Aufbau eines webbasierten Netzinformationssystems mit CAD und freier Software

1 Ausgangssituation Die Werraenergie GmbH in Bad Salzungen ist als regionaler Energiedienstleister zuständig für die Belieferung von rund 20.000 Haushalten in zwei Thüringer Landkreisen mit Gas und Wärme. Anfang 2013 übernahm das Unternehmen zudem den Betrieb des regionalen Stromnetzes und beliefert seitdem zusätzlich rund 6.000 Haushalte mit Strom. Insgesamt werden zur Zeit 826 km Rohrnetz betreut, die Nacherfassung des Stromnetzes hält noch an.

Neben der Aufgabe als reiner Energielieferant agiert die Werraenergie auch als technischer Betreiber der Energienetze sowie als Beratungsstelle für Energie und Ressourcenschutz. Dementsprechend umfangreich sind auch die Anforderungen der verschiedenen Fachbereiche an Software zur Wahrnehmung der jeweiligen Aufgaben.

Im Zuge der Übernahme des Stromnetzes und den daraus resultierenden Anforderungen an Netzdokumentation, Beauskunftung und Planung, entschied sich das Unternehmen für die Ablösung der bestehenden dezentralen Softwarelösung durch ein zentrales webbasiertes Netzdokumentationssystem. Folgende Module sollten umgesetzt werden:

Erfassung und Pflege des Netzes über bewährte CAD-Software Speicherung der Daten in einer zentralen Datenbank Umsetzung verschiedener Webapplikationen für OGC-konformes WebGIS Netzauskunft Wartungsmanagement Dokumentenmanagement Trassenplanung Störungsmanagement mobiles GIS

2 Umsetzung Die Umsetzung erfolgte als OGC-konforme Geodateninfrastruktur, da sowohl die Übernahme von Daten der Landesvermessung (Luftbilder, Liegenschaftsdaten) als auch die Abgabe von Daten in Form von Diensten (z.B. für die Webauskunft) vorgesehen ist. Zum Einsatz kamen neben OpenSource-Software wie MapServer, PostgreSQL/PostGIS und Mapbender3 auch AutoCAD Map.

2.1 Datenübernahme Die Erfassung der Netzdaten erfolgte bisher ausschließlich über CAD in eine Oracle-Datenbank. Das vorliegende Datenmodell musste daher zunächst in eine OGC-konforme Struktur überführt werden. Zum Import der Daten in die PostgreSQL-Datenbank wurde die freie Software GeoKettle verwendet, ein räumliches ETL-Programm, mit dem Geodaten extrahiert, transformiert und geladen werden können. Ziel war es, die im alten Datenmodell in verschiedenen Tabellen verteilt vorliegenden Daten in einer Tabelle zu aggregieren. Sachdaten und Geometrien (als Textfelder mit X/Y-Werten) waren zudem auf verschiedenene Tabellen verteilt und sollten ebenfalls zusammengeführt werden. Ein weiteres „CAD-typisches“ Problem war, dass in den Tabellen neben dem eigentlichen Objekt auch dessen Beschriftung als eigener Datensatz vorlag. Diese sollten voneinander getrennt und in einer separaten Annotation-Tabelle abgelegt werden. Für die verschiedenen datenmodellierenden Aufgaben wurden mit GeoKettle Transformationsmodelle erstellt, die für alle zukünftigen Importe eingesetzt werden können. Diese Modelle enthalten ähnlich einem Skript alle notwendigen Prozesse für die Datenmigration, angefangen beim Einlesen der Daten aus den verschiedenen Datenquellen über die Transformationen der Daten in das neue Modell bis hin zur Erzeugung der neuen Datenbankstruktur und dessen Befüllung.

Ergebnis der Migration war ein objektbasiertes Datenmodell mit klarer Zuordnung von Lage, Attributen und Geometrien im OGC simple feature model.

2.2 Erfassung und Pflege mit AutoCAD Map Die Erfassung und Pflege der Objekte sollte auch weiterhin an leistungsstarken Desktop-Arbeitsplätzen mittels CAD erfolgen. Die Wahl fiel auf AutoCAD Map mit konfektionierten Erfassungsmasken. Durch Nutzung der OSGeo-Software FDO Data Access Technology kann das CAD direkt in die zentrale PostgreSQL-Datenbank speichern. Durch die Software konnte ein direkter Datenaustausch zwischen Erfassungsplätzen und Fachanwendungen eingerichtet werden, der die permanente Aktualität der Datengrundlage für alle Anwendungen sicherstellt.

2.3 Webapplikationen Bei den bisher eingesetzten Fachanwendungen handelte es sich um Desktop-Programme, die zum Teil auf separate Datenquellen zugriffen. Eine zentrale Datenbank für alle Anwendungen existierte nicht. Ziel des neuen Netzinformationssystems sollte es dementsprechend sein, den aktuellen Leitungsdatenbestand für die oben genannten Anwendungen verfügbar zu machen. Die Umsetzung sollte webbasiert erfolgen; zum einen, um arbeitsplatzunabhängig auf alle Applikationen zugreifen zu können, zum anderen um zukünftig weitere Anwendungen wie eine Internetauskunft oder mobile Lösungen realisieren zu können.

Die Umsetzung erfolgte mit UMN MapServer und Mapbender3.

3 Zielsetzung und Schwerpunkt des Vortrags Ziel des Vortrags soll es weniger sein, die Umsetzung des Netzinformationssystems als OGC-konforme GDI zu beschreiben, sondern vielmehr auf die Besonderheiten und Herausforderungen des Projektes einzugehen.

Hervorgehoben werden vor allem folgende Aspekte:

Überführung der bestehenden Datenbankstruktur in ein zentrales, relationales und OGC-konformes Datenmodell: Die eingesetzte Software GeoKettle ist ein leistungsstarkes und intuitives Tool zur Automatisierung komplexer Datenmigrationen. Die bei dem Projekt gemachten Erfahrungen sind interessant für alle Fachanwender, die große Mengen an Sach- und Geodaten verwalten. Kopplung von CAD- und GIS-Welt mit FDO: Mit der FDO Data Access Technology wurden nicht nur freie und proprietäre Software miteinander gekoppelt, viel interessanter ist die Verknüpfung von CAD und GIS-Welt über einen zentralen Datenbestand. Das System stellt somit für alle Bereiche, in denen CAD und GIS eine Rolle spielen, eine interessante Lösung dar, wie der Energie- und Versorgungssektor, Facilitymanagement oder Stadt- und Landschaftsplanung.