Bergbehörde NRW – Neuentwicklung des „Rissfinders" als QGIS-Plugin

Ein quelloffenes QGIS-Plugin, das die koordinatengenaue Suche im digitalen Rissarchiv direkt an den Arbeitsplatz der Bergbehörde bringt – als vollständiger Ersatz des bisherigen ESRI-Werkzeugs und nahtlos angebunden an die webbasierte Fachanwendung.

Ausgangslage

Das Rissarchiv der Bergbehörde NRW ist die größte und vollständigste Dokumentation bergbaulicher Tätigkeit in einem deutschen Bundesland. Es bildet die fachliche Grundlage für bergbehördliche Stellungnahmen und für die Abwehr altbergbaulich bedingter Gefahrenstellen – bis hin zur Beurteilung konkreter Gefahren für Leib und Leben. Seit dem Jahr 2000 wird das „Digitale Rissarchiv" aufgebaut. Zum Stand des Projektbeginns waren über 98 % der abgeschlossenen Risswerke erfasst:

  • ca. 161.000 Risse
  • zusammengefasst in ca. 61.000 Ebenen
  • zusammengefasst in ca. 2.300 Risswerken
  • mit einer Gesamtdatenmenge von rund 20 TB (davon ca. 17 TB georeferenzierte Rasterdaten).
  • Das Auffinden der bergbehördlichen Risse erfolgte bisher über ein ESRI-Addon namens „Rissfinder" innerhalb von ArcGIS. Mit dem Redesign des Rissarchivs zur webbasierten Fachanwendung (DiRa) auf Basis der Open-Source-Software GBD WebSuite und PostGIS wird zugleich QGIS als neues Standard-GIS der Bergbehörde eingeführt. Die Mehrzahl der Mitarbeitenden benötigt die georeferenzierten Bilddaten und Fachdaten des Rissarchivs für Recherchen zur bergbaulichen Situation von Grundstücken und Planungsvorhaben in einem GIS. Damit wurde der Ersatz des an ESRI-ArcGIS gebundenen Rissfinders durch ein herstellerunabhängiges QGIS-Werkzeug erforderlich.

Anforderungen

Ziel war ein Werkzeug für QGIS, das die koordinatengenaue Suche nach Unterlagen unmittelbar im Standard-GIS der Bergbehörde ermöglicht und dabei so weit wie möglich auf QGIS-Standardfunktionalität aufsetzt. Der Rissfinder ist eine rein lesende Funktion; die Datenhoheit verbleibt in der webbasierten Fachanwendung und in der PostGIS-Datenbank.

Die zentralen fachlichen Anforderungen:

  • Suche „als Durchstich": Über eine räumliche Suche mit einem Suchradius (Standard 25 m) werden nach dem Prinzip der Schnittmenge alle relevanten Unterlagen aus der Grundgesamtheit der Raster- und Vektordaten selektiert – für Grundrisse per Punkt, Linie oder Polygon, für Schnitte über gerichtete Schnittlinien mit festgelegtem Nullpunkt.
  • Fachlich sortierte Ergebnisdarstellung: Anzeige der Treffer in einer nach fachlichen Kriterien geordneten Baumstruktur (Risswerk → Risstyp → Ebene → Ebenenname), deren Sortierung durch Attribute aus der Datenbank vorgegeben ist; nach dem MVP zusätzlich als Tabellenstruktur mit Sachdatensuche.
  • Koordinatensysteme: Grundrisse liegen in Gauß-Krüger-Koordinaten vor und werden „on-the-fly" in ETRS89/UTM Zone 32N (EPSG 25832) dargestellt; die schnittrisslichen Darstellungen liegen als vertikale Ansichten in einem lokalen Koordinatensystem vor.
  • Kartensteuerung der Rasterdaten: einzelnes Ein-/Ausschalten der Ebenen, frei wählbare Transparenz, Zoom auf die Ausdehnung einer Ebene sowie Darstellung schnittrisslicher Ebenen in einem separaten Fenster mit deutlich gekennzeichnetem Nullpunkt und der Möglichkeit, Längen und Höhen zu messen (keine 3D-Daten).
  • Offene Schnittstelle: serverseitige Anbindung an die bestehenden Sichten (Vektorgeometrien und Attribute) der Fachanwendung, bevorzugt als OGC-API, auf Test- und Produktivserver bei IT.NRW.
  • Performance: Die Ladegeschwindigkeit der Vektor- und Rasterdaten muss mindestens die Ladezeiten des DiRa-MVP erreichen, gemessen an einem Standard-DGK-Dienst in den relevanten Zoomstufen im Landesintranet.
  • Entwickelt wurde für QGIS in der Version 3.40.4 „Bratislava" (LTR), nach der agilen Methode Scrum auf Grundlage eines EVB-IT-Erstellungsvertrags – zunächst bis zum Minimum Viable Product (MVP), anschließend iterativ in Sprints bis zum vollen Funktionsumfang. Der Betrieb erfolgt ausschließlich im Landesverwaltungsnetz NRW im Schutzbedarf HOCH; das Hosting der Serverkomponente übernimmt IT.NRW, die Übergabe des Codes erfolgt über Podman-Container.

