beliebige Streckenentfernungen oder Flächeninhalte gemessen werden, im Kartenfenster kann zur Anfertigung von Lageskizzen oder zur Planung einer Maßnahme mehrfarbig gezeichnet und geschrieben werden.
Es besteht die Möglichkeit, den Inhalt des Kartenfensters einschließlich der eigenen Zeichnungselemente auf einem Drucker als Kartenblatt auszugeben oder in ein anderes Grafikprogramm oder Textverarbeitungsprogramm zu exportieren.

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Mit der Gründung des Havariekommandos Cuxhaven im Jahr 2003 entstanden neue Anforderungen an die, auch vom neuen Havariekommando eingesetzte, Software VPS.system.
Dazu gehörte auch die Bereitstellung von Funktionen für das Maritime Lagezentrum (MLZ) des Havariekommandos zur Herstellung eines Ereignisarchives sowie der zugehörigen Einsatztagebücher.

Das Lagemodul in VPS.system besteht aus den folgenden Komponenten:

• Ereignisarchiv mit GIS-Anbindung.
• Ereignistagebuch / Einsatztagebuch (ETB) zu jedem Ereignis.
• Routinetagebuch (RTB) zur Protokollierung des Dienstes außerhalb von Ereignissen.
• Nutzereigene Formularvorlagen für standardisierte Einträge in den Tagebüchern.
• Liste der 'Lagekundigen Schiffe' für die Filterung von AIS-Signalen nach der eigenen Flotte.
• Herstellung, Speicherung, Ausgabe von Lageskizzen mit taktischen Zeichen im GIS.

Die Nutzeroberfläche des Einsatztagebuches.

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Im Leitfaden Schadstoffunfallbekämpfung sind alle wichtigen Informationen, wie technische Informationen, Bedienungsanleitungen, chemische Eigenschaften von Schadstoffen, ausgewählte Gesetzestexte und so weiter, enthalten.

Ebenso finden sich die Bekämpfungsvorschläge für die in VPS.system definierten Uferarten, wiederum verknüpft mit Datenbank und dem GIS.

Ein weiteres, in VPS.system verankertes, Handbuch ist das Gerätehandbuch. Es enthält zu den wichtigsten Gerätearten zusammenfassende Beschreibungen, Hinweise und Handlungsempfehlungen, die mit Fotos aus der Praxis illustriert werden.

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Den einzelnen Betrachtungsabschnitten sind Fotos zugeordnet, die der Nutzer als zusätzliche Informationen zu den üblichen alphanumerischen Daten und Geodaten per Mausklick aufrufen kann.
Es werden vom Flugzeug aus im Winkel von ca. 45° angefertigte Fotos angeboten, welche "Schrägluftfotos" genannt werden. Die zeigen die Küstenlinie flächendeckend und gegenseitig überlappend auf ihrer gesamten Länge. Die Fotodokumentation ist integraler Bestandteil der Software VPS.system und wird von der Datenbank organisiert.

Alle Fotos der Fotodokumentation sind mit den Küsten- und Betrachtungsabschnitten verknüpft sowie mit Koordinaten versehen (georeferenziert), sodass eine Verknüpfung von der Fotodokumentation in das GIS mit einem Klick erfolgen kann.

Die über den gesamten deutschen Nord- und Ostseeküstenverlauf angefertigten über 13.000 Schrägluftfotos stellen einen umfassenden Informationsfundus dar, welcher dem geübten Nutzer Aussagen über Küstenstruktur, land- und wasserseitige Zufahrtsmöglichkeiten, Sensibilität der Uferbereiche und anwendbare Bekämpfungsstrategien ermöglicht:

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Die Ergebnisse der Sensitivitätskartierungen von Nord- und Ostsee wurden als digitale Karten umgesetzt und in das Geografische Informationssystem (GIS) von VPS.system integriert.

Um die große Menge an Ausgangsdaten, die der Sensitivitätsberechnung zu Grunde lagen, sowie Ergebnisse der Kartierungen zugänglich zu machen, wurde ein zusätzliches VPS-Modul mit dem Titel VPS.sensi erstellt.

Im Institut für Küstenforschung des GKSS-Forschungszentrums Geesthacht wurde ein automatisiertes Expertenmodell erstellt, das dem für die Bekämpfung von Ölunfällen zuständigen Havariekommando als wichtige Entscheidungshilfe bei der Vorsorgeplanung dient.

Das Wattenmeer stellt mit seinen ausgedehnten Auftauchbereichen, den Salzwiesen, Brut- und Rastvogelgebieten einen hochempfindlichen Lebensraum dar, der einem hohen Risiko durch die Folgen von Schiffsunfällen ausgesetzt ist. In seiner Gesamtheit ist dieses riesige Gebiet (annähernd 10.000 km² ) allerdings nicht zu schützen. Für eine effektive Vorsorgeplanung ist es daher unerlässlich, räumliche und zeitliche Schwerpunkte seiner Verletzlichkeit festzulegen.

