Zeitreihen und Querprofile – neue Fachmodule für das WWI

Zeitreihen und Querprofile verbandsweit verfügbar

Hydrotec hat das Wasserwirtschaftliche Informationssystem WWI im Auftrag des Niersverbands um die Fachmodule „Zeitreihen“ und „Querprofile“ erweitert. Diese Daten werden z. B. für die Bemessung von Rückhaltemaßnahmen benötigt.

Die neuen Fachmodule tragen zum Aufbau eines abteilungsübergreifenden Daten-Managements beim Niersverband bei. Langfristig soll dort für die Datenintegration das Konzept einer offenen, serviceorientierten IT-Architektur eingeführt werden.

So werden die Zeitreihen auf Basis eines OGC-Sensorweb-Protokolls verfügbar gemacht. Dies wird es künftig ermöglichen, das N-A-Modell NASIM nicht nur als Datenlieferant, sondern auch als Datenkonsument in diese Infrastruktur einzubinden.

Zeitreihen für alle

Das Web-Interface des WWI bietet Zugriff auf diverse hydrologische Zeitreihen.

Im Rahmen des Niersverband-internen Projekts „Zeitreihen für alle“ erhalten die Mitarbeiter des Niersverbands über das Web-Interface des WWI lesenden Zugriff auf hydrologische Zeitreihen. Ziel ist es, den Zugang zu Zeitreihen-Daten einfach, effizient und fehlertolerant zu gestalten. Damit können die Anwender aktuelle und genaue NA-Modelle erstellen und etwaige Fehler in den bezogenen Daten frühzeitiger entdecken.

Häufig haben Zeitreihensysteme in Web-Anwendungen den Schwerpunkt bei den jeweils aktuellsten Daten und stellen daher nur relativ kurze Zeitreihen (letzte Wochen) dar. Das WWI wurde im Gegensatz dazu von vorneherein darauf optimiert, auch lange Zeitreihen über einige Jahrzehnte hochaufgelöst performant darstellen zu können.

Zeitreihen kombinieren, darstellen, exportieren

Der Niersverband nutzt die Programme AquaZIS, WISKI und NASIM zur Erfassung und Verwaltung von Zeitreihen. Mit dem neuen Fachmodul können diese Zeitreihen nun im WWI betrachtet und exportiert werden.

Das Zeitreihen-Modul macht langjährige Zeitreihen hochaufgelöst und performant per Web-System verfügbar.

Dazu erweiterten wir das WWI um die neue Objektart und ergänzten ein Grafik-Fenster, das eine oder mehrere Zeitreihen darstellt. Zusätzlich erhielt das WWI  eine Download-Funktion von WaterML- oder uvf-Dokumenten bzw. von ZIP-Dateien.

Das WWI bietet eine neue übergeordnete Ansicht für Zeitreihen mit den Funktionen:

• Verwaltung der zu den Zeitreihendaten gehörenden Metadaten, Stammdaten und Kennzahlen.
• Kombinieren mehrerer Reihen in einem Diagramm. Jede Reihe kann einen eigenen Maßstab haben und Reihen können übereinander angeordnet werden
  (z. B. Niederschlag, Abfluss).
• Kombinieren mehrerer Grafiken in einer Ansicht. Jede Grafik kann mehrere Achsen besitzen. Jede Achse kann zu mehreren Reihen gehören.

Zeitreihen im geografischen Kontext

Per Klick in die Karte können Anwender die Zeitreihen finden, öffnen und exportieren.

Im GIS-Client des WWI sind die Stammdaten der Zeitreihen als Layer verfügbar. So können die Anwender im Kartenüberblick erkennen, wo Niederschlagsmesssstationen liegen und an welchen Orten Wasserstände und Abflüsse erfasst werden. Per Klick in die Karte lassen sich die zugehörigen Metadaten anzeigen und die gewünschten Zeitreihen auswählen, um sie anzusehen oder zu exportieren. Zusätzlich werden in zwei verschiedenen Layern Radar-Niederschlagsdaten angeboten.

Alle Layer werden – wie die anderen WWI-Layer auch – als WFS-Layer über den Geo-Server konfiguriert. Der Geo-Server liest die Layer dazu aus der Datenbank aus.

Querprofildaten per Viewer verfügbar

Der Niersverband nutzt bereits die Jabron-Datenbank als Werkzeug zur lokalen Verwaltung von Querprofildaten. Daraus werden konsolidierte Versionen erzeugt und in die zentrale Oracle-Datenbank des WWI übernommen.

Mit dem von Hydrotec entwickelten Querprofil-Viewer wird dieser zentrale einheitliche Datenbestand über das WWI verfügbar gemacht. So erhalten Mitarbeiter des Niersverbandes Zugriff auf die Daten und Ergebnisse hydraulischer Modelle, ohne sich mit den Details der Modellierung befassen zu müssen.

Für die Programmierung des Querprofileditors setzte Hydrotec die JavaScript-Bibliothek „Plotly 3“ ein, die moderne Grafikfunktionen nutzt (WebGL für 3D).

Mit dem Querprofil-Viewer erhalten alle Mitarbeiter Zugriff auf die zentrale Qerprofildatenbank. Sie enthält die Lage der Querprofile, Vermessungspunkte, IST- und Prognosezustand und Abflusswerte.

Tabellarische Ansichten

Die WWI-Haupttabellen wurden um folgende Tabellen erweitert:

• Tabelle aller Querprofile
• Tabelle der Querprofilergebnisse: Abflusssituation(Anfangsbedingung), Wasserstände, Fließgeschwindigkeiten

Diese Tabellen enthalten einen Link zum Detaildatenblatt und ins Web-GIS und bieten die Funktionen Sortieren, Filtern und Export nach Excel.

Querprofildaten im Web-GIS

In der WWI-Karte finden die Anwender die Querprofile als Querprofilspuren mit kompletter Spur gemäß Vermessung als Linien. Bei Klick auf ein Querprofil wird die Profilnummer angezeigt. Bei Klick auf die Profilnummer öffnet sich das Detaildatenblatt zum Profil.

Das Detaildatenblatt enthält die wichtigsten Daten des Querprofils und stellt sie in dem interaktiven Querprofil-Viewer grafisch dar. Die Grafik ist im SVG- oder PNG-Format exportierbar.

Auswertungen „Wasserspiegelhöhe“ und „Benetzte Breite“

Zusätzlich zu den vermessenen Profildaten und den Abflusswerten bietet der Querprofilviewer Auswertungen zur Wasserspiegelhöhe (WSP-Höhe) und zur benetzten Breite an.

Die WSP-Höhe wird bezogen auf den Abfluss im Profil visualisiert. Zusätzlich öffnet sich per Klick auf ein Querprofil in der Karte ein Infofenster, das die Abfluss/
Wasserstandstabelle anzeigt.

Die Funktion „Benetzte Breiten visualisieren“ ermöglicht es, Profile im Web-GIS nur dort darzustellen, wo sie benetzt sind. Der Nutzer wählt dazu die Funktion „Profilbelastung“ und einen Berechnungsabfluss (z. B. HQ100) aus.

Viewer auch in anderen Websites verwendbar

Beide Fachmodule wurden so entwickelt, dass perspektivisch Spin-Offs möglich sind, mit denen Zeitreihen und Querprofile im Web auch unabhängig vom WWI visualisierbar sind.

Dipl.-Math. Benedikt Rothe, Dipl.-Biol. Marcus Rudke, Alexander Kaliske, B. Inf.