PC-Programm NIRView. Eine Entscheidungshilfe für Kommunen

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1 PC-Programm NIRView Eine Entscheidungshilfe für Kommunen Dr. med. univ. Gerd Oberfeld Umweltmediziner beim Amt der Salzburger Landesregierung Referent für Umweltmedizin der Österreichischen Ärztekammer Marc Strapetz Informatiker und Entwickler von NIRView 1 Zusammenfassung NIRView ist eine junge dynamische Software zur Datenerfassung und zur Berechnung und Visualisierung hochfrequenter elektromagnetischer Wellen, die von Mobilfunksendeanlagen ausgehen. Das Programm wurde aus der Praxis für die Praxis entwickelt und kann intuitiv bedient werden. Anwendungen sind etwa: Standorterfassung und -darstellung, z.b. in Stadtplänen Erfassung von Antennendaten Visualisierung der Verteilung hochfrequenter elektromagnetischer Wellen unter Beachtung des Geländes (digitales Geländemodell) Feststellung von Sichtbarkeiten zwischen einem frei definierbaren Punkt im Raum und einer beliebig wählbaren Höhenschichte über Grund unter Berücksichtigung des Geländemodells Feststellung jener Orte und Gebäude, die die höchste Immission ausgehend von zuvor definierten Sendeanlagen Prognose der Immissionen für Orte, die im Funkschatten von Gebäuden liegen, in Kombination mit der Software CORLA Auf Wunsch des Landes Salzburg ist NIRView auch für Gemeinden und Behörden mit geringen Budgets erschwinglich. Die kostenlose Evaluationssoftware ist unter der Adresse erhältlich [1], [2]. 43

2 2 Einführung Dem Betrieb und Ausbau von Mobilfunknetzen und anderen Sendeanlagen (Kurzwellensender Schwarzenburg/Schweiz, Radio Vatikan, Radio Ouruhia/Neuseeland, Radio- und TV-Sender Sutra Tower San Francisco) stehen zunehmend Bedenken wegen vermuteter bzw. tatsächlicher gesundheitlicher Risken gegenüber. Dies gilt nicht nur für Europa, sondern ist weltweit zu beobachten. Eine sachliche Diskussion und sachliche Entscheidungen zwischen den Beteiligten (Sendeanlagenbetreiber, Behörden, Politik und Bürger) über bestehende und künftige Standorte von Sendeanlagen können durch eine geeignete Software, die als geographisches Informationssystem für die zu erwartenden elektromagnetischen Immissionen dient, erleichtert werden. Im Jahr 2001 hat der Salzburger Informatiker Marc Strapetz dem Referat Umweltmedizin des Landes Salzburg die Entwicklung einer Software zur Berechnung und Darstellung der Immission ausgehend von Mobilfunksendeanlagen angeboten. Bis zu diesem Zeitpunkt wurden vom Referat Umweltmedizin mit Hilfe des Programms Microsoft Excel TM die Immissionen von Mobilfunksendeanlagen für einzelne ausgewählte Punkte berechnet. Am 11. März 2002 wurde die erste Version NIRView 1.2 im Internet verfügbar gemacht ( Der Name NIRView steht für NonIonizingRadiationView ein Programm zur Visualisierung nichtionisierender hochfrequenter Strahlung. Die nachfolgenden Berechnungsbeispiele wurden nur für Demonstrationszwecke generiert. Die verwendeten Katasterdaten werden freundlicherweise vom Österreichischen Bundesamt für Eich- und Vermessungswesen [5] zur Verfügung gestellt. 3 Standortkataster Die einfachste Form der Anwendung ist der Eintrag von Standorten und deren grafische Darstellung. Jedem Standortbetreiber kann eine frei wählbare Farbe zugeordnet werden. Als Kartenhintergrund können dabei Vektor- sowie auch Rasterdaten zum Einsatz kommen: Katasterpläne Stadtpläne Wanderkarten Satellitenbilder Luftbilder (Orthofotos) gescannte Pläne Abb. 3-1: Auswahl von fünf Standorten für die Anzeige und Berechnung 44

