Einbindung einer landkreisweiten GIS-Lösung in eine moderne E-Government-IT-Umgebung

1. Zusammenfassung

Neben den klassischen Verwaltungstätigkeiten haben die modernen Kommunen inzwischen eine Vielfalt an neuen Aufgabenbereichen mithilfe von E-Government-Technologien abzudecken. Kommunale Geoinformationssysteme (GIS) unterstützen sie bei diesen Aufgaben maßgeblich.

Aus diesem Grund hatte sich 2002 auch das Landratsamt Cham zur Einführung eines GIS entschlossen. Man bezieht dabei neben einer hausinternen, sachgebietsübergreifenden GIS-Lösung auch die kreisangehörigen Gemeinden und Zweckverbände in ein landkreisweites, interkommunales Gesamtkonzept mit ein.

Eine der grundsätzlichen Herausforderungen hatte darin bestanden, diese Lösung optimal in das langjährig gereifte und laufend modernisierte IT-Konzept des Landkreises und damit auch in sein kommunales Behördennetz zu integrieren.

2. Der Landkreis Cham

Der Landkreis Cham liegt im Südosten der Oberpfalz unmittelbar an der Grenze zu Tschechien. Die Nachbarlandkreise sind Regensburg, Schwandorf, Straubing-Bogen und Regen.

Als Grenzgebiet zu den Staaten des ehemaligen Ostblocks war der Landkreis Cham infolge des Krieges und des „Eisernen Vorhangs“ über 40 Jahre in eine extreme Randlage innerhalb der Volkswirtschaft gedrängt. Bis zur Öffnung der Grenze wurde der Landkreis als strukturschwacher Raum in europäischer Randlage eingestuft, der in der wirtschaftlichen und infrastrukturellen Entwicklung hinter dem bundesdeutschen Durchschnitt zurückblieb. Mit der Öffnung der Grenze gewann diese Region als Brücke zum Osten eine völlig neue Bedeutung.

Der Landkreis Cham hat 39 Kommunen. Diese gliedern sich in 6 Städte, 5 Märkte und 28 Gemeinden. Der Landkreis hat etwa 130.000 Einwohner und besitzt hierfür die relativ große Fläche von ca. 1.500 km². 72 km der Landkreisgrenze sind zugleich Staatsgrenze zu Tschechien.

Seit Mitte der 90er-Jahre geht es dem Landkreis Cham verstärkt darum, Ziele und Strategien für eine positive und nachhaltige Entwicklung im ökonomischen, ökologischen und sozialen Bereich zu definieren sowie die vorhandenen Potenziale zu erkennen und entsprechend zu nutzen.

Der Stellenwert einer modernen Verwaltung, also auch der von E-Government, wurde für die Bewältigung dieser Aufgaben vor Ort frühzeitig erkannt.

3. E-Government im Landkreis Cham

Die Verwaltung des Landkreises Cham befindet sich derzeit, wie wohl alle Verwaltungen,  in einer Situation, in der es sehr schnelllebig zu erheblichen gesellschaftspolitischen Umwälzungen kommt. Gerade die immer rascher fortschreitende technologische Entwicklung trägt hierzu einen beträchtlichen Teil bei.

Hiervor will sich das Landratsamt Cham mit seinen kreisangehörigen Gemeinden keinesfalls verschließen.

3.1 Die Bedeutung von E-Government für den Landkreis

Die Bürger des Landkreises erwarten eine moderne, kundenorientierte und transparente Verwaltung. Die Aufgeschlossenheit gegenüber neuen Technologien und die Nutzung neuer Kommunikationswege sind die Gebote der Zeit, um die immer vielfältiger werdenden Dienstleistungen der Verwaltung auch künftig sicherstellen zu können.

Durch die Maßgebliche Umsetzung von Verwaltungsprozessen auf elektronische Medien mit medienbruchfreier Datenverarbeitung sollen Landratsamt und kreisangehörige Kommunen, zumindest aus Sicht der Bürger, mittelfristig eine Einheit bilden.

