Landeshochwasserzentrum Sachsen

Big Data im Kampf gegen das Hochwasser

| Autor / Redakteur: Nicole Dau / Nico Litzel

Leuba während des Hochwassers im August 2010
Leuba während des Hochwassers im August 2010 (Bild: gemeinfrei/ Fotograf: LTV / CC0)

T-Systems Multimedia Solutions hat ein Hochwasserinformations- und -managementsystem (HWIMS) für das Landeshochwasserzentrum Sachsen entwickelt, das Daten von 470 Messstellen an neun Flussgebieten in Sachsen permanent auswertet und sie automatisiert an 1.300 Empfänger sendet. Potenziell Betroffene können so frühzeitig gewarnt werden und Schutzmaßnahmen ergreifen

Veränderte Flussläufe, flussnahe Siedlungen und Extrem-Wetterlagen mit hohen Niederschlagsmengen sorgen zunehmend für verheerende Überschwemmungen. Dem Landeshochwasserzentrum (LHWZ) Sachsen am Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie kommt dabei die Aufgabe zu, die Pegel der sächsischen Gewässer ständig zu überwachen, vor Hochwassergefahr rechtzeitig zu warnen und potenziell Betroffene sofort zu informieren.

Das kann nur gelingen, wenn die Niederschlagsmengen und Pegelstände, Warnungen vom Deutschen Wetterdienst sowie weitere relevante hydrologische und meteorologische Informationen zentral erhoben, ausgewertet und automatisch kommuniziert werden können – und das quasi in Echtzeit. Nur so lassen sich je nach Warnstufe die passenden Schutzmaßnahmen durch Bürgermeister, Kommunen, Feuerwehr, Katastrophenschutz und weitere Behörden in die Wege leiten.

Nach der Flutkatastrophe 2002, die deutschlandweit 21 Todesopfer und einen wirtschaftlichen Schaden von mehr als acht Milliarden Euro verursachte, implementierte das heutige Landeshochwasserzentrum daher ein neues Warnsystem. Im Laufe der Zeit zeigten sich jedoch eine Reihe von Schwachstellen und Risiken. Inzwischen war das Tool auch technisch veraltet. Deshalb sah das Landeshochwasserzentrum Sachsen 2010 die Notwendigkeit einer neuen Lösung. In T-Systems Multimedia Solutions (MMS) fand die Behörde einen kompetenten Partner, der ein völlig neues und hoch performantes Hochwasserinformations- und -managementsystem (HWIMS) entwickelte, das seit 2015 in Betrieb ist.

Zeit für eine neue, performante Lösung

„Die größten Vorteile des Angebots von T-Systems MMS lagen für uns in der vorgeschlagenen modularen Bauweise der Lösung, bei der problemlos einzelne Komponenten ausgetauscht werden konnten, ohne dass gleich das ganze System neu aufgesetzt werden muss“, erinnert sich Dr. Uwe Müller, verantwortlicher Abteilungsleiter im Sächsischen Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie. Wichtig war außerdem, dass das neue Tool unabhängig von der Hardware läuft. „Beim Vorgängersystem hat die starke Verknüpfung mit der Hardware immer wieder zu Problemen bei der Weiterentwicklung und bei Updates geführt. Darüber hinaus konnte die T-Systems MMS eine deutlich höhere Ausfallsicherheit gewährleisten, die bei einer erhöhten Anzahl von Zugriffen im Katastrophenfall für uns elementar ist“, so Dr. Müller.

Im Katastrophenfall ist mit einigen Millionen Zugriffen auf das Webportal zu rechnen. Durch eine Zwei-Strang-Lösung konnte T-Systems Multimedia Solutions der Anforderung einer hohen Funktions- und Ausfallsicherheit gerecht werden: Falls ein Server ausfallen sollte, springt eine Doublette sofort ein. Umfangreiche Last- und Performancetests während und nach der Entwicklungsphase bestätigten das implementierte Sicherheitskonzept für den hochverfügbaren Betrieb.

Webportal für Bürger und nahtlose Einbindung von Daten externer Lieferanten

Alle fünf bis 15 Minuten wird das Portal mit aktuellen Daten der über 470 Messstationen aus ganz Sachsen gespeist.
Alle fünf bis 15 Minuten wird das Portal mit aktuellen Daten der über 470 Messstationen aus ganz Sachsen gespeist. (Bild: Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie)

Das nach außen sichtbarste Aushängeschild des HWIMS von T-Systems Multimedia Solutions ist ein für alle Bürger zugängliches Webportal, das auf einem Java Application Server basiert und mit einer Oracle Datenbank verknüpft ist. Im 5- bis 15-Minuten-Takt wird das Portal mit aktuellen Daten der über 470 Messstationen aus ganz Sachsen gespeist und ist auch auf mobilen Endgeräten verfügbar. Im Webportal können Interessenten Pegelstände von neun Flussgebieten in Sachsen nahezu live nachverfolgen, Grafiken sowie zum Teil auch Prognosen einsehen und downloaden.