3 Abb. 3-2: Anzeige der fünf Standorte, Hintergrund: Katasterplan 4 Geländemodell NIRView verwaltet ein digitales Geländemodell. Für Österreich liegen dazu Höhendaten im Raster 25 m x 25 m vor und können bei Bundesamt für Eich- und Vermessungswesen [5] bezogen werden. NIRView interpoliert diese Daten, um eine kontinuierliche Topographie zu erhalten. Die nachfolgende Abbildung 4-2 zeigt in der rechten oberen Ecke den höchsten Geländepunkt, dargestellt als weiße Fläche. Die höhenmäßig tieferen Geländepunkte werden dunkel abgebildet. An dieser Stelle sei vermerkt, dass das digitale Geländemodell nicht mit dem gewählten Kartenausschnitt von Wien übereinstimmt, sondern mit den Katasterdaten vom Schloss Belvedere kombiniert wurde, um eine möglichst interessante Szenerie zu erzeugen. Abb. 4-1: Eingabe Höhenvisualisierung Abb. 4-2: Geländemodell Durch Mausklick kann ein Markierungskreuz gesetzt und an dem betreffenden Punkt die absolute Höhe über dem Meeresspiegel abgelesen werden Z [m]. 45

4 Abb. 4-3: Ablesen der absoluten Geländehöhe Z [m] = 684,079 5 Sichtbarkeit Mit NIRView ist es möglich, die optische Sichtbarkeit ausgehend von einem Punkt bestimmter Höhe Eye Height für eine bestimmte Höhe über dem Gelände Visualization Height anzuzeigen. Im nachfolgenden Beispiel wurde mittels Mausklick ein Markierungskreuz gesetzt und anschließend der Befehl Visibility visualization gewählt. Als Augenhöhe am Markierungspunkt wurde 30 m, als Visualisierungshöhe im Gelände 10 m über Geländeniveau eingetragen. Jene Geländepunkte, die von diesem Beobachtungspunkt nicht eingesehen werden können, werden dunkel dargestellt. Dies ist auch für die Ausbreitung von Mobilfunkwellen von Relevanz, da diese sich quasi-optisch ausbreiten. Abb. 5-1: Eingabe Sichtbarkeit Abb. 5-2: Sichtbarkeit von einem frei gewählten Punkt aus (Markierungskreuz x) 46

5 6 Verwaltung von Standortdaten und Antennendaten NIRView verwaltet Angaben zu Standorten (Sites), wie Standortbezeichnung, Koordinaten (X,Y,Z), Netzbetreiber (Provider) bzw. Besitzer der Site sowie die vollständigen Adressdaten etc. Abb. 4-1: Eingabe Standortdaten und Provider Jeder Standort besteht aus einer beliebigen Anzahl von Antennen, die über das Antennenfenster verwaltet werden. Nachfolgende Daten können eingetragen werden: Horizontale Richtung der Abstrahlung Direction [ ] für Sektorantennen; Rundstrahler haben den Wert 0 Mechanische Neigung Mechanical Downtilt [ ] Antennenhöhe Height [m] unterschieden nach Antennenunterkante lower edge oder Antennenmittelpunkt center Verschiebung gegenüber den Koordinaten des Standortes Translation X [m] und Translation Y [m] entweder als absolute Angabe der Koordinaten oder als relative Angabe Kanalanzahl Channels Watt pro Kanal Watt per channel [W] Verluste durch Kabel und Stecker Cable loss [db] Antennentype Antenna type Bezug zur Antennen-Datenbank mit Richcharakteristiken? Elektrische Neigung der Hauptkeule von Electrical downtilt from [ ] bis Electrical downtilt to [ ]. Ältere Antennentypen haben oft einen fix eingestellten elektrischen Downtilt, dieser wird automatisch übernommen. Moderne Antennen können einen variablen Downtilt z.b. von 0 bis 10 haben, der auch über Fernsteuerung verstellbar ist. Der Bereich des elektrischen Downtilts kann frei eingetragen werden. NIRView berechnet dann den worst case innerhalb der Bandbreite des vorgegebenen Downtilts. Netzbetreiber Provider System, z.b. GSM 900, GSM 1800, UMTS, TETRA etc. Standort- und Antennendaten können wahlweise in einer zentralen Datenbank abgelegt werden. Damit wird der gleichzeitige Zugriff von verschiedenen Ar- 47

