Formatdefinition für HVZ-Dateien im LILA-Format

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1 Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg Stand: Formatdefinition für HVZ-Dateien im LILA-Format auf Basis des LILA-Formates (Listenformat für LARSIM) der LARSIM-Entwicklergemeinschaft LUBW, LfU BY, LfU RP, HLNUG, BAFU 1 Einleitung Allgemeine Formatdefinitionen für alle HVZ-LILA-Dateitypen Spezielle Formatdefinitionen für den Dateityp HVZ-PEGELMESS Spezielle Formatdefinitionen für den Dateityp HVZ-METEOMESS Spezielle Formatdefinitionen für den Dateityp HVZ-MODELLE Beispiele für HVZ-LILA-Dateien Dateityp HVZ-PEGELMESS (hier: gemessener Abfluss) Dateityp HVZ-METEOMESS (hier: gemessener Niederschlag) Dateityp HVZ-MODELLE (hier: simulierter Abfluss) Dateityp HVZ-MODELLE (hier: externe Vorhersage) Beispiele für LILA-Dateien anderer Vorhersagezentralen Nebeneinander angeordnete Zeitreihen (LILA-Spaltenformat) Untereinander angeordneten Zeitreihen (LILA-Blockformat)...11 Station; Ettlingen Gewaesser; Alb Datenart; Q Datenursprung; mes Zeitzone; UTC+1 Zeitintervall; 00:15 Dimension; cbm/s :45; :00; :15; :30; 3.45

2 1 Einleitung Das LILA-Format (Listenformat LARSIM) wurde für die Ein- und Ausgabe von stations- bzw. punktbezogenen Zeitreihen mit dem Wasserhaushaltsmodell LARSIM konzipiert. Es wird darüber hinaus als einheitliches, länderübergreifendes Austauschformat zwischen zahlreichen Hochwasservorhersagezentralen verwendet sowie als Format für Datenbereitstellungen der Hochwasservorhersagezentrale Baden-Württemberg (HVZ) an Dritte. Die Angaben in Kapitel 2 bis 6 enthalten alle erforderlichen Informationen für von der HVZ erstellte LILA-Dateien sowie entsprechende Beispiele. Sie stellen einen Auszug der vollständigen Formatbeschreibung dar. Letztere ist bei Bedarf unter Format.pdf abrufbar ist. Die nachfolgende Formatbeschreibung erscheint zunächst umfangreich. Es empfiehlt sich daher einen Blick auf die Beispieldateien im Kap. 6 zu werfen, die zeigen, dass das Format einfach lesbar und nahezu selbsterklärend ist. Ab Mitte 2016 werden die Datenflüsse zwischen der HVZ und ihren Datenabnehmern von den bisherigen Formaten auf das LILA-Format umgestellt. Für die Umstellung wird eine ausreichende Übergangsphase vorgesehen, in der alte und neue Formate parallel bereitgestellt und genutzt werden können. 2 Allgemeine Formatdefinitionen für alle HVZ-LILA-Dateitypen Die von der HVZ bereit gestellten LILA-Dateien lassen sich in drei verschiedenen Untergruppen einteilen: HVZ-PEGELMESS (Pegelmesswerte), HVZ-METEOMESS (Messwerte meteorologischer Messstationen) und HVZ-MODELLE (Ergebnisse der HVZ- Vorhersagemodelle). Für alle drei Typen gelten die im Folgenden genannten allgemeinen Formatvorgaben. Eine Datei im LILA-Format enthält optional einen übergeordneten Metadatenblock mit allgemeinen Informationen (z.b. Stationskoordinaten oder Datentyp) sowie zwingend einen oder mehrere Datensätze, jeweils bestehend aus einem Metadatenblock und einem Zeitreihenblock. Sowohl die Metadaten als auch die Zeitreihen werden in einem CSV-Format abgelegt. Die Trennung der einzelnen Einträge erfolgt durch ein Semikolon, wobei die Spaltenbreite beliebig ist. Dem letzten Eintrag einer Zeile kann, muss aber kein Semikolon folgen. Zahlen werden als Real (Gleitkommazahl) mit einer beliebigen Anzahl von Nachkommastellen oder Integer (ganze Zahl) vorgegeben. Das Dezimaltrennzeichen ist grundsätzlich der Punkt. In den Metadatenblöcken können Leerzeichen innerhalb einer Zeichenfolge Teil eines Eintrags sein und werden folglich berücksichtigt. In den Zeitreihenblöcken sind Leerzeichen innerhalb einer Zeichenfolge bei Zahlenwerten nicht zulässig. Bei der Zeitangabe ist ein Leerzeichen zur Trennung von Datum und Uhrzeit zwingend, weitere Leerzeichen innerhalb dieser Zeichenfolge sind nicht zulässig. Am Anfang bzw. am Ende eines Eintrags stehende Leerzeichen werden ignoriert. 1

