Systemengineering treats infrastructure as a system of systems with requirements, interfaces and life cycles. In this field it defines what services must deliver under stress, traces those requirements to assets and interfaces, and verifies them.
Systemengineering is an interdisciplinary approach to designing and managing complex systems over their life cycle. It focuses on requirements, interfaces and interactions so that the whole performs as intended. Inkritische Infrastrukturand cities and built environment, systems engineering exposes interfaces where failures propagate between components and organisations. It supports designing interconnected infrastructure with explicit dependency management. The canonical description is ondie STEM Commons.
Resilience requirements
Service levels under defined hazards, such as hours of supply to hospitals during a grid outage, are written as verifiable requirements for designers and operators.
Interface mapping
Interfaces between infrastructure systems, such as power feeds to pumping stations, are documented with their owners and failure modes.
Verification across the life cycle
Requirements are verified at design review, at commissioning and in operation, through tests, inspections and exercises run with the operator.
03Geografie
Exposition der Infrastruktur in Westeuropa.
Nächtliche Lichter, Bevölkerungsdichte und Hochwasser über Westeuropa, aus NASA GIBS. Jede Ebene trägt ihr eigenes Datum.
Die interaktive Karte benötigt JavaScript; die Ebenenliste und die Quellen finden Sie unten.
täglich; Satellitenstrahldichte, korrigiert um Mondlicht und Atmosphäre
Neueste beim Build
2026-10-12
Auflösung
Raster von etwa 500 m
Unsicherheit
Nächtliche Strahldichte aus Satellitendaten für das angezeigte Datum; Lichter sind ein Näherungswert für Stromverbrauch und Ausfälle, keine Messung von Versorgung oder Zugang.
Erreichbar über
gibs.earthdata.nasa.gov, erst nachdem Sie die Live-Karte zugelassen haben
Über diese Ebene
Evidenz
Geschätzt
Quelle
Gridded Population of the World v4.11 (NASA SEDAC (CIESIN, Columbia University))
Auf Volkszählungen beruhende Schätzung der Einwohner je Quadratkilometer im Jahr 2020, dargestellt als Expositionskontext; keine Zählung der von einer Gefahr betroffenen Menschen.
Erreichbar über
gibs.earthdata.nasa.gov, erst nachdem Sie die Live-Karte zugelassen haben
Satellitenerkennung; Wolken hinterlassen Lücken. Satelliten- oder Modellraster, wie der Anbieter es veröffentlicht. Wolken, Streifenlücken und Ableitungsfehler hinterlassen Lücken und Rauschen; die Werte sind Indikatoren, keine Messungen an einem Ort.
Erreichbar über
gibs.earthdata.nasa.gov, erst nachdem Sie die Live-Karte zugelassen haben
Satellitenbild. Satelliten- oder Modellraster, wie der Anbieter es veröffentlicht. Wolken, Streifenlücken und Ableitungsfehler hinterlassen Lücken und Rauschen; die Werte sind Indikatoren, keine Messungen an einem Ort.
Erreichbar über
gibs.earthdata.nasa.gov, erst nachdem Sie die Live-Karte zugelassen haben
Über diese Ebene
Evidenz
Modelliert (jüngstes Jahr, das GIBS veröffentlicht)
Quelle
MODIS Terra und Aqua, Landbedeckung (MCD12Q1) (NASA LP DAAC)
jährlich; Satellitenklassifikation; jüngstes Jahr, das GIBS veröffentlicht
Neueste beim Build
2024-01-01
Auflösung
Raster von etwa 500 m
Unsicherheit
Satellitengestützte Landbedeckungsklassen für das angezeigte Jahr, einschließlich Ackerland; eine Klassifikation mit bekannten Fehlern, kein Betriebsregister.
Erreichbar über
gibs.earthdata.nasa.gov, erst nachdem Sie die Live-Karte zugelassen haben
Satelliten-Vegetationsindex über die 8 Tage bis zum angezeigten Datum, ein Indikator für den Zustand von Lebensräumen; kein Maß für Arten oder Biodiversität.
Erreichbar über
gibs.earthdata.nasa.gov, erst nachdem Sie die Live-Karte zugelassen haben
Tastatur, bei fokussierter Karte
Strg oder ⌘ gedrückt halten und scrollen, um zu zoomen
Zum Verschieben ziehen. Zum Zoomen Strg oder ⌘ gedrückt halten und scrollen, die Zwei-Finger-Geste oder die Schaltflächen verwenden; für die Werte unter dem Zeiger darüberfahren; Zurücksetzen kehrt zur Region zurück.
