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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen die Darstellung von Informationen mehrerer Sensorsysteme in einem sensorgestützten Frühwarnsystem und insbesondere die die Darstellung von Informationen zur Entscheidungsunterstützung in einer Leitwarte eines sensorgestützten Frühwarnsystem mit mehreren Sensorsystemen zu Beurteilung eines raumzeitlichen Ereignisses, wie beispielsweise eines Tsunamis oder Erdbebens.
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Ein Frühwarnsystem dient im Allgemeinen der rechtzeitigen Warnung vor Ereignissen, und insbesondere Naturkatastrophen, die einen Schutz von Menschen, Gütern und Umwelt oder deren Evakuierung erfordern. Hierzu zählen beispielsweise Naturkatastrophen tektonischer Ursachen, wie Tsunamis oder Erdbeben, und Naturkatastrophen klimatischer Ursachen, wie Tornados oder Schneelawinen. Die vorliegende Erfindung kann für Frühwarnsysteme für solche Naturkatastrophen verwendet werden. Ein Frühwarnsystem soll nach Erkennen eines solchen Ereignisses eine effektive Warnung veranlassen, um eine potenzielle Bedrohung frühzeitig zu erkennen und betroffene Regionen, insbesondere die dort lebende Bevölkerung, rechtzeitig vor Eintreten der Folgen des Ereignisses zu informieren und um Handlungen und Reaktionen zum Schutz von Mensch, Gütern und Umwelt rechtzeitig vornehmen zu können.
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Bei einem Tsunami-Frühwarnsystem ist es insbesondere die Aufgabe, aus einer Vielzahl von verfügbaren Sensor-Informationen das Auftreten einer Flutwelle (Tsunami) zuverlässig zu erkennen und so eine rechtzeitige Warnung der Anlieger in Küstennähe zu ermöglichen. Die Flutwelle kann durch ein Seebeben oder durch Abrutschen von Hängen unter Wasser ausgelöst werden. Die Auswirkung einer Flutwelle beim Auftreten auf Land hängt hierbei von vielen Faktoren ab, z. B. das Geländeprofil unter Wasser und in Küstennähe, und kann mithilfe von Simulationen zumeist annähernd bestimmt werden. Aufgrund der signifikanten Begleitschäden einer Tsunami-Warnung, die durch eine kurzfristige Räumung einer Küstenregion entstehen, gibt das Frühwarnsystem nur entscheidungsunterstützende Handlungsempfehlungen an ein Team von ausgebildeten Seismologen, welches letztlich die Verantwortung dafür übernimmt, ob eine tatsächliche Warnung erfolgt. Die vorliegende Erfindung soll es deshalb insbesondere auch ermöglichen, nur die tatsächlich gefährdeten Küstenregionen warnen zu können, um nur diese zu evakuieren. Entsprechend soll es möglich sein, verschiedene Regionen unterschiedlich, beispielsweise zeitlich nacheinander, zu betrachten und unterschiedlich zu warnen.
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Aufgrund der begrenzten Anzahl von Messinstrumenten und Sensoren kann jedoch der tatsächliche Ort des Auftretens eines See- oder Erdbebens nur ungenau bestimmt werden. Je nach Art des Bebens kann eine Flutwelle auch durch Abrutschen von Hängen unter Wasser entstehen. Einfache physikalische Ausbreitungsberechnungen einer Wasserwelle sind hier nicht zielführend, insbesondere da es durch häufig auftretende Nachbeben zu einer Überlagerung der Anregung einer Flutwelle kommen kann. Außerdem erzeugen nur bestimmte Erdbeben einen Impuls auf dem Wasserkörper, daher können der Ort des Impulses und der Erdbebenherd auseinanderfallen. Daher genügt es oftmals nicht, mit nur einer Simulation die möglichen Auswirkungen einer Flutwelle zu berechnen und darzustellen. In der Praxis erfolgt daher eine Überlagerung der Auswirkung einer Vielzahl von Simulationen, was jedoch die zuständigen Seismologen (oder Benutzer einer graphischen Benutzerschnittstelle einer Leitstelle des Frühwarnsystems) vor erhebliche Schwierigkeiten stellt, diese zeitnah zu interpretieren und auszuwerten.
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Da je nach Region vom ersten Feststellen eines Erdbebens bis zum Auftreten der Flutwelle nur wenig Zeit für die Entscheidung zur Ausgabe einer Warnung bleibt, müssen die zur Entscheidungsfindung dienenden Informationen dem Personal oder den Seismologen in dem Lagezentrum des Frühwarnsystems so schnell und vollständig wie möglich, und zugleich so übersichtlich wie möglich, bereitgestellt und präsentiert werden.
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Als Beispiel zur Verdeutlichung der hierin beschrieben Erfindung wurde im Rahmen des German-Indonesian Tsunami Early Warning System (GITEWS) Projektes vom DFD technische Komponenten eines Tsunami-Frühwarnsystems entwickelt. Extern betreute Sensoren wie z. B. Erdbebenmesstationen, Positionsbestimmungs-Messstationen, Küstenpegel und Ozeanbojen liefern die Sensor-Rohdaten an ein Warnzentrum, wo diese weiterverarbeitet werden.
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Je nach Komplexität des Systems wurden vorprozessierte Daten von verschiedenen Systemen kombiniert, um ein singuläres Ereignis, z. B. die Generierung eines Tsunamis in Bezug auf das Anregungsgebiet, die Art und Stärke des Impulses, usw. zu ermitteln. Ein solches Ereignis löst eine Kette vorgegebener Maßnahmen aus. Dazu gehören z. B. die Aktivierung von weiteren Sensorsystemen (bzw. die Umschaltung der Betriebsmodi vorhandener Systeme), aber auch das Anstoßen von Simulationen oder der Vergleich mit Ergebnissen gespeicherter Simulationen oder anderer historischer Daten. Das System, an dem diese Zusammenführung und Analyse der verschiedenartigen Informationen geschieht, ist ein Entscheidungsunterstützungssystem (wie beispielsweise das entwickelte GITEWS Decision Support System, DSS).
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Die Sensordaten sowie die Analyseergebnisse müssen jederzeit aktuell, umfassend, aber dennoch übersichtlich dem diensthabenden Personal bzw. dem Entscheidungsträger präsentiert werden. Dieser hat in der Regel nur sehr wenig Zeit, sich auf Basis noch nicht vollständiger Informationen ein Lagebild zu verschaffen und Entscheidungen unter Unsicherheit zu treffen. Zusätzlich tritt in solchen zeitkritischen Entscheidungssituationen der bekannte Effekt auf, die zusammengetragenen (neu eintreffenden bzw. vorbereiteten) Informationen nicht effektiv auf Relevanz prüfen zu können (Information Overload).
