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12.07.1991

DV-gestützte Gefährdungsabschätzung von Altlasten Expertensysteme unterstützen die Arbeit der Umweltschützer

Die Notwendigkeit des Umweltschutzes ist unbestritten. Zu Recht darf heute kein Unternehmen mehr seine Abfallstoffe unbeaufsichtigt in Flüsse ableiten oder auf einer Wiese deponieren. Die Einschätzung jedoch, welche Stoffe schädlich und welche es nicht sind, ist für die einzelnen Betriebe nur schwer nachvollziehbar. Thomas Euteneuer-Macher* empfiehlt hier den Einsatz eines Expertensystems.

Expertensysteme verursachen bei den Interessenten gleichermaßen hohe Erwartungen wie Vorbehalte. Schon die Bezeichnung löst viele Emotionen aus, so daß die Auseinandersetzung mit der Bedeutung des Begriffs häufig zu kurz kommt: Expertensysteme sind keine Wunderkinder im Sinne von künstlicher Intelligenz, die automatisch alles von selbst richtig machen. Sie nehmen den Anwendern keine endgültige Entscheidung ab und machen ihn damit auch nicht überflüssig.

DV-Einsatz lohnt nur bei großen Datenmengen

Expertensysteme sind zunächst nichts mehr als methodische Elemente in der Datenverarbeitung. Durch ihren Einsatz ist es möglich, entscheidungsrelevante Parameter interaktiv zu erarbeiten und transparent zu machen, um den Anwender zu einer endgültigen Bewertung zu führen.

Die Entscheidung, ob bei der Bearbeitung der Altlastenproblematik der Einsatz von Datenverarbeitung und speziell von Expertensystemen gerechtfertigt beziehungsweise sinnvoll ist, hängt von einer Reihe von Parametern ab. Er ist nur dann ökonomisch zu rechtfertigen, wenn eine große Anzahl von Wiederholungen verschiedener Prozesse ansteht und große Datenmengen zu verwalten sind. In solchen Fällen kann die Datenverarbeitung auf verschiedene Möglichkeiten aus ihrem eigenen Methodenpool zurückgreifen. Darin befinden sich auch Expertensysteme.

Wenn es darum geht, komplexe Vorgänge beziehungsweise Entscheidungsabläufe abzubilden, bietet sich der Einsatz von Expertensystemen an. Das dazu benötigte Expertenwissen liegt meist in Form von Regeln vor und wird unter Verwendung einer regelbasierten Shell implementiert. Daher ist eine weitere Transformation nicht erforderlich.

Der Inferenzmechanismus ermöglicht es dem System, dynamisch selbständig an die jeweils erforderliche Stelle zu springen. Starre Programmstrukturen werden dadurch vermieden. Das System prüft Schritt für Schritt alle notwendigen Bedingungen und führt den Anwender zu nächsten Aktion.

Der Aufbau der Regeln mit sogenannten sprechenden Bezeichnern macht sie für Fachexperten verständlich. Expertensysteme bieten darüber hinaus die Möglichkeit einer genauen Rückverfolgung des Entscheidungsweges. Dieser Option kommt unter dem Aspekt der Beweislastumkehr im Umweltrecht besondere Bedeutung zu.

Ein Beispiel aus dem Bereich der Gefährdungsabschätzung von Altlasten soll diese speziellen Eigenschaften von Expertensystemen verdeutlichen. Für die steigende Zahl altlastenverdächtiger Flächen werden reproduzierbare Bewertungsverfahren benötigt, die sowohl eine schnelle Gefährdungsabschätzung ermöglichen, als auch die weitere Nutzbarkeit der Flächen überprüfen.

Zur Lösung der komplexen Aufgabe im Rahmen der Gefährdungsabschätzung empfiehlt der Sachverständigenrat des Bundesumweltministeriums den Einsatz sogenannter Mindest- Untersuchungsprogramme, die unter Verwendung bereits vorhandener Informationen ein abgestuftes Vorgehen vorsehen und so den Untersuchungsaufwand minimieren. Das Vorgehen dabei ganz auf den Ausbreitungspfad der Kontamination vom Belastungsschwerpunkt zum Schutzgut (zum Beispiel Mensch oder Trinkwasser) abgestimmt.

