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Der krönende Abschluss eines UNIGIS MSc Studiums ist sicherlich die Master Thesis. Mit ihr belegen unsere MSc-AbsolventInnen, dass sie den akademischen Grad "Master of Science (Geographical Information Science & Systems)" zu Recht führen.  Im UNIGIS professional Studiengang muss keine Abschlussarbeit verfasst werden. Dennoch nehmen einige Studierende die Möglichkeit war, ein Geoinformatikprojekt durchzuführen und entsprechend zu dokumentieren.

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Hier finden sie die mitunter preisgekrönten Abschlussarbeiten unserer AbsolventInnen!

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Wolfgang Fischer [08-2009]:

Emissionsmodellierung aus Verkehrszähldaten. Modellansatz unter Berücksichtigung räumlich-zeitlicher Faktoren

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Als Folge der in den letzten Jahren stark gestiegenen Verkehrsauslastung im Straßenverkehr, die sich vor allem entlang von nationalen Transitkorridoren widerspiegelt, hat auch die Belastung von Mensch und Umwelt durch Schadstoffemissionen zugenommen. In den Geowissenschaften gibt es unterschiedliche Ansätze zur Berechnung der räumlichen Verteilung von Luftschadstoffen. Die hier untersuchte Methode geht von einem ’bottom up’ - Ansatz aus. Aus zeitlich und räumlich hoch aufgelösten Verkehrszähldaten wird unter Berücksichtigung von topographischen Parametern und den straßenbezogenen Modellgrößen (Anzahl der Spuren, Steigung, Baustelle/keine Baustelle, Tunnel/kein Tunnel, Geschwindigkeitsbeschränkung) ein Berechnungsmodell erstellt. In einem zweiten Schritt wird die räumliche Ausbreitung der Emissionswerte simuliert. Startpunkt der Modellbildung ist die statistische Untersuchung der ASFINAG - Verkehrszähldaten über die gesamte A10-Tauernautobahn: es wird ein Zeitfenster von zwei Wochen detailliert analysiert. Die Daten beinhalten pro Mautabschnitt stündliche, in die Anzahl der Achsen aufgeteilte Messwerte für Lkws und Reisebusse. Da das Ergebnis der Analyse eine zeitlich und räumlich homogene Verteilung der Achsklassen ergibt, erfolgt im nächsten Schritt unter Zuhilfenahme von Daten der INFRAS/IWW-Studie (vgl. [INFRAS, 1999], [SCHREYER C., et al. 2004a]) eine Aufteilung der Achsklassen in die unterschiedlichen Kfz-Schichten (entspricht der Unterteilung nach Größenklasse und EURO-Abgasnorm-Klasse). Die Daten für Pkws liegen nur als monatliche Wochentags-Durchschnittswerte vor. Die Verwendung von Verkehrs-Tagesgängen bieten eine Möglichkeit, diese Daten auf Stundenwerte zu disaggregieren. Die als Polyline vorliegende Datenstruktur der Autobahn wird für die Modellrechnung aufbereitet und um die oben erwähnten straßenbezogene Modellgrößen erweitert. Die Verknüpfung der Zusatzinformationen mit der Geometrie erfolgt über eine lineare Referenzierung. Dadurch wird jederMautabschnitt in weitere Sub-Abschnitte unterteilt. Von dieser Datenbasis ausgehend werden zwei Modellansätze in UML für die Emissionsberechnung entwickelt. Im ’Simple Mode’ werden Emissionswerte nur mit Hilfe der Streckenlänge bestimmt. Die Berechnung des ’Simple Mode’ liefert Ergebnisse pro Kfz-Schicht und Mautabschnitt, die über den Berechnungszeitraum aggregiert sind. Im ’Complex Mode’ fließen die straßenbezogenen Modellgrößen in die Berechnung ein. Aus Anzahl von Kfz und Fahrspuren wird pro Fahrzeug-Kategorie über eine Geschwindigkeits-Strömungs-Funktion (vgl. [MAIBACH M., et al. 2008, S.155-160]) eine Verkehrssituation (entspricht einer gewissen Geschwindigkeit) berechnet. Abfragen der entsprechenden Emissionsfaktoren aus den INFRAS-Tabellen ergeben dann dazu die Absolutwerte der Emissionsberechnung. Die Berechnung des ’Complex Mode’ liefert Ergebnisse pro Kfz-Schicht, Stunde und Mautstrecken-Subabschnitt. Bei der Implementierung des Modells zeigt sich, dass die Umsetzung in ArcGIS einen adäquaten Lösungsweg darstellt. ArcGIS bietet die Möglichkeit der Einbindung einer Vielzahl verschiedener Datenquellen. Zudem stellt die Programmiersprache VBA in Verbindung mit dem Objektmodell ArcObjects eine einfach zu erlernende aber trotzdem sehr weitreichende Entwicklungsumgebung dar. Für die nachfolgende Diffusionsrechnung bietet sich die Open Source Software AUSTAL2000 an. Diese wurde nach der deutschen TA-Luft Richtlinie (vgl. [BMU, 2002]) entwickelt und verwendet für die Ausbreitung ein Lagrangesches Partikelmodell. Die Analyse des Emissionsmodells zeigt, dass gewisse einschränkende Annahmen und Abstraktionen notwendig sind. Ein direkter Vergleich der beiden Berechnungsarten ’Simple Mode’ und ’Complex Mode’ zeigt für einige Emissionsparameter eine geringfügige Überbewertung im ’Simple Mode’. Anhand eines Mautabschnitts mit Tunnelpassagen wird die Berechnung erklärt und die räumliche Ausbreitung der Emissionen dargestellt. In einem zweiten Beispiel werden die Emissionswerte des selben Verkehrs-Tagesgangs zweimal verglichen: einmal als ’normale’ Berechnung, einmal mit einem zweistündigen Stau. Eine quantitative Analyse der Emissionswerte zeigt hier partielle Zunahmen von bis zu 60%. Im letzten Beispiel zeigt die Berechnung externer Kosten aus Luftschadstoffen mit [MAIBACH M., et al. 2008, S.57, Tab. 15] vergleichbare Ergebnisse. Es bieten sich einige Möglichkeiten zur Weiterführung dieser Arbeit an. Eine qualitative Verbesserung des Modells ergäbe sich durch stündlich erfasste Pkw-Daten sowie durch die Berücksichtigung realer Staus. Die Ausweitung dieses Modells auf innerstädtische und ländliche Gebiete ist denkbar, doch alleine aufgrund der wesentlich stärker vernetzten Straßenstruktur wäre das eine komplexe Herausforderung.


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