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die technische Schnittstelle zwischen dem Entscheidungsträger (wie beispielsweise im GITEWS-Kontext „Chief Officer on Duty”, „COOD”, genannt) und dem Entscheidungsunterstützungssystem (wie beispielsweise im GITEWS-Kontext DSS), welches dafür verantwortlich ist, daß zu jedem Zeitpunkt die aktuelle Lage zwar einerseits in übersichtlicher Form dargestellt wird, aber andererseits jederzeit detaillierte Informationen, bis hin zu den Detaildaten der Sensoren abrufbar sind.
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Konkret betrifft die vorliegende Erfindung die computergestützte Darstellung eines räumlichen und zeitlichen Lagebildes, welches sich aus den vorgenannten vorprozessierten Sensordaten, Ereignissen, Simulationen und entscheidungsunterstützenden Informationen ergibt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für ein Frühwarnsystem eine verbesserte Visualisierung und Darstellung einer von dem Frühwarnsystem erfassten Eigenschaft eines sich räumlich und zeitlich ausbreitenden Ereignisses trotz seiner räumlichen Verteilung auf ein mitunter großes Warngebiet bereitzustellen. Insbesondere liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, für ein Tsunami-Warnsystem eine verbesserte Visualisierung einer oder mehrerer Eigenschaften einer sich räumlich und zeitlich ausbreitenden Flutwelle in ihrer räumlichen Verteilung auf ein entsprechendes Warngebiet (wie beispielsweise Küstenabschnitte und/oder Inseln) in verbesserter Weise in eine Leitwarte des Frühwarnsystem bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung und insbesondere durch den Gegenstand der nebengeordneten Patentansprüche gelöst.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen nachfolgend näher erläutert.
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Entsprechend wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung Verfahren zur computerimplementierten Darstellung eines räumlichen und zeitlichen Lagebildes bestehend aus mindestens einem Ereignis bereitgestellt. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Ereignis oder die Ereignisse sowohl in einer kartographischen Ansicht, als auch auf einem von der kartographischen Ansicht getrennten Zeitleiste dargestellt, wobei beide Darstellungen inhaltlich und graphisch miteinander verknüpft sind.
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Des Weiteren erfolgt hierbei gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung mindestens eine Vorhersage einer Auswirkung des Ereignisses in der kartographischen Ansicht und der Zeitleiste und die Vorhersage basiert auf mindestens einer Simulation oder einer vorbestimmten Regel. Des weiteren kann ein zu erwartendes, ursächlich mit einem ersten Ereignis verknüpftes zweites Folgeereignis in derselben kartographischen Ansicht und der Zeitleiste dargestellt werden. Ferner zur Darstellung des Ereignisses und/oder der Vorhersage dieselbe zeichenhafte Darstellung sowohl in der kartographischen Ansicht als auch auf der Zeitleiste verwendet werden. Hierzu ist es vorteilhaft, die zeichenhafte Darstellung in Normaldarstellung oder in modifizierter zeichenhafter Darstellung verwenden, wobei letztere einen Rückschluss auf den Status des Ereignisses erlaubt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann die Darstellung der aktuellen Zeit oder einer simulierten Zeit (beispielsweise für Test- oder Trainingzwecke) auf der Zeitleiste durch eine senkrechte Linie erfolgen. Hiezu kann parallel zur aktuellen oder simulierten Zeit mindestens eine weitere Linie eine von einem Nutzer zu treffende mindestes eine Entscheidung darstellen, wobei sich der zeitliche Abstand der Linien aus mindestens einem Vorhersageverfahren ergibt.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann Zeitleiste zur Darstellung der Ereignisse, Vorhersagen und/oder einer vom Nutzer zu treffenden Entscheidung gruppiert in Kategorien horizontal unterteilt sein. Des weiteren können ein oder mehrere Ereignisse zu einem Vorgang zusammengefasst in einer separaten Ansicht dargestellt werden, wobei Informationsgruppen an- und abschaltbar sind. Ebenfalls ist es möglich die Zeitleiste in Bezug auf ihre Skalierung zu verändern.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das zuvor und nachfolgend beschriebene Verfahren in einem Frühwarnsystem implementiert, welches eine grafische Benutzerschnittstelle zur Darstellung einer räumliche Verteilung mindestens einer Eigenschaft mindestens eines sich räumlich und zeitlich ausbreitenden Ereignisses auf ein räumliches Gebiet umfasst. Ebenfalls kann das zuvor und nachfolgend beschriebene Verfahren mittels computerlesbarer Befehle auf einem computerlesbares Medium umgesetzt werden, wobei die computerlesbaren Befehle das Verfahren gemäß eines der beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung ausführen, sofern sie auf einem Computersystem ausgeführt werden.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung und deren Details werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
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1 zeigt ein Blockschaltbild eines Frühwarnsystems gemäß dem Stand der Technik.
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2 zeigt ein Blockschaltbild eines Frühwarnsystems, wie es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
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3 zeigt eine Darstellung zur Illustration einer räumlichen Aufteilung eines Warngebietes in verschiedene Bereiche (Segmente) eines Frühwarnsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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4 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines Küstenabschnitt mit einem Tsunamiwarnsystem, welches für eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
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5 zeigt eine beispielhafte Darstellung in einer Zeitleiste gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Für Frühwarnsysteme ist, neben der Ausgestaltung der Sensorsysteme, auch die Verdichtung von Sensor-Information und anderen Informationsquellen verknüpft mit dem Faktor Zeit von zentraler Bedeutung. Hierzu kann die Zeit vom Auftreten des Ereignisses bis zum Eintreffen der Auswirkung des Ereignisses in Zeitabschnitte, sog. Zeitkomponenten unterteilt werden.
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Bestehende Frühwarnsysteme benutzen zur Ermittlung einer Warnentscheidung lediglich Sensor-Information, welche die anfängliche Ausprägungen eines Ereignisses messen und an eine zentrale Ermittlungs- oder Warnentscheidungseinheit übermitteln. Dabei müssen Warnentscheidungen getroffen werden, die aufgrund des oftmals kurzen Zeitraums zwischen erster Erkennung des Ereignisses und dem Eintreffen der Auswirkung des Ereignisses mit hohen Unsicherheiten behaftet sind oder gar zu falschen Warnungen führt, was zu großen materiellen und möglicherweise auch Personenschaden bei „unnötigen” Evakuierungen führt.