Ein solches Mindest-Untersuchungsprogramm wurde von der Landesanstalt für Ökologie, Landschaftsentwicklung und Forstplanung. in Nordrhein-Westfalen (LOLF) erstellt. Es untersucht den Belastungspfad vom Kulturboden zur Pflanze und beurteilt, für welche Formen Landwirtschaftlicher oder gärtnerischer Nutzung altlastenverdächtige Flächen noch einsetzbar sind.

Zu den Modulen eines Expertensystems, wie es , zum Beispiel die Oberhausener Experteam GmbH mit "Xi Mikubo" anbietet, sollten wissensbasierte Komponenten gehört, die verschiedenen Arbeitsphasen der Informationssammlung, Erfassungsbewertung, Gefährdungsabschätzung, Sanierung und Flächenrecycling unterstützen.

Die Aufgabe des Expertensystems umfaßt die gesamte Ablaufsteuerung. Schritt für Schritt werden die notwendigen Bedingungen geprüft, indem das System im Dialog mit dem Anwender Angaben erfragt und/oder bereits verfügbare Daten aus Datenbanken einliest. Sind die Bedingungen geprüft, werden daraus Aktionen und Bewertungen abgeleitet, die wiederum mit anderen Regeln in Verbindung stehen können.

Da das Expertensystem dem Anwender nur relevante Fragen stellt, können sehr komplexe Zusammenhänge erarbeitet werden. Es ist daher jeder schriftlichen Form eines Leitfadens in bezug auf die ökonomische Erarbeitung weit überlegen.

Die Rolle der Datenbank liegt in der Verwaltung aller notwendigen, vom System erfaßten und bewerteten Daten. Diese sind flächenspezifisch abzulegen. Außerdem werden an anderer Stelle erhobene Daten oder Dateien wie zum Beispiel Grenzwertlisten, Berichte zu Methoden oder Formulare in der Datenbank gespeichert und an richtiger Stelle vorn Expertensystem aus aktiviert.

Im Regelwerk sind daher keine Daten in Form von Grenzwerten oder Berichten abgelegt. Das hat den Vorteil, daß der Anwender Änderungen bei Grenzwerten oder in der Meßmethodik durchführen kann, ohne in das Regelwerk eingreifen zu müssen.

Die Arbeit mit dein Expertensystem beginnt mit der Orientierungsphase. Dort erhält der Anwender Vorschläge zur Methodik von Kartierung, Probennahme und Analytik, die er sich auf Wunsch als Bericht ausdrucken lassen kann. Die Erarbeiten der Vorschläge wird aufgrund der zuvor bei der Stammdatenerfassung und Informationssammlung erhobenen Daten abgeleitet.

Anschließend erfolgt die Eingabe der erhaltenen Analysedaten, differenziert nach Probennahmestellen und Bodenschichten. Nach Auswahl des Bewertungsmodus durch den Anwender werden die Proben zunächst einzeln mit den aus der Datenbank eingelesenen Hintergrundbelastungs-, Prüf- oder Schwellenwerten verglichen und die Befunde angezeigt.

Wenn alle Proben erfaßt sind, folgt die Gesamtbewertung der Fläche. Je nach Befund kann an dieser Stelle entschieden werden, ob die Fläche zur unbedenklichen Nutzung freizugeben ist oder ob weitere Untersuchungen erfolgen müssen.

In diesem Fall schließt sich die Detailphase Boden mit weiterführen Analysen und einer nutzungsabhängigen Bewertung dieser Daten an. Nach Wahl des Bewertungsmodus und Eingabe der Daten werden diese differenziert nach Proben beurteilt, anschließend wird ein Gesamtbefund für die Fläche erstellt.

Ist jetzt noch keine Unbedenklichkeit festzustellen, müßt noch die Detailphase Pflanzen folgen. Der Anwender erhält, basierend auf seinen vorherigen Angaben zur bestehender beziehungsweise geplanten Nutzung, Vorschläge zur Analytik und Pflanzenauswahl. Es werden dabei Pflanzenarten empfohlen, die als Indikatoren für einen Schadstofftransfer vom Boden in die Pflanze am besten geeignet sind. Danach erfolgt die Eingabe und Bewertung der Meßdaten. An dieser Stelle läßt sich nur noch eine Nutzung mit Überwachung, eine Nutzungsänderung oder aber eine Sanierung empfehlen.