Dabei darf jedoch der Blick nicht allein auf die Technik oder die organisatorische Machbarkeit gerichtet sein. Die konkreten Bedürfnisse aller Nutzer, egal ob nun Mitarbeiter in der Verwaltung oder Bürger, müssen berücksichtigt werden.

Erst wenn der Einsatz moderner E-Government-Technik dazu beitragen kann, diesen Bedürfnissen besser und schneller gerecht werden zu können, sind die damit verbundenen Aufwände vor Ort auch gerechtfertigt.

3.2 E-Government gab und gibt es nicht gratis

„Das E-Government“ schlechthin gibt es ohnehin nicht. Zudem lässt sich in diesem Zusammenhang nichts in „dem einem Gesamtprojekt“ umsetzen. Stattdessen erfordert E-Gov-orientiertes Handeln ein langfristiges und sukzessives Denken. Daher sollte ein strategisch ausgerichtetes Konzept den Bedarf, den Nutzen und die Kosten hierfür in Einklang bringen.

Insbesondere die politischen Entscheidungsträger müssen hier den richtigen Weg in Form von konkreten, realisierbaren Umsetzungsaufträgen formulieren und ggf. auch behördenübergreifend an einem Strang ziehen. Nur so kann die Dynamik des technologischen Wandels fortlaufend berücksichtigt werden.

Gerade in einer Zeit immer knapper werdender finanzieller Handlungsspielräume ist es für die Umsetzung von E-Government erforderlich, angemessene Haushaltsmittel und vor Allem hinreichend qualifiziertes Fachpersonal zur Verfügung zu stellen.

Auch in Cham standen zu Beginn der Umsetzung von grundlegenden E-Government-Projekten erhebliche Investitions- und Personalkosten einem nicht konkret messbaren Nutzen gegenüber. Deren Rechtfertigung steht zwischenzeitlich jedoch längst außer Frage.

4. Kommunales Behördennetz und IT-Konzept

Die organisatorische wie die technische Umsetzung von E-Government erfordert zunächst ausschließlich im internen Verwaltungsbereich sehr viele Vorarbeiten. Erst wenn diese „Hausaufgaben“ gemacht sind, kann auch mit der gebotenen Nachhaltigkeit daran gegangen werden, öffentlichkeitswirksame E-Government-Anwendungen für Bürger anzubieten.

Die beiden wichtigsten technischen „Hausaufgaben“ waren bislang die Implementierung eines  Kommunalen Behördennetzes (KomBN) und die Realisierung eines langfristig modernen, homogenen und skalierbaren IT-Konzeptes.

4.1 Kommunales Behördennetz

Die Grundvoraussetzung für alle E-Government-Bemühungen im Landkreis Cham bildet das bereits seit 1996 produktive KomBN, über das alle kreisangehörigen Gemeinden, Landratsamt, Außenstellen, World Wide Web (WWW) und Bayerische Kommunikationsnetze (BayKom) miteinander verbunden sind. Diese Infrastruktur wurde bayernweit erstmalig in Cham konzipiert und realisiert. Es bildet quasi das technologische Rückgrat für alle interkommunalen E-Gov-Anwendungen des Landkreises.

Das Landratsamt Cham übernimmt hierbei die Rolle der zentralen Servicestelle und unterstützt die beteiligten Partner in allen relevanten Belangen, wie beispielsweise eMail, interner WebContent (Intranet), ApplikationServices, WebServices und WebHosting (Internet).

Die Partner sind in aller Regel über VPN-Verbindungen und grundsätzlich isoliert an das Landratsamt angeschlossen. Dort werden gemeinsam neben den oben beschriebenen Netzsegmenten zentrale Security-Schlüsselkomponenten, wie Firewall-, Spam- und Virenschutz, genutzt.
Der WebContent aller Partner wird  mithilfe eines zentralen Webservers in einer sog. demilitarisierten Zone (DMZ) homogen abgesichert publiziert.