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Derzeit bekannte Frühwarnsysteme nutzen hierzu Sensorsysteme, welche aus mehreren Sensoren und/oder verschiedenen Sensortypen eine Vielzahl von Sensordaten liefern. Ein solches Frühwarnsystem ist beispielhaft in 1 dargestellt. Die Sensoren oder das Sensorsystem 120 besteht dabei aus verschiedenen Sensoren, welche z. B. verschiedene Bojen in Küstennähe sind, um Wellenhöhen zu messen. Die Sensoren können hierbei kontinuierlich oder in vordefinierten Zeitabständen Messsignale senden. Alternativ können die Sensoren bereits die gemessenen Werte vorverarbeiten und nur dann Signale an ein zentrales Sensorerfassungssystem 110 senden, wenn ein relevanter Messwert vorliegt. Beispielsweise können die Sensoren die gemessenen Werte anhand voreingestellter Schwellwerte klassifizieren und entsprechend der Klassifizierung entsprechender Signale an die zentrale Erfassungseinheit 110 senden. Wenn es sich bei den Sensoren um Bojen in Küstennähe handelt, kann z. B. eine Mindestwellenhöhe für jede Boje definiert werden, ab welcher die Boje ein entsprechendes Signal an die zentrale Erfassungseinheit 110 sendet. Darüber hinaus können verschiedene Signale gemäß verschiedener Schwellwerte der gemessenen Wellenhöhe an die zentrale Einheit 110 gesendet werden. Eine solche Quantifizierung der Messwerte kann in gleicher Weise für andere Sensortypen und andere Frühwarnsysteme verwendet werden. Diese für bekannte Frühwarnsysteme verwendeten Sensorsysteme können in gleicher Weise für die vorliegende Erfindung verwendet werden. Des Weiteren kann zwischen beweisgebenden oder direkten Sensorsystemen und indikatorgebenden oder indirekten Sensoren unterschieden werden. Direkte Sensorsysteme erfassen die Auswirkung eines Ereignisses unmittelbar (z. B. Messen der auftretenden Wellenhöhe eines Tsunamis) während indirekte Sensorsysteme nur Rückschluss auf ein Ereignis erlauben, beispielsweise durch Messung der Stärke eines Erdbebens an einem oder mehreren Orten, welches Ursache eines Tsunamis sein kann.
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In bekannten Frühwarnsystemen wird die zentrale Sensorerfassungseinheit 110 die empfangenen Signale der verschiedenen Sensoren verarbeiten und gemäß dieser Werte ein Warnsignal 130 ausgeben. Dieses Warnsignal kann entweder über ein Kommunikationssystem direkt an die betroffene Region und Bevölkerung gesendet werden, oder sie dient behördlichen Einrichtungen als Entscheidungsgrundlage zur Veranlassung von Schutz- oder Evakuierungsmaßnahmen in dem entsprechenden Gebiet. Im folgenden kann zwischen dem Beobachtungsgebiet und dem Warngebiet unterschieden werden. Das Beobachtungsgebiet bezieht sich auf das von den Sensoren erfasste Gebiet, während sich das Warngebiet auf das Gebiet oder die Teilgebiete bezieht, für die ein Warnsignal oder mehrere Warnsignale erzeugt werden können.
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2 zeigt ein Frühwarnsystem 200, wie es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann. Das Frühwarnsystem benutzt ein Sensorsystem 120, welches Informationen von verschiedenen Sensoren bereitstellt. Dieses Sensorsystem kann wie in den zuvor beschriebenen üblichen Frühwarnsystemen ausgebildet sein.
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Die Sensorsysteme können mit verschiedenen zuvor ermittelten Modellen zur räumlich und zeitlich differenzierten Berechnung von Warnentscheidungen verknüpft werden. So wird das zu beobachtende Gebiet in verschiedene Bereiche unterteilt und es können für jedes Warngebiet eine prognostizierte Auswirkung der von den Sensoren 120 und von dem Sensorerfassungssystem 210 vorverarbeiteten Sensor-Informationen berechnet werden. Hierzu können verschiedene Ausbreitungsmodelle 220 in einem Datenspeicher gespeichert werden. Anhand dieser Ausbreitungsmodelle und den ermittelten Sensordaten des Sensorerfassungssystems 210 wird durch ein Auswirkungsermittlungssystem oder Berechnungseinheit 230 ein Ausbreitungsszenario ermittelt. Hierzu kann aufgrund der topographischen Lage und Beschaffenheit des von dem Frühwarnsystem erfassten Beobachtungsgebietes in verschiedene Bereiche unterteilt werden.
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3 zeigt eine beispielhafte Darstellung, bei der das Warngebiet des Frühwarnsystems 310 in acht Gebiete 320 bis 327 unterteilt ist, wobei die Anzahl acht als Beispiel für eine Vielzahl von Warngebiet zu verstehen ist. Des Weiteren dargestellt sind die verschiedenen Sensoren 120, welche im Fall eines Tsunami-Frühwarnsystems Bojen vor dem Küstenabschnitt 310 sein können. Entsprechend der Unterteilung des Gebietes in verschiedene Zonen oder Teilgebiete können vorab ein oder mehrere Ausbreitungsmodelle 220 ermittelt werden, um für jedes dieser Teilgebiete aufgrund der Information der Sensoren 120 eine zu erwartenden Auswirkung zu liefern. Darüber hinaus stellen die Ausbreitungsmodelle 220 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung einen zeitlichen Verlauf der Auswirkungen, beispielsweise eines Tsunamis, auf die Küste 310 für jeden der Bereiche 320 bis 327 bereit. Dies kann durch Berechnungen und Simulationen anhand der Art und Beschaffenheit des Gebietes 310 und dessen Bereichs, wie z. B. die Topographie und optional auch die Landnutzung/Landbedeckung (bewaldetes Gebiet, städtische Bebauung, landwirtschaftliche Felder, Sumpflandschaften usw.) erfolgen. Da die Lage der Sensoren bezüglich des unterteilten Gebietes 310 vorab bekannt und festgelegt wird, können solche Ausbreitungsmodelle ebenfalls vorab erstellt und in einem entsprechenden Speichermedium abgelegt werden. Anhand dieser Ausbreitungsmodelle kann ein Auswirkungsermittlungssystem 230 des Frühwarnsystems anhand der Sensordaten einen räumlich und zeitlich differenzierten Ausbreitungsverlauf des von den Sensoren erkannten Ereignisses ermitteln.
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Die erhaltenen Sensordaten von dem Sensorerfassungssystem 210 können so aufbereitet werden, dass das Auswirkungsermittlungssystem 230 diese Sensordaten mit den verschiedenen gespeicherten Ausbreitungsmodellen abgleichen kann. Hierzu können verschiedene logische Verknüpfungen und Filterfunktionen verwendet werden, welche ihrerseits bereits ein Ausbreitungsmodell 220 beschreiben, die örtliche Begebenheiten und Zusammenhänge zwischen den Positionen der Sensoren 120 und der entsprechenden betroffenen Bereiche 320 bis 327 berücksichtigen. Liefern einige oder alle der Sensoren Signale, die auf ein Naturereignis hindeuten, kann anhand der Ausbreitungsmodelle das wahrscheinlichste Ausbreitungsszenario ermittelt werden. Dieses gibt für jede der Regionen 320 bis 327 einen zeitlichen Verlauf an, wie sich das Ereignis in den Bereichen entsprechend ausbreiten wird. In dem Beispiel eines Tsunami-Frühwarnsystems entspricht dies einem zeitlichen Verlauf hinsichtlich der Größe und eventuell der Richtung einer Welle in den jeweiligen Bereichen der Küste 310.
