Die Energiewirtschaft steht unter dem Druck, Klimaziele zu erreichen, Infrastrukturen zu modernisieren und gleichzeitig effizient zu wirtschaften. Energieversorgungsunternehmen (EVU) digitalisieren ihre Prozesse zunehmend, um zukunftsfähig zu bleiben. Genau hier setzt das Unternehmen Cyclomedia mit seinen präzisen Geodaten und KI-gestützten Analysen an. Es schafft eine digitale Grundlage, die in der Energieversorgung an vielfältigen Stellen genutzt werden kann.

Zu den umfangreichen Möglichkeiten der Datenerfassung gehören auch die hochauflösenden Cycloramas. Quelle: Cyclomedia

Von der Realität zum digitalen Zwilling
Cyclomedia erfasst mit einem patentierten Aufnahmesystem die Realität des öffentlichen Raums – hochauflösend, georeferenziert und datenschutzkonform. Aus den kombinierten Bild- und Laserscandaten entstehen digitale Abbilder ganzer Städte und Versorgungsgebiete, die über Anwendungen wie Street Smart, aber auch integriert in die unternehmenseigenen Systeme einsehbar sind. „Diese digitalen Zwillinge ermöglichen es Energieversorgern, Planungsprozesse zu beschleunigen, Außentermine zu minimieren und Entscheidungen datenbasiert zu treffen“, sagt Tanja Jorzig, Senior Account Managerin, Cyclomedia Deutschland.
Der Ansatz ist auch vor dem Hintergrund des Fachkräftemangels interessant. Netzprojekte lassen sich virtuell vorbereiten, Baukosten präziser kalkulieren und Materialeinsätze optimal planen. „So werden wertvolle Ressourcen geschont und Projekte effizienter umgesetzt“, so Jorzig.

Mit der Street Smart App können registrierte Nutzer jederzeit aktuelle Bilder mit Georeferenzierungen in das webbasierte System hochladen. Quelle: Cyclomedia

Digitale Werkzeuge für die Netzdokumentation
Ein zentrales Anwendungsfeld liegt in der Netzdokumentation und Netzplanung. Durch präzise Oberflächeninformationen und 3D-Daten können Planer:innen und Ingenieur:innen ihre Projekte vollständig digital visualisieren und dokumentieren. Das erleichtert die Koordination mit Kommunen, Baufirmen und Dienstleistern – und sorgt für mehr Transparenz im gesamten Lebenszyklus einer Infrastrukturmaßnahme.
Mit der Funktion Snapshot lassen sich beispielsweise Änderungen vor Ort in Echtzeit erfassen, während die Reportfunktion eine rechtssichere und visuell aufbereitete Dokumentation ermöglicht. Mit der Street Smart App können Street Smart User, die im System registriert sind, den digitalisierten, öffentlichen Raum immer und überall aufrufen. Sie bietet kostenlos Zugriff auf Cycloramas und Karten über iOS- oder Android-Mobilgeräte, auch für die interessierte Öffentlichkeit. Dabei können sowohl aktuelle als auch historische Bilder angezeigt werden.
Die aktuelle 2.0-Version der Street Smart-App enthält eine neue Funktion, mit der auch Echtzeitbilder aufgenommen werden können. Der Weg ist damit frei für neue Ansätze der Aktualisierung der Bestandsdaten: Eine Vielzahl von Nutzer:innen können Daten aufnehmen und Informationen aktualisieren, wenn es im öffentlichen Raum beispielsweise bauliche Änderungen gab. Notizen können hinzugefügt werden, um neue Situation zu beschreiben. Die Bilder sind mit Standort-Tags versehen und können sofort hochgeladen werden. Auch hier werden Gesichter und Kennzeichen automatisch unkenntlich gemacht.