6 beitsplätzen aus ermöglicht, was u.a. die Grundlage für die Erstellung eines EMF-Katasters bildet. 7 Expositionsberechnung mit NIRView 48 Abb. 6-1: Eingabe der Sender- und Antennendaten Die Anlage der Grunddaten (Geländedaten, Standort- und Antennendaten) erfolgt in NIRView. Dies dient als gemeinsame Datenbasis für die Immissionsberechnungen nach zwei verschiedenen Verfahren. Freiraumausbreitung Free Space Propagation, integriert in NIRView. Die Algorithmen zur Berechnung nach dem Wellenausbreitungsmodell "Free Space Progagation" (Freifeld-Wellenausbreitung) sind in NIRView enthalten. Die Ergebnisse der Berechnungen werden mit dem Graphikmodul von NIRView visualisiert. CORLA, mit der separaten Berechnungssoftware CORLA Cube oriented ray launching algorithm. CORLA greift auf die Datenbasis von NIRView zurück, führt die Berechnungen durch und übergibt die Ergebnisse zurück an das Graphikmodul von NIRView zur Visualisierung. CORLA benötigt zusätzliche Grunddaten über Gebäude, die in NIRView aus digitalen Katasterplänen (Hausgrenzen) generiert und mit der Höhe versehen werden. 8 Freiraumausbreitung Free Space Propagation Die Immissionsberechnung erfolgt anhand eines Freiraumausbreitungsmodells im 3D-Raum, wobei die Annahmen der ÖNORM S1120 die mathematische Grundlage bilden. Für die Berechnung wird freie Sicht (bezüglich Gebäuden) zwischen Antenne und jeweiligem Berechnungspunkt vorausgesetzt ist diese nicht gegeben, führt das Modell im Allgemeinen zu einer Überschätzung der Immissionen. Die Sichtbarkeit bezüglich des Geländemodells wird berücksichtigt, d.h. sollte sich beispielsweise ein Hügel zwischen Antenne und Berechnungspunkt befinden, wird bei der Berechnung von der entsprechenden Anten-

7 ne am betroffenen Berechnungspunkt eine Null-Immission angenommen. NIR- View kann die Antennendaten des Herstellers Kathrein komfortabel einlesen und verarbeiten. Bei Bedarf wird dies auch für Antennen anderer Hersteller erweitert. Vorteile des Berechnungsmodus Freiraumausbreitung: Rasche Identifizierung jener Gebäude, die die höchsten Immissionen haben oder zu erwarten haben. Rasche Festlegung von worst-case Messpunkten zur Erfassung der Immission mittels Spektrumanalyse. Sehr kurze Rechenzeiten auch für die Analyse vor Verwendung von COR- LA Nachteile des Berechnungsmodus Freiraumausbreitung: Überschätzung der Exposition im Strahlungslee vorgelagerter Gebäude. Expositionen die auf Immissionen von vielen verschiedenen Standorten zurückgehen sind unter Umständen kaum sinnvoll auswertbar Expositionsvisualisierung Free Space Propagation 5 Standorte Durch Auswahl des Befehls Exposure visualization öffnet sich der entsprechende Berechnungsdialog. Als Model wird Free Space Propagation gewählt. Abb. 8-1: Berechnung Free Space Propagation Abb. 8-2: Eingabe der Berechnungshöhe (Immissionshöhe) über Grund Hag (Height above ground), hier 15,000 [m] Die nachfolgende Abbildung 8-3 zeigt das Ergebnis für die ausgewählten fünf Standorte, berechnet für eine Immissionshöhe (Hag) von 15 m. Deutlich sichtbar sind die drei lilafarbenen Strahlungsmaxima der Sektorantennen Argentinierstraße im linken oberen Bildausschnitt, die die Immissionen dominieren. Die Legende gibt dafür den Bereich von bis µw/m² an. Neben der Einheit µw/m² sind weitere Einheiten wie z.b. W/m², mw/m², nw/m², µw/cm², nw/cm² und die elektrische Feldstärke in V/m wählbar. 49

8 Abb. 8-3: Berechnung Free Space Propagation für die fünf Mobilfunkstandorte, Hag = 15 m Abb. 8-4: Berechnung Free space propagation für den Standort Argentinierstraße / Antennenhöhe 20 m, Hag = 15 m Expositionsvisualisierung Free Space Propagation 50