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Anhand des räumlich und zeitlich differenzierten Ausbreitungsszenarios, das von dem Auswirkungsermittlungssystem 230 ermittelt wird, kann für jedes der Bereiche 320 bis 327 ermittelt werden, ob das Gebiet von dem prognostizierten Ereignis betroffen ist, oder ob es sich um ein so genanntes „sicheres Gebiet” handelt, in welchem das Ereignis keinen direkten Einfluss haben wird. Des Weiteren ermöglicht das räumlich und zeitlich differenzierte Ausbreitungsszenario des Auswirkungsermittlungssystems eine Berechnung oder Voraussage, wann und ggf. in welcher Reihenfolge die Gebiete von dem Ereignis (z. B. der einer Tsunami-Welle) betroffen werden. Es kann somit die Zeit berechnet werden, die verbleibt, bis das Ereignis in jedem Teilgebiet auftritt. Aufgrund dieser Zeiten, die für jedes Gebiet bis zum Auftreten des Ereignisses verbleibt, können eine Rangliste oder eine Prioritätenliste der betreffenden Regionen erstellt werden. Beispielsweise können die Regionen, welche zuerst von dem Ereignis betroffen sind, eine höhere Priorität erhalten als jene Regionen, die später oder gar nicht von dem Ereignis betroffen sein werden.
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Zusätzlich können zu den Ausbreitungsmodellen weitere Reaktionsmodelle bzw. Lagebeschaffenheits- und Evakuierungsmodelle vorab für die verschiedenen Regionen des Gebiets 310 ermittelt und in einem Datenspeicher 240 abgelegt werden. Diese zusätzlichen Modelle können von einem Warnsignalermittlungssystem oder Ermittlungseinheit 250 zum Berechnen eines Warninformationssignals dazu verwendet werden, die räumlich und zeitlich differenzierten Ausbreitungsszenarien, welche von dem Auswirkungsermittlungssystem 230 ermittelt wurden, weiter zu bearbeiten, um weiter verbesserte und optimierte Warnsignale und warnrelevante Informationen bereitzustellen. Wie zuvor beschrieben wurde, kann mit den Ausbreitungsmodellen 220 eine räumliche und zeitliche differenzierte Ausbreitungsprognose erstellt werden. Hierzu werden vorab gespeicherte Modelle auf die Sensor-Informationen des Sensorsystems 120 angewendet, um das wahrscheinlichste Ausbreitungsszenario zu ermitteln. Dadurch wird die Genauigkeit des Warnsignals bereits verbessert, da nicht die reinen Sensordaten benutzt werden, sondern diese Sensor-Information mittels bereits vorab ermittelter, theoretisch möglicher Ausbreitungsszenarien für verschiedene mögliche Ereignisse ausgewertet und verarbeitet werden. Jedoch kann man diese Berechnung möglicher Ausbreitungsszenarien noch weiter verbessern, wenn weitere Informationen zur Lage und Beschaffenheit der einzelnen Regionen benutzt werden. Diese Parameter können unter anderem die Anzahl der zu evakuierenden Bevölkerung, die Anzahl der kritischen Einrichtungen, wie Krankenhäuser und Schulen oder Flughäfen, die Anzahl und Beschaffenheit von zur Evakuierung zur Verfügung stehender Straßen und Wege sowie die Betroffenheit der benachbarten Regionen umfassen. Weitere Parameter können auch die Alters- und Geschlechtsverteilung der Bevölkerung sowie die räumliche Lage von möglichen Evakuierungsorten und Evakuierungswegen umfassen.
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Während mit den Ausbreitungsmodellen 220 eine verbesserte Vorhersage der Auswirkungen der mittels der Sensor-Information detektierten prognostizierten Ereignisse erreicht wird, können mit den weiteren Lage-, Beschaffenheits- und Evakuierungsmodellen 240 die Maßnahmen zum Schutz und zur Evakuierung einzelner Regionen bei der Ermittlung von Warnsignalen bereits mitberücksichtigt werden. Damit kann die räumlich und zeitlich differenziert ermittelte Ausbreitung des prognostizierten Ereignisses in den einzelnen Regionen, insbesondere die verbleibende Zeit (nachfolgend auch Restlaufzeit genannt) bis zum Auftreten des Ereignisses, mit der benötigten Zeit möglicher Schutz- und Evakuierungsmaßnahmen verknüpft werden. Dies entspricht einer Gewichtung der von der Einheit 230 ermittelten räumlich und zeitlich differenzierten Auswirkungsberechnung durch das Frühwarnsystem. Ermittelt das System 230 beispielsweise ein auftretendes Ereignis in den Regionen A, B und F in 2 Stunden sowie in den Regionen E, C und G in drei Stunden, so ergibt sich hieraus, wie zuvor erläutert, bereits eine Klassifizierung oder Priorisierung der verschiedenen Regionen. Durch die zusätzlichen Lage-, Beschaffenheits- und Evakuierungsmodellen 240 kann diese Priorisierung und zeitliche Warnzeitermittlung für die Regionen nochmals verbessert werden. Gibt es in der Region B beispielsweise eine erhöhte Anzahl kritischer Einrichtungen, wie z. B. Schulen, Flughäfen oder Krankenhäuser oder eine hohe Bevölkerungsdichte, ist die benötigte Evakuierungszeit entsprechend hoch. Sind dagegen die Regionen A und F lediglich dünn besiedelt, kann hier eine wesentlich kürzere Evakuierungszeit angenommen werden. Basierend auf der durch die Auswirkungsermittlungseinheit 230 berechneten Ankunftszeit der Auswirkung des Ereignisses in zwei Stunden in den Regionen A, B und F kann mittels der Modelle 240 die bis zur Warnung verfügbaren Zeit für jede Region anhand der benötigten Evakuierungszeit geändert werden. So könnten in dem vorangegangenen Beispiel für die Region B trotz des derzeit erwarteten Eintreffens des Ereignisses in zwei Stunden lediglich 50 Minuten verbleiben, bis eine entsprechende Warnung ausgegeben werden muss, da die Evakuierungszeit für diese Gegend 1 Std. 10 Min. beträgt. Für die Regionen A und F kann die verfügbare Zeit bis eine Warnung erfolgen muss entsprechend der geringeren Evakuierungszeit wesentlich länger sein. Als weiteres Beispiel kann das Auswirkungsermittlungsystem 230 eine prognostizierte Ankunftszeit des Ereignisses in der Region G mit drei Stunden ermitteln. Wenn jedoch die Modelle 240 besagen, dass hier eine sehr lange Evakuierungszeit benötigt wird, da z. B. keine geeigneten Straßen zur Evakuierung vorhanden sind, kann die verbleibende Zeit, bis zu der eine Warnung für die Region G ausgegeben werden muss, geringer sein als in den Gebieten A und B, in welchen das Ereignis bereits in zwei Stunden eintrifft.
