Sachsen:
Mit Big Data gegen Hochwasser


[4.6.2018] Das Hochwasserinformations- und -managementsystem (HWIMS) des Landeshochwasserzentrums Sachsen wertet Daten von 470 Messstellen an neun Flussgebieten permanent aus und sendet sie automatisiert an über 1.000 Empfänger. Entwickelt wurde die Lösung von T-Systems Multimedia Solutions.

Landeshochwasserzentrum (LHWZ) Sachsen überwacht die Pegel der sächsischen Gewässer mithilfe des Hochwasserinformations- und -managementsystem (HWIMS). Veränderte Flussläufe und Extremwetterlagen mit hohen Niederschlagsmengen sorgen zunehmend für verheerende Überschwemmungen gerade in flussnahen Siedlungen. Dem Landeshochwasserzentrum (LHWZ) Sachsen am Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie kommt dabei die Aufgabe zu, die Pegel der sächsischen Gewässer ständig zu überwachen, vor Hochwassergefahr rechtzeitig zu warnen und potenziell Betroffene sofort zu informieren.
Dies kann nur gelingen, wenn die Niederschlagsmengen und Pegelstände, Warnungen vom Deutschen Wetterdienst sowie weitere relevante hydrologische und meteorologische Informationen zentral erhoben, ausgewertet und automatisch kommuniziert werden können – und das quasi in Echtzeit. Nur so lassen sich je nach Warnstufe die passenden Schutzmaßnahmen durch Verwaltung, Feuerwehr, Katastrophenschutz und weitere Behörden in die Wege leiten.
Nach der Flutkatastrophe 2002, die deutschlandweit 21 Todesopfer forderte und einen wirtschaftlichen Schaden von mehr als acht Milliarden Euro verursachte, implementierte das heutige Landeshochwasserzentrum daher ein neues Warnsystem. Im Laufe der Zeit zeigte sich jedoch eine Reihe von Schwachstellen und Risiken. Zudem war das Tool technisch veraltet. Aus diesem Grund sah das Landeshochwasserzentrum Sachsen im Jahr 2010 die Notwendigkeit einer neuen Lösung. Im Unternehmen T-Systems Multimedia Solutions (MMS) fand die Behörde einen kompetenten Partner, der ein völlig neues und hoch performantes Hochwasserinformations- und -managementsystem (HWIMS) entwickelte, das seit 2015 in Betrieb ist.

Zeit für eine neue, performante Lösung

„Die größten Vorteile des Angebots von T-Systems MMS lagen für uns in der vorgeschlagenen modularen Bauweise der Lösung, bei der problemlos einzelne Komponenten ausgetauscht werden konnten, ohne dass gleich das ganze System neu aufgesetzt werden muss“, erinnert sich Uwe Müller, verantwortlicher Abteilungsleiter im Sächsischen Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie. Wichtig war außerdem, dass das neue Tool unabhängig von der Hardware läuft. „Beim Vorgängersystem hat die starke Verknüpfung mit der Hardware immer wieder zu Problemen bei der Weiterentwicklung und bei Updates geführt. Darüber hinaus konnte T-Systems MMS eine deutlich höhere Ausfallsicherheit gewährleisten, die bei einer erhöhten Anzahl von Zugriffen im Katastrophenfall für uns elementar ist“, so Müller.
Im Katastrophenfall ist mit einigen Millionen Zugriffen auf das Web-Portal zu rechnen. Durch eine Zwei-Strang-Lösung konnte T-Systems Multimedia Solutions der Anforderung einer hohen Funktions- und Ausfallsicherheit gerecht werden: Sollte ein Server ausfallen, springt sofort eine Doublette ein. Umfangreiche Last- und Performance-Tests während und nach der Entwicklungsphase bestätigten das implementierte Sicherheitskonzept für den hochverfügbaren Betrieb.