Die Cyclomedia-Daten werden für sehr verschiedene Aufgaben eingesetzt – etwa auch im Umfeld von Parkraumbewirtschaftung und Smart City Anwendungen.
Quelle: Cyclomedia

Unterstützung für Energiewende und Klimaneutralität
Neben Effizienzgewinnen leisten die digitalen Lösungen von Cyclomedia einen direkten Beitrag zur Klimaneutralität. Durch virtuelle Begehungen und digitale Dokumentation können Dienstfahrten und Papierprozesse deutlich reduziert werden – und damit auch der CO₂-Ausstoß.
Ein weiterer Baustein ist die kommunale Wärmeplanung: Durch die Verschneidung von Geodaten mit soziodemografischen Informationen lassen sich geeignete Standorte für erneuerbare Energieprojekte identifizieren. Ebenso können Risiken durch den Klimawandel – etwa Hochwasserereignisse – mit Tools wie dem Elevation Slider realitätsnah simuliert und präventiv bewertet werden. So unterstützt Cyclomedia Energieversorger und Kommunen bei der Entwicklung nachhaltiger Wärmenetze und resilienter Infrastrukturen.
Neben der Effizienzsteigerung schafft die Nutzung von Geodaten auch neue wirtschaftliche Potenziale, denn datenbasierte Analysen ermöglichen es EVU, innovative Dienstleistungen zu entwickeln beziehungsweise zu unterstützen. Dazu gehören Konzessionsmanagement, digitales Asset-Tracking oder Smart-City-Anwendungen.

Praxisbeispiele
Zahlreiche Referenzen aus der Praxis zeigen die vielfältigen Nutzenpotenziale. Kleinere Stadtwerke bis hin zu großen Flächenversorgern nutzen bereits Cyclomedias Lösungen für Netzplanung, Straßenbeleuchtung oder Dokumentation. „Cyclomedia ist mehr als ein Technologieanbieter – wir verstehen uns als Partner der Energieversorger auf dem Weg in die digitale Zukunft. Mit einem durchdachten Zusammenspiel aus Datenerfassung, Visualisierung und Data Insights schaffen wir die Basis für faktenbasierte Entscheidungen, effiziente Netzprozesse und nachhaltige Energieinfrastrukturen.“, so Tanja Jorzig.

www.cyclomedia.com

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Die VR-Simulation der geplanten Hängebrücke nutzt den Digitalen Zwilling der Stadt Wuppertal für eine realitätsgetreue Visualisierung.
Quelle: Stadt Wuppertal

In Wuppertal ist eine VR-Simulation entstanden, mit der Bürger*innen einer im Rahmen der Bundesgartenschau 2031 geplanten Hängebrücke schon heute virtuell begehen können. Die VR-Simulation steht kostenfrei im smart.lab im Wuppertaler Hauptbahnhof zur Verfügung. Zusätzlich wird sie im BUGA Lokal ab Anfang September, durch das Team der Bundesgartenschau Wuppertal betreut und für interessierte Besucher*innen geöffnet. Die Brücke zwischen Königshöhe und Kaiserhöhe ist eines der Herzstücke der BUGA 2031 in Wuppertal und wird mit 850 Meter Länge die längste Hängebrücke Europas sein.

Der DigiTal Zwilling ist eines von drei Kernprojekten in Wuppertals Smart City Strategie. Es wurde 2023 gestartet und bildet die reale Stadt, ihre Strukturen und Prozesse digital ab und ermöglicht so die Simulation von „Was-wäre-wenn“-Szenarien für eine nachhaltige und lebenswerte Stadtentwicklung.

Mithilfe von Geodaten der Stadtverwaltung und einer Drohnenbefliegung wurde die echte Welt im digitalen Raum abgebildet und durch die Konstruktion der zukünftigen Brücke ergänzt. Das geometrische Grundgerüst des Urbanen Digitalen Zwillings bildet die bereits bestehende Geodateninfrastruktur der Stadt Wuppertal. Als Datenquellen dienen hochauflösende Luftbilder sowie aus Laserscanning gewonnene 3D-Punktwolken. Außerdem erfasst die Stadt verschiedenste Objekte über terrestrische Vermessungsverfahren. Aus dem Digitalen Zwilling werden Fachzwillinge abgeleitet. Dies sind thematische Einheiten, die im Urbanen Digitalen Zwilling enthalten sind. Die Darstellung von relevanten Informationen ist auf das jeweilige Anwendungsszenario abgestimmt und wird durch den Nutzenden ausgewählt. In Wuppertal sind fünf Fachzwillinge definiert: Klimawandel und Anpassung, Nachhaltige Stadtentwicklung, ,Zukunftsfähige Mobilität, Parks und Grünanlagen sowie Urbane Resilienz.

