Zahlreiche Fragestellungen in Umweltinformationssystemen (UIS) der Verwaltung, der Wirtschaft und der Wissenschaft erfordern die Verarbeitung umfangreicher Datenbestände. Diese weisen i.d.R. einen räumlichen, zeitlichen und fachlichen Bezug auf. Im einfachsten Fall werden sämtliche relevanten Daten für eine gegebene Aufgabe einheitlich in einem einzigen UIS verwaltet. Häufig sind jedoch Informationen aus mehreren Quellen miteinander zu verknüpfen und mit weiteren Methoden zu bearbeiten.

Vor diesem Hintergrund ergeben sich für UIS und damit zugleich auch für den Arbeitskreis zwei Themenkomplexe:

• Durch welche Methoden und Techniken der (Umwelt-)Informatik sind umweltbezogene Fachverfahren in einzelnen Systemen adäquat zu unterstützen?
• Wie ist das Zusammenspiel mehrerer UIS zur Beantwortung weitergehender Fragestellungen zu organisieren?

Neben diesen technischen Fragestellungen stellt das Zusammenwirken unterschiedlicher Fachdisziplinen in komplexen Verwaltungsstrukturen auch eine organisatorische Herausforderung dar. Die Vielfalt der Ansätze zur Erhebung, Erzeugung, Verarbeitung, Verbreitung und Nutzung von Daten wächst kontinuierlich. Wir möchten im AK UIS einerseits deren Relevanz für Anwendungen der Umweltinformatik diskutieren und andererseits herausfinden, ob sich hieraus besondere Anforderungen oder neue Chancen für UIS ergeben.

Herr Prof. Dr. Harro Stolpe und Dr.-Ing. Christian Jolk (Fakultät für Bau- und Umweltingenieurwissenschaften, RUB) 
Der Wert von Geodaten für die Wasserwirtschaft und die Gesellschaft am Beispiel von Forschungsprojekten in Vietnam und Südafrika 

Die Digitalisierung der Gesellschaft nimmt großen Einfluss auf die Verfügbarkeit und die Sicht auf den Wert von Geodaten. Durch den Einsatz von Technologien wie Smart Data, Cloud Computing, Web-GIS Systemen etc. entwickeln sich neue Möglichkeiten für die Inwertsetzung von Geoinformationen. Open Data Portale und E-Government bieten potentiellen Nutzern mehr Transparenz und Partizipation. Wasser 4.0 wird in Deutschland das Potenzial zugesprochen die Probleme der Zukunft meistern zu können. Wie sieht die Situation jedoch in Ländern wie Vietnam und Südafrika aus. Vor welchen Chancen und Herausforderungen steht das Geodatenmanagement in der Wasserwirtschaft in diesen Ländern? Kann ein effektiver und strukturierter Umgang mit vorhandenen Geodaten die Wasserwirtschaft positiv beeinflussen? Anhand der Forschungsprojekte "ViWat Mekong Planning" und "iWaGSS" (integrated Water Government Support System South Africa) werden diese Fragen diskutiert. 

Die Vorstellung, jederzeit an einem anderen Ort sein zu können, ist nicht nur während einer Pandemie ein angenehmer Wunsch. Immersive virtuelle Realität verspricht uns, einen solchen Wunsch erfüllen zu können, und hat sich mit diesem Versprechen auch auf der kartographischen Forschungsagenda fest etabliert. Denn die Möglichkeit sich im dargestellten Raum anwesend zu fühlen und mit diesem interagieren können, ist für das grundsätzliche Ziel der Kartographie, raumbezogenes Wissen durch Repräsentationen zu vermitteln, von besonderem Interesse. Der Vortrag nähert sich der Thematik sowohl von technologischer Seite als auch aus Sicht der User*innen, und stellt aktuelle Möglichkeiten und Grenzen einer Geovisualisierung in immersiven Umgebungen vor. 

Das PerSpat (Perfluoralkyl Spatial)-Projekt ist eine langjährige Kooperation zwischen der Abteilung für Hygiene, Sozial- und Umweltmedizin der Ruhr-Universität Bochum und dem Lehrstuhl für mathematische Statistik und biometrische Anwendungen der TU Dortmund.

Langfristiges Projektziel ist die Untersuchung möglicher gesundheitlicher Auswirkungen persistenter Umweltschadstoffe auf die menschliche Gesundheit. Dabei werden räumlich unterschiedlich aufgelöste Daten zur Trinkwasserbelastung und Daten des Perinatalregisters NRW (aus einer Kooperation mit der Ärztekammer Westfalen-Lippe) analysiert.

Anlass war die 2006 erstmals beobachtete Kontamination des Trinkwassers in Nordrhein-Westfalen mit PFOA, die große Teile NRWs betrifft.

PFOA (Perfluoroktansäure) ist ein Vertreter der per- und polyfluorierten Alkylsubstanzen (PFAS). Als mögliche gesundheitliche Folgen einer erhöhten Exposition gegenüber PFAS werden u.a. entwicklungstoxische Effekte, Beeinträchtigungen des Immunsystems und Änderungen der Blutlipidspiegel diskutiert.

Wir analysieren (1) die verfügbaren PFOA-Konzentrationsdaten aus NRW, die in Wasserwerken und Trinkwasserversorgungsnetzen gemessen wurden, um die Exposition der Bevölkerung ab Sommer 2006 abzuschätzen, und (2) Perinatalregisterdaten aus NRW, die zahlreiche biometrische und medizinische Variablen zu Mutter, Kind und Geburt enthalten.