Die Rechtestruktur wird ebenfalls zentralisiert über mehrere Windows2003-Domänen sowie ein gemeinsames ActiveDirectory (AD) verwaltet. Hierauf wird im Folgenden genauer eingegangen.

4.2 IT-Konzept

Das IT-Konzept des Landkreises Cham lebt von einer homogenen Hard- und Software-Landschaft. Auch bei der Betriebssystemwahl wurde stets auf Kontinuität geachtet.

Die PC-Arbeitsplätze sind mit ein oder zwei Monitoren (min. 19“) ausgestattet und in 3 Skalierungsstufen verfügbar:

1. Thinclients für Anwender von Fachverfahren und Standardapplikationen auf Basis von Terminalservern
2. Standard-PC’s (Windows XP) für Anwender gemischter Umgebungen mit lokal installierten und Terminalserver-basierten Applikationen
3. High-End-PC’s (Windows XP) für Anwender mit hohen Anforderungen vor allem aus den Bereichen Grafik&DTP, CAD und GIS

Im Landkreis-Rechenzentrum wird ein HP Blade System c7000 in Verbindung mit einem HP StorageWorks MSA 1500 und einem HP StorageWorks Tape Autoloader eingesetzt. Die darin beherbergte Serverinfrastruktur wird ganzheitlich mit verschiedenen Ausbaustufen von Windows 2003-Servern betrieben. Für rechen- und speicherintensive Applikationen, wie Datenbanken, Terminaldienste und WebServices, setzt man verstärkt auf eine moderne 64Bit-Hardware.

Alle Fachverfahren und Standardapplikationen werden über mehrere CitrixXenApp-Terminalserverfarmen hoch verfügbar betrieben. Die insgesamt etwa 20 Datenbanken wurden in einem ersten Schritt auf zwei Server (Oracle 9 und SQLServer 2005) konsolidiert. In einem weiteren Schritt sollen die Datenbanken vollständig auf einen einzigen SQLServer 2008 migriert werden.

Im Zuge einer bereits begonnenen Virtualisierung aller Server (außer Terminalserver) auf Basis von VMware VirtualCenter wird die Ausfallsicherheit aller Serverapplikationen kostengünstig hin zur Hochverfügbarkeit optimiert.

Das Herzstück des IT-Konzeptes stellt jedoch ein landkreisweites ActiveDirectory mit mehreren hundert Benutzerkonten dar. Dadurch ist sichergestellt, dass nahezu jeder Mitarbeiter aller beteiligten Verwaltungen über ein solches Konto verfügt. Neben Benutzern für eMail und weiteren Verwaltungsverfahren profitieren auch die zahlreichen GIS-Anwender von dieser Konstellation (vgl. Kap. 5.2).

Das IT-Konzept des Landkreises Cham beinhaltet im Grunde genommen auch das KomBN. Jedoch war das grundlegende KomBN-Konzept bereits vor einigen wichtigen Weichenstellungen der zwischenzeitlich mehrfach optimierten IT-Strategie festgelegt worden.

Das KomBN-Konzept ist in seiner aktuellen Form ausgereift und wurde bereits von der Mehrzahl der bayerischen Landkreise erfolgreich übernommen.

5. GIS-Philosophie und -Realsierung

Der landkreisweite, zentralisierte Ansatz als „Roter Faden“ wurde selbstredend auch bei der GIS-Einführung eingehalten. Das resultierende interkommunale Geoinformationssystem des Landkreises Cham (IkGIS-Cham) hatte sich binnen kürzester Zeit  etabliert. Seine ganzheitliche Umsetzung ist in Bayern leider immer noch ein Einzelfall.

Eine besondere Herausforderung hatte dabei neben organisatorischen Fragen die technische Einbindung dieses IkGIS-Cham in das vorhandene KomBN und IT-Konzept dargestellt.