DigiTal Zwilling soll bei der Planung und Entwicklung der Konzepte für die Bundesgartenschau helfen. Schon im Vorfeld können Effekte und Auswirkungen unterschiedlicher Varianten visualisiert und analysiert werden.

https://smart.wuppertal.de/

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 FOCAL steht für Efficient Exploration of Climate Data Locally. Das Projekt zeigt, wie sich hochkomplexe Klimadaten in konkrete digitale Werkzeuge für die lokale Anwendung übersetzen lassen. Das Konsortium aus 14 Partnern wird durch die Europäische Union gefördert und entwickelt ein digitales Ökosystem, das Hochleistungsrechnen, Künstliche Intelligenz und intelligentes Workflow-Management miteinander kombiniert. Ziel ist es, umfangreiche Klima-, Umwelt- und Erdbeobachtungsdaten so aufzubereiten, dass sie in Städten und Regionen zur Planung von Klimaanpassungsmaßnahmen eingesetzt werden können.

 Zwei Pilotanwendungen stehen im Zentrum

In Konstanz arbeiten dieser Tage verschiedene städtische Fachbereiche – etwa aus Stadtentwicklung, Stadtplanung und Umwelt– an digitalen Lösungen zur lokalen Klimavorsorge. Dabei geht es unter anderem um die Identifikation urbaner Hitzeinseln und um die Planung klimaresilienter Infrastrukturen. Ein weiterer Use Case zur Forstwirtschaft wird später von einem anderen Teil des Projektteams gemeinsam mit dem Tschechischen Forstinstitut bearbeitet. Ziel ist die Entwicklung datenbasierter Werkzeuge für waldbauliche Anpassungsstrategien.

Wissenschaftliche Exzellenz aus Deutschland

Drei deutsche Forschungseinrichtungen verantworten zentrale Teile des Projekts:

Das Fraunhofer IGD in Darmstadt koordiniert das Projektkonsortium und entwickelt mit der cloudbasierten Workflow-Lösung Steep eine Infrastruktur zur Verarbeitung großer Klima- und Erdbeobachtungsdaten. Damit können komplexe Datenströme automatisiert verarbeitet und passgenau für kommunale Entscheidungsprozesse bereitgestellt werden. Ergänzt wird dies durch Expertise in KI-gestützter Geodatenanalyse. „FOCAL zeigt, wie wissenschaftliche Klimadaten durch moderne Technologien direkt in kommunale Prozesse übersetzt werden können. Der Pilot in Konstanz macht deutlich, wie eng abgestimmte Zusammenarbeit zwischen Forschung und Stadtverwaltung innovative Lösungen für die Klimavorsorge hervorbringt“, so Dr. Eva Klien, Abteilungsleiterin und Projektkoordinatorin am Fraunhofer IGD.

Das GERICS des Helmholtz-Zentrum Hereon leitet den FOCAL Stadtpiloten und bringt seine Erfahrung in der regionalen Klimamodellierung ein. Ziel ist es, großskalige Modelle bis auf die Stadtebene herunterzubrechen und mit lokalen Umwelt- und sozioökonomischen Daten zu kombinieren. Das Max-Planck-Institut für Meteorologie ergänzt das Projekt durch seine Kompetenz in der globalen Klimamodellierung und in der Analyse komplexer Rückkopplungen im Erdsystem – was ein essenzieller Baustein für die Integration wissenschaftlich fundierter Daten ist.

Konstanz: Mitgestalten statt nur anwenden

Die Stadt Konstanz ist aktiver Projektpartner und bringt ihre Perspektive direkt in die Entwicklung der digitalen Werkzeuge ein. Ziel ist es, lokal berechnete Klimainformationen effektiv für städtische Planungs- und Entscheidungsprozesse nutzbar zu machen. „Als Stadt werden wir enorm vom direkten Zugang zu lokalisierten Klimainformationen profitieren. FOCAL hilft uns, nachhaltiger zu planen und unsere Maßnahmen zur Klimaanpassung effektiver umzusetzen“, sagt Tim Tewes, Projektleiter im Bereich klimaresiliente Städte bei der Stadt Konstanz.