Infrastrukturexposition, gerahmt auf Westeuropa.Satelliten- und Modellprodukte, wie die NASA sie veröffentlicht, jeweils mit eigenem Datum. Sie sind Indikatoren, keine Bewertungen eines Ortes.
We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS). Colours redrawn from the published colour map; values averaged into hexagonal cells where shown (modified).Offene Daten der NASA
We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS). Colours redrawn from the published colour map; values averaged into hexagonal cells where shown (modified).Offene Daten der NASA
Nächtliche Lichter VIIRS Black Marble, NASA Goddard Space Flight Center; bereitgestellt vom NASA Level-1 and Atmosphere Archive and Distribution System (LAADS DAAC); Bilder über NASA GIBS. Farben nach der veröffentlichten Farbskala neu gezeichnet; Werte, wo gezeigt, in Sechseckzellen gemittelt (verändert). Offene Daten der NASA
Center for International Earth Science Information Network (CIESIN), Columbia University. 2018. Gridded Population of the World, Version 4 (GPWv4): Population Density, Revision 11. NASA Socioeconomic Data and Applications Center (SEDAC). Lizenziert unter CC BY 4.0. Farben nach der veröffentlichten Farbskala neu gezeichnet; Werte, wo gezeigt, in Sechseckzellen gemittelt (verändert). doi:10.7927/H49C6VHW. CC BY 4.0
VIIRS-Produkte nahezu in Echtzeit (Hochwasser, Landoberflächentemperatur, Schneebedeckung, korrigierte Reflektanz), NASA LANCE; Bilder über NASA GIBS. Farben nach der veröffentlichten Farbskala neu gezeichnet; Werte, wo gezeigt, in Sechseckzellen gemittelt (verändert). Offene Daten der NASA
MODIS-Landprodukte (Vegetationsindizes, Bruttoprimärproduktion, Landbedeckung), NASA LP DAAC und LANCE; Bilder über NASA GIBS. Farben nach der veröffentlichten Farbskala neu gezeichnet; Werte, wo gezeigt, in Sechseckzellen gemittelt (verändert). Offene Daten der NASA
ASTER GDEM ist ein Produkt von METI und NASA (ASTER Global Digital Elevation Model V003, NASA LP DAAC); Bilder über NASA GIBS. Farben nach der veröffentlichten Farbskala neu gezeichnet; Werte, wo gezeigt, in Sechseckzellen gemittelt (verändert). Zitieren als: NASA/METI/AIST/Japan Spacesystems and U.S./Japan ASTER Science Team (2019). ASTER Global Digital Elevation Model V003. doi:10.5067/ASTER/ASTGTM.003. Offene Daten der NASA
Erstellt mit Natural Earth. Freie Vektor- und Rasterkartendaten @ naturalearthdata.com. Gemeinfrei
Blue Marble, NASA Earth Observatory; Bilder über NASA GIBS. Farben nach der veröffentlichten Farbskala neu gezeichnet; Werte, wo gezeigt, in Sechseckzellen gemittelt (verändert). Offene Daten der NASA
Live-Ereignisse: NASA Earth Observatory Natural Event Tracker (EONET). Die Ereignisse sind indikativ und behalten ihre ursprünglichen Quellenlinks.
Live: Die NASA-EONET-Ereignisse sind Anhaltspunkte, keine behördlichen Warnungen.
Live: Ereignisse des U.S. Geological Survey sind Hinweise, keine behördlichen Warnungen.
Observed (EO): NASA JPL OPERA DIST-ALERT (contains modified Copernicus Sentinel data 2026). We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS).
NASA GIBS: We acknowledge the use of imagery provided by services from NASA’s Global Imagery Browse Services (GIBS), part of NASA’s Earth Science Data and Information System (ESDIS).
Abflussvorhersage für Flüsse, 30 Tage mit Spannweite (GloFAS über Open-Meteo): Enthält modifizierte Informationen des Copernicus Emergency Management Service 2026; keine Hochwasserwarnung.
Wetterdaten von Open-Meteo.com (https://open-meteo.com/), lizenziert unter CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/).
Optionale Ebenen (12 Quellen in der Ebenenliste: live, Vorhersage, beobachtet und Kontext) zeigen ihren Anbieternachweis auf der Karte und hier, wenn sie eingeschaltet sind; Vorhersagen sind Modellausgaben, abgeleitete Indizes sind Schätzungen.
