disy Informationssysteme GmbH liefert Konzepte und Testszenarien – Sensor Web Enablement für Pegelstände und Sensordaten

Ein dichtes Netz von Pegeln und vielen weiteren Sensoren entlang von Flüssen und Kanälen liefert dem Dienstleistungszentrum für Informationstechnik im Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (DLZ-IT BMVBS) kontinuierlich Informationen über den Zustand der Bundeswasserstraßen. Die Pegelstände stehen bereits als Web Map Service (WMS) zur Verfügung und lassen sich in entsprechenden GIS-Lösungen einfach nutzen. Doch das DLZ-IT BMVBS will solche Mess- und Zeitreihen mittels OGC Sensor Observation Services (SOS) und Sensor Web Enablement (SWE) grundsätzlich in Geodateninfrastrukturen (GDI) integrieren. Wie schon bei der Konzeption der SOS-Erweiterung des PortalU werden die Konzepte dazu von der disy Informationssysteme GmbH in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IITB entwickelt. Beide Unternehmen zeigen ihre Lösungen auch auf der Intergeo in Karlsruhe vom 22.-24. September, Stand 4.121 in Halle 4.

Der Blick über den Rhein mag noch so idyllisch erscheinen, als Bundeswasserstraße ist der Fluss aus Sicht der Wasser- und Schifffahrtsverwaltung (WSV) einfach nur eine der wichtigsten Verkehrsadern. Das gilt auch für zahlreiche andere Flüsse und Kanäle, die aufgrund ihrer Bedeutung für die Binnenschiffer einer systematischen Beobachtung unterliegen. Hunderttausende von Sensoren sammeln entlang dieser Wasserstraßen jeden Tag alle erdenklichen Messwerte, angefangen beim Wasserstand – dem Pegel – bis zu Daten über Wassertemperatur oder Strömungsgeschwindigkeiten. Weitere Sensoren überwachen Bauwerke wie Schleusen oder Talsperren. Hier werden zum Beispiel Erschütterungen und Bauwerkskenndaten registriert. Auch Windmesser und Grundwassermessstellen finden sich an vielen Fluss- und Kanalbauten. Sämtliche Daten, die dabei anfallen, werden entsprechend ihrem Verwendungszweck in oft sehr unterschiedlichen Fachsystemen vorgehalten und ausgewertet. Eine direkte und automatisierte Verwendung darüber hinaus ist häufig nicht möglich. Falls die Informationen aus einmal erhobenen Sensordaten tatsächlich mehreren Interessenten zugehen sollen – beispielsweise Daten zu den Abflüssen aus Talsperren und Wehren, die prinzipiell jeden Nutzer unterhalb der Bauwerke betreffen – werden diese in der Praxis zumeist händisch weitergegeben, nicht selten per Fax oder Telefon zwischen den jeweils betroffenen Dienststellen der Länder und des Bundes. Vor diesem Hintergrund existiert naturgemäß auch keine zentralisierte Archivierung von Sensordaten innerhalb der Wasserstraßenverwaltung.

Diesem Problem wird sich in Zusammenarbeit mit der disy Informationssysteme GmbH nun das Dienstleistungszentrum für Informationstechnik im Geschäftsbereich des Bundesministeriums für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung (DLZ-IT BMVBS) annehmen. Einen ersten webbasierten Dienst zu den Pegelständen gibt es bereits. Auf der Basis der WMS-Spezifikation des Open Geospatial Consortiums (OGC) stellt die Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) alle derzeit rund 500 öffentlichen Pegel der Wasser- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes als Web-Dienst zur Verfügung. Damit sind zum Beispiel Standorte der Pegelmessstellen, die Pegelstammdaten und der aktuelle Wasserstand nicht nur unter www.pegelonline.wsv.de abrufbar, sondern können auch direkt in lokale GIS-Anwendungen eingebunden werden. Die Pegel sind Teil der Nationalen Geodatenbasis (NGDB) Deutschlands und werden auch auf dem Geoportal des Bundes bereitgestellt.

Die disy Informationssysteme GmbH hat jetzt den Auftrag in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IITB weitergehende Nutzungsszenarien für einen durchgängigen Informationsfluss der Sensordaten von der Messstelle bis zu einer Endanwendung zu entwickeln. Hierzu fließen auch die Erfahrungen aus der Konzeption von InGrid 2.2 des Umweltportals Deutschland (PortalU) mit ein, die disy und Fraunhofer IITB im Auftrag der Koordinierungsstelle PortalU im Niedersächsischen Ministerium für Umwelt und Klimaschutz entwickelt haben. Im Fokus stehen dabei die eigentlichen Rohdaten der vielfältigen Messstellen in Form von Zeitreihen, sodass ein Anwender zumindest informationstechnisch weitgehend frei in der Nutzung dieser Daten ist. Eine solche Abfrage von Echtzeit-Sensordaten sowie Sensordatenzeitreihen lässt sich grundsätzlich mit dem Sensor-Web-Enablement-Ansatz (SWE) und speziell dem Sensor Observation Service (SOS), ein Standard des OGC, realisieren. Mit ihm können Sensordaten jeder Art in einem einheitlichen Format und über standardisierte Operationen im Internet bereitgestellt werden. Als OGC-Standard ermöglicht er zudem die einfache Integration in vorhandene GDIs.

Eine offene Frage aus Sicht der Experten von disy ist allerdings das Inhaltsmodell dieses Standards. Ähnlich wie der Web Feature Service (WFS) zwar dafür sorgt, dass Kartenbilder interoperabel übertragen werden, aber keine Vorgaben zum Datenmodell macht, liefert der Sensor Observation Service (SOS) in seiner jetzt vorliegenden Version ebenfalls einen praktikablen Container für Messreihen. Die Vorgaben zur Codierung dieser Rohdaten und den notwendigen Metadaten müssen aber praktikabler und genauer werden. Vor diesem Hintergrund sind die geplanten, gemeinsamen Konzeptentwicklungen von disy, dem DLZ-IT BMVBS und dem Fraunhofer IITB auch als Verfeinerung der technischen Spezifikationen des OGC zu bewerten. Allerdings will man nicht ausschließlich am grünen Tisch über künftige Spezifikationen nachdenken, sondern diese entlang konkreter Anwendungsszenarien entwickeln. Im Mittelpunkt steht dabei neben der Pegelübertragung das Bauwerksmonitoring. Wie die Meta- und Messdaten für Sensordienste codiert werden können, soll deshalb mit den Sensoren unter anderem an dem Weserwehr Hemelingen in Bremen ausprobiert werden.

Aus Sicht des DLZ-IT BMVBS als Auftraggeber ist die grundsätzliche Fortentwicklung der OGC-Standards auch deshalb entscheidend, weil die Wasser- und Schifffahrtsverwaltung ihrerseits nicht nur Daten intern und extern weitergibt, sondern zugleich auch Empfänger von Daten Dritter ist. Meteorologische Informationen des Wetterdienstes zu Niederschlägen und Windstärken beispielsweise sind von hoher Bedeutung. Wenn fachspezifische OGC-Standards für die dienstbasierte Weitergabe von Mess- und Zeitreihen gleich welchen Inhalts vorlägen, würden davon insgesamt zahlreiche Dienststellen der WSV profitieren.

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