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Ein weiterer Vorteil der Ausbreitungsmodelle 220 und der Evakuierungsmodelle 240 besteht darin, dass eine Zeit ermittelt werden kann, bis zu welcher eine entsprechende Warnung für jedes Gebiet ausgegeben werden muss. Dies hat zum Vorteil, dass eine Warnung nicht sofort ausgegeben werden muss und weitere Daten des Sensorsystems 120 abgewartet werden können. Wenn das Frühwarnsystem für eine Region ein Ereignis prognostiziert hat, kann es damit gleichzeitig ermitteln, dass eine Warnung noch nicht erforderlich ist. Daher können weitere Sensordaten abgewartet werden, um das prognostizierte Ereignis eventuell noch als Fehlalarm erkennen zu können. Das Frühwarnsystem kann daher entscheiden, ob eine Warnung für ein erkanntes Ereignis bereits ausgegeben werden muss, oder ob weitere Sensordaten abgewartet werden können.
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Diese dynamische Verarbeitung der Sensorsysteme anhand von den Modellen 220 und/oder 240 erlaubt die dynamische Berechnung von räumlich und zeitlich differenzierten Warnungen unter Berücksichtigung von zuvor ermittelten Daten. Dies ist durch die Rückführung der Informationen 270 und 280 in 2 beispielhaft dargestellt. Somit können die Ausbreitungsmodelle 220 und die Lage-, Beschaffungs- und Evakuierungsmodelle 240 derart ausgebildet sein, dass sie zeitliche Änderungen von Sensor-Informationen berücksichtigt. Dies ist möglich, da das Warnsignalermittlungssystem 250 selbständig ermitteln kann, ob eine Warnung bereits erfolgen muss, oder ob weitere zeitlich nachfolgende Sensordaten berücksichtigt werden können, bevor ein Warnsignal ausgegeben werden muss.
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Die von dem Warnermittlungssystem und dem Auswirkungsermittlungssystem berechneten Informationen können an ein Anzeige- oder Warnsystem 260 übermittelt werden, um diese entsprechend einem Benutzer anzuzeigen, oder um diese direkt an die entsprechenden Gebiete zu senden. Der Benutzer hat damit die Möglichkeit, die betroffenen Gebiete differenziert zu betrachten, und die verschiedenen Gebiete können bereits durch das System und die zugrunde liegenden Modelle so priorisiert werden, dass die verbleibende Zeit, in der eine Warnung erfolgen muss, von dem Frühwarnsystem bereits mit ausgegeben werden kann. Dies verringert die Anzahl der Fehlalarme, verbessert die Genauigkeit der Voraussagen und zeigt gleichzeitig an, welche Schutz- oder Evakuierungsmaßnahmen wann und in welchem Gebiet erfolgen sollten.
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Das zuvor beschriebene System erlaubt sowohl eine „Rückwärtsnutzung”, indem der späteste Warnentscheidungszeitpunkt ermittelt werden kann, indem z. B. eine vorgegebene Mindestanzahl von Menschen und Gütern aus einem bestimmten Gebiet gesichert oder evakuiert werden können, als auch eine „Vorwärtsnutzung”, indem berechnet werden kann, wie viele Personen oder Güter aus einem entsprechenden Gebiet zu einer gewissen Zeit gesichert oder evakuiert werden können.
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Die in 2 gezeigten verschiedenen Systeme 210, 230, 250 und 260 können gemäß weiterer Ausführungsformen der Erfindung auch mittels einer oder mehrerer Systeme oder Systemkomponenten verwirklicht werden. Darüber hinaus können die Ausbreitungsmodelle 220 und die Evakuierungsmodelle 240 mittels eines Modells nachgebildet werden. Die zuvor beschriebenen funktionalen Merkmale des Frühwarnsystems 200 können auch als computerimplementierte Schritte oder als computerlesbare Instruktionen eines computerlesbaren Mediums realisiert werden.
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Die zuvor beschriebenen Ausbreitungsmodelle und die Reaktionsmodelle können auch als ein einheitliches Modell ausgebildet sein und in einer einzelnen Datenspeichereinheit gespeichert werden.
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Eine Visualisierung der Information des sensorgestützten Frühwarnsystems und insbesondere die übersichtliche Visualisierung der räumlich verteilten Eigenschaften des erfassten Ereignisses auf ein Warngebiet wurde bisher nicht zufriedenstellend ermöglicht. In dem Anwendungsbeispiel einer Darstellung der Ankunftszeit oder Restlaufzeit bis zum Auftreffen einer Tsunamiwelle auf einen Küstenabschnitt wird üblicherweise lediglich die Ankunftszeit des Tsunamis, z. B. in verbleibenden Minuten, dargestellt.
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Sensorsysteme weisen neben allgemeinen Eigenschaften Anpassungen für spezielle Anwendungen auf. So werden beispielsweise mehrere Sensoren (beispielsweise Erdbebensensoren) zu einem Sensornetzwerk gruppiert und gemeinsam verwaltet. Aufgrund der räumlichen Ausdehnung dieser Netze werden die einzelnen Sensoren üblicherweise auf einer geographischen Karte dargestellt und je nach Anwendung und Berechtigung des Nutzers können beispielsweise nach Auswahl eines Sensors durch Anklicken auf der Karte Daten abgerufen werden oder betriebliche Parameter des Sensors eingesehen oder verändert werden.
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Darüber hinaus können einige Systeme die eingehenden Rohdaten verarbeiten und dem jeweiligen Anwendungsgebiet höherwertige Daten zur Weiterverarbeitung mit anderen Systemen liefern (sog. vorprozessierte Daten). Diese höherwertigen Daten werden meist in proprietären Datenformaten abgelegt, z. B. in binären Datenformaten, als Textdaten oder XML codiert, welches die Darstellung erschwert.
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Werden mehrere Sensorsysteme gleichzeitig eingesetzt, beispielsweise wenn sich diese Systeme gegenseitig ergänzen, so wird üblicherweise jedes System für sich separat verwaltet. Die Anzeige von Rohdaten oder Ereignissen erfolgt üblicherweise für jedes System separat. Verfügen die Systeme über vorgenannte Möglichkeiten zum Datenexport, so werden diese Daten üblicherweise von einem weiteren System (unabhängig von den jeweiligen Sensorsystemen) weiterverarbeitet und dargestellt.
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Diese separate Darstellung führt üblicherweise zu einer Vielzahl von Anzeigesystemen (Monitore, Beamer und andere Leuchtanzeigen) in einer Leitwarte. Fortschritte auf dem Gebiet der Virtualisierung von Rechnern und Anzeigesystemen hat zwar dazu geführt, dass die Anzahl der physisch notwendigen Hardwarekomponenten wie z. B. TFT-Displays reduziert werden kann, birgt aber ein großes Risiko, dass wichtige Informationen nicht jederzeit im Vordergrund angezeigt werden kann. Beispiele hierzu finden sich aus dem Bereich des Umschalten von Displays, bei webbasierten Darstellung den Einsatz von sog. „Tabs” oder bei physikalischen Monitorumschaltern in Form einer manuellen Auswahl des Screens.