Ebenen und Daten
Nachtlichter, täglich: VIIRS Black Marble (VNP46A2), NASA LAADS DAAC · 12. Okt. 2026
Bevölkerungsdichte, 2020: Bevölkerung: CIESIN, Columbia University, Gridded Population of the World v4.11 (2018), NASA SEDAC, CC BY 4.0 · statisch
Hochwasser, 3-Tage-Komposit: VIIRS Global Flood Product, NASA LANCE · 14. Okt. 2026
Landbedeckungstyp (IGBP), jährlich: MODIS Terra and Aqua land cover (MCD12Q1), NASA LP DAAC · 2024
Enhanced Vegetation Index, gleitend über 8 Tage: MODIS Terra EVI, NASA LANCE · 13. Okt. 2026
04Daten
Was die Methode verwendet.
Datasets and records used bySystemeengineering on this platform, with the role each plays and the label its values carry. Sources are listed indem Quellenregister.
Daten
Rolle
Kennzeichnung
Service level agreements and standards
Requirements
DEKLARIERT
Interface control documents
System boundaries
DEKLARIERT
Commissioning and test records
Überprüfung
BEOBACHTET
05Simulator
Eine Kaskade durch voneinander abhängige Netze.
A Gefahren-Fußabdruck legt gemeinsam gelegene Anlagen in jeder Ebene lahm; Fragmentierung, Abhängigkeit zwischen den Ebenen und Überlastung der verbleibenden Anlagen breiten den Ausfall dann aus. Die 3D-Ansicht trennt die Ebenen in der Tiefe. Lehrmodell mit angegebenen illustrativen Werten, keine Vorhersage. Die Karte auf dieser Seite zeigt Westeuropa; das Modell selbst ist an keinen Ort gebunden.
Steuerung
Anlagen je Ebene
18
Gefahrenausdehnung
8 % der Fläche
Vermögenswerte, die von einer anderen Ebene abhängen
60%
Reservekapazität (Toleranz)
30%
Messwerte
Von der Gefahr getroffene Anlagen
19%
Noch funktionierende Anlagen
31%
Verstärkung des Anfangsschadens
3.7 times
Schritte bis zur Abwicklung
3
Zahlen, Methoden und Quellen
Schritt
Verkehr in Betrieb (%)
Stromversorgung in Betrieb (%)
Telekommunikation in Betrieb (%)
0
83
83
78
1
56
72
39
2
56
50
22
3
50
22
22
Methoden
Voneinander abhängige Netze Buldyrev and others (2010), Catastrophic cascade of failures in interdependent networks, Nature 464
Überlastkaskaden Motter and Lai (2002), Physical Review E 66
Zwischenzentralitätslast Brandes (2001), Journal of Mathematical Sociology 25
Mehrschichtige Netzwerke Kivela and others (2014), Journal of Complex Networks 2
Infrastrukturabhängigkeiten Rinaldi, Peerenboom and Kelly (2001), IEEE Control Systems 21(6)
Unsicherheitsfächer (Parameter-Monte-Carlo) Spiegelhalter, Pearson und Short (2011), Visualising uncertainty about the future, Science 333
Sensitivität mit jeweils einem Faktor (Tornado) Saltelli and others (2008), Global Sensitivity Analysis: The Primer, Wiley
Daten
The model runs on the teaching values set by the controls. To calibrate it for a place, read it against these admitted layers and series, which this page’s map can draw:
Naturereignisse (NASA EONET) NASA EONET · Register nasa.eonet.events
Eine Kaskade über voneinander abhängige Netzwerke. Illustratives Lehrmodell: Es läuft mit den über die Regler eingestellten Werten, nicht mit Messdaten. Methoden: voneinander abhängige Netzwerke (Buldyrev und andere (2010), Catastrophic cascade of failures in interdependent networks, Nature 464); Überlastkaskaden (Motter und Lai (2002), Physical Review E 66); Betweenness-Last (Brandes (2001), Journal of Mathematical Sociology 25).
Über die sechs Säulen, unter Leitung von Nexus Consortium
Each requirement is traced to verification evidence from analysis, inspection, demonstration or test. Independent reviews check completeness at life cycle gates.
Prüfen
Wie es gemacht wird
Requirement traceability
Each requirement is traced to design elements and tests
Interface ownership
Every interface has a named owner on both sides
Operational verification
Requirements are re-verified after major changes
Emergent behaviour in open or socio-technical systems may not be captured by requirements. Rigid processes can slow adaptation to change.
07Zwillings- und Kaskadensimulator
Model systems engineering for infrastructure as a system. Run the cascade.
