decarbmonitoring 🌳📉

Repository für den Bezug der Daten fürs Dekarbonisierungsmonitoring des Kantons Zürich.

Für jeden Datensatz im Monitoring werden drei Prozessschritte durchlaufen:

Import ➡️ Processing ➡️ Export

Diese drei Prozessschritte werden für jeden Indikator in einem separaten Skript definiert und ausgeführt.

Setup 📁

Um den Prozess für einen neuen Indikator zu initialiseren sind die folgenden Vorbereitungen notwendig. Schritte 1. und 2. sind dabei nur beim erstmaligen Aufsetzen notwendig.

1. Dieses Code-Repo clonen. Entweder über den klassischen download des Repos oder einen direkten Download in der R-Studio Benutzeroberfläche.

2. Installation notwendiger Pakete innerhalb des R-Projekts:

install.packages("devtools")
devtools::load_all()

Beim erstmaligen ausführen müssen nun zusätzliche Pakete installiert werden. Dazu erscheint folgender Dialog:

ℹ The packages "data.table", "dplyr", "lubridate", "pxweb", "readxl", "rio", "rvest", and "tidyr" are required.
✖ Would you like to install them?

1: Yes
2: No

Hier mit 1 bestätigen.

3. Nun kann die komplette Funktionalität des Pakets/Repos genutzt werden. Dazu einfach noch einmal folgenden Code ausführen:

devtools::load_all()

Die Bestätigung erfolgt:

ℹ Loading decarbmonitoring

4. Ein neuer Indikator kann nun mittels der Funktion decarbmonitoring::indicator_init() angelegt werden.

#Achtung: Code unten wird einen Fehler ergeben, da schon ein Skript für den Indikator M1 exisitert.
decarbmonitoring::indicator_init("M1")

Exisitert der Indikator in der Parameter-Liste 2773 Monitoring.xlsx und es gibt noch KEIN Aufbereitungsskript, wird nun ein neues Aufbereitungsskript im Ordner scripts erstellt.

Import 📥

Jeder Datensatz ist in der Parameter-Liste 2773 Monitoring.xlsx beschrieben. Die Parameter-Liste ist die Grundlage für den Import der Daten. Der Import wird in Abhängigkeit von ausgewählten Parametern (über Methoden) definiert und kann somit auch auf andere Datensätze mit den gleichen Parameterangaben angewendet werden. Basierend auf der DATASET_ID, dem DATA_FORMAT und der DATA_ORGANIZATION erfolgt der Datenimport in standardisierter Weise. Eine nähere Beschreibung der Parameter-Liste findet sich auch hier.

Nach erfolgreichem Aufruf von decarbmonitoring::indicator_init() für einen neuen Indikator sind im jeweils neu erstellten Template schon die richtigen Parameter für den Import eines Datensatzes hinterlegt.

Hier ein Beispiel für den Indikator LF1 (Anzahl Rindvieh):

# LF1 - Anzahl Rindvieh ----------------------------------------------------


# Import data -------------------------------------------------------------
# Schritt 1 : hier werden die Daten eingelesen

ds <- create_dataset('LF1')
ds <- download_data(ds)

# Dieses Objekt dient als Grundlage zur Weiterverarbeitung

LF1_data <- ds$data

Processing ⚙️

Die Datenaufbereitung variiert von Datensatz zu Datensatz (DATASET_ID). Insbesondere was die Berechnungen anbelangt. Die Berechnung werden spezifisch für jeden Datensatz gemacht. Falls in der Berechnung eines Indikators Bevölkerungszahlen (Schweiz/Kanton Zürich) benötigt werden, können diese einfach mit der Funktion download_per_capita() eingelesen werden. Diese lädt im Hintergrund den Indikator Q1 herunter.

Beispiel anhand Indikator LF1

# Einlesen von Populationsdaten für per_capita
LF1_pop <- decarbmonitoring::download_per_capita()

Für die weiteren Berechnungsschritte sind im Aufbereitungstemplate jeweils Hinweise gegeben. Es wird empfohlen, Code von schon erstellten Indikatoren wiederzuverwenden.

Export 💾

Die verarbeiteten Daten werden in einer harmonisierten Datenstruktur exportiert, die für alle Datensätze identisch ist. Die exportierten Daten bilden die Grundlage für die Visualisierungen.