5.1 Organisatorische Aspekte

Aus organisatorischer Sicht waren vorab zwei Fragestellungen zu klären. Zum Einen war man sich darüber im Klaren, dass für den Aufbau und die Pflege des Systems neues Fachpersonal benötigt würde. Die langfristigen Kosten hierfür sollten alle beteiligten Stellen gemeinsam tragen. 50% davon trägt das Landratsamt. Die anderen 50% teilen sich die angeschlossenen Partner gemäß ihrer individuellen Leistungsfähigkeit.

Zum Anderen war die Eingliederung des Systems in die Organisationsstruktur des Amtes zu klären. Die gleichberechtigte Integration in das bisherige Sachgebiet „Organisation / Betriebswirtschaft / EDV“ (jetzt „Organisation / Betriebswirtschaft / EDV / GIS“) hat sich bewährt und ein vielseitiges Team für E-Government-Belange entstehen lassen.

5.2 Technische Aspekte

Zwar war die Lösung der organisatorischen Fragestellungen sicherlich langwieriger und politisch aufwändiger. Jedoch waren die technologischen Problemstellungen vielfältiger und ungleich komplexer. Zudem hält dieser Lösungsprozess weiterhin an und wird dies auch künftig tun.

Systemwahl

Die extrem heterogenen Aufgabenstellungen eines interkommunalen IT-Verbundes überfordern die meisten derzeit verfügbaren kommunalen GIS-Konzepte. Aus diesem Grund hat der Ansatz des Landkreises Cham das frei skalierbare High-End-System ArcGIS der Firma ESRI in Verbindung mit einer integrierten, objektrelationalen Geo-Datenbasis (ArcSDE) und proprietären sowie standardisierten WebGateways (ArcGISServer) zur Grundlage.

Die verwendete ArcGIS-Landschaft wird vor Ort nicht als „Landkreis-GIS-Lösung“ als Solches betrachtet. Vielmehr handelt es sich hierbei quasi um ein „GIS-Betriebssystem“, das gleich einem Baukasten alle relevanten Komponenten beinhaltet. Diese Komponenten wurden in Eigenregie ausgewählt, beschafft und werden für die vielfältigen Aufgaben laufend rekonfiguriert und neu herangezogen. Lediglich für immer wiederkehrende Prozesse, wie beispielsweise die Übernahme und das Aktualisieren von Daten des Bayerischen Liegenschaftskatasters, von Kanal- und Wasser-Daten sowie von Datenbeständen der Bauleitplanung, werden spezialisierte Fachschalen der Fa. IP Syscon herangezogen.

Mit diesem Ansatz über eine Art „Schweizer Taschenmesser“ hat der Landkreis Cham von Begin an Neuland im Bereich der kommunalen Geoinformationssysteme beschritten. In aller Regel kommen auf diesem Sektor nach wie vor fertige Lösungspakete vom Pflichtenheft bis hin zur Implementierung mit allen Vor- und Nachteilen zum Einsatz.

Integration in die Datenbankumgebung

In erster Linie musste parallel zur Systemwahl die Frage nach dem am besten geeigneten Datenbankmanagementsystem (DBMS) geklärt werden. Die Wahl ist dabei auf den Microsoft SQLServer gefallen. Mitunter waren hierfür Argumente, wie Administrierbarkeit, Anwenderfreundlichkeit, Kosten und vor allem die Integrationsfähigkeit in ActiveDirectory-Strukturen (vgl. Kap. 5.2), ausschlaggebend. In weiteren Kriterien unterscheidet sich dieses DBMS sicherlich kaum von seinen Konkurrenzprodukten.

Die guten Erfahrungen mit dem SQLServer haben wesentlich zu der in Kap. 4.2 beschrieben Datenbank-Strategie des Landratsamtes Cham beigetragen. Die Performance-Vorteile der neuen 64Bit-Technologie kommen gerade bei umfangreichen Geo-Datenbanken voll zur Geltung.