Für eine nahtlose Integration externer Anwendungen sorgt der Camel Enterprise Service Bus. So fließen beispielsweise auch Daten des Deutschen Wetterdienstes und der Landestalsperrenverwaltung in die Berechnungen der Hydrologen mit ein, außerdem Niederschlagsdaten und Daten von flussaufwärts gelegenen Messstationen in Polen und Tschechien. Somit ist eine noch frühzeitigere Vorhersage von ansteigenden Pegeln möglich, für das Einzugsgebiet der Elbe beispielsweise bis zu 60 Stunden im Voraus.

Ab der Warnstufe 3 von insgesamt 4 leitet das Landeshochwasserzentrum auch Informationen an Radiosender und regionale Tageszeitungen weiter, um die Bevölkerung durch Verkehrs- und Störungsmeldungen zusätzlich zu warnen. Darüber hinaus liefert das HWIMS Daten an den MDR als Videotext und an das länderübergreifende Hochwasserportal, in dem Nutzer festlegen können, ab welchem Pegelstand sie eine automatische Push-Nachricht erhalten wollen. Auch die WarnWetter-App des Deutschen Wetterdienstes und weitere Apps versorgt das HWIMS mit Informationen.

Um die Nutzer mit dem neuen System vertraut zu machen und Berührungsängste abzubauen, führte T-Systems Multimedia Solutions Anwenderschulungen für die Mitarbeiter im Landeshochwasserzentrum und im IT-Fachbereich durch.

Automatisierte Warnung vor Hochwasser über unterschiedliche Kanäle

Überblick: Automatisierte Hochwasserwarnung über unterschiedliche Kanäle
Überblick: Automatisierte Hochwasserwarnung über unterschiedliche Kanäle (Bild: Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie)

Das neue Hochwasserinformations- und -managementsystem ist in der Lage, präzisere Warnungen für die inzwischen über 50 Warngebiete in den neun Flussgebieten zu treffen. So können die Mitarbeiter Informationen wesentlich gezielter an die Empfänger in den tatsächlich betroffenen Orten verschicken, die zuvor oft unnötig alarmiert wurden.

Auch für die Mitarbeiter des Landeshochwasserzentrums bringt das Hochwasserportal deutliche Erleichterungen: Während sie früher jede Warnung manuell eingeben mussten, Word-Dokumente ausdrucken und diese händisch als Fax verschicken, Sprachnachrichten selbst einsprechen oder E-Mails schreiben mussten, versendet das neue System diese Warnungen alle automatisch. Per SMS, als Anruf oder auch als Fax erhalten alle registrierten Empfänger bereits bei der ersten Warnstufe eine Nachricht, um rechtzeitig informiert zu sein.

Und auch für die über 1.000 Pflichtempfänger, das sind alle wichtigen Institutionen wie Feuer- und Wasserwehr, Bürgermeister, Landesdirektionen und Katastrophenschutzbehörden, ist die neue Anwendung nutzerfreundlicher: „Früher mussten sie nach dem Erhalt einer Warnung erst einen vierstelligen Code als Empfangsbestätigung senden“, erläutert Dr. Müller. „Heute reicht beispielsweise eine einfache, kurze Antwort auf eine SMS, damit wir sicher sein können, dass die Pflichtempfänger die Nachricht erhalten haben. Durch die Automatisierung bleibt uns somit mehr Zeit, die Daten zu erfassen und auszuwerten.“

Einfache Handhabung und Warnung bis 60 Stunden im Voraus

„Die Vorteile des neuen Hochwasserinformations- und -managementsystems haben unsere Mitarbeiter schnell zu schätzen gelernt“, resümiert Dr. Müller rückblickend. Schließlich lässt sich das Portal gegenüber dem Vorgängersystem leichter handhaben und viele Prozesse wurden merklich einfacher. Informationsverluste treten deutlich seltener auf. Und die leistungsstarke Big-Data-Anwendung, in der mittlerweile 200 Millionen Datensätze hinterlegt sind, ermöglicht nun Hochwasserwarnungen zu einem früheren Zeitpunkt.

Darüber hinaus ist die Außenwirkung des Hochwasserportals nicht zu unterschätzen. Dadurch, dass aktuelle und zukünftige Pegelstände transparent sind, kann Bürgern und Institutionen ein großes Stück Sicherheit vermittelt werden, da sie nun kaum mehr von Hochwasser überrascht werden. Schäden können so wesentlich besser vermieden und Gefahr für Leib und Leben abgewendet werden.

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