Amarex, ABIMO, A- was? Vom wissenschaftlichen Modell zur Web-App

Ein komplexes wissenschaftliches Modell in eine praxisnahe Web-Anwendung zu übersetzen, um die Stadtentwicklung für Extremwetter fit zu machen – gar keine so einfache Aufgabe. Wie genau kommt man vom Wasserhaushaltsmodell zur Visualisierung in der Web-App? Jakob Sawal aus dem Team Digital Services berichtet von Herausforderungen und Learnings – und erklärt, was Regenwasser mit Karten-Tools zu tun hat.

Ein Webtool, das Planer:innen bei der Bewertung dezentraler Maßnahmen des Regenwassermanagements unterstützen soll – das ist eines der erklärten Ziele des bundesweiten Forschungsprojekts AMAREX (kurz für: „Anpassung des Managements von Regenwasser an Extremereignisse“). Im Team Digital Services entwickeln wir dafür einen Prototyp auf Basis des Open-Source-Frameworks Masterportalt.

Amarex oder: Wozu Regenwasserbewirtschaftung?

Infolge des Klimawandels treten Extremwetterereignisse immer häufiger auf. Besonders stark verdichtete Großstädte sind davon betroffen. Bei Starkregen laufen die Keller voll, in Dürrephasen fehlt dem Stadtgrün lebensnotwendiges Wasser. Ursache ist vor allem die Abweichung vom natürlichen Wasserhaushalt. Während auf naturbelassenen Fläche etwa ein Viertel des Regenwassers versickert und drei Viertel verdunstet, fließt in stark versiegelten Städten rund zwei Drittel ungenutzt ab. Dieses Wasser steht dem Stadtgrün und damit der lokalen Klimaregulation nicht mehr zur Verfügung.

Hier setzen Regenwasserbewirtschaftungsmaßnahmen (kurz: RWB-Maßnahmen) an. Sie halten überschüssiges Regenwasser zurück, verringern potenzielle Schäden und speichern Wasser, das in Dürrezeiten genutzt werden kann. Man spricht hier von Maßnahmen der blau-grünen Infrastruktur, wobei das Blau das Wasser symbolisiert und Grün die Pflanzenwelt, die dieses konsumiert und über die Verdunstungsleistung das Stadtklima verbessern.

Für das Forschungsprojekt wurden bereits bestehende RWB-Maßnahmen durch unsere Verbundpartner an der RPTU in Kaiserlautern und der Universität Stuttgart untersucht. Das Ziel hierbei war die Weiterentwicklung zu RWB+ Maßnahmen, wobei das Plus für die verbesserte Rückhaltungsleistung steht, sowie RWB-N Maßnahmen, welche sich der Nutzbarmachung des Regenwassers widmen.

ABIMO oder: Wie kommt das Wasserhaushaltmodell ins Web?

Als Grundlage zur Wirkungsmessung solcher RWB-Maßnahmen dient das wissenschaftliche Wasserhaushaltmodell ABIMO. Es wurde Anfang der 1990er Jahre von der Bundesanstalt zur Gewässerkunde entwickelt und für Berliner Verhältnisse angepasst. Im Rahmen des AMAREX-Projekts hat sich das Kompetenzzentrum Wasser Berlin diesem wissenschaftlichen Modell angenommen und für die Nutzung in einer Web-App aufbereitet, indem eine ansprechbare API-Schnittstelle entwickelt wurde. Des Weiteren wurde das in die Jahre gekommene wissenschaftliche Modell mit neu entwickelten RWB-Maßnahmen erweitert und gemeinsam mit den Städten Köln und Berlin angepasst, um auch aktuellen Anforderungen weiterhin gerecht zu werden. Kern der Weiterentwicklung ist das Maß ΔW (delta-W). Es quantifiziert die Gesamtabweichung des lokalen Wasserhaushalts vom unbebauten Referenzzustand. Dieser kumuliert wichtige Faktoren in einen leicht interpretierbaren Prozentwert, welcher es auch Laien ermöglicht sich einen einfachen Einblick über die zu betrachtende Situation zu verschaffen.