3 Die Verwendung von Hochkommata zum Umfassen von Zeichenketten ist optional. Fehlwerte werden durch ein Minus ausgewiesen. Jede Zeile (inklusive der letzten Zeile) wird mit einem Zeilenumbruch abgeschlossen. Innerhalb eines Datensatzes enthält jede Zeile dieselbe Anzahl von Einträgen. Sowohl der Metadatenblock als auch der Zeitreihenblock dürfen mit # in Spalte 1 gekennzeichnete Kommentarzeilen enthalten, die zu überlesen sind. Ein Zeilenumbruch innerhalb einer Zeile im Metadaten- oder Zeitreihenblock ist nicht vorgesehen. Tabstopps oder andere Steuerzeichen (außer Zeilenumbrüche) sind nicht zugelassen. Für die Metadaten gelten im Allgemeinen die folgenden Bedingungen: Die Angabe der Metadaten kann über mehrere Zeilen erfolgen. Die erste Spalte einer Zeile in einem Metadatenblock enthält grundsätzlich eine eindeutige Kennung, alle weiteren Spalten die Werte der Metadaten. Es liegt eine Kennzeichnung in Deutsch vor (siehe Tabelle 2). Die Kennungen enthalten i.d.r. vollständige Wörter und keine Abkürzungen. Die Groß- und Kleinschreibung ist variabel. Ein Metadatenblock darf beliebig viele Kommentarzeilen mit der Kennung Kommentar enthalten. Für den übergeordneten Metadatenblock gelten im Besonderen die folgenden Bedingungen: Der übergeordnete Metadatenblock ist optional. Die Einträge des übergeordneten Metadatenblocks enthalten grundsätzlich nur 2 Spalten. Mit Ausnahme der ersten Zeile eines Metadatenblocks ist die Reihenfolge der übergeordneten Metadaten beliebig. Für den Metadatenblock eines Datensatzes gelten im Besonderen die folgenden Bedingungen: Die erste Zeile eines Metadatenblocks enthält zwingend den Eintrag mit der Kennung Station. Bei allen anderen Zeilen eines Metadatenblocks ist die Reihenfolge beliebig. Folgende Metadaten sind zwingend: Station, Datenart, Zeitintervall und Dimension. Metadaten mit dem Format Real weisen eine fixe Dimension mit einer eindeutigen Kennzeichnung auf (z.b. die X-Koordinate hat die Dimension m, vgl. Tabelle 2). Für nicht zwingend erforderliche Metadaten sind teilweise Defaultwerte definiert (siehe Tabelle 2). Zeilen mit unbekannten Metadatenkennungen sind ggf. zu ignorieren. 2