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Zunächst war es erforderlich, die räumliche Verteilung der Subsysteme im Intertidal des Wattenmeeres (Bereiche, die bei Niedrigwasser trocken fallen) mit seinen unterschiedlichen Sedimenten und Organismengesellschaften im Verlauf ausgedehnter Feldarbeiten zu kartieren.

Alle erfassten Parameter (Kenndaten) wurden daraufhin einem, speziell für die Empfindlichkeit gegenüber Ölunfällen entwickelten, Bewertungsmodell unterzogen. Danach wurden mit einem Geoinformationssystems (GIS) für alle vier Jahreszeiten die entsprechenden Empfindlichkeitsklassen dargestellt.

Durch die intensive Zusammenarbeit mit den Anwendern und weiteren Institutionen gelang es damit den Mitarbeitern im Institut für Küstenforschung, ein operationelles Monitoring-System zu entwickeln, das eine wichtige Grundlage für das Küstenmanagement bildet.

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Während der Datensammlung konnten sich die beteiligten Biologen auf eine erste Inventur einzelner Biotoptypen (Lebensräume) stützen, welche die GKSS von 1987 bis 1992 erstellte.
Ein großer Teil der damals 5000 Stationen wurde erneut aufgesucht und in ihren biologischen und sedimentologischen Eigenschaften auf standardisierten, rechnerlesbaren Protokollen dokumentiert.

Eigene Überfliegungen und andere Luft- und Satellitenbildauswertungen leisteten dabei eine wertvolle Hilfe, da fernerkundlich erkennbare „Besonderheiten“ bei der Feldkartierung direkt aufgesucht und verifiziert werden konnten.

Diese eigenen, sehr arbeitsintensiven Felduntersuchungen konnten hinsichtlich der Verteilung von Seegras, Miesmuschelbänken und Salzwiesen durch regelmäßige Monitoringvorhaben ergänzt werden. Dies geschah innerhalb einer intensiven Zusammenarbeit mit den Nationalparkämtern in Hamburg, Schleswig-Holstein und Niedersachsen

Eine zeitliche Unterteilung der Empfindlichkeit bestimmter Gebiete wurde durch die Berücksichtigung der im Jahresverlauf wechselnden Häufigkeiten von Brut- und Rastvögeln erreicht, die ebenfalls aus dem Monitoringprogramm der Nationalparkämter übernommen wurden.

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Alle erfassten Parameter wurden einem, speziell für die Empfindlichkeit gegenüber Ölunfällen entwickelten, Bewertungsmodell unterzogen. Danach wurden mit einem Geoinformationssystems (GIS) für alle vier Jahreszeiten die entsprechenden Empfindlichkeitsklassen dargestellt.

Eine Automatisierung dieses Bewertungsverfahrens mit speziell entwickelten mathematischen Methoden (Autoassoziatives Neuronales Netzwerk, Treefit) ersetzt zukünftig weitgehend die persönliche Beratung durch Experten und ermöglicht es dem Havariekommando, die 'Sensitivitätskartierung Deutsches Wattenmeer' eigenständig als operationelles Modell im Rahmen des VPS.systems anzuwenden.

Im Fall von Schiffshavarien auf dem Meer müssen alle Maßnahmen koordiniert ablaufen, um eine bestmögliche Effektivität zu erzielen.

Der für den deutschen Nord- und Ostseeraum bereits vorhandene Vorsorgeplan Schadstoffunfallbekämpfung (VPS) enthält eine Vielzahl von Daten, die eine schnelle Entscheidungsfindung im Havariefall unterstützen.

In Abhängigkeit vom Ausmaß einer Havarie kann es notwendig werden, dass beim Schutz und bei der Reinigung bestimmter Ufer- und Seebereiche Prioritäten gesetzt werden müssen. Diese Priorisierung muss auf der Grundlage verlässlicher Daten erfolgen, zu denen auch die biologische Sensitivität der Küsten- und Seebereiche zählt.

Darum wurde im Auftrag der fünf deutschen Küstenländer und des Bundes, alle vertreten durch den Fachbereich 3 des Havariekommandos, eine Sensitivitätskartierung der deutschen Ostsee durchgeführt.

Das Ziel der Kartierung bestand darin, den deutschen Ostseeraum hinsichtlich seiner ökologischen Empfindlichkeit gegenüber Öl zu bewerten und unterschiedlich sensible Bereiche zu kartieren und gegeneinander abzugrenzen.

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Das Projektmanagement erstellte zunächst ein Vorgehenskonzept, in welchem unter anderem eine Trennung von land- und seeseitige Bearbeitung vorgeschlagen wurde, um die Verschiedenheit der Bedingungen am Ufer und im Seebereich ausreichend zu berücksichtigen.