Datenstruktur

Jahr	Gebiet	Indikator_ID	Indikator_Name	Variable	Datenquelle	Einheit	Wert
dimension attributes	dimension attributes	dimension attributes	dimension attributes	dimension attributes	dimension attributes	dimension attributes	fact

Logik hinter der Datenstruktur

Die Tabelle besteht aus dimension attributes und facts. Wobei die facts durch die dimension attributes beschrieben werden.

• dimension attributes liefern strukturierte Beschreibungsinformationen. Die Hauptfunktionen der dimension attributes sind: Filtern, Gruppieren und Bezeichnen.

• facts stellen die messbaren Werte dar.

In unserer Tabelle entspricht alles links der Wert-Spalte den dimension attributes und die Wert-Spalte ist der fact.

Sometimes (…), it is unclear whether a numeric data field from a data source is a measured fact or an attribute. Generally, if the numeric data field is a measurement that changes each time you sample it, the field is a fact. If field is a discretely valued description of something that is more or less constant, it is a dimension attribute.¹

Sind die Daten nach der Verarbeitung in der richtigen Struktur, können Sie ganz einfach im Template in die Export-Funktionen gegeben werden. Hier wieder beispielhaft für den Indikator LF1

# Harmonisierung Datenstruktur / Bezeichnungen  ----------------------------------------------------------

# Schritt 3 : Hier werden die Daten in die finale Form gebracht

# - Angleichung der Spaltennamen / Kategorien und Einheitslabels an die Konvention
# - Anreicherung mit Metadaten aus der Datensatzliste

LF1_export_data <- LF1_computed %>%
  dplyr::mutate(Indikator_ID = ds$dataset_id,
                Indikator_Name = ds$indicator_name,
                Datenquelle = ds$data_source,
                Variable = ds$dataset_name) %>%
  dplyr::select(Jahr, Gebiet, Indikator_ID, Indikator_Name, Variable, Wert, Einheit, Datenquelle)

# assign data to be exported back to the initial ds object -> ready to export
ds$export_data <- LF1_export_data

# Export CSV --------------------------------------------------------------

# Daten werden in den /output - Ordner geschrieben

export_data(ds)

Die Funktion export_data(ds) prüft dabei, ob der Datensatz schon einmal aufbereitet wurde. Wenn dies der Fall ist, muss aktiv bestätigt werden, dass man den Datensatz überschreiben möchte. Ausserdem wirft die Funktion einen Fehler, wenn Variablen fehlen/überflüssig sind im Export-Datensatz.

Troubleshooting

Der Code läuft Stand Juli 2023 stabil auf einer Linux-Umgebung sowie der Windows-Umgebung des "Digitalen Arbeitsplatzes" (DAP). Da jeder Indikator externe Daten lädt und transfomiert, kann keine Garantie für das Funktionieren der Pipeline in Zukunft übernommen werden. Auch bei Aufnahmen eines neuen Indikators in der Excel-Liste können sich Fehler einschleichen. Deshalb findet sich hier eine Sammlung an Hinweisen, wie mögliche Probleme entstehen und behoben werden können.

Um zu überprüfen ob alle Indikatoren eingelesen und heruntergeladen werden können, kann man die Hilfsfunktion test_pipeline() nutzen. Diese spielt eine Liste zurück, welche für jeden Indikator einen Eintrag samt Daten enthält. Bei einem Fehler empfiehlt es sich, zu überprüfen an welcher Stelle/welchem Indikator die Funktion stoppt. Dies erleichtert die Fehlersuche und somit Behebung.

list_of_indicators <- decarbmonitoring::test_pipeline()

Kontakte 📧

AWEL

Amt für Abfall, Wasser, Energie und Luft Luft, Klima und Strahlung Klima und Mobilität

Name	E-Mail
Gian-Marco Alt	[email protected]
Nathalie Hutter	[email protected]
Cuno Bieler	[email protected]

STAT

Name	E-Mail
Corinna Grobe	[email protected]
Philipp Bosch	[email protected]
Thomas Lo Russo	[email protected]

Footnotes

1. Dimension attributes. (o.D.). © Copyright IBM Corporation 2016. https://www.ibm.com/docs/en/informix-servers/12.10?topic=model-dimension-attributes ↩