 Digitale Werkzeuge für eine widerstandsfähige Zukunft

Mit FOCAL entsteht ein praxisnaher, digitaler Werkzeugkasten für die Klimaanpassung auf lokaler Ebene. Die Kombination aus technologischem Fortschritt, wissenschaftlicher Exzellenz und kommunalem Know-how macht das Projekt zu einem richtungsweisenden Beispiel dafür, wie Daten dort wirksam werden, wo die Folgen des Klimawandels tatsächlich spürbar sind – vor Ort in Städten, Regionen und Wäldern.
www.focal-euproject.eu

www.igd.fraunhofer.de

Cloud Computing und Geodaten – Fraunhofer IGD

Start – Stadt Konstanz

FOCAL

https://mpimet.mpg.de/en/homepage

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Das Projekt HEAL ermöglicht eine hitzeangepasste Mobilität mithilfe einer web-basierten Routinganwendung. Dieses hitzevermeidende Routing nutzt Sensordaten sowie Informationen zum Schattenwurf durch Gebäude und Vegetation, um Wegführungen mit geringerer Hitzebelastung zu berechnen. Das Projektteam identifizierte und modellierte Gebiete mit erhöhter Hitzebelastung und entwickelte statistische Vorhersagemodelle auf der Grundlage von Sensordaten und bestehenden Klimaanalysekarten.

 Was ist das Besondere an der App?

“Die HEAL-App identifiziert Hitzestress entlang einer Route und berechnet dann einen alternativen Weg, der wenig beschattete Hauptstraßen vermeidet und die Nutzerinnen und Nutzer durch Parks und schattige Gebiete führt. Sie zeigt auch die Art des Weges, den Oberflächenbelag und die Steigung entlang der gewählten Route an. All dies soll die Mobilität an heißen Tagen unterstützen und das Bewusstsein für die Auswirkungen des Klimawandels schärfen“, erläutert Sven Lautenbach, Gruppenleiter am HeiGIT und Professor für Geoinformatik an der Universität Heidelberg.

Zur Lösung dieses komplexen Problems der städtischen Mobilität griff das Forschungsteam von Projektbeginn an auf eine in der disziplinären Forschung ungewöhnliche Praxis zurück: die direkte Einbeziehung der Bevölkerung und von Expert*innen aus der Praxis. Das Projekt ist nicht nur interdisziplinär, sondern auch transdisziplinär. Zum einen vereint es Fachwissen aus den Bereichen Geographie und Informatik mit Methoden aus der geographischen Gesundheitsforschung und den Sozialwissenschaften. Zum anderen überbrückt es die Lücke zwischen Wissenschaft und Praxis.

Die Forschenden organisierten interaktive Stadtspaziergänge mit ausgewählten Gruppen, z. B. mit Menschen mit psychischen Erkrankungen, um deren Bedürfnisse besser zu verstehen, führten eine Bevölkerungsumfrage durch und interagierten mit Expertinnen und Experten aus den Bereichen Medizin, Stadtplanung und Politik.

Eine für Hitze optimierte Route in Heidelberg.
Quelle: HeiGIT gGmbH

„Wir haben diesen Weg gewählt, um die unterschiedlichen Bedarfe der verschiedenen Personengruppen besser zu verstehen. Über niederschwellige Formate wie Hitze-Workshops mit partizipativen Methoden oder Mobile Instant Messaging Interviews, sozusagen über einen Messenger-Dienst geführte Kurzinterviews, wurden lokale Expertinnen und Experten aktiv eingebunden. Durch diese informellen Interaktionen konnten wir Herausforderungen und Bedürfnisse identifizieren, die sonst vielleicht unbemerkt geblieben wären“, erklärt Dr. Kathrin Foshag vom TdLab Geographie am Geographischen Institut der Universität Heidelberg, das sich mit transdisziplinärer geographischer Forschung zu Klimawandel und Nachhaltigkeit beschäftigt.

