Luftschadstoffe: 3D-Darstellung

Der Übergang von zwei zu drei Dimensionen hat zwei entscheidende Auswirkungen. Zum einen man kann theoretisch den ganzen Untersuchungsraum auf einmal überblicken und muß ihn sich nicht aus ausgeschnittenen Ebenen wieder zusammenflicken. Zum anderen verdecken feste Gegenstände den Blick auf dahinterliegende. Dabei muß beachtet werden, daß die Vorteile der dritten Dimension vor allem beim interaktiven Bewegen innerhalb des Raumes zum Tragen kommen und bei der Darstellung als Bildschirmauszug teilweise wieder verloren gehen.

Die direkte Übertragung der zweidimensionalen Contour-Linien in die dritte Dimension sind Iso-Flächen. Die Darstellung von Grenzwertüberschreitungen mittels einer Isokonzentrationsfläche (zu einem interaktiv änderbaren Schwellenwert) zeigt die folgende Abbildung:

An dieser Abbildung erkennt man auch ein Problem der dreidimensionalen Darstellung mit Hilfe von opaken Oberflächen: Die oberste Fläche verdeckt alles, was darunter liegt.

Mit Hilfe von Isokonzentrationsflächen kann man zwar Grenzwertüberschreitungen lokalisieren, gewinnt aber keinen Eindruck, was im restlichen Untersuchungsgebiet vorgeht. Es kann sogar der Eindruck entstehen, außerhalb der Flächen seien keine nennenswerten Schadstoffkonzentrationen vorhanden. Daher müssen zur Darstellung der Immissionsituation parallel auch volumenartige Visualisierungsmethoden herangezogen werden. Leider scheinen die heute verwendeten wissenschaftlichen Visualisierungswerkzeuge nicht gleichzeitig oberflächenartige Elemente (Wände, Straßen) und direkt die volumenartige Elemente darstellen zu können.

Ein Trick, mit dem man aber schnell an die Leistungsgrenzen der Rechner stößt, ist die Verteilung von vielen kleinen Tetraedern im Raum. Deren Dichte, Größe und Farbe kann dann entsprechend der lokalen Immissionskonzentration gewählt werden:

Ein ähnlicher Versuch zur Darstellung volumenartiger Daten ist das Splatting. Splats sind kleine transparent Polygone, die sich immer senkrecht zur Blickrichtung einstellen. Positioniert man an den Rasterpunkten solche Splats, kann man evtl. einen dreidimensionalen Eindruck von den Volumendaten gewinnen.

Eine andere Möglichkeit, zu einer wolkenartigen Darstellung zu gelangen, ist die Überlagerung vieler transparenter Isokonzentrationsflächen. Die mit zehn transaprenten Oberflächen erhaltenen Bilder liefern allerdings auch keine überzeugende Darstellung:

Oder an jedem Rasterpunkt werden die Immissionen durch eine Kugel (oder aus Performance-Gründen einem Tetraeder) veranschaulicht. Die Farbe und Größe jeder Kugel hängt von der jeweilen Immissions ab. Durch die zwei Parameter Größe und Farbe ist es auch möglich, die Belastung durch Luftschadstoffe und Lärm in einer Abbildung darzustellen.

Für Ergebnisse von Einzelfallrechnungen kann man den Wind durch die Länge und Richtung der Pfeile und die Schadstoffkonzentration durch die Farbe der Pfeil darstellen. In der folgenden Abbildung sind derartige Pfeile für die untersten drei Ebenen zu sehen.

Interessant sind neben der Darstellung von Grenzwertüberschreitungen auch die Konzentrationsdifferenzen, die durch geplante Maßnahmen entstehen. In der folgenden Abbildung sieht man, an welchen Stellen sich die Immissionssituation durch die in der Einleitung erwähnte bauliche Maßnahme (bei Anströmung von links unten) um mehr als 1 mg/m3 CO verbessert (grüne Fläche) oder verschlechtert (rote Fläche). Man sieht, daß die Belastung an der gegenüberliegenden Straßenzeite (durch eine schlechtere Durchlüftung des Strassenraums und verstärkte Leewirbel) zunimmt.

Lärm: 3D-Darstellung

Da in die Vorschriften zur Lärmausbreitung auf der lokalen Ebene Wettereinflüsse nicht direkt eingehen, ergibt sich um eine linienförmige Quelle im Prinzip eine zylinderförmig abnehmende Belastung, die durch Hindernisse modifiziert wird. Die folgende Abbildung zeigt die Isophon-Flächen zu 80, 75 und 70 dB bei einer Verkehrsstärke von 50000 Fahrzeugen am Tag.

Bei einer Verkehrsbelastung von 7000 Fahrzeugen am Tag für die linke und 50000 Fahrzeugen am Tag für die rechte Straße sieht die 64-dB Isophone tagsüber folgendermassen aus, wobei der obere Teil der Fläche aus dem Untersuchung herausragt und abgschnitten wird.


Isophonen zu verschieden dB-Werten zeigt ein animated gif (ca 2MB)