Integration in die Serverumgebung

Bei der Integration der GIS-Komponenten war in erster Linie deren homogene Implementierung in die vorhandene Serverumgebung in Hinblick auf die Eignung von Hardware, Betriebssystem und Basistechnologie zu bewältigen.

Weil bereits zu Beginn der Arbeiten von mehr als zweihundert Auskunftsarbeitsplätzen ausgegangen werden konnte, war die Wahl geeigneter GIS-Softwarebausteine sowie effizienter Übertragungsmedien eine heikle Angelegenheit. Neben einigen wenigen vollwertigen GIS-Arbeitsplätzen (ArcInfo, ArcView) kommen primär diverse ArcReader-Applikationen in Verbindung mit der bereits in Kap. 4.2 präferierte Terminalserver-Technologie zum Einsatz.

Entscheidend waren hierfür letztendlich folgende Faktoren:

1. Interoperabilität
2. Benutzerfreundlichkeit und Performance
3. Skalierbarkeit
4. Ausfall- und Datensicherheit
5. Administrierbarkeit
6. Kosten

Beispiele für das umfassende Gelingen dieser Bemühungen sind (ad 1.) die realisierten Interaktionen mit einer Vielzahl an vorhandenen und neuen Fachverfahren, (ad 2.) die Zufriedenheit der Anwender mit der Bedienung und dem Antwortverhalten des Gesamtsystems, (ad 3.) die problemlose Handhabe des laufend steigenden Datenvolumens, (ad 4.) der seit 2003 unproblematische Betrieb sowie (ad 5.) der weitgehende Verzicht auf teure Consultingmaßnahmen durch Externe. Der optimale Kostenaspekt (ad 6.) kann durch die Konsolidierung der Datenbankumgebung – die GeoDatenbank beansprucht nur eine Instanz auf dem 64Bit-SQLServer in Verbindung mit einer im Grunde ressourcenschonenden ArcGISServer-Technologie – sowie die breite Verwendung der bereits vorhanden Terminalserverumgebung belegt werden. Der recht umfangreiche Datenspeicher der Datenbank liegt, wie alle anderen Daten des Landratsamtes Cham auf dem im Kap. 4.2 beschrieben SAN und nutzt damit alle Vorteile dieser High-end-Storage-Strategie.

Parallel zu diesem Status Quo wird derzeit ein systemunabhängiger WebGIS-Client für ein Bürgerinformationssystem entwickelt. Zudem werden künftig diverse OGC-konforme Fachdatendienste (WMS) zur interoperablen Anbindung alternativer GIS-Lösungen angeboten. Die Ausweitung dieser Services zur Bereicherung der aktuellen GDI- und INSPIRE-Aktivitäten steht ebenfalls in den Startlöchern.

Zur Nutzung von solchen GIS-WebServices setzt man gemäß der aktuellen Ausrichtung des Landkreis-IT-Konzeptes auf die zukunftssichere ASPX.NET-Technologie. Zur Optimierung der Ausfallsicherheit kann man sich in allen GIS-Belangen uneingeschränkt auf die in Kap. 4.2 ausgeführten Virtualisierungsmöglichkeiten der Serverkomponenten stützen.

Integration in das KomBN

Die drei übergeordneten GIS-Anwendungsbereiche „Landratsamt“, „Gemeinden & Zweckverbände“ sowie „Bürger“ können durch das IkGIS-Cham anwendungs- und datentechnisch angemessen versorgt werden. Die notwendige Netz-Infrastruktur liefert das KomBN per se.

Aus Sicht der Mitarbeiter des Landratsamtes gibt es ohnehin keinerlei netztechnische Unwägbarkeiten. Aus Sicht der Gemeinden und Zweckverbände besteht leider auch im Landkreis Cham das Problem einer mangelhaften Verfügbarkeit von DSL, so dass einige Partner noch mit einer unzureichenden Anbindung zu kämpfen haben. Aus Sicht der Bürger werden künftig GIS-WebServices mithilfe der sog. ReverseProxy-Technik auch via Internet nutzbar sein.

