UML Objektmodell - Datentechnische Grundlage der HydroTools®

 

Die Definition der Datenstruktur bildet eine wichtige Grundlage bei der Softwareentwicklung. Einerseits basieren viele Funktionalitäten auf festgeschriebenen Attributdefinitionen, anderseits sollte eine Fortschreibung des Datenmodells in Grenzen möglich bleiben, um vorhandene Funktionalitäten in modifizierten Datenstrukturen mit geringem Anpassungsaufwand weiternutzen zu können. Dies gilt insbesondere vor dem Hintergrund, dass die Datenstruktur für die Berichtsebene noch nicht abschließend abgestimmt und die datentechnische Situation in den einzelnen Ländern sehr heterogen ist.

Um diesen Anforderungen gerecht werden zu können, wurde sowohl bei der Softwareentwicklung als auch bei der Abbildung der Datenstrukturen auf Verfahren gesetzt, die ein Höchstmaß an Flexibilität ermöglichen.


hydrotools klassen

 

Grundlage für die Datenmodellierung bildet die Unified Modeling Language (UML). Die Vorteile dieser graphisch gestützten Datenmodellierung liegen für die Fachverwaltung u.a. in der offenen Dokumentation und der technischen Standardisierung der Fachdaten. Die Möglichkeit der iterativen Weiterentwicklung der Geodatenbank soll insbesondere die sich ständig präzisierenden Anforderungen bei der Umsetzung der EU-WRRL aufgreifen und langfristig eine optimierte Datenhaltung und bessere technische Zusammenarbeit zwischen Fachreferaten, Servicestellen und Auftragnehmern ermöglichen.

Derzeit stehen unseren Kunden zwei objektorientierte UML-Modelle zur Verfügung. Im Datenmodell "EU WRRL" werden die Anforderungen der EU-Wasserrahmenlinie umgesetzt und im Datenmodell "WaWi" (Wasserwirtschaft) die Datenstrukturen des Niedersächsischen Landesbetriebes für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz (NLWKN).

Grundsätzlich sind die Datenmodelle für abweichende Anforderungen über Microsoft Visio modifizierbar und lassen sich durch Standardwerkzeuge unter ArcCatalog in einer Personal- oder SDE-Geodatabase importieren.

Auf Anfrage stellen wir Behörden der Wasserwirtschaftsverwaltung die UML-Objektmodelle gerne zur Verfügung. Wenden Sie sich an unseren Standort in Dortmund.


UML-Objektmodell "EU WRRL"

Über das UML-Objektmodell "EU WRRL" wurden im ersten Schritt die Datenvorgaben des "LEITFADEN[S] ZUR UMSETZUNG DER GIS-ELEMENTE DER WRRL" (GIS-Arbeitsgruppe; 2002) berücksichtigt und als ESRI-Geodatabase Datenstruktur abgebildet. Um mit den Anforderungen des "WasserBLIcKs" kompatibel zu bleiben, erfolgten nach der ersten Umsetzung des Datenmodells geringfügige Anpassungen. Abweichend zu den datentechnischen Vorgaben der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) wurden jedoch die Gewässerkörper und -segmente als Eventthemen modelliert. Diese Vorgehensweise bietet den großen Vorteil, dass sich die Themen maßstabsübergreifend verwenden lassen und nur einmal vorgehalten und gepflegt werden müssen. Der Austausch mit den Schablonen des "WasserBLIcKs" ist nach wie vor gewährleistet.


UML-Objektmodell "WaWi"

Das UML- Objektmodell "WaWi " bildet die Anforderungen des NLWKN für Gewässerdaten und gewässerbezogene Fachdaten ab. Es ergänzt das Modell "EU WRRL" um Datensätze im Bearbeitungsmaßstab 1:25.000 (DLM25 und andere Fachdaten) und Berichtsmaßstab 1:1.000.000 (DLM1000W), die für die Bestandsaufnahme, Maßnahmen- und Bewirtschaftungsplanung notwendig sind.
Durch den weitgehenden Einsatz der Esri-Event-Technologie für Fließgewässer bezogene Fachdaten, wie beispielsweise die Struktur- oder Gewässergüte lassen sich diese Daten sowohl für den Bearbeitungsmaßstab als auch für den Berichtsmaßstab verwenden. Eine redundante Datenhaltung und -pflege entfällt somit.

Auf Anfrage stellen wir Behörden der Wasserwirtschaftsverwaltung die UML- Datenmodelle gerne zur Verfügung. Wenden Sie sich an unseren Standort in Dortmund.


Datenbasis

Die Datengrundlage bilden vorrangig die Geobasisdaten des Amtlichen Topographisch-Kartographischen Informationssystems (ATKIS) der Landesvermessungsämter. Insbesondere die Vektordaten des Digitalen Landschaftsmodells (DLM25/2 bzw. DLM25/3) und das im Esri-GRID-Format aufbereitete Digitale Geländemodell DGM5 sind für die Bearbeitung der EU-WRRL von besonderer Bedeutung. Die Daten aus dem DLM25 wurden unter Verwendung unserer Schnittstelle ALK/ATKIS-Reader aus dem EDBS-Format in das Coverage- bzw. Geodatabase-Format sowohl als thematische Einzellayer als auch in Form eines Gesamtlayers für die Bearbeitung der EU-Wasserrahmenrichtlinie konvertiert.

Für die Berichtsebene sind darüber hinaus noch die Daten des DLM1000 der BKG (Bundesanstalt für Kartographie und Geodäsie) und die aufbereiteten Daten des DLM1000W der BfG von besonderer Bedeutung.


Datenaufbereitung

Für die Objektarten aus dem Themenbereich "Gewässer" wurde zwischen der LGN und dem Niedersächsischen Landesbetrieb für Wasser-, Küsten- und Naturschutz (NLWKN) ein fachlicher Austausch etabliert.

Nach der Erstkonvertierung der Gewässerdaten wurde mit Hilfe der ersten HydroTools®-Version unter ArcInfo-Workstation ein vollständiges, topologisch korrektes Gewässersystem für das gesamte Bundesland Niedersachsen entsprechend der aktuellen LAWA-Richtlinie aufgebaut. Dies beinhaltet die Generierung von Gewässer-Mittelachsen bei flächenhaft ausgeprägten ATKIS-Gewässern sowie den Lückenschluss zwischen Gewässerlinien und Gewässermittelachsen. Nach Beendigung der Arbeiten stand ein topologisch geschlossenes Gewässernetz für weitergehende Arbeiten zur Verfügung.

Neben dem Gewässernetz wurden auch die Einzugsgebietsgeometrien (Hydrographische Karte) sowohl geometrisch als auch attributiv überarbeitet und auf das Gewässernetz abgestimmt. Auch hierfür wurden Funktionen der HydroTools® eingesetzt, mit deren Hilfe Inkonsistenzen schnell identifiziert und behoben werden konnten .

Zusätzlich zu den beschriebenen Datenebenen mussten gewässerbezogene Fachdaten, die z.T. basierend auf alten Gewässergeometrien aufgenommen wurden, in Event-Layer umgewandelt werden. Der weitaus überwiegende Anteil dieser Daten konnte unter Verwendung der Standardfunktionen von ArcGIS in Event-Layer überführt werden. Der verbleibende Rest wurde mit Hilfe des EventFreihand-Tools der HydroTools® überarbeitet.