QKan-Public: Siedlungsentwässerung in der GBD WebSuite

Im gemeinsamen Forschungsprojekt „QKan-Public" haben die FH Aachen und das Geoinformatikbüro Dassau (GBD) eine integrierte Open-Source-Lösung entwickelt, die Daten zur Siedlungsentwässerung erstmals durchgängig web-basiert visualisiert, kommuniziert und zwischen Verwaltungen, Planungsbüros und der Öffentlichkeit austauschbar macht – ohne Bindung an proprietäre und kostenpflichtige Software.

Ausgangslage

Mehr als 10.000 Gemeinden in Deutschland betreiben kommunale Entwässerungssysteme. Für deren Verwaltung, Planung und Wartung werden überwiegend kommerzielle Kanalkatasterprogramme eingesetzt, die mit erheblichen Lizenzkosten verbunden sind und den Datenaustausch ausschließlich über proprietäre Schnittstellen ermöglichen. Das führt in der Praxis zu einem erheblichen Aufwand: Daten müssen exportiert, manuell aufbereitet und mit Spezialprogrammen weiterverarbeitet werden, bevor verschiedene Fachbereiche einer Verwaltung oder externe Ingenieurbüros damit arbeiten können.

Gleichzeitig wächst der Bedarf, Kanalnetzinformationen auch der Öffentlichkeit zugänglich zu machen – beispielsweise im Kontext von Schwammstadtkonzepten, Klimaanpassungsmaßnahmen oder der Kommunikation von Überflutungsrisiken bei Starkregen. Bestehende Lösungen sind entweder proprietär, auf wenige Nutzerplätze begrenzt oder für Bürgerinnen und Bürger zu technisch.

An der FH Aachen wurde mit *QKan* ein Open-Source-System auf Basis von QGIS entwickelt, das Kanalnetzdaten in einer strukturierten Datenbank verwaltet und Funktionen für hydraulische Berechnungen sowie die Datenaufbereitung bietet. Das Geoinformatikbüro Dassau betreibt mit der *GBD WebSuite* eine bewährte Open-Source-WebGIS-Plattform, über die Geodaten browser-basiert für verschiedene Nutzergruppen bereitgestellt werden können. Beide Systeme ergänzen sich ideal – wurden bisher jedoch nicht miteinander verbunden.

Anforderungen

Im Rahmen des Projekts wurden in enger Zusammenarbeit mit einem *QKan-Public Projektbeirat* – bestehend aus kommunalen Netzbetreibern, Verbänden und Ingenieurbüros – die konkreten Anforderungen erarbeitet:

  • Web-basierte Darstellung von Kanalnetzdaten für unterschiedliche Nutzergruppen (Bürger, Fachabteilungen, Ingenieurbüros) mit differenzierter Rechtevergabe
  • Datenaustausch zwischen QKan und GBD WebSuite ohne manuelle Zwischenschritt
  • Visualisierung von 2D-Überflutungsszenarien aus hydraulischen Simulationen (z. B. HYSTEM-EXTRAN) als interaktive Lagepläne und Animationen
  • Import bestehender Kanalkatasterdaten aus der weitverbreiteten Software STRAKAT, um Kommunen eine Migration zu erleichtern
  • Werkzeuge zur Datenaufbereitung, darunter Plausibilitätsprüfungen des Kanalnetzes und die Berechnung von Neigungsklassen für Einzugsgebiete
  • Standardisierte abwassertechnische Symbole im offenen SVG-Format für eine einheitliche Plandarstellung
  • Fließwegverfolgung zur Analyse von Entwässerungspfaden im Netz
  • Netzstatistiken auf Basis der QKan-Daten, aufrufbar über die WebSuite

Umsetzung

Das Kernstück der technischen Umsetzung ist die Kopplung der beiden Softwaresysteme: QKan speichert Kanalnetzdaten in einer SQLite-Datenbank; die GBD WebSuite nutzt PostgreSQL/PostGIS für die Darstellung im Web. Im Projekt wurde QKan um einen Export der QKan-Datenbank nach PostgreSQL erweitert. Über eine Basis-Konfiguration in der GBD WebSuite wird festgelegt, welche Daten für welche Nutzergruppen sichtbar sind und welche Funktionen im Webportal bereitstehen.

Für die Visualisierung von Überflutungsszenarien wurde in QKan ein Importmodul für 2D-Simulationsergebnisse aus HYSTEM-EXTRAN integriert. Die berechneten Wasserstände und Fließgeschwindigkeiten lassen sich für jeden Zeitschritt als Lageplan anzeigen oder als Animation abspielen – direkt in QKan. Ergänzend wurde ein Längsschnitt-Modul entwickelt, das maximale Wasserstände entlang von Haltungsstrecken darstellt.

Der STRAKAT-Import übernimmt Stammdaten des Entwässerungssystems, Inspektionsdaten und Zustandsbewertungen vollständig nach QKan und stellt das Kanalnetz in der gewohnten Darstellungsweise dar. Fotos und Videos aus der Kanalbefahrung lassen sich direkt verknüpfen; eine Druckvorlage für Haltungsberichte rundet die Funktionalität ab.

Ein Katalog abwassertechnischer Symbole im SVG-Format – angelehnt an die Vorgaben des MUNLV 2008 – wurde für QKan erstellt und unter freier Lizenz veröffentlicht, damit er auch in anderen Projekten genutzt werden kann. Das Fließwegverfolgungsmodul ermöglicht es, von einem beliebigen Schacht oder einer Haltung aus das Netz in oder gegen die Fließrichtung zu verfolgen und alle zugehörigen Flächen zu selektieren.

Über die GBD WebSuite werden Netzstatistiken auf Basis der QKan-Daten bereitgestellt: Haltungslängen nach Baujahren, Werkstoffe, Inspektionsstände, Schadensverteilungen – abrufbar für das Gesamtnetz oder für ausgewählte Teilgebiete.

Alle entwickelten Komponenten sind als Open-Source-Software veröffentlicht.

Fazit

Mit QKan und der GBD WebSuite steht Kommunen, Verbänden und Ingenieurbüros erstmals in Deutschland eine vollständig lizenzgebührenfreie Open Source Lösung zur Verfügung, die den gesamten Informationsfluss rund um die Siedlungsentwässerung abdeckt: von der Datenverwaltung im Desktop-GIS über den Datenaustausch bis zur web-basierten Visualisierung für verschiedene Zielgruppen. Die Kopplung von QKan und GBD WebSuite schafft einen offenen, erweiterbaren Standard, der unabhängig von proprietären Systemen betrieben werden kann und die Akzeptanz von Open-Source-Software in der Wasserwirtschaft nachhaltig stärkt.

Das Projekt wurde gefördert durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU).

Ansprechpartner GBD: Otto Dassau
Ansprechpartner FH Aachen: Prof. Dr. Jörg Höttges (Wasserwirtschaft und Bauinformatik), Prof. Dr. Karsten Kerres (Netzmanagement)

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