Integration in das ActiveDirectory

Wie bereits angedeutet, war die Integration der diversen GIS-Bausteine in das landkreisweite ActiveDirectory von entscheidender Bedeutung. Derzeit setzten vier Anwendungsbereiche auf diese Schlüsseltechnologie.

1. Die ArcGISDesktop-Produkte verwenden in Verbindung mit der Geo-Datenbank die AD-Konten als Authentifizierungsmedium. Sowohl die ArcSDE- als auch die SQLServer-Technologie setzen dies intuitiv und konsequent um. Dadurch entfällt die in anderen Systemen übliche Verwaltung von zahlreichen redundanten GIS-Benutzerkennungen in proprietären Umgebungen.
2. Alle GIS-WebServices und -Systemdienste nutzen ohnehin AD-Konten.
3. Die Authentifizierung der Terminalserver-Sitzungen erfolgt in Cirtix via PassThrough ebenfalls AD-gesteuert. Damit ist der lokale Benutzer automatisch auf dem Applikationsserver und der GIS-Software angemeldet. Die jeweilige GIS-Anwendung regelt im Anschluss die Authentifizierungsmodalitäten in Verbindung mit den angesprochenen Datenbanken.
4. Zu guter Letzt wird der Zugriff auf sensible Daten, wie die personenbezogenen Daten des Automatisierten Liegenschaftsbuches (ALB) der Bayerischen Vermessungsverwaltung, dezidiert, räumlich differenziert und protokolliert mithilfe der AD-Datenbankintegration völlig losgelöst von proprietären Komponenten gesteuert.

Damit wurde durch die vollständige und konsequente Integration des IkGIS-Cham in das IT-Konzept des Landkreises Cham ein echtes SingleSign-on über vier (!) Ebenen realisiert:

Betriebssystem >> Terminalserver >> Anwendersoftware >> Datenbankmanagementsystem

Der Anwender wird dabei lediglich ein einziges Mal, nämlich bei seiner Anmeldung am eigenen Arbeitsplatz vor Ort, nach Benutzerkennung und Passwort gefragt. Eine weitere, E-Gov-untaugliche „Belästigung“ durch das x-te Login zum n-ten Verfahren entfällt völlig.

6. Ausblick

Die E-Gov-Nutzung im Landkreis Cham hat sich durch die personellen, konzeptionellen und technischen Initiativen in den letzten Jahren gut entwickelt. Die interkommunale Kooperationsbereitschaft im Landkreis war und ist sehr hoch. Sowohl die geplanten als auch die noch nicht absehbaren E-Gov-Anwendungsszenarien bieten wohl Stoff für die nächsten Jahrzehnte.

Eine grundsätzliche E-Gov-Aufgabe wurde jedoch auch in Cham noch nicht hinreichend bewältigt. Die besten Lösungen sind nur so gut, wie auch deren Nutzung durch ihre Anwender. Die Vielzahl an neuen Lösungen lässt die Protagonisten oftmals vergessen, dass die Nutzer mühevoll „an die Hand genommen“ und an die neuen Techniken herangeführt werden müssen. Diese vermeintlich lästige Aufgabe entscheidet jedoch maßgeblich über Erfolg und Misserfolg.

Daher steht in Cham ein Konzept zur intensiven Mitarbeiterschulung, zu persönlichen Beratungen der Sachgebiete und Partner sowie zur Integration der Kollegen in strategische Entscheidungen für Neuerungen und Weiterentwicklungen im Pflichtenheft ganz oben an.

Autoren:

Reinhard Babl, Dr. Ulrich Huber, Landratsamt Cham

(Veröffentlicht in der Fachzeitschrift "Der Bayerische Bürgermeister" des Jehle-Rehm Verlags, Heft 9/2008)