4 Für den Zeitreihendatenblock eines Datensatzes gelten die folgenden Bedingungen: Ein Zeitreihendatenblock enthält mindestens eine Zeile. Die erste Spalte einer Zeile im Zeitreihenblock enthält grundsätzlich das Datum, alle weiteren Spalten die dem Datum zugeordneten Werte der Zeitreihen. Es sind Diskretisierungsintervalle zwischen einem Tag und einer Minute möglich. Inäquidistante Zeitreihen müssen durch die Angabe des Fehlwerts - für das Zeitintervall gekennzeichnet werden. Die Werte einer Zeitreihe können zeitlich absteigend oder aufsteigend angeordnet sein. Die Zeitengabe in der ersten Spalte entspricht dem Format TT.MM.JJJJ hh:mm(:ss). Die Angabe von Sekunden ist optional. Fehlen innerhalb einer äquidistanten Zeitreihe (d.h. es ist ein Zeitintervall in den Metadaten definiert) ein oder mehrere Zeitschritte (d.h. es fehlen Zeilen mit der erwarteten Zeitenangabe) werden diese als Fehlwerte interpretiert. Die Zeitangaben beziehen sich standardmäßig auf den Messzeitpunkt (bei singulären Werten) bzw. den Endzeitpunkt eines Messbereichs (bei Summen- oder Mittelwertbildung im Diskretisierungsintervall). Sofern sich Summen- oder Mittelwerte auf den Anfangszeitpunkt oder die Mitte eines Diskretisierungsintervalls beziehen, ist dies in den Metadaten explizit gekennzeichnet (siehe Zeitbezug in Tabelle 2). Für singuläre Werte wird der Zeitraum einer Zeitreihe durch das Datum des ersten und letzten Werts definiert. Zeilen mit unbekannter Kennung (d.h. Zeilen, die nicht mit einem Datum oder einer definierten Metdatenkennung beginnen) sind ggf. zu ignorieren. Tabelle 1: Kennzeichnung der optionalen übergeordneten Metadaten Kennung Größe 1 Gesamtkommentar Übergeordneter Kommentar Anzahl Zeichen max. 100 Format Character - Default Tabelle 2: Kennzeichnung der Metadaten eines Datensatzes fett und mit * markierte Angaben: zwingend notwendig alle anderen Angaben: optional Kennung Größe Anzahl Zeichen Format 1 Station* Stationsname oder Pegelname max. 40 Character - 2 Landnutzung Landnutzung, z.b. Acker max. 40 Character - 3 Gewaesser Gewässername max. 40 Character - 4 Stationsnummer Stationsnummer oder Pegel- bzw. DASA-Nummer 5 Stationskennung Stationskennung max. 40 Character - max. 20 Character - Default 3

5 6 Betreiber Betreiber der Station oder des Pegels max. 50 Character - 7 Status Status der Station bzw. des Pegels, z.b. W: Station/Pegel befand sich zum Zeitpunkt der LILA-Dateierstellung in Wartung max. 20 Character - keine Angabe: aktive Messstelle (Station/Pegel zum Zeitpunkt der LI- LA-Dateierstellung nicht in Wartung) 8 Pruefvermerk Hinweis zur Datenprüfung, z.b. G: geprüft, max. 20 Character - U: ungeprüft 9 Datenart * Datenart, z.b. N: Niederschlag Q: Abfluss max. 6 Character - (weitere siehe Tabellen 3 bis 5) 10 Datentyp Datentyp, z.b. M: Mittelwert S: Summenwert P: Momentanwert (Punktwert) 1 Character M H: Höchstwert N: Niedrigstwert 11 Datenursprung Datenursprung, z.b. mes: Messung sim: Simulation vhs: Vorhersage abs: Abschätzung (Vorhersage) max. 20 Character mes kurz: Verlässliche Vorhersage mes+vhs: Messung und Vorhersage sim+vhs: Simulation und Vorhersage 12 Datenbezug Datenbezug, z.b. TGB: Teilgebiet PKB: Pegelkontrollbereich EZG: Einzugsgebiet GTS: Gewässerteilstrecke max. 20 Character Station Station: Station bzw. Pegel Speicher: Hochwasserrückhaltebecken, Talsperre bzw. See 13 Zeitbezug Zeitbezug eines Intervalls; zugelassen sind: A (anfangsbezogen), M 1 character E (mittenbezogen) und E (endbezogen) 14 Dimension * Dimension, z.b. cbm/s, mm, W/qm max. 10 Character - (weitere siehe Tabellen 3 bis 5) 15 Zeitintervall * Zeitintervall, z.b. 01:00, 00:15 (die Vorgabe des Fehlwerts - bei inäquidistanten Zeitreihen ist zwin- 5 hh:mm - 4