Das Projektteam arbeitet an der Übertragbarkeit des Ansatzes und der Routinganwendung auf andere Städte in Deutschland.

https://heal.openrouteservice.org/#/place/@8.685808181762697,49.41442144045737,13

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Der von der infrest – Infrastruktur eStrasse GmbH gemeinsam mit den Berliner (Energie-) Netzbetreibern entwickelte infrest Baustellenatlas (BSA) ist in Berlin bereits im Jahr 2016 eingeführt worden und wird inzwischen auch in Köln, Düsseldorf, Gelsenkirchen und im Landkreis Ahrweiler eingesetzt.
Quelle: infrest – Infrastruktur eStrasse GmbH

Die webbasierte Software as a Service (SaaS) Lösung ermöglicht es den teilnehmenden Unternehmen, zeitliche und räumliche Überschneidungen ihrer geplanten Baumaßnahmen frühzeitig zu identifizieren und ihre Baumaßnahmen zu koordinieren. Im Idealfall kann die Koordinierung neben kürzeren Gesamtbauzeiten auch zu deutlichen Kostenersparnissen führen. Gemeinsam mit der BTB verfügen in Berlin inzwischen rund 20 große Infrastrukturbetreiber und erste Verwaltungen über Schreib- und/oder Leserechte im infrest Baustellenatlas und können ihre geplanten Bauvorhaben schon während der Planung im System hinterlegen.

Bei einer möglichen Überschneidung werden die Verantwortlichen vom System automatisch informiert und können sich direkt an die im System hinterlegten Fachkolleg*innen in den anderen Unternehmen wenden, um über eine gemeinsame Durchführung zu sprechen. Neben dem georeferenzierten Überblick aller geplanten Baumaßnahmen können zur besseren Planung auch Umleitungen, Aufgrabeverbote und Veranstaltungen im städtischen Raum im System hinterlegt werden.

Verkehrsplanung im Blick

Oft gehen die geplanten Tiefbauarbeiten auch mit Verkehrseinschränkungen einher. Um hier mehr Transparenz zu schaffen, hat die infrest ihre webbasierte Lösung im vergangenen Jahr in Richtung Verkehrsplanung erweitert. Die Infrastrukturbetreiber bzw. die von ihnen beauftragten Verkehrsplaner können die für die Baumaßnahmen notwendigen Verkehrsänderungen in Verbindung mit Umleitung hinterlegen. Häufig wird von den städtischen Verkehrsunternehmen bei Bautätigkeiten an den Gleisnetzen ein Schienenersatzverkehr eingerichtet.

Um bei der Planung neuer Baumaßnahmen die Behinderung dieser temporären Verkehrsverbindungen zu vermeiden, können die Verkehrsbetriebe diese auch in den infrest Baustellenatlas einbinden.

Hintergrund der Entwicklung ist auch der Auf- und Ausbau von Wärmenetzen, der in deutschen Städten und Kommunen ein zentraler Bestandteil der Wärmewende sein wird. Laut einer gemeinsamen Erklärung der Bundesregierung und der Energiebranche im Juni 2023 soll sich allein die Anzahl der an die Fernwärmenetze angeschlossenen Gebäude bis 2045 jährlich um 100.000 steigen und damit gegenüber heute insgesamt verdreifachen. Damit einhergehend wird es in den kommenden Jahren in vielen Städten zu massiven Tiefbaumaßnahmen kommen, um die für die Wärmeversorgung notwendigen Rohre und Infrastrukturen im Straßenraum zu verlegen. Um die Belastung durch die Baumaßnahmen und mögliche Verkehrsbeeinträchtigungen für die Einwohner und Anrainer möglichst gering zu halten, gewinnt die unternehmens- und spartenübergreifende Koordinierung von Baumaßnahmen im Straßen- und Tiefbaubereich weiter an Bedeutung.

