Seit 2012 betreut und entwickelt geomer das Informationssystem weiter fort, das in seinen vollem Wortlaut „Grundwasserhydrologisches Informationssystem zur Organisation und modellgerechten Aufbereitung von Informationen und Daten" (GIOMAID) heißt. In diesem Jahr hat das Modellierungssystem einen großen Sprung in Richtung digitale Souveränität gemacht und dabei weder an Funktionalität noch an Benutzerfreundlichkeit verloren. Durch die Migration von Esri ArcGIS hin zu OpenSource Technologie konnte geomer das Software-Design der Grundwassermodellierung mehrmals optimieren, was zu Leistungsverbesserungen führte und die operative Nutzung von immer feiner aufgelösten Modellen ermöglicht hat. Das System läuft nun stabil über QGIS – sehr zur Freude der Auftraggeberin, die so die entfallenen jährlichen Lizenzkosten nutzbringender einsetzen kann.
Ein Plugin für viele Anwendungsgebiete
Numerische Grundwassermodelle kommen generell dann zum Einsatz, wenn Grundwasser zur wirtschaftlichen Nutzung entnommen wird, wenn Vorhersagen zur Grundwasserqualität getroffen, wenn Wasserschutzgebiete ausgewiesen, wenn (Schad-)Stofftransporte untersucht, wenn Grundwasserabsenkungen ermittelt und wenn Renaturierungsmaßnahmen geplant werden. GIOMAID wird von der LUBW für die Grundwassermodellierung und für die Kalibrierung des Grundwassermodells von ganz Baden-Württemberg eingesetzt.
Feine Auflösung für belastbare Aussagen
Die vielen Einsatzmöglichkeiten machen die Modelle zu einem wichtigen und teilweise lebensnotwendigen Werkzeug, doch Grundwassermodellierungen sind datenintensive Prozesse. Das gilt vor allem dann, wenn aussagekräftige und belastbare Ergebnisse benötigt werden: Je feiner die Auflösung der Eingangsdaten aus dem hydrogeologischen Modell, je anspruchsvoller wird die Datenhaltung und Datenaufbereitung für nachgelagerte Berechnungsabläufe. Für die hydrologische Simulation nutzt GIOMAID das vom United States Geological Survey (USGS) entwickelte Open-Source Modell MODFLOW 6, das weltweit als Standard für die Simulation und Vorhersagen der Grundwasserbeschaffenheit und für Wechselwirkungen zwischen Grundwasser und Oberflächenwasser gilt.
Hochleistungsfähiges Pre- und Post-Processing und aussagekräftige Visualisierung
Anwender und Anwenderinnen können über das QGIS-Plugin GIOMAID Eingangsdaten aus hoch aufgelösten hydrogeologischen Modellen importieren und speichern, wobei die Daten in das MODFLOW-Format aufbereitet werden. Nach Abschluss der hydrologischen Simulation sind über GIOMAID ein Re-Import und eine anschließende Visualisierung der Ergebnisse in QGIS möglich. Durch ein von geomer entwickeltes intelligentes Datenbankkonzept wird das im Zuge des Pre- und Post-Processing anfallende Datenvolumen auf ein Minimum beschränkt und gleichzeitig die Schnelligkeit der Datenabfrage signifikant erhöht, was den gesamten Workflow verkürzt. Auch bei der Ergebnisvisualisierung kann GIOMAID punkten. Hier steht Nutzer und Nutzerinnen eine Vielzahl an Möglichkeiten zur Verfügung: Neben der flächendeckenden Darstellung der Eingangsdaten sind auch Visualisierungen von Zeitreihen zu Piezometerhöhen, Grundwasserstand, Wasserspiegel, Quellschüttung und Entnahmemengen möglich. Bei der Darstellung der Austauschrate und des Durchflusses können auch einzelne Bereiche ausgewählt werden. Bei der Visualisierung der Bilanzgrößen können unter anderem verschiedene Zonen und Zeitpunkte gewählt werden, wobei verschiedene Optionen offen stehen. Über ein Info-Tool können gezielt Ergebnisse abgerufen werden. Auch Darstellungen von Schnitten durch das Modellgebiet oder automatisierte Berechnungen sind möglich. Ein weiteres Highlight ist das Feature der automatisierten Kartenherstellung, das in puncto Kartenthemen keine (geo)hydrologischen Wünsche offen lässt.
Das Ergebnis
Die eigentliche Leistung liegt im Umfang und in der Komplexität der Migration: Sowohl die ursprüngliche ArcGIS-Extension als auch das neue QGIS-Plugin sind umfangreiche und technisch anspruchsvolle Softwarelösungen mit zahlreichen Funktionen für Pre-Processing, Simulation, Post-Processing und Visualisierung. Diese gewachsene Funktionstiefe vollständig in eine Open-Source-Umgebung zu übertragen, ohne dabei Funktionalität oder Bedienkomfort einzubüßen, war eine anspruchsvolle Aufgabe – und sie ist reibungslos gelungen.
Mit der Umstellung auf QGIS und Open-Source-Technologie hat die LUBW ein Modellierungssystem gewonnen, das leistungsfähiger geworden ist, feiner aufgelöste Modelle im operativen Betrieb erlaubt und zugleich unabhängig von jährlichen Lizenzkosten und einem proprietären Anbieter arbeitet: digitale Souveränität, ohne Abstriche bei Funktionalität und Bedienkomfort.
GIOMAID: Grundwassermodellierung per GIS-Plugin aus offener Quelle
Mit dem Grundwasserhydrologischen Informationssystem GIOMAID kann die Landesanstalt für Umwelt Baden-Württemberg (LUBW) Grundwasserströmungs- und Transportvorgänge mathematisch beschreiben und visualisieren. Mithilfe der Grundwassermodelle lassen sich auch historische Strömungs- und Transportvorgänge reproduzieren, um darauf aufbauend zukünftige Entwicklungen prognostizieren zu können. Insbesondere bei der Planung von Grundwassernutzung und wasserbaulichen Eingriffen sind die Modellierungen aus GIOMAID eine wichtige Entscheidungs- und Planungsgrundlage. Das Simulationssystem steht nun auf einem zukunftsfähigen technologischen Fundament – zur rechten Zeit: Angesichts zunehmender Dürreperioden ist leistungsfähige Grundwassermodellierung wichtiger denn je.