6 gend, wird durch LARSIM jedoch nicht unterstützt) 16 Zeitzone z.b. UTC+1, UTC+2, GZ max. 5 Character UTC+1 17 X-Koordinate Koordinate Rechtswert [m] max. 10 Real - 18 Y-Koordinate Koordinate Hochwert [m] max. 10 Real - 19 Hoehensystem / z.b. m ue. NN, m. ue. NHN, m ue. M., m ue. max. 20 Character Systeme d altitude m ue. Adria NN 20 Hoehe Bezugshöhe der Station [m] max. 10 Real - 21 Flaeche Fläche [km²], z.b. Einzugsgebietsfläche max. 10 Real - 22 Flusskilometer Flusskilometer [km] max. 10 Real - 23 Vorhersagezeitpunkt Datum und Uhrzeit des Vorhersagezeitpunkts des LARSIM- max. 16 Berechnungslaufs 24 Kommentar Kommentar max. 100 * Angabe zwingend notwendig TT.MM. JJJJ hh:mm - Character - 3 Spezielle Formatdefinitionen für den Dateityp HVZ-PEGELMESS Der Dateityp HVZ-PEGELMESS wird u.a. verwendet für: die Bereitstellung von Pegel-Messwertzeitreihen der HVZ an das Flut- Informations- und Warnsystem FLIWAS den Export von Zeitreihen im LILA-Format aus dem Prozessleitsystem HYDRODAT die Bereitstellung aktueller oder historischer Pegel-Messwertzeitreihen an Hochwasserzentralen der Nachbarländer und verschiedene Projektpartner Neben den in Kapitel 2 genannten allgemeinen Spezifikationen gilt für den Dateityp HVZ- PEGELMESS darüber hinaus: Pro Messstation liegt jeweils eine LILA-Datei mit einer Zeitreihe vor. Der Dateiname ist wie folgt zusammengesetzt: <stationsname>-<datenart><datenursprung>.lila (Details zu Datenursprung und Datenart siehe Tab. 2 bzw. 3), z.b. ettlingen-wmes.lila. Bei Dateinamen wird nicht zwischen Groß-/ und Kleinschreibung unterschieden. Die Angabe der Zeitzone im Metadatenblock ist zwingend. Es werden ausschließlich UTC-basierte Zeitangaben verwendet. Es gelten die in Tabelle 3 genannten Datenarten und Dimensionen. Die Werte innerhalb einer Zeitreihe sind äquidistant, d.h. auch längere Zeiträume mit Fehlwerten sind mit entsprechender Fehlwertkennung in der Zeitreihe enthalten. 5