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In einigen Fällen können bei gegenseitigen Abhängigkeiten auch nicht immer alle für ein Ereignis notwendigen Informationen der beteiligten Systeme gleichzeitig dargestellt werden, kurz: die zeitlichen Zusammenhänge räumlicher Ereignisse sind nur schwer übersichtlich darstellbar.
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Entscheidungsunterstützungssysteme in einem Multi-Sensor-Kontext stellen die verfügbaren Geo- und Sensorinformationen auf einer geographischen Karte dar. Jedoch ergibt sich der insbesondere bei knappen Entscheidungszeitfenstern wichtige zeitliche Kontext der Geschehensabläufe, der prognostizierten Entwicklung sowie der zu treffenden Entscheidungen, eben das zeitliche Lagebild, hieraus gar nicht oder nur implizit. Oft verbleibt die Beurteilung des zeitlichen Kontextes dem Entscheidungsträger, der dadurch zusätzlich belastet wird und eine weitere potentielle Fehlerquelle darstellt.
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Ferner sind derzeitige Systeme, die über ein räumliches Lagebild verfügen, für den Einsatz in ausschließlich einem Anwendungskontext konzipiert, also beispielsweise entweder für den realen Einsatz, oder für Planungszwecke, oder für Analyseaufgaben oder für das Training von Personal.
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Will man für Trainings-, Analyse-, Planungs- und andere Aufgaben auf aufgezeichnete, simulierte oder anderweitig generierte Sensordaten zugreifen, werden hierzu üblicherweise separate, von den Systemen zur Darstellung der Livedaten getrennte Systeme eingesetzt.
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Die vorliegende Erfindung löst die vorgenannten Probleme durch die gleichzeitige Darstellung eines Ereignisses in einer kartographischen Ansicht und auf einer Zeitleiste. Diese Zeitleiste ist „das zeitliche Lagebild”, in dem die entscheidungsrelevanten Informationen in einer für den Entscheidungsprozeß optimierten Darstellung aufbereitet werden.
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4 zeigt beispielhaft einen Küstenabschnitt mit einem Tsunamiwarnsystem gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. An mehreren Stellen des Küstenabschnitts 410 sowie eventuell vorgelagerte Inseln 411 sind Sensoren bzw. Sensorsysteme 430, 431, 432, 433 und 434 angeordnet. Diese Sensoren bzw. Sensorsysteme können Bojen sein. Ebenfalls gezeigt ist ein Erdbeben 420, dargestellt durch einen Kreis. Die in 4 gezeigte Darstellung kann auf einem Monitor oder Kontrollbildschirm in einer Leitwarte entsprechend graphisch angezeigt werden.
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Eine der entscheidungsrelevanten Zusammenhänge ist beispielsweise, ob sich das Warten auf das nächste Sensorerignis „lohnt”, beispielsweise wenn ein Sensorwert in einer Minute erwartet wird, der die Sicherheit der Lagebeurteilung erhöht und das Fehlalarmrisiko damit mindert und eine erst danach ausgelöste Warnung noch genug Zeit für eine Evakuierung des betroffenen Gebietes ließe. Dies wird durch die zeitliche Darstellung von nächster zu treffender Entscheidung und dem Eintreffen des Sensorergebnis darstellt, woraus sich unmittelbar ergibt, ob das Sensorergebnis vor der Entscheidung eintrifft oder nicht.
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Im Falle des zuvor beschriebenen DSS wird beispielsweise bei Auftreten des Ereignisses „Erdbeben” dieses in Form einer zeichenhaften Darstellung (z. B. Piktogramm) in der kartographischen Ansicht dargestellt. Gleichzeitig kann dieses Ereignis unter Verwendung derselben zeichenhaften Darstellung in der Zeitleiste dargestellt werden.
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5 zeigt entsprechend eine beispielhafte Darstellung in einer Zeitleiste 500 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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Die Zeitleiste weist eine Markierung die aktuellen Zeit 503 in Form einer senkrechten Linie auf. Des Weiteren ist die Zeitleiste horizontal in verschiedene Kategorien unterteilt. Im Falle einer Ausführungsform der Erfindung können dies beispielsweise Kategorien für Beobachtungen 502, Simulationsgestützte Vorhersagen 501 und Entscheidungen (nicht gezeigt) sein.
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Werden aufgrund einer Beobachtung 502, d. h. infolge des Auftretens eines Ereignisses, Vorhersageverfahren zur Bestimmung möglicher Auswirkungen des Ereignisses ausgelöst (beispielsweise durch Simulation oder Vergleich mit gespeicherten Auswirkungen ähnlicher Ereignisse in Form von historischen Daten), so können diese räumliche und zeitliche Auswirkungen wiederum sowohl in der kartographischen Darstellung gemäß 4 als auch in der zeitlichen Darstellung gemäß 5 vermerkt werden.
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Vorteilhafterweise wird hierfür an eine andere zeichenhafte Darstellung gewählt, die den aktuellen Status des jeweiligen Ereignisses darstellt. Stellt sich dabei heraus, dass dasselbe Ereignis unterschiedliche geographische Regionen betrifft, kann eine Segmentierung vorgenommen werden, so dass jedem Segment (beispielsweise jedem Warnsegment gemäß 3) ein eigener Informationsbereich auf der Zeitleiste zugeordnet wird. Der Anwender kann dann durch Auswählen („Anklicken”) des jeweiligen Segmentes die zeitlichen Auswirkungen dieses Ereignisses für das ausgewählte Segment ersehen.
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Müssen aufgrund eines Ereignisses bestimmte Entscheidungen innerhalb des vorgegeben Zeitraums getroffen werden, so können diese Fristen oder Deadlines 504, 505 durch weitere senkrechte Linien auf der Zeitleiste dargestellt werden. Diese Art der Darstellung ermöglicht es, die Entscheidungsrelevanz in einem Entscheidungsprozeß optimiert darzustellen.
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Zu Trainingszwecken, d. h. wenn das System statt mit Livedaten mit vorab erzeugten Ereignissen betrieben wird, kann die oben genannte Markierung der aktuellen Zeit in Form einer senkrechten Linie interaktiv durch den Benutzer verschoben werden, um so relevante Zeitpunkte für den (simulierten) Entscheidungsprozeß unmittelbar anzusteuern.
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Die räumliche Lagebilddarstellung gemäß 4 kann auch mit der zeitlichen Lagebilddarstellung einer „Timeline” gemäß 5 kombiniert werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können beide Darstellungen untereinander auf einem Monitor oder Bildschirm einer Leitwarte dargestellt werden. In diesem Fall ist es vorteilhaft in beiden Darstellungen die gleichen Symbole und die gleiche Farbgebung für gleiche Ereignisse (Erbeben 420 bzw. 520) und gleiche Sensoren (Bojen 430–433 bzw. 530–534) zu verwenden.