Web-Portal für Bürger, Einbindung von externen Daten

Das Aushängeschild des HWIMS nach außen ist ein Web-Portal für Bürger, das auf einem Java Application Server basiert und mit einer Oracle-Datenbank verknüpft ist. Im 5- bis 15-Minuten-Takt wird das Portal mit aktuellen Daten der über 470 Messstationen aus ganz Sachsen gespeist und ist auch auf mobilen Endgeräten verfügbar. Im Portal können Interessenten Pegelstände von neun Flussgebieten in Sachsen nahezu live verfolgen, Grafiken sowie zum Teil auch Prognosen einsehen und downloaden.
Für eine nahtlose Integration externer Anwendungen sorgt der Camel Enterprise Service Bus. So fließen beispielsweise auch Daten des Deutschen Wetterdienstes und der Landestalsperrenverwaltung in die Berechnungen der Hydrologen ein, außerdem Niederschlagsdaten und Daten von flussaufwärts gelegenen Messstationen in Polen und der Tschechischen Republik. Somit ist eine noch frühzeitigere Vorhersage von ansteigenden Pegeln möglich, für das Einzugsgebiet der Elbe beispielsweise bis zu 60 Stunden im Voraus.
Ab Warnstufe 3 (von insgesamt 4) leitet das Landeshochwasserzentrum zur Warnung der Bevölkerung auch Informationen an Radiosender und regionale Tageszeitungen weiter. Darüber hinaus liefert das HWIMS Daten an den MDR als Videotext und an das länderübergreifende Hochwasserportal, in dem Nutzer festlegen können, ab welchem Pegelstand sie eine automatische Push-Nachricht erhalten möchten. Auch die WarnWetter-App des Deutschen Wetterdienstes und weitere Apps versorgt das HWIMS mit Informationen.
Um die Anwender mit dem neuen System vertraut zu machen, führte T-Systems Multimedia Solutions Schulungen für die Mitarbeiter im Landeshochwasserzentrum und im IT-Fachbereich durch.

Automatisierte Warnung über unterschiedliche Kanäle

Das Hochwasserinformations- und -managementsystem ist in der Lage, präzisere Warnungen für die inzwischen über 50 Warngebiete in den neun Flussgebieten zu treffen. So können die Mitarbeiter Informationen wesentlich gezielter an die Empfänger in den betroffenen Orten verschicken und damit die Informationsflut eindämmen.
Für die Mitarbeiter des Landeshochwasserzentrums bringt das Hochwasserportal ebenfalls deutliche Erleichterungen: Während sie früher jede Warnung manuell eingeben mussten, Word-Dokumente ausdrucken und diese händisch als Fax verschicken, Sprachnachrichten einsprechen oder E-Mails schreiben mussten, versendet das neue System diese Warnungen alle automatisch. Per SMS, als Anruf oder auch als Fax erhalten alle registrierten Empfänger bereits bei der ersten Warnstufe eine Nachricht.
Und auch für die über 1.000 Pflichtempfänger wie Feuer- und Wasserwehr, Bürgermeister, Landesdirektionen und Katastrophenschutzbehörden ist die neue Anwendung nutzerfreundlicher: „Früher mussten sie nach dem Erhalt einer Warnung erst einen vierstelligen Code als Empfangsbestätigung senden“, erläutert Uwe Müller vom Sächsischen Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie. „Heute reicht beispielsweise eine kurze Antwort auf eine SMS, damit wir sicher sein können, dass die Pflichtempfänger die Nachricht erhalten haben. Durch die Automatisierung bleibt uns somit mehr Zeit, die Daten zu erfassen und auszuwerten.“

Einfache Handhabung

„Die Vorteile des neuen Hochwasserinformations- und -managementsystems haben unsere Mitarbeiter schnell zu schätzen gelernt“, resümiert Müller. Schließlich lässt sich das Portal gegenüber dem Vorgängersystem leichter handhaben und viele Prozesse wurden merklich einfacher. Informationsverluste treten deutlich seltener auf. Und die leistungsstarke Big-Data-Anwendung, in der mittlerweile 200 Millionen Datensätze hinterlegt sind, ermöglicht Warnungen zu einem früheren Zeitpunkt.
Darüber hinaus ist die Außenwirkung des Hochwasserportals nicht zu unterschätzen. Dadurch, dass aktuelle und zukünftige Pegelstände transparent sind, werden Bürger und Institutionen kaum mehr von Hochwasser überrascht. Schäden können wesentlich besser vermieden und Gefahren abgewendet werden.

Ingo Taubeneck ist Projektmanager, Ralf Uffrecht Projektfeldmanager bei T-Systems Multimedia Solutions.

www.hochwasserzentrum.sachsen.de
www.t-systems-mms.com

Stichwörter: Geodaten-Management, Sachsen, Hochwasser, Starkregen, Warnsystem, HWIMS, T-Systems Multimedia Solutions

Bildquelle: LHWZ

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