7 Tabelle 3: Mögliche Datenarten und Dimensionen für Pegelmesswerte Kennung Datenart Größe Q: Abfluss [cbm/s] TWAS: Wassertemperatur an Messstellen [Grad C] W: Wasserstand [cm] WSP: Speicherwasserstand [m] 4 Spezielle Formatdefinitionen für den Dateityp HVZ-METEOMESS Der Dateityp HVZ-METEOMESS wird u.a. für die Bereitstellung meteorologischer Messwerte an verschiedene Hochwasserzentralen und Projektpartner verwendet. Neben den in Kapitel 2 genannten allgemeinen Spezifikationen gilt für den Dateityp HVZ- METEOMESS darüber hinaus: Die Angabe der Zeitzone im Metadatenblock ist zwingend. Es gelten die in Tabelle 4 genannten Datenarten und Dimensionen. Tabelle 4: Mögliche Datenarten und Dimensionen für meteorologische Messwerte Kennung Datenart Größe N: Niederschlag [mm] RFLU: Relative Luftfeuchte [%] SH: Höhe Schnee [mm] SWEQ: Wasseräquivalent Schnee [mm] TLU: Lufttemperatur [Grad C] TTAU: Taupunkttemperatur [Grad C] XGLOB: Globalstrahlung [W/qm] XLUDR: Luftdruck [hpa] XWIND: Windgeschwindigkeit [m/s] XWINR: Windrichtung [Grad] ZSOS: Sonnenscheindauer [h] 5 Spezielle Formatdefinitionen für den Dateityp HVZ-MODELLE Der Dateityp HVZ-MODELLE wird u.a. verwendet für die Bereitstellung von HVZ-Modellergebnissen und Bandbreiten der Abschätzung an das Flut- Informations- und Warnsystem FLIWAS sowie verschiedene Hochwasserzentralen und Projektpartner. Neben den in Kapitel 2 genannten allgemeinen Spezifikationen gilt für den Dateityp HVZ- MODELLE darüber hinaus: Als Zeitbezug ist nur endbezogen (Zeitbezug = E) zulässig. Die Angabe der Zeitzone im Metadatenblock ist zwingend. 6

8 Es gelten die in Tabelle 5 genannten Datenarten und Dimensionen. Tabelle 5: Mögliche Datenarten und Dimensionen für Modellergebnisse Kennung Datenart Größe Q: Abfluss [cbm/s] QAB: Speicherabgabe (Talsperre, Polder, HRB) [cbm/s] QKTV: Kühlturmverdunstung für Kraftwerksstandorte [cbm/s] QZU: Speicherzufluss (Talsperre, Polder, HRB) [cbm/s] RVOL: Relativer Speicherinhalt (Talsperre, Polder, HRB) [%] SH: Höhe Schnee [mm] SWEQ: Wasseräquivalent Schnee [mm] TEIN: Wassertemperatur für Einleiter [Grad C] TSCH: Schneetemperatur [Grad C] TWAS: Wassertemperatur an Messstellen [Grad C] TZUGTS: Wassertemperatur von Zufluss zur Gewässerteilstrecke [Grad C] W: Wasserstand [cm] WSP: Speicherwasserstand [m] VOL: Speicherinhalt (Talsperre, Polder, HRB) [1000 cbm] XABWK: Abwärmeeinleitung für Kraftwerksstandorte [MJ/s] 7

9 6 Beispiele für HVZ-LILA-Dateien Dateityp HVZ-PEGELMESS (hier: gemessener Abfluss) Station; Ohrnberg-Ort; Angabe zwingend max. 40 Zeichen (Character) Gewaesser; Ohrn; Angabe zwingend max. 40 Zeichen (Character) Betreiber; Stadt Ohrnberg; Angabe zwingend max. 40 Zeichen (Character) Datenart; Q; Angabe zwingend / s. Tab. 2 Datentyp; M; s. Tab. 2 / Default: M Status; ; s. Tab. 2 / kein Default Pruefvermerk; U; optional / s. Tab. 2 / kein Default Datenursprung; mes; s. Tab. 2 / Default: mes Zeitzone; UTC+1; Angabe zwingend Zeitintervall; 00:15; Angabe zwingend Dimension; cbm/s; Angabe zwingend X-Koordinate; ; optional Y-Koordinate; ; optional Datenbezug; Station; optional Stationsnummer; 123; optional Hoehe; 239.0; optional Kommentar; Text; optional :45; 2.30; :00; 2.00; :15; 1.60; :30; -; :45; -; :00; 1.90; :15; 2.10; Dateityp HVZ-METEOMESS (hier: gemessener Niederschlag) Station;Weingarten/Ravensburg; Betreiber;HVZ; Datenart;N; Datentyp;S; Status; ; Pruefvermerk;U; Datenursprung;mes; Zeitzone;UTC+1; Zeitintervall;01:00; Dimension;mm; X-Koordinate; ; Y-Koordinate; ; Hoehe; Stationsnummer;2002; :00; 0.60 ; :00; 1.70 ; :00; 4.30 ; :00;- ; :00; 0.00 ; :00; 0.00 ; :00; 1.20 ; 8