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Ein wesentliches Element der Entscheidungsunterstützung ist die technische Frage, wann eine benötigte Information dem Entscheidungsträger zur Verfügung stehen wird. Durch andere Komponenten und Systeme (beispielsweise eines Tsunamisimulationssystems) können die Ankunftszeiten eines Phänomens (beispielsweise einer Tsunamiwelle) an einzelnen Sensoren einer Sensorinfrastruktur prognostiziert werden. Dies entspricht der Ebene Simulationsvorhersage 501 in 5.
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Von grundlegender Bedeutung für den Warn- bzw. Entscheidungsprozeß ist jedoch nicht, wann ein Sensor eine wichtige Messung voraussichtlich vornehmen kann, sondern wann diese Messung dem Entscheidungsträger bzw. in dem vom Entscheidungsträger genutzten Informationssystem vorliegt und nutzbar ist.
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Es ergibt sich daraus das technische Problem, wann eine Messung eines bestimmten Sensors, der über eine bestimmte Kommunikationsinfrastruktur und verschiedene Prozessierungsschritte übermittelt wird, letztlich im Zielsystem ankommt. Hierbei können einige oder sämtliche der folgenden Faktoren eines Sensormodells einbezogen werden.
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Ein Sensormodell verfügt grundsätzlich über eine Vielzahl von Teilbereichen, welche die nachfolgend genannten Teilbereiche umfassen können.
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Ein Teilbereich betrifft die Modellierung des Sensors bezüglich des Meßverhaltens.
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Ein anderer Teilbereich betrifft die Modellierung des gegebenenfalls stattfindenden (Vor-)Verarbeitens, insbesondere in zeitlicher Hinsicht. Beispiele sind Stream-weise Verarbeitung oder blockweise Verarbeitung.
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Ein weiterer Teilbereich betrifft die Modellierung des Sendeverhaltens (wann werden Datenpakete abgesendet; werden einzelne Informationen sofort übertragen oder zu Datenpaketen zusammengefaßt, die als Block regelmäßig bzw. unter bestimmten Bedingungen versendet werden).
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Ein weiterer Teilbereich betrifft die Modellierung der Kommunikationsstrecke in Bezug auf Latenz, Zuverlässigkeit, usw.
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Ein weiterer Teilbereich betrifft die Modellierung einer gegebenenfalls stattfindenden (Nach-)Verarbeitung.
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Ein weiterer Teilbereich betrifft den Umfang eines Meßdatenpaketes; je nach Sampling-Rate und Länge des Samples ergibt sich die Menge der zu übermittelnden Informationen, die gerade bei schmalbandigen Kommunikationsstrecken entscheidenden Einfluß auf die Übermittlungsdauer haben können.
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Ein weiterer Teilbereich betrifft die Latenzen bei der Kommunikation auf Teilstrecken der Gesamtübermittlung (beispielsweise die Übermittlung vom Sensor zum Prozessierungssystem, vom Prozessierungssystem zur Sensordateninfrastruktur und von dieser zum DSS).
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Modellierung des Sensor- und Kommunikationsverhaltens kann dabei beispielsweise in proprietärer Form oder unter Nutzung der einschlägigen Spezifikationen des Open Geospatial Consortiums (OGC) erfolgen (insb. Transducer Markup Language Specification, TML).
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Für die Beschreibung des Verhaltens eines bestimmten realen Sensors können bevorzugt zwei Verfahren (einzeln oder gemeinsam) zum Einsatz kommen: Nutzung der technischen Spezifikationen (theoretische Werte) und Erhebung von Erfahrungswerten.
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Im konkreten Einzelfall einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können diese technischen Verfahren dazu genutzt werden, um von einem gegebenen Meßzeitpunkt aus die Zeit des Eintreffens des Meßwertes (beispielsweise am DSS), einschließlich eines Unsicherheitsbereiches, abzuschätzen.
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Im konkreten Einzelfall einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können diese technischen Verfahren (zusätzlich oder alternativ zum obigen Einzelfall) dazu genutzt werden, um den geschätzten Ankunftszeitpunkt des nächsten Datenpaketes eines Sensors (beispielsweise am DSS) zu bestimmen.
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Im konkreten Einzelfall einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können diese technischen Verfahren (zusätzlich oder alternativ zum obigen Einzelfall) dazu genutzt werden, um einen bestimmten Zeitpunkt zu bestimmen, an welchem Informationen vorliegen werden.
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Im konkreten Einzelfall einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können diese technischen Verfahren (zusätzlich oder alternativ zum obigen Einzelfall) dazu genutzt werden, um zu ermitteln, wann in einer bestimmten Situation ein bestimmtes Phänomen oder Ereignis (zu einem definierten Zeitpunkt) gemessen, verarbeitet, übermittelt und letztlich am Zielsystem ankommt und dort für die eigentliche Verarbeitung zur Verfügung steht.
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Hierfür können statistische, regelbasierte, simulationsgestützte oder andere Verfahren angewendet werden.
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Gemäß einer beispielhaften Implementierung der vorliegenden Erfindung kann ein Entscheidungsträger einer Leitwarte eines Tsunamifrühwarnsystems einfach anhand der Abbildung einer Timeline gemäß 5 ermitteln, ob er innerhalb gewisser Entscheidungsfristen mit weiteren, die Situation klärenden Sensorbeobachtungen 502 rechnen kann (und auf diese warten kann, um eine besser fundierte Entscheidung zu treffen) oder ob ein Warten auf nächsteintreffende Sensormessung zu lange dauern würde. Alternativ kann erkannt werden, ob ein Warten auf weitere Sensordaten zwar zeitlich vertretbar wäre, die potentiell gewonnene Information jedoch keine ausreichende Verbesserung der Entscheidungssituation bewirken würde.
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In 5 sieht man auf der mit „Simulationsvorhersage” bezeichneten Ebene 501 die erwarteten Ankunftszeiten nennenswerter Messungen auf dem Zeitstrahl (beispielsweise von einer Boje 532 und drei Pegeln 534, 531 und 530; wobei Bojen und Pegelstände durch entsprechend unterschiedliche Symbole dargestellt werden können). Auf der Ebene „Überwachung” 502 werden nennenswerte reale Messungen verzeichnet. Gemäß eines Beispiels sind dies ein Erdbeben 520 und eine Boje 533, wobei eine Wellenbestätigung durch eine spezielle Farbe – beispielsweise rot – angezeigt werden kann.
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Die erwarteten Ankunftszeiten der erwarteten Messungen (auf der „Simulationsvorhersage”-Ebene 501) können durch eine Verbindungslinie 540 auf einen Erwartungszeitbereich 550 auf der „Überwachnungs”-Ebene 502 dargestellt werden. Hierdurch kann der Entscheidungsträger sehen, in welchem Zeitfenster voraussichtlich eine erwartete Sensormessung eintreffen und zur Lagebeurteilung nutzbar sein wird. Durch die Einzeichnung der aktuellen Zeit 503 und von Entscheidungs-Deadlines (beispielsweise „5 min”-Linie 504) wird der Entscheidungsträger bei der Entscheidung unterstützt.