9 Standort Argentinierstraße / Antennenhöhe 20 m Im folgenden wird die Berechnung auf den Standort mit den höchsten Immissionen, Argentinierstraße /Antennenhöhe 20 m eingeschränkt. Die Antennenhöhe (Antennenunterkante) beträgt hier 20 m und liegt damit nur 2 Meter über den umliegenden Gebäudehöhen, die in diesem Modell generell mit 18 m angesetzt wurden. Jede der drei Sektorantennen hat eine Leistung von 2 x 5 W, der Antennengewinn beträgt 18 dbi (=Faktor 63). Daraus ergibt sich eine EIRP von 630 W in vertikaler und horizontaler Hauptstrahlrichtung. Die berechneten Immissionen sind in Abbildung 8-4 dargestellt. Die maximale Immission wird durch einen grünen Ring, in dieser Berechnung im Immissionsgebiet der in Richtung Norden abstrahlenden Sektorantenne, angezeigt. Ein entsprechender ToolTip-Text, der bei Berührung mit der Maus erscheint, zeigt den maximalen Wert von 7.632,618 µw/m². Ablesen weiterer Expositionswerte Durch Setzen eines Markierungskreuzes x wird der zugehörige lokale Expositionswert wiederum als ToolTip-Text angezeigt. Sind mehrere Standorte aktiv, so kann in einer zusätzlichen Übersicht und Detailauswertung die Zusammensetzung des Berechnungswertes aus den verschiedenen Beiträgen der zuvor ausgewählten einzelnen Antennen aller Standorte angezeigt werden (Protokollfenster Protocol ). Abb. 8-5: Anzeige des lokalen Berechnungswertes neben dem Markierungskreuz Abb. 8-6: Anzeige des Berechnungswertes im Protokollfenster - Übersichtsdarstellung Expositionsvisualisierung Free Space Propagation Standort Argentinierstraße / Antennenhöhe 35 m Zum Vergleich erfolgt die Berechnung für den zweiten Standort in der Argentinierstraße, Argentinierstraße / Antennenhöhe 35 m (Abbildung 8-7). Die beiden Antennenanlagen befinden sich am selben Gebäude in einer Distanz von 17 m. Bei dem höheren Standort ist die Antennenhöhe (Antennenunterkante) 35 m. Jede der drei Sektorantennen hat eine Leistung von 2 x 0,1 W, der Antennengewinn beträgt 18 dbi (=Faktor 63). Daraus ergibt sich eine EIRP von 12,6 W in vertikaler und horizontaler Hauptstrahlrichtung. 51

10 Die maximale Immission beträgt ca. 21 µw/m². Die Minderung kommt durch eine stärkere vertikale Winkeldämpfung, durch die größere Antennenhöhe und die gleichzeitig bei einem höheren Standort mögliche Reduktion der Leistung zustande. Diese Reduktion ist möglich, da sich die Funkwelle über die Dächer hinweg frei ausbreiten kann und dann über Reflexionen tiefergelegene Punkte erreicht. Diese Reflexionen sind hier bei der Free space propagation nicht berücksichtigt, siehe dazu die Berechnung mit CORLA. Abb. 8-7: Berechnung Free space propagation für den Standort Argentinierstraße / Antennenhöhe 35 m, Hag = 15 m 9 CORLA Cube Oriented Ray Launching Algorithm NIRView hat eine Schnittstelle zur der Berechnungssoftware CORLA (Cube Oriented Ray Launching Algorithm) der Fa. Telecommunication Network Consulting (TNC). CORLA löst Gebäude und Gelände in Würfel von frei wählbarer Kantenlänge auf (minimal 1 m) und ermöglicht die Abschätzung der Immission auch bei versperrter Sicht (Stadtzentren, Mikrozellen, etc.), da Reflexionen und Beugungen in das Modell eingehen. Vorteile der Berechnung mit CORLA: Berechnung der Immission auch für Gebäude, die durch andere Gebäude abgeschattet werden. Expositionen die auf Immissionen von vielen verschiedenen Standorten zurückgehen können gut abgeschätzt werden Nachteile der Berechnung mit CORLA: 52

11 Bei großen Berechnungsgebieten (mehrere km²) bestehen hohe Anforderungen an den Arbeitsspeicher (RAM) aufgrund einer sehr hohen Würfelanzahl und, abhängig von der Rekursionstiefe (Anzahl der verfolgten Reflexionen und Beugungen), auch an die Prozessorleistung. Höherer Aufwand für die Erstellung des Modells, da auch die Gebäude abgebildet werden müssen. Expositionsvisualisierung CORLA Standort Argentinierstraße / Antennenhöhe 20 m Durch Auswahl des Befehls Exposure Visualization öffnet sich der entsprechende Berechnungsdialog. Als Model wird CORLA gewählt. Abb. 9-1: Berechnung CORLA Abb. 9-2: Eingabe der Berechnungshöhe (Immissionshöhe) über Grund Hag (Height above ground), hier 15,000 m Abbildung 9-3 zeigt die Berechnung des Standortes Argentinierstraße / Antennenhöhe 20 m mittels CORLA. Im Nahbereich der Sendeanlage dominieren die Farben Blau, Rot und Orange, entsprechend den zugeordneten Immissionen µw/m², 1000 µw/m² und 100 µw/m². Deutlich sichtbar sind die Effekte, die Gebäude auf die Strahlenausbreitung haben, sowie die Minderung im Gebäudeinneren. Expositionsvisualisierung CORLA Standort Argentinierstraße / Antennenhöhe 35 m Abbildung 9-4 zeigt die Berechnung des Standortes Argentinierstraße / Antennenhöhe 35 m mittels CORLA. Im gesamten Bildausschnitt dominieren die Farben Gelb, Grün und Hellblau, entsprechend den zugeordneten Immissionen 10 µw/m², 1 µw/m² und 0,1 µw/m². An Hand der beiden Abbildungen 9-3 und 9-4 wird der Unterschied in der Immission von etwa einem Faktor 1000 bezogen auf die Leistungsflussdichte deutlich sichtbar. 53