Die Projektbearbeitung gliederte sich gemäß des Vorgehenskonzepts in die folgenden Phasen:

• Datensichtung
• Datenaufbereitung / -erfassung
• Erarbeitung eines Bewertungsmodells
• Bewertung der erfassten Daten und
• Integration in VPS.

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Um auf bereits vorhandenen Daten aufbauen zu können, wurde im Rahmen der Datensichtung eine umfangreiche Literaturrecherche in Verwaltungen, Instituten und Firmen zu den bewertungsrelevanten Themengebieten Makrozoobenthos, Makrophytobenthos, Wasser- und Küstenvögel, Fischlaichschongebiete sowie Meeressäuger im deutschen Ostseeraum durchgeführt.

Zum Ausgleich der noch vorhandenen Datendefizite in den Themengebieten Makrozoobenthos und Makrophytobenthos erfolgte eine seeseitige Datenerhebung.
Die dabei im Flachwasserbereich gesammelten Daten flossen in die Kartierung der seeseitigen Biotoptypen ein, während der bevorzugt Senkrecht-Luftbilder des Ostseeküstenbereichs ausgewertet wurden.

Ein weiterer Teil der Datenaufbereitung beinhaltete die Festlegung von Uferarten. Für die Sensitivitätskartierung wurden die im VPS-System bereits vorhandenen Uferarten im Hinblick auf ökologische Wertigkeit und damit verbundene Empfindlichkeit zusammengefasst oder ergänzt.
Im Anschluss daran erhielten die land- und seeseitigen Uferarten eine Rangfolge bezüglich ihrer Empfindlichkeit gegenüber Ölverschmutzungen.

Die Karte zeigt die seit 1990 benutzten Beprobungspunkte für Makrozoobenthos.
Gebiete mit Untersuchungsdefiziten sind durch rote Punkte gekennzeichnet.

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Ein eigens für die Beurteilung der Sensitivitäten erstelltes Bewertungsmodell verarbeitete die erfassten und aufbereiteten Ausgangsdaten und überführte diese in vier verschiedene Sensitivitätsklassen. Die Sensitivitätsklassen reichen von gering sensitiv über mäßig und hoch sensitiv bis extrem sensitiv.

Das Bewertungsmodell errechnete die jeweiligen Sensitivitäten anhand des Vorkommens ausgewählter Arten für die einzelnen Themengruppen Makrozoobenthos, Makrophytobenthos, Vögel und Fischlaichschongebiete.



 

Die Einzelergebnisse wurden gewichtet und zu einem Gesamtergebnis zusammengefasst. Um die Plausibilität der Ergebnisse zu gewährleisten, wurden zwei Bewertungszeiträume unterschieden: Herbst/Winter und Frühjahr/Sommer.

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Die Ergebnisse der Bewertungsmodelle wurden als digitale Karten umgesetzt und in die Software des Vorsorgeplanes Schadstoffunfallbekämpfung (VPS.system) integriert. Jede Sensitivitätsklasse wird mit einer spezifischen Farbe dargestellt:
violett – extrem sensitiv
rot – hoch sensitiv
gelb – mäßig sensitiv
grün – gering sensitiv.

Die ermittelten Sensitivitäten werden sowohl für den Uferstreifen als auch für die Seebereiche dargestellt. Die Darstellung kann jeweils einzeln für die Jahreszeiten Frühjahr, Sommer, Herbst und Winter erfolgen.

Diese Darstellungen beinhalten wertvolle Informationen für die Priorisierung von evtl. Schadstoffunfallbekämpfungen und Sicherungsmaßnahmen.

Das für die Sensitivitätseinstufung maßgebende Kriterium kann als Punktsymbol in der Fläche bzw. auf der Uferlinie angezeigt werden.

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Um die große Menge an Ausgangsdaten, die der Sensitivitätsberechnung zu Grunde lagen, und die detaillierten Ergebnisse der Bewertungsmodelle zugänglich zu machen, wurde ein zusätzliches VPS-Modul mit dem Titel VPS.sensi geschaffen.

Da der Umgang mit dem Programm VPS.system für den Zweck der Schadstoffunfallbekämpfung jedoch nicht durch zu große Datenmengen und eine nicht immer benötigte Funktionalität verkompliziert werden sollte, ist VPS.sensi als ein zuschaltbares separates Modul für VPS.system gestaltet worden.
Die nebenstehende Abbildung zeigt den Menübaum des Moduls VPS.sensi, der in der Abbildung noch nicht vollständig aufgeklappt ist.

Für VPS.sensi stehen natürlich alle Technologien des VPS.systems wie ClickInfo, MapTipps und Datenbank-GIS-Verknüpfung zur Verfügung.
Eine zusätzliche Funktion erlaubt das gleichzeitige Markieren mehrerer Datenbankobjekte aus VPS.sensi im GIS.

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