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Um von einer erwarteten Sensormessung auf das dazugehörende erwartete Ankunftszeitfenster 550 zu schließen, kann man sich der beschriebenen technischen Verfahren bedienen.
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Beispielhaft wird das Verfahren auf Basis der Erhebung von Erfahrungswerten (statistischer Ansatz) beschrieben. Andere Verfahren können jedoch ebenfalls gemäß der Erfindung verwendet werden.
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Die Sensoren (beispielsweise Ozeanbojen, Pegelstationen, GPS-Landstationen) können zwei Betriebsmodi aufweisen: Normalmodus und Tsunamimodus. Der Tsunamimodus unterscheidet sich vom (stromsparenden) Normalmodus durch höhere Meßraten und Meßgenauigkeiten sowie durch häufigere Datenübermittlung an die jeweiligen Sensor-Prozessierungssysteme. Letztere können sich im zentralen Warnzentrum bzw. Leitwarte befinden.
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Sensoren können in den Tsunamimodus und zurück versetzt werden. Ausnahmen hiervon können die Eigenaktivierung (wenn sich die Sensoren durch eigene Anomaliedetektion im Normalmodus eigenständig in den Tsunamimodus versetzen) und die Eigenabschaltung (beispielsweise wegen geringer Batteriekapazität, Zeitablauf) sein. Über alle erfolgten Moduswechsel kann dann das Warnzentrum bzw. Leitwarte informiert werden.
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Alle Sensoren können hierzu die Messungen blockweise, je nach Sensortyp und Betriebsmodus unterschiedlich übermitteln. Hierfür können Pegelstationen beispielsweise alle 2 Minuten ein neues 2-Minuten-Meßzeitfenster der Pegelzeitreihe (Tsunamimodus) verwenden. Ansonsten kann alle 8 Stunden ein geringer gesampeltes 8-Stunden-Meßzeitfenster verwendet werden.
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Als weiteres Beispiel können Bojen beispielsweise alle 2 Minuten ein neues 2-Stunden-Meßzeitfenster (Tsunamimodus) verwenden und ansonsten gar nicht messen oder senden (Normalmodus).
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Als weiteres Beispiel können GPS-Landstationen beispielsweise alle 2 Minuten ein neues 2-Minuten-Meßzeitfenster (Tsunamimodus) verwenden und ansonsten gar nicht messen oder senden (Normalmodus).
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Der Fachmann wird verstehen, daß die obigen Angabe „2 Minuten” oder „8 Stunden” stellvertretend für eine zuvor festgelegte Zeitspanne steht.
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Durch die unterschiedlichen Kommunikationswege und Prozessierungszeiten treten je nach Sensortyp und Betriebsmodus unterschiedliche Latenzen auf. Damit einige Sensoren (GPS-Landstationen und Bojen) Messdaten liefern können, müssen entsprechende Prozessierungssysteme ebenfalls in den Tsunamimodus versetzt werden (beispielsweise kann ein GPS-Prozessierungssystem auch die Wellenhöhenbestimmung der Bojensensoren übernehmen).
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An den Schnittstellen Warnzentrum bzw. Leitwarte könnnen nun im laufenden Betrieb einige oder alle der folgende Informationen aufgezeichnet und statistisch aufbereitet werden. Bei der Ankunft einer Überwachung bzw. Messung 502 können bestimmt werden: der Meßzeitpunkt, ein Sensormodus, das Intervall von-bis des Meßzeitfensters, die Zeit bis zur Ankunft am Warnzentrum, weitere in der Messung enthaltene Zeitstempel, und/oder falls für diese Messung ein erwartetes Ankunftszeitfenster bestimmt war, das erwartete Ankunftszeitfenster. Ebenfalls kann (alternativ oder zusätzlich) das Absenden einer Sensor-Betriebsmodus-Wechselbefehls, die Übermittlung eines erfolgten Sensor-Betriebsmodus-Wechsels oder, falls für den Betriebsmodus-Wechsel eine erwartetes Ankunftszeitfenster bestimmt war, das erwartete Ankunftszeitfenster bestimmt werden.
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Auf dieser Datenbasis können für jeden Sensor, für jedes Prozessierungssystem und für jede Kommunikationsstrecke statistische Werte in Abhängigkeit der jeweiligen Stati ermittelt werden (Mittelwert, Varianz, Konfidenzintervalle, andere Verteilungsparameter). Auf dieser Basis können dann, in Abhängigkeit des jeweiligen Sensorstatus, beispielsweise des letzten Meßzeitfensters, für die Dauer der Umschaltung in Tsunamimodus (ab wann mit höher gesampleten Messwerten zu rechnen ist), für die Dauer bis zur Übermittlung des nächsten Datenblocks (im Normalmodus), oder für die Dauer bis zur Übermittlung des nächsten Datenblocks (im Alarmmodus) Erwartungszeitfenster ermittelt werden. Diese Werte können genutzt werden, um sie auf der Timeline gemäß 5 als visuelle Entscheidungsunterstützung aufzutragen, oder um sie bei der Erzeugung von Handlungsempfehlungen für den Entscheidungsträger zu berücksichtigen.
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Damit wird ein „lernendes”/”adaptives” System beschrieben, welches umso genauere Vorhersagen treffen kann, desto länger es läuft. Für die Praxistauglichkeit können weitere Kriterien und Stati zusätzlich zu den oben genannten erfaßt werden, um bestimmte auftretende Situationen besser abzufangen und die Ermittlungen der erwarteten Ankunftszeitfenster daran anpassen zu können.
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Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung können nicht nur auf Frühwarnsysteme, sondern auch auf entsprechende Leitstellentechnik, Warnsysteme im Allgemeinen und Lagezentren im Allgemeinen angewandt werden, um eine Darstellung von Eigenschaften und insbesondere einer räumlichen und zeitlichen Verteilung der Eigenschaften eines raum-zeitlichen Ereignisses auf ein in Segmente unterteilbares Gebiet bereitzustellen.
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Die vorliegende Erfindung wurde entsprechend anhand der bevorzugten Ausführungsform mit Verweis auf die Figuren erläutert. Der Fachmann erkennt jedoch, dass verschiedene Modifizierungen, Variationen und Verbesserungen der vorliegenden Erfindung im Lichte der oben erläuterten technischen Lehre und innerhalb des Bereichs der angefügten Patentansprüche möglich ist, ohne von dem Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. Ferner wurden jene Bereiche, von denen angenommen wird, dass der Fachmann damit vertraut ist, hierin nicht beschrieben, um die beschriebene Erfindung so klar wie möglich zu beschreiben, ohne durch unnötige Details abzulenken. Daher ist die Erfindung nicht als durch die speziellen anschaulichen Ausführungsformen eingeschränkt zu betrachten, sondern lediglich durch die angefügten Patentansprüche.