„Nicht zuletzt durch den massiven Aus- und Umbau der bestehenden Energieinfrastruktur durch die bevorstehende Wärmewende befinden wir uns zurzeit mit weiteren Städten und Infrastrukturbetreibern in Gesprächen, die von den Vorteilen der frühzeitigen Koordinierung ihrer Planungs- und Tiefbauarbeiten profitieren wollen,“ so infrest Geschäftsführer Jürgen Besler abschließend.

www.infrest.de

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Vorgehensmodell zur Messung der Raumwirksamkeit von Smart-City-Maßnahmen
Quelle: Difu/BBSR/Frauenhofer IAO

28.05.24 – Das Deutsche Institut für Urbanistik (Difu) und das Fraunhofer IAO entwickelten in Kooperation mit dem Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR) Methoden zur Messung der Auswirkungen von Smart-City-Maßnahmen auf den Stadtraum.

Deutsche Städte, Gemeinden und Landkreise nutzen zunehmend digitale Lösungen, um ihre Kommunen lebenswerter und nachhaltiger zu gestalten. Doch oft ist unklar, wie sich diese Maßnahmen auf den öffentlichen Raum auswirken. Welche Veränderungen für den städtischen Verkehr bringt eine intelligente Ampelschaltung mit Bevorrechtigung für den ÖPNV? Helfen Parksensoren gegen den Parkdruck im Wohnquartier? Diesen und weiteren Fragen gingen das Deutsche Institut für Urbanistik und das Fraunhofer IAO in einer Studie nach und entwickelten ein Modell zur räumlichen Wirkungsmessung von Smart-City-Maßnahmen.

Um zukunftsgerichtete Entscheidungen treffen zu können, ist es wichtig, die Auswirkungen von Smart-City-Maßnahmen auf ein Quartier, eine Stadt oder eine Region zu kennen. Nur dann können Kommunen einschätzen, ob sich angedachte Maßnahmen mit Blick auf das gewünschte Ziel und das Aufwand-Nutzen-Verhältnis lohnen. Das Forschungsteam von Difu und IAO hat deshalb in Kooperation mit dem BBSR eine Praxishilfe erarbeitet, die zeigt, wie Kommunen räumliche Auswirkungen von Smart-City-Maßnahmen erfassen können. Die Publikation ist als schrittweises Handlungsmodell mit Praxisbeispielen konzipiert.

Kommunen können nach dieser Methode die Auswirkungen ihrer Maßnahmen auf den jeweiligen Raum als Wirkungsumgebung bewerten und geeignete Indikatoren zur Wirkungsmessung im Rahmen einer digital gestützten Stadt- oder Regionalentwicklung festlegen. Das Vorgehen ist in sechs Schritten beschrieben: Von der Gesamtstrategie und Formulierung der messbaren Ziele über die Umsetzung von Maßnahmen bis hin zu deren Evaluation. Zudem ist es flexibel und kann auch für die Wirkungsmessung fortgeschrittener Maßnahmen eingesetzt werden.

Im Mittelpunkt dieser Publikation stehen Ziele und Wirkungen, denn Maßnahmen – ob digital oder analog – sind kein Selbstzweck. Sie werden umgesetzt, um vorab definierte stadtentwicklungspolitische Ziele zu erreichen. „Für Kommunen ist es wichtig, vorab raumwirksame Ziele zu definieren sowie geeignete Schlüsselindikatoren festzulegen. Diese sind die Grundlage, um räumliche Wirkungen überhaupt messen zu können“, sagt Wissenschaftler Jan Abt vom Deutschen Institut für Urbanistik. In der Praxishilfe werden die einzelnen Stufen des Modells anhand von drei Beispielen veranschaulicht.

Da die Erfassung, Messung und Bewertung der Wirkungen einer Smart City Daueraufgaben sind, sollten Kommunen kontinuierlich überprüfen, ob sie ihre selbst definierten Ziele für eine lebenswerte und nachhaltige Stadt erreichen. „Kommunen sollten das Verfahren als Steuerungs- und Optimierungsinstrument verstehen und es langfristig und unabhängig von Einzelmaßnahmen umsetzen“, betont Janika Kutz, Teamleiterin am Fraunhofer IAO.

In der Studie gibt das Forschungsteam Empfehlungen, wie Kommunen ihre Ziele erreichen können. Diese betreffen unter anderem finanzielle und personelle Ressourcen, nachhaltiges Wissensmanagement und den Umgang mit Daten.