10 6.1.3 Dateityp HVZ-MODELLE (hier: simulierter Abfluss) Station;Bad-Imnau; Gewaesser;Eyach; Stationsnummer;0088; Datenart;Q; Dimension;cbm/s; Datenbezug;GTS; Zeitintervall;01:00; Datentyp;M; Datenursprung;sim; Flaeche; ; Flusskilometer; ; Kommentar;Abfluss Simulation; :00;19.770; :00;20.812; :00;21.963; :00;23.294; :00;24.802; :00;26.431; :00;29.926; Dateityp HVZ-MODELLE (hier: Abfluss-Vorhersage) Station;Heidelberg UP; Gewaesser; Neckar; Stationsnummer;9021; Datenart;Q; Dimension;cbm/s; Datenbezug;GTS; Zeitintervall;01:00; Datentyp;M; Datenursprung;vhs; Flaeche; ; Flusskilometer;23.658; Vorhersagezeitpunkt; :00; Kommentar;Abfluss Vorhersage; :00; ; :00; ; :00; ; :00; ; :00; ; :00; ; 9

11 7 Beispiele für LILA-Dateien anderer Vorhersagezentralen Nebeneinander angeordnete Zeitreihen (LILA-Spaltenformat) Einsatz z.b. bei LfU RP und HLNUG Sprache; DE; Station; Marburg; Leun; Diez; Gewaesser; Lahn; Lahn; Lahn; Stationsnummer; 0001; 0002; 0003; Stationskennung; MAR; LEUN; DIEZ; Datenart; Q; Q; Q; Datentyp; M; M; M; Datenursprung; mes; mes; mes; Zeitintervall; 1:00; 1:00; 1:00; Dimension; cbm/s; cbm/s; cbm/s; Flaeche; ; ; ; Flusskilometer; ; ; 54.97; Kommentar; Text1; Text2; Text3; :00; 177.0; 186.0; 101.0; :00; 174.0; 184.0; 97.0; :00; 172.0; 181.0; 97.0; :00; 172.0; 178.0; 95.0; :00; 172.0; 177.0; 97.0; :00; 171.0; 176.0; 92.0; :00; 171.0; 175.0; 95.0; 10

12 7.1.2 Untereinander angeordneten Zeitreihen (LILA-Blockformat) Einsatz z.b. bei LfU BY Station; München; Gewaesser; Isar; Stationsnummer; MUEN; Datenart; TLU; Dimension; Grad C; Datenbezug; PKB; Zeitintervall; 01:00; Datentyp; M; Datenursprung; sim+vhs; Flaeche; ; Flusskilometer; ; Vorhersagezeitpunkt; :00; Kommentar; Lufttemperatur; :00; ; :00; ; :00; ; :00; ; :00; ; :00; ; :00; ; :00; ; :00; -; :00; ; :00; ; :00; ; Station; München; Gewaesser; Isar; Stationsnummer; MUEN; Datenart; LUDR; Dimension; hpa; Datenbezug; PKB; Zeitintervall; 01:00; Datentyp; M; Datenursprung; sim+vhs; Flaeche; ; Flusskilometer; ; Vorhersagezeitpunkt; :00; Kommentar; Luftdruck; :00; ; :00; ; :00; ; :00; ; :00; ; :00; ; 11