12 Der Umbau der GSM-Netze auf ein deutlich geringeres Immissionsniveau ist technisch möglich und aus medizinischer Sicht dringend erforderlich. Gesundheitsschutz ist höher zu bewerten als Ortbildschutz. Funklücken könnten mit kombinierten Mobilfunk- und Pagersystemen überbrückt werden. Abb. 9-3: Berechnung CORLA für den Standort Argentinierstraße / Antennenhöhe 20 m für die Expositionshöhe von 15 m über Grund 54

13 Abb. 9-4: Berechnung CORLA für den Standort Argentinierstraße / Antennenhöhe 35 m für die Expositionshöhe von 15 m über Grund 10 Definieren von Immissions-Punkten Mit NIRView können durch Mausklick Punkte im Raum (X, Y, Z) definiert werden und durch eine zusätzliche Angabe hier frei definiert als HöheüberGrund in beliebigen Höhen über dem Gelände fixiert werden. Eingabe von Punkten Punkte können mit frei wählbaren Attributen, wie z.b. Adresse, Messergebniss etc. versehen werden. In diesem Beispiel wurden 42 Punkte mit jeweils fünf Höhenausprägungen (3 m, 6 m, 9 m, 12 m, 15 m), entsprechend 210 Punkten, definiert und mit der Adresse versehen. 55

14 Abb. 10-1: Eingabe von Punktattributen Anzeige der Punkte im Punktfenster Im Punktefenster werden die definierten Punkte angezeigt und können dort für nachfolgende Berechnungen aktiviert oder deaktiviert werden. Abb. 10-2: Punktefenster - Ausschnitt Visualisierung der Punkte Die Sichtbarmachung der Lokalisation der Punkte erfolgt im Fenster Layer window. Abb. 10-3: Layerfenster Punkte ein Abb. 10-4: Layerfenster Punkte aus 56

15 11 Vielfachpunktberechnungen Free Space Propagation Durch den Befehl Expositionsberechnung für Punkte Point Exposure Calculation wird für die ausgewählten Punkte die Exposition gegenüber den ausgewählten Antennen berechnet. Das Ergebnis kann als Tabelle exportiert und in einem Tabellenkalkulationsprogramm (z.b. Excel) weiter verarbeitet werden. Abb. 11-1: Befehl Point Exposure Calculation Nach dem Auswählen öffnet sich ein Menüfenster zur Spezifizierung der gewünschten Punktkategorie hier Berechnungspunkt, der Expositionsspalte hier Exposition und der gewünschten Variable für die Höhe hier HöheüberGrund. Abb. 11-2: Menüfenster Point exposure calculation Es ist zu beachten, dass das Rechenverfahren Free Space Propagation jeweils eine direkte Sicht annimmt und daher nur bei Gebäuden, die eine direkte Sichtbeziehung zur Antenne haben, realistische Werte liefert. Das Programm liefert jedenfalls immer Außenraumwerte und fügt keine Dämpfungsfaktoren (z.b. für Gebäudewände) ein. Das Ergebnis wird direkt in der Tabelle im Punktefenster eingetragen. 57