Die Fördermaßnahme „Modellprojekte Smart Cities“ (MPSC) wird seit 2019 vom Bundesministerium für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen (BMWSB) und der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) mit insgesamt 73 Modellprojekten umgesetzt. Als zentrale Anlaufstelle für die Modellprojekte in Deutschland gestaltet und steuert die „Koordinierungs- und Transferstelle Smart City“ (KTS) den Transfer von Smart-City-Lösungen in die kommunale Praxis.

Die aktuelle Studie des Deutschen Instituts für Urbanistik (Difu) und des Fraunhofer IAO ist Teil der wissenschaftlichen Begleitung der KTS. (sg)

www.smart-city-dialog.de

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Michael Hagedorn, CEO von Materna, und Jonas Andrulis, Gründer und CEO von Aleph Alpha, wollen das Angebot an sicheren KI-Lösungen für die öffentliche Verwaltung gemeinsam deutlich erweitern.
Quelle: Materna

Materna und Aleph Alpha, ein deutscher Pionier im Bereich generativer KI-Technologien, haben ihre Kräfte gebündelt. Materna hat einen exklusiven Platinumstatus bei Aleph Alpha erlangt  kündigt weitreichende Veränderungen in der Bereitstellung und Nutzung öffentlicher Dienstleistungen an. Das Unternehmen spricht von einem wegweisenden Schritt für die öffentliche Verwaltung.

Im Zentrum dieser strategischen Partnerschaft stehen Aleph Alphas Sprachmodelle, auf denen KI-Applikationen spezifisch für den Einsatz in der öffentlichen Verwaltung entwickelt werden können. Die Integration von Aleph Alphas Technologien innerhalb der IT-Dienstleistungen von Materna verspricht, die Effizienz, Sicherheit und Zugänglichkeit öffentlicher Dienste signifikant zu verbessern, wobei die Technologie direkt in den Rechenzentren der Endkunden implementiert werden kann, ohne externe Anbindung. Zusätzlich ermöglicht die Materna-KI-Kofferlösung, eine vorkonfektionierte KI-Umgebung mit Luminous, einen schnellen Einsatz mit Echtdaten.
„Die Verwaltung benötigt innovative, sichere und souveräne Lösungen. Nun können wir gemeinsam intensiv daran arbeiten, das Potenzial in der Verwaltung durch den Einsatz von Luminous zu erschließen“, sagt Michael Hagedorn, CEO von Materna.
Jonas Andrulis, Gründer und CEO der Aleph Alpha GmbH, sagt: „Als etabliertes Familienunternehmen genießt Materna seit Jahrzehnten einen ausgezeichneten Ruf in der Entwicklung hochwertiger Technologien für den öffentlichen Sektor. Mit unserer Platinumpartnerschaft verbindet uns ein ganz konkretes Ziel: die noch schnellere und effizientere Integration von KI-Technologien für die öffentliche Hand. Gemeinsam werden wir unser Angebot an sicheren KI-Lösungen für die öffentliche Verwaltung deutlich erweitern und dabei helfen, robuste, souveräne Strukturen in sicherheitskritischen Bereichen zu etablieren.“
Durch die Materna Generative AI Factory, die auf den Sprachmodellen von Aleph Alpha basiert, können Behörden aus ihren vorhandenen öffentlichen und internen Daten wertvolle Einsichten gewinnen. Diese Innovation ermöglicht eine natürliche und mehrsprachige Kommunikation, die den Arbeitsalltag von Mitarbeiter:innen vereinfacht und die Interaktion mit Bürger:innen und Unternehmen beschleunigt. Anwendungsbereiche wie die elektronische Aktenführung, Portalwesen und Fachanwendungen erfahren durch diese Technologie bedeutende Veränderungen und Verbesserungen.
Ein herausragendes Merkmal dieser Partnerschaft ist die von Aleph Alpha bereitgestellte Möglichkeit zur Erklärbarkeit von KI-generierten Inhalten. Diese Funktion gewährleistet, dass Ergebnisse transparent und nachvollziehbar sind, was insbesondere in Bereichen mit hoher Komplexität und rechtlichen Anforderungen von unschätzbarer Bedeutung ist.
Kunden und Bürger profitieren unmittelbar von dieser Zusammenarbeit durch eine signifikante Verbesserung der Zugänglichkeit und Qualität öffentlicher Dienstleistungen. Die Automatisierung von Prozessen und die Vereinfachung der Kommunikation ermöglichen es den Behörden, sich effektiver auf ihre Kernaufgaben zu konzentrieren und gleichzeitig den Bürgern einen verbesserten Service zu bieten. Die Partnerschaft zwischen Materna und Aleph Alpha setzt somit einen neuen Standard für die Nutzung generativer KI zur Förderung der Effizienz, Sicherheit und des Wohlergehens der Bürger.
www.materna.de

