Dieses Großprojekt beinhaltete neben der eigentlichen Lärmberechnung auch ein sehr komplexes Datenmanagement zur Prüfung, Bereinigung und Homogenisierung riesiger Datenmengen als Basis für die Berechnung der Lärmausbreitung. Die Ergebnisse der bundesweiten Lärmkartierung sind Grundlage der Lärmaktionsplanung und stehen ab sofort der Öffentlichkeit zur Verfügung.
Wirtschaftliches Wachstum und steigender Wohlstand sind eng verknüpft mit wachsendem Personen- und Güterverkehr und damit steigender Lärmbelastung. Darum gibt die Europäische Union in der EU-Umgebungslärmrichtlinie verschiedene Instrumente zur Reduzierung vor. So ist das Eisenbahn-Bundesamt (EBA) verpflichtet, alle fünf Jahre Lärmkarten für die Schienenwege von Eisenbahnen des Bundes auszuarbeiten. Jetzt hat das Eisenbahn-Bundesamt die dritte Kartierungsrunde abgeschlossen und alle Ballungsräume mit mehr als 100.000 Einwohnern bzw. Haupteisenbahnstrecken mit einem Verkehrsaufkommen von über 30.000 Zügen pro Jahr erfasst. Die Berechnung umfasst etwa 16.500 Streckenkilometer Haupteisenbahnstrecken und 70 Ballungsräume. Damit deckt die aktuelle Lärmkartierung eine Fläche von mehr als 50.000 Quadratkilometern ab.
Heterogene Eingangsdaten erforderten komplexes Datenmanagement
Die besondere Herausforderung bei dieser Lärmberechnung lag in der schier unvorstellbar großen und heterogenen Datenmenge an Ausgangsdaten, die zu verarbeiten und für die Lärmberechnung vorzubereiten war. Das sind zum einen Daten zur Eisenbahninfrastruktur, wie Gleisanlagen, Bahnhöfe, Schallschutzwände und Fahrplandaten der Deutschen Bahn, zum anderen aber auch Gebäude-, Gelände- und Landschaftsmodelle, Nutzungsinformationen und Einwohnerdaten aus Beständen verschiedener Bundesbehörden wie dem Bundesamt für Kartographie und Geodäsie, dem Statistischen Bundesamt, dem Bundesamt für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe sowie aus den einzelnen Ländern.
Diese Daten stammen nicht nur aus verschiedenen Quellen, sondern sie liegen auch in unterschiedlichen Formaten, Qualitäten und räumlichen Darstellungen vor. Diese müssen miteinander in Beziehung gebracht und gegeneinander verifiziert werden, damit am Ende die Lärmkarten berechnet werden können. Diese komplexe Aufgabe der Geodatenaufbereitung ist händisch nicht mehr darstellbar und nur noch über datenbankgestützte, hochskalierte und automatisierte Datenflussprozesse mit integrierter Qualitätssicherung und in Kombination mit hoher Rechenleistung umsetzbar.
Bewährtes Konsortium
Die Disy Informationssysteme GmbH hat bereits bei Vorgängerprojekten des EBA gezeigt, dass das Unternehmen neben der fachlichen Expertise zur Lösungskonzeption und Datenaufbereitung auch über die nötigen Kompetenzen verfügt, die Gesamtumsetzung der strategischen Lärmkartierung innerhalb eines bewährten Konsortiums mit den drei Partnern Disy, Pöyry und Soundplan zu koordinieren.
Die Prüfung der Eingangsdaten wurde zum größten Teil vom Projektpartner Pöyry Deutschland GmbH übernommen, einem Consulting- und Engineering-Unternehmen mit Erfahrungsschatz im Bereich Verkehrsinfrastrukturplanung. Aufbauend auf den ausgewerteten Fahrplandaten und den konsolidierten Hauptfahrgleisen erzeugte Pöyry algorithmisch die „akustische Schiene”, ein 4D-Geometrieobjekt, das alle schallrelevanten Parameter vereint. Auf Basis dieser und weiterer Bahndaten, des digitalen Geländemodells und der Gebäude- und Einwohnerdaten führte Pöyry die Qualitätssicherung der schalltechnischen Ausbreitungsrechnungen durch.
Parallel dazu konzipierte und entwickelte Disy den Prozess der Datenaufbereitung, welcher die vielfältigen Ausgangsdaten in eine homogene, für die strategische Lärmkartierung weiterverarbeitbare Form überführte. Das Ergebnis ist das Schalltechnische Modell (StM), welches die Basis für die Lärmausbreitungsberechnung bildet.
Die Geländeaufbereitung und die eigentliche Lärmausbreitungsberechnung lag in diesem Projekt in der Verantwortung des dritten Projektpartners – das Ingenieurbüro Soundplan GmbH. Aus Höhenpunkten in einem 10x10m-Raster für ganz Deutschland entstand durch intelligente Filterung der Punkte ein digitales Geländemodell (DGM), das für die Lärmberechnung die richtige Balance zwischen Genauigkeit und Datenmenge aufwies. Die anschließende automatisierte Trassenbereinigung, die gewährleistet, dass die Emission der Schienen nicht vom Gelände überdeckt wird, war eine algorithmische Herausforderung. Die Lärmausbreitungsberechnung erfolgte auf Grundlage des Schalltechnischen Modells (StM). Dazu stellte Disy die Datenbank mit dem StM zur Verfügung, auf dessen Basis von Soundplan automatisiert Projekte erzeugt und die im Batchbetrieb verteilt auf mehreren Rechnerclustern kontinuierlich berechnet wurden. Nach der Qualitätssicherung durch Pöyry wurden die Ergebnisse von Soundplan in die Datenbank zurückgeschrieben und Isophonen sowie die notwendigen Statistiken gemeindeweise automatisiert erzeugt.
Bundesweite Lärmkarten sind veröffentlicht
Nach Abschluss aller Berechnungen liefen die Ergebnisse in Form von bundesweiten Rasterlärmkarten, Gebäudelärmkarten und diversen Tabellen bei der Gesamtprojektleitung von Disy zusammen und wurden für die verschiedenen Zwecke der Veröffentlichung final aufbereitet und termingerecht an das EBA übergeben. Durch die Meldung dieser Daten an das Umweltbundesamt und nachfolgend die EU-Kommission sowie durch die Information der Öffentlichkeit mittels des interaktiven Kartendienstes kommt das EBA der gesetzlichen Verpflichtung aus der EU-Umgebungslärmrichtlinie nach. Gleichzeitig ist mit den Lärmkarten eine wichtige Grundlage für die Entwicklung der Lärmaktionspläne geschaffen.
Bei der nächsten Lärmkartierung, die bis zum Jahr 2022 abgeschlossen sein muss, kommt die neue Berechnungsvorschrift CNOSSOS-EU zur Anwendung. Diese gilt in Deutschland ab 31.12.2018 und dient der einheitlichen Erfassung und Bewertung des Lärms mit europaweit harmonisierten Lärmberechnungsmethoden.
Weitere Informationen unter www.disy.net