16 Vergleich der Sendeanlagen Argentinierstraße / Antennenhöhe 20 m und Argentinierstraße / Antennenhöhe 35 m im Rechenmodus Free Space Propagation Im Folgenden wurden für die beiden Sendeanlagen Berechnungen entsprechend dem Modell Free Space Propagation durchgeführt und die Ergebnisse nach der Höhe der Exposition sortiert. Dieser Vergleich gibt einen ersten Eindruck der Unterschiede. Für einen realistischen Vergleich sollte das Rechenprogramm CORLA verwendet werden (dazu später). Abb. 11-3: Punktexpositionsberechnung Sendeanlage Argentinierstraße / Antennenhöhe 20 m Free Space Propagation, 14 Punkte mit den höchsten Immissionswerten Abb. 11-4: Punktexpositionsberechnung Sendeanlage Argentinierstraße / Antennenhöhe 35 m Free Space Propagation, 14 Punkte mit den höchsten Immissionswerten Für die Sendeanlage Argentinierstraße / Antenennhöhe 20 m wurde der Maximumwert für die Adresse Theresianumgasse 13 in der Höhe 15 m über Grund mit ca µw/m² ermittelt. Für die Sendeanlage Argentinierstraße / Antennenhöhe 35 m wurde der Maximumwert für die Adresse Belvederegasse 9 mit der Höhe 15 m über Grund mit ca. 12 µw/m² ermittelt. Der Unterschied beträgt für diese beiden Maxima etwa einen Faktor 600 bezogen auf die Leistungsflussdichte. 58

17 12 Vielfachpunktberechnungen CORLA Vergleich der Sendeanlagen Argentinierstraße / Antennenhöhe 20 m und Argentinierstraße / Antennenhöhe 35 m im Rechenmodus CORLA Im folgenden werden für die beiden Sendeanlagen Berechnungen entsprechend dem Rechenmodus CORLA durchgeführt und die Ergebnisse nach der Höhe der Exposition sortiert. Dabei ist zu beachten, dass CORLA Gebäude und Gelände in Würfel mit frei definierbaren Kantenlängen von 1 m oder größer auflöst. Die nachfolgenden Berechnungen wurden mit der Einstellung 1 m Kantenlänge durchgeführt. Als Dämpfungsfaktor je Gebäude-Außenwand wurden 10 db entsprechend einer Reduktion der Leistungsflussdichte um den Faktor 10 ausgewählt. Diejenigen Werte, die für die innerhalb der Gebäude liegenden Punkte ermittelt werden, liegen daher mindestens um den Faktor 10 unter jenen des Rechenmodus Free Space Propagation. Zusätzlich fließen Abschattungseffekte durch vorstehende Gebäude (Transmissionsdämpfung) sowie Reflexionen und Beugungen ein. 59

18 Abb. 12-1: Punktexpositionsberechnung Sendeanlage Argentinierstraße / Antennenhöhe 20 m CORLA, 14 Punkte mit den höchsten Immissionswerten Abb. 12-2: Punktexpositionsberechnung Sendeanlage Argentinierstraße / Antennenhöhe 35 m CORLA, 14 Punkte mit den höchsten Immissionswerten Für die Sendeanlage Argentinierstraße / Antennenhöhe 20 m wurde der Maximumwert für die Adresse Theresianumgasse 13 in der Höhe 15 m über Grund mit ca. 960 µw/m² ermittelt. Für die Sendeanlage Argentinierstraße / Antennenhöhe 35 m wurde der Maximumwert für die Adresse Belvederegasse 10 in der Höhe 15 m über Grund mit ca. 1 µw/m² ermittelt. Der Unterschied beträgt für diese beiden Maxima etwa einen Faktor bezogen auf die Leistungsflussdichte. 60

19 13 Export der Berechnungsdaten und grafische Darstellung Erstellen einer Liste mit Expositionswerten Mit dem Befehl Export Points können alle Punktdaten einschließlich der Expositionsberechnungen exportiert und mit einem Tabellenkalkulationsprogramm, wie z.b. MS Excel eingelesen und etwa zu Listen oder Grafiken weiter verarbeitet werden. Adresse Höhe über Grund Exposition Theresianumgasse 13 3,00 m 15,190 µw/m² Theresianumgasse 13 6,00 m 15,190 µw/m² Theresianumgasse 13 9,00 m 76,167 µw/m² Theresianumgasse 13 12,00 m 191,323 µw/m² Theresianumgasse 13 15,00 m 957,384 µw/m² Theresianumgasse 15 6,00 m 5,004 µw/m² Theresianumgasse 15 9,00 m 30,014 µw/m² Theresianumgasse 15 12,00 m 42,356 µw/m² Theresianumgasse 15 15,00 m 238,411 µw/m² Tabelle 13-1: Export der Expositionsberechnung und Bearbeitung in MS Excel TM Vergleich der zwei Mobilfunksendeanlagen mit den beiden Berechnungsverfahren Das Auslesen der Vielfachpunktberechnungsdaten ermöglicht auch statistische Vergleiche verschiedener Anlagen und Berechnungsverfahren. Im folgenden werden die beiden Mobilfunksendeanlagen Argentinierstraße / Antennenhöhe 20 m und Argentinierstraße / Antennenhöhe 35 m mit den Rechenverfahren Free Space Calculation und CORLA verglichen und graphisch dargestellt. Eine Orientierung zur Einordnung der ermittelten Immissionspegel ist die Konzessionsbedingung für Mobilfunknetze in der Schweiz. Diese sieht folgende Mindestpegel im Freien vor: Mindestpegel der GSM-Konzessionsbedingung Schweiz (im Freien) [µw/m²] [nw/m²] GSM 900 0, ,084 GSM , ,334 61