Umsetzung

Umgesetzt wurde der „Rissfinder" als quelloffenes QGIS-Plugin, das über eine serverseitige Schnittstelle auf die Sichten der bestehenden Fachanwendung (GBD WebSuite / PostGIS) zugreift und diese in QGIS darstellt. Grundlage der Suche sind Vektorgeometrien (Polygone und Linien), die Lage und Ausdehnung (Umhüllende) der Rasterdaten abbilden und über die Durchstichsuche angezogen werden.

Kern des Werkzeugs ist die Neuumsetzung des Durchstichs: Über Punkt, Linie oder Polygon werden mit einem Suchradius  die relevanten Unterlagen nach dem Prinzip der Schnittmenge selektiert; Schnitte werden anhand gerichteter Schnittlinien ausgewählt. Die Treffer werden in einer nach fachlichen Kriterien sortierten Baumstruktur (Risswerk → Risstyp → Ebene → Ebenenname) aufgelistet, deren Reihenfolge über ein Attribut aus der Datenbank gesteuert wird. Per Klick lassen sich die Rasterdaten einer Ebene sichtbar/unsichtbar schalten – auch mehrere gleichzeitig und mit frei wählbarer Transparenz –, auf die Ausdehnung einer Ebene zoomen und die Äste des Ergebnisbaums einzeln auf-/zuklappen sowie zurücksetzen.

Weitere Bausteine der Lösung:

  • Getrennte Darstellung von Grund- und Schnittrissen: Grundrisse werden „on-the-fly" in ETRS89/UTM Zone 32N dargestellt; schnittrissliche Ebenen erscheinen in ihrem lokalen Koordinatensystem in einem separaten Fenster, mit deutlich gekennzeichnetem Nullpunkt der X-Achse und Werkzeugen zum Messen von Längen und Höhen.
  • Sachdatensuche und Tabellenansicht: nach dem MVP kombinierbare räumliche und attributive Suche, wahlweise Darstellung als Baum- oder Tabellenstruktur mit vorgegebenen Attributen und weiterführender Verlinkung auf Detailergebnisse aus der Datenbank.
  • Erweiterte Grundriss-Funktionalität: verfeinerte Auswahl der Datenbasis auf Grundlage der Einzelblattumhüllenden sowie zusätzliche Filter auf die Sachdaten.
  • Bidirektionale Schnittlinien-Integration: wechselseitige Abfrage zwischen Schnittlinie in der Kartenanwendung und zugehörigem Rasterschnittbild – per Mausklick oder Mouseover werden XY-Koordinaten und die Tiefenangabe unter Tage (Teufe) angezeigt.
  • Serverseitige Schnittstelle, bevorzugt als OGC-API, auf Test- und Produktivumgebung bei IT.NRW.

Der Rissfinder wird als Paket bereitgestellt und über die Softwareverteilung der Bezirksregierung auf den Arbeitsplatzrechnern installiert. Die Authentifizierung erfolgt über die Benutzerverwaltung.NRW (Keycloak); für Notfälle steht ein offline betreibbares Standalone-Notebook zur Verfügung. Der gesamte Quellcode wird versioniert (Git) geführt und – soweit keine Sicherheitsaspekte entgegenstehen – als Freie Open-Source-Software (z. B. über opencode.de oder GitHub) bereitgestellt; alle verwendeten Bibliotheken sind in einer Software Bill of Materials (SBOM) dokumentiert, ergänzt um eine jährliche Codeanalyse (z. B. Bandit, PyLint, pip-audit). Begleitet wurde das Projekt durch Workshops sowie eine vollständige Entwicklerdokumentation und eine deutschsprachige Online-Hilfe für Anwender*innen.

Ergebnis

Die Bergbehörde NRW recherchiert im Rissarchiv nun direkt aus QGIS heraus. Über die serverseitige Schnittstelle greift das Werkzeug unmittelbar auf die Sichten der webbasierten Fachanwendung zu; Datenhoheit und revisionssichere Historisierung verbleiben in der zentralen Anwendung, während der Rissfinder als schlanke, lesende Komponente die tägliche Recherchearbeit am Arbeitsplatz beschleunigt. Die durchgängige Nutzung Freier Open-Source-Software, der offengelegte Quellcode und die dokumentierten Schnittstellen machen die Lösung herstellerunabhängig, nachnutzbar und anschlussfähig.

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