Zusammen mit weiteren Analysetools, wie beispielsweise thematischem Kartenmaterial, sowie den sogenannten Potentialkarten, aber auch Berechnungstools zur Dimensionierung von verschiedenen technischen Anlagen galt es nun diesen kleinteiligen Werkzeugkoffer in ein webbasiertes Planungstool zu überführen. Dafür fiel die Wahl auf das Framework Masterportal. Es ist ein Geoportal, das insbesondere für Anwendungen in der öffentlichen Verwaltung entwickelt wurde.

Für die Umsetzung des Tools war eine Anwendung gefragt, die Karten anzeigen, wissenschaftliche Modellierungen integrieren und gleichzeitig intuitiv bedienbar sein sollte. Das Masterportal erfüllte diese Anforderungen: Es ist Open Source, browserbasiert, nutzt standardisierte Schnittstellen wie WMS und WFS und lässt sich durch Add-ons individuell erweitern. Besonders für Nutzer:innen aus der Verwaltung, die bereits mit Geoportalen arbeiten, bietet es eine vertraute Umgebung.

Herausforderungen und Learnings bei der Umsetzung

Trotz seiner Vorteile brachte die Integration des Amarex-Webtools in das Masterportal technische und gestalterische Herausforderungen mit sich:

1. Starre Layoutstruktur

Das Masterportal definiert eine feste Container-Struktur mit einem zentralen Kartenbereich sowie primären und sekundären Inhaltscontainern. Innerhalb dieses Rahmens mussten alle projektspezifischen Funktionen – von der Suchfunktion über Call-to-Actions bis hin zu Modulen wie Wasserhaushaltsberechnung und Report-Erstellung – untergebracht werden. Das erforderte eine enge Abstimmung zwischen Design, technischer Umsetzung und Nutzerführung.

2. Individuelle Kartenlisten-Elemente

Der standardmäßige LayerTree entsprach nicht den funktionalen und visuellen Anforderungen des Projekts. Daher wurde ein eigenes Komponenten-Design für Hintergrund- und Themenkarten entwickelt – inklusive eines modifizierten Transparenzreglers, der die Deckkraft intuitiver von 100 % auf 0 % steuert.

3. Umgang mit externen Legenden

Ein kleiner, aber nicht zu unterschätzender Aspekt war die Einbindung von Legenden als Bilddateien. Da diese aus externen Quellen stammen, fügten sie sich visuell nicht nahtlos in das UI-Design ein. Eine designkonforme Standardisierung wäre hier ein sinnvoller Ansatz für zukünftige Weiterentwicklungen.

4. Technische Einschränkungen

Das fehlende App-Routing im Masterportal erschwerte die Verwaltung dynamischer Inhalte. Workarounds – etwa beim Upload von Projektkonfigurationsdateien – mussten implementiert werden, um Layoutsprünge zu vermeiden und ein flüssiges Nutzererlebnis zu gewährleisten.

5. Umgang mit Updates

Ein weiterer Punkt, der sich im Projektverlauf als herausfordernd erwies, war die Arbeit mit Updates. Individuelle Anpassungen am Masterportal erschweren die Integration neuer Versionen: Updates müssen manuell eingepflegt und auf Kompatibilität mit den bestehenden Erweiterungen geprüft werden. Das bedeutet zusätzlichen Aufwand – insbesondere bei tiefgreifenden UI-Anpassungen. Für zukünftige Projekte wäre ein modulareres Komponenten-Framework wünschenswert, das Updates besser auffängt und individuelle Erweiterungen entkoppelt.

Fazit: Zwischen Standard und Individualität

Das Masterportal hat sich als solide Grundlage für die Entwicklung des Amarex-Webtools erwiesen – insbesondere im Hinblick auf die Kartenanzeige und die Interaktion mit Geodaten. Die Dokumentation war hilfreich, das Framework selbst jedoch teilweise etwas starr, um die individuellen Anforderungen des Projekts vollständig abzudecken. Dank der Add-on-Struktur konnten zwar eigene Module integriert werden, die Anpassung bestehender Komponenten stellte jedoch eine Herausforderung dar. Für zukünftige Anwendungen wünschen wir uns ein flexibleres Komponenten-Tool, das sich gezielt auf Geoinformationen konzentriert und individuelle UI-Anpassungen besser unterstützt. Damit die Wasserstadt der Zukunft Realität werden kann.