20 Tabelle 13-2: Mindestpegel der GSM-Konzessionsbedingung in der Schweiz (im Freien) 62

21 Eine weitere Orientierung sind biologische Richtwerte, die im folgenden angeführt werden. Biologische Richtwerte für GSM-Immissionen [µw/m²] [nw/m²] STOA Kommission der GD Wissenschaft des EU-Parlamentes 2001 [6] Land Salzburg, Umweltmedizin 2002, innen [3] Land Salzburg, Umweltmedizin 2002, außen [3] Standard der Baubiologischen Messtechnik (SBM 2000), gepulste Strahlung für Schlafbereiche [7] Extreme Starke Schwache Keine Anomalie Anomalie Anomalie Anomalie Tabelle 13-3: Biologische Richtwerte für GSM-Immissionen > ,1-5 < 0,1 Die Abbildung 13-1 zeigt die vergleichende Auswertung für die vier Modellfälle. Verteilung der Berechnungswerte für 2 Standorte und 2 Modelle > < m Antennenhöhe 631 W EIRP je Antenne Freiraumberechnung im Freien m Antennenhöhe 631 W EIRP je Antenne CORLA Innenraum [µw/m²] 1 0,1 35 m Antennenhöhe 13 W EIRP je Antenne Freiraumberechnung im Freien 35 m Antennenhöhe 13 W EIRP je Antenne CORLA Innenraum 0,01 0,001 0,0001 Mindestpegel Schweiz im Freien GSM 1800 Mindestpegel Schweiz im Freien GSM 900 0, Berechnungspunkte jeweils nach Höhe der Exposition geordnet Abb. 11-1: Punktexpositionsberechnung für die Sendeanlagen Argentinierstraße / Antennenhöhe 20 m und Argentinierstraße / Antennenhöhe 35 m jeweils als Freiraumberechnung und mittels CORLA 63

22 14 Minimalpegelsuche: Vergleich der Pegel in einer Immissionshöhe von 0 m bei den beiden Mobilfunkstandorten Argentinierstraße / Antennenhöhe 20 m und Argentinierstraße / Antennenhöhe 35 m Dazu wurde die Einheit von µw/m² auf nw/m² umgestellt. Die Farbgebung bleibt bei NIRView jedoch unverändert. So steht etwa die Farbe grün für 1 µw/m² bzw nw/m². Abb. 14-1: CORLA -Berechnung Sendeanlage Argentinierstraße / Antennenhöhe 20 m für 0 m über Grund Abb. 14-2: CORLA -Berechnung Sendeanlage Argentinierstraße / Antennenhöhe 35 m für0 m über Grund 64