Tageweise Schätzungen der lokalen PFOA-Konzentrationen im Trinkwasser werden auf der räumlichen Ebene von Wasserwerken und darauf aufbauend für die sogenannten Trinkwasserversorgungsgebiete modelliert. Sie werden den Perinataldaten anhand der Postleitzahl des Wohnortes der Mutter und des Tages der Geburt räumlich-zeitlich zugeordnet. Die PFOA-Konzentration eines Postleitzahlengebietes wird aus den Werten derjenigen Wasserversorgungsgebiete gemittelt, die es räumlich ganz oder teilweise überdecken, wobei die aus der Überschneidung resultierenden geographischen Einheiten anhand der Bevölkerungsdichte laut Zensus 2011 gewichtet werden.

Auf Grundlage dieser Zuordnung von Daten über die PFOA-Trinkwasserkonzentrationen zu den biometrischen Daten der Geburten aus dem Perinatalregister werden Assoziationen von PFOA-Belastung und gesundheitlichen Endpunkten (z.B. Geburtsgewicht) mittels univariater sowie verallgemeinerter bivariater Regressionsanalysen untersucht.

Aktuelle Entwicklungen zu freien Webtechnologien und Open-Data-Initiativen bieten einer interdisziplinären Community neue Möglichkeiten der kartographischen Visualisierung und Präsentation raumbezogener Sachverhalte – ohne Kopplung an Lizenzgebühren für die Nutzung von Software. Das Zusammenspiel von HTML, CSS, JavaScript-Bibliothekten – wie bspw. leaflet.js – und selbst editierbaren bzw. online frei abrufbaren (Geo)-Daten, bspw. aus der VGI-Community „OpenStreetMap“ (OSM) ermöglicht die Erstellung interaktiver und multimedialer Webkarten ‚nach dem Baukastenprinzip‘. Dieser Workshop hat das Ziel, durch die Anwendung einfacher Code-Strukturen die Möglichkeiten moderner Web-Kartographie einführend vorzustellen.

Der Workshop findet via Zoom und ab mind. 5 Teilnehmer/innen statt. Bitte melden Sie Ihren Teilnahmewunsch vorab per Email bis zum 01.07.2021 an dennis.edler@rub.de. Zudem installieren Sie bitte vorab den freien Source-Code-Editor Notepad++ (https://notepad-plus-plus.org/downloads/). Die vorgestellten Methoden sind plattformunabhängig anwendbar. Weitere Informationen erfolgen per Email nach der Anmeldung in der Woche vor dem Workshop.

Die Umweltinformatik befasst sich interdisziplinär mit der Analyse und Bewertung von Umweltsachverhalten. Aus informationstechnologischer Sicht spielen dabei beispielsweise Simulationen komplexer Systeme, Geographische Informationssysteme (GIS) und räumliche Datenanalyse, Messnetze und Sensordatenverarbeitung sowie Fernerkundung und Bildverarbeitung eine große Rolle. Außer in der Wissenschaft findet die Umweltinformatik ihre wichtigsten Anwendungen in der öffentlichen Verwaltung (Natur- und Umweltschutz, Umweltdatenportale, Katastrophenschutz, Verbraucherschutz, Wassermanagement etc.), aber auch in der Wirtschaft (betriebliche Umweltinformationssysteme). Enge Bezüge und teilweise Überlappungen ergeben sich auch zur Agrar-, zur Hydro-, zur Energie- und zur Gesundheitsinformatik sowie im Bereich Green IT.

Die Umweltinformatik betrachtet in aller Regel sehr komplexe Prozesse in Ökosystemen, deren Verhalten (noch) nicht vollständig bekannt und verstanden ist, deren Verhalten nur approximativ oder vereinfachend modelliert, simuliert oder vorhergesagt werden kann und bei deren Beobachtung häufig relevante Größen unbekannt sind oder nur geschätzt werden können. Zusätzlich müssen bei der Betrachtung von Ökosystemen noch weitere Systeme, die aus Informatiksicht nicht einfach zu behandeln sind, wie z.B. Wetter, betrachtet werden, da diese ebenfalls direkte und indirekte Einflüsse ausüben. Entscheidungen in Anwendungsfällen (wie z.B. Planungsverfahren, Notfallmanagement, Politikgestaltung) sind in der Regel schwierige Abwägungen und erfordern Fach- und Erfahrungswissen. Die entsprechenden Fragestellungen haben vielfältige Wechselwirkungen zu hoch aktuellen und enorm wichtigen Themen wie z.B. Klimawandel, Energiewende, Biodiversität und Nachhaltigkeit, aber auch zu großen Technologietrends wie Smart Cities, Smart Agriculture, Smart Mobility oder Smart Grids.

Die Anwendungen von Methoden und Technologien der KI drängt sich also auf. Für den Workshop KIU-2021 laden wir Forscher, Entwickler und Anwender ein, gemeinsam ihre Fragestellungen, Lösungsansätze und Ergebnisse zu intelligenten IT-Ansätzen für Umweltanwendungen zu diskutieren.

Aus technischer Sicht betrachten wir die gesamte Breite intelligenter Software-Ansätze, also aus symbolischer und subsymbolischer KI, intelligenter Datenanalyse, maschinellem Lernen usw.

Aus Anwendungssicht betrachten wir alle Themenfelder der Umweltinformatik sowie angrenzende Gebiete mit hoher Umweltrelevanz wie Green IT, Smart Agriculture usw.

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