Assembled from theNexus Standardsarea profileKritische Infrastruktur und kritische Einrichtungen: the hazards it names, theSystemeand sectors that carry the loss, the controls that dampen it and the data that observe it. Choose the components, pick an initiating hazard and step through the cascade. The Map view places the run on an example geography with open data. Every coupling weight is a stated assumption you can change. A teaching model, not a forecast, an assessment or a certification. To model a place of your own choosing, open the fullSystem-Builder.
Die Sektoren, die eine urbane Überflutung berührt, und wie stark sie voneinander abhängen: was eine Studie gemeinsam beobachten und modellieren muss.
Kontext wählen
AGekoppeltes Risiko über sechs Sektoren6 / 15 Beziehungen
Sektoren · Städtische ÜberflutungBelastung
Illustrativ: eine Lehrkaskade über Lehrwerte, keine Messungen.
angewandt auf
BAngewandte Reaktion über sechs Säulen11 / 18 Übergaben
Säulen · Städtische ÜberflutungKPI
Illustrative Anwendungen; die Werte sind veröffentlichte Referenzwerte, die in der Ausgabe zitiert werden.
In diesem KontextAbhängigkeit oder Übergabe, dicker bedeutet stärkerAußerhalb dieses Kontexts
ProgrammjahrAlle Phasen
Kontext
Städtische Überflutung
Überflutete Straßen legen Umspannwerke, Pumpstationen und den Zugang zu Kliniken gleichzeitig lahm; das Trinkwasser fällt aus, wenn der Strom ausfällt.
W · E · I · F · H · B
Risiko
Sektoren
4 von 6
Beziehungen
6 von 15
Kopplung
0.46 Anteil am Gesamten
Fahren Sie über eine Ecke, eine Linie oder eine Zeile, um sie auf beiden Seiten nachzuverfolgen.
Pfad
Angewandt auf städtische Überflutung
L · F · U · S · R · A
Reaktion
Säulen
5 von 6
Übergaben
11 von 18
Kreisläufe
8 geschlossen
Erwartungswert
Worum es geht
390 Mrd. $mindestens ein Jahr an Kosten durch Infrastrukturausfälle für Haushalte und Unternehmen in Ländern mit niedrigem und mittlerem EinkommenWeltbank, Lifelines, 2019
Bewegen Sie den Zeiger über eine Säule, eine Linie oder eine Zeile, um zu lesen, wie sie angewendet wird.
A: eine Lehrkaskade (Schock 0.6, Verstärkung 0.35, vier Runden) über Lehrwerte für eine typische Stadtregion, keine Messungen. B: veranschaulichende Anwendungen und der KPI, den jede Säule beantwortet; die Werte sind veröffentlichte Richtwerte, mit Quellenangabe, keine Prognosen. Offene Ereignisse: NASA EONET, live.
How systems engineering for infrastructure is modelled, measured and tested.
Das Modell, seine Annahmen, seine Daten und seine Unsicherheit in der Form, in der eine Wissenschaftlerin oder ein Ingenieur sie prüfen würde. Die Strukturen folgen veröffentlichten Methoden. Die dargestellten Werte sind illustrativ, keine Befunde.
Systemmodell
The couplings between the systems in systems engineering for infrastructure: signs of influence, a reinforcing and a balancing loop, and cross-links where stress jumps.
Causal loop diagram from the page’s systems; signs show the direction of influence. Illustrative structure for a system dynamics or network model, not estimated couplings.
FAIR-Leitprinzipien · GO FAIR und FORCE11W3C PROV · World Wide Web ConsortiumHinweise zur einheitlichen Behandlung von Unsicherheiten · IPCCCEOS Analysis Ready Data · Committee on Earth Observation Satellites
What are the limits of systems engineering in this field?
Emergent behaviour in open or socio-technical systems may not be captured by requirements. Rigid processes can slow adaptation to change.
Wie werden Ergebnisse geprüft?
Each requirement is traced to verification evidence from analysis, inspection, demonstration or test. Independent reviews check completeness at life cycle gates.
Sind die Werte auf dieser Seite echt?
The data names, roles and checks are real descriptions of practice. The canvas shows a design of the method’s use, not a run; no result is reported here.
Berichteis the Consortium’s quarterly publication. What you know about this subject can become evidence, a case or a correction in the next edition, credited to you and published under CC BY 4.0 where it is your own work.
GCRIKritische InfrastrukturStrategische SystemeSzenario und Stresstest
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Kritische Infrastruktur
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