23 Die beiden Abbildungen 14-1 und 14-2 zeigen deutliche Unterschiede, die zum einem auf die verringerte Leistung bei der Sendeanlage Argentinierstraße / Antennenhöhe 35 m, zum anderen auf die größere Antennenhöhe und bessere Ausbreitungsmöglichkeit der Funkwellen zurückgehen. Letztere führt zu einer homogeneren Verteilung der Sendeleistung. Die Visualisierung der Immissionen zeigt für die Sendeanlage Argentinierstraße / Antennenhöhe 20m die Farben Rot, Orange, Gelb; Grün, Türkis und Rosa. Die Visualisierung der Immissionen zeigt für die Sendeanlage Argentinierstraße / Antennenhöhe 35m die Farben Grün, Türkis und Rosa. Somit besteht ein Unterschied von etwa drei Farbkategorien, entsprechend einem Faktor bezogen auf die Leistungsflussdichte. Der Mindestpegel der Schweizer Konzessionsbedingungen für GSM 1800 von 0,33 nw/m² im Freien wird bei beiden Modellberechnungen erreicht. 15 Vergleich des Uplink von einem GSM-Mobiltelefon zu einer Mobilfunkbasisstation in 7 m Höhe und 35 m Höhe Im folgenden wurde ermittelt, wie stark die Immissionen eines Mobiltelefons für 7 m über Grund (z.b. Mikrozellenhöhe) bzw. für 35 m über Grund (z.b. Makrostandort) im Untersuchungsgebiet sind. Meine Hypothese ist, dass niedrige Standorte von Basisstationen nicht nur hohe Immissionen im Nahbereich verursachen, sondern dass diese Anlagen für Mobiltelefone schlechte Empfangsstationen darstellen. Dazu wurde ein Mobiltelefon definiert als Rundstrahlantenne Kathrein , Antennengewinn 2,15 dbi, Leistung 1 Watt, Montagehöhe über Grund 1 m. Das Mobiltelefon wurde am Rand des Kartenausschnittes in einem Innenhof situiert. Die Immissionsberechnung wurde mit CORLA für die vorgenannten Höhen von 7 m und 35 m über Grund durchgeführt. Der Vergleich der beiden Abbildungen 15-1 und 15-2 zeigt bedingt durch die Bebauung (Höhe 18 m!) in der Höhe 7 m über Grund deutlich geringere Pegel als in der Höhe 35 m über Grund. Die Hypothese, dass niedrige Antennenstandorte in dicht bebauten Gebieten funktechnisch auch für das Mobiltelefon ungünstig sind, wird damit bestätigt. Der EIRP-Wert beträgt für das Mobiltelefon 1,64 W. 65

24 Abb. 15-1: Immissionen eines Mobiltelefons in der Höhe von 7 m über Grund (CORLA) Abb. 15-2: Immissionen eines Mobiltelefons in der Höhe von 35 m über Grund (CORLA) 66

25 16 Grundsätzliche Bemerkungen zur Anwendung von Berechnungen Bei der Anwendung von Berechnungen sollten einige Grundsätze bedacht werden. 1. Die Immissionsberechnung wird bei direkter Sichtbeziehung zwischen Antenne und Berechnungspunkt ähnliche Werte wie eine entsprechende frequenzselektive Messung mittels Spektrumanalysator liefern. Ich habe das Wort ähnlich gewählt, da die Summe aller Messfehler im Bereich von etwa ± 2 bis 3 db liegt. 3 db entsprechen, bezogen auf die Leistungsflussdichte, einem Faktor Außenräume und Innenräume, die keine direkte Sichtbeziehung zur Antenne haben, sind im Hinblick auf die Richtigkeit der Berechnungsergebnisse von einer große Zahl von Variablen abhängig, die oft nur zum Teil bekannt sind oder Näherungen darstellen. Als Beispiele seien genannt: Vollständigkeit von Gebäudedaten und Höhen, Schräge Dachflächen werden von CORLA als Würfel angesehen, Transmissions- und Reflexionseigenschaften werden als empirische Mittelwerte eingesetzt. 3. Zur genauen Expositionsermittlung, speziell für Orte, die keine direkte Sichtbeziehung zu einer Sendeanlage aufweisen, ist die Messung mittels Spektrumanalysator die Methode der Wahl. 4. Expositionsberechnungen sind für die Funknetzplanung und zur Feststellung von Orten höherer Immissionen, zur Festlegung von Messpunkten, für Varianten- und Vergleichsanalysen, für statistische Aussagen zur Expositionsverteilung und zur Entwicklung der Exposition der Bevölkerung ein unentbehrliches Hilfsmittel. 5. Die Visualisierung der Immissionen erlaubt auch dem Laien eine Vorstellung von der Verteilung der Strahlenbelastung. 17 Literatur / Internetadressen [1] Strapetz Marc, Oberfeld Gerd.: NIRView - ein Überblick; [2] Demonstrationssoftware, NIRView 2.0 Beta: [3] Informationen zu Mobilfunk und Elektrosmog, Land Salzburg, Referat Umweltmedizin: [4] Informationen zu CORLA: [5] Österreichisches Bundesamt für Eich- und Vermessungswesen: [6] STOA-Kommission für das EU-Parlament: "The Physiological and Environmental Effects of Non-Ionising Electromagnetic Radiation", STOA - Scientific and Technological Options Assessment, Options Brief and Executive Summary, PE Nr March 2001, [7] Maes, W.: Standard der baubiologischen Messtechnik SBM-2000; in : Wohnung + Gesundheit Nr. 95, Sommer 2000, Jahrgang 22, Institut für Baubiologie + Oekologie Neubeuern; S

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