https://aleph-alpha.com/de/

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Innensicht eines Rechenzentrum. Derzeit werden enorm viele neue Rechenzentren gebaut. Die nachhaltigen Varianten setzen auf energieeffiziente Technologien und erneuerbare Energiequellen, um den Energieverbrauch zu minimieren und den CO₂-Ausstoß zu reduzieren.
Quelle: firstcolo GmbH

Wie können Rechenzentren, die zunehmend auch im Umfeld von Smart City-Anwendungen benötigt werden und gleichzeitig zu den energieintensiven Infrastrukturkomponenten von Städten gehören, nachhaltig und umweltschonend betrieben werden? Mit dieser Frage beschäftigt sich unter anderem die firstcolo GmbH, Betreiber von Rechenzentren in Deutschland mit Sitz in Frankfurt am Main. Das Leistungsspektrum umfasst neben der klassischen Colocation und der Vermietung von Serversystemen auch Managed Services, Sicherheitslösungen und Cloud Services. Rechenzentren müssen nachhaltiger gestaltet und insgesamt besser in das Stadtbild integriert werden“, so Jerome Evans, Gründer und Geschäftsführer der firstcolo GmbH.

Effiziente Einsparungen

Die Branche ist sich bereits der Herausforderung bewusst, Rechenzentren umweltfreundlich in das Stadtbild zu integrieren und hat sich mit dem Climate Neutral Data Centre Pact (CNDCP) dazu verpflichtet, bis 2030 klimaneutral zu arbeiten. „Um dieses Ziel zu erreichen, bedarf es verschiedener Methoden, die unterschiedliche Szenarien abdecken und den gesamten Lebenszyklus eines Rechenzentrums berücksichtigen. So muss zum Beispiel berücksichtigt werden, dass ein Großteil der Emissionen eines Rechenzentrums auf den Bau zurückzuführen ist“, erklärt Evans. Ein großer Teil der Bauarbeiten basiert auf der Verwendung von energiedichtem Beton und Stahl.

Die Modernisierung kritischer Infrastrukturen kann gleichzeitig zu einer effizienteren Nutzung der vorhandenen Stromversorgung führen. Diese kann für eine höhere Dichte und steigende IT-Lasten genutzt werden, etwa durch den Austausch von USV-Anlagen, energieeffiziente Server und Speichersysteme oder die Anpassung der Kühltechnik. „Auf diese Weise können durch die Modernisierung bestehender Gebäude sowohl einmalig als auch langfristig erhebliche Emissionseinsparungen erzielt werden. Ähnliches gilt, wenn bestehende Gebäude zu Rechenzentren umgebaut werden“, erklärt Evans. „Dies ist unter anderem auch notwendig, um die Energieeffizienzziele des Erneuerbare-Energien-Gesetzes mit spezifischen Schwellenwerten für den PUE eines Rechenzentrums zu erreichen.“

Informationen sammeln 

Rechenzentren dienen als zentrale Infrastruktur, um Daten aus verschiedenen Quellen zu sammeln, zu verarbeiten und zu analysieren. Auf diese Weise können Erkenntnisse gewonnen werden, die die Effizienz und Funktionalität der Stadt verbessern. „Durch die Verarbeitung großer Informationsmengen in Echtzeit tragen Rechenzentren beispielsweise dazu bei, den Straßenverkehr zu optimieren und den Energieverbrauch zu senken“, erklärt der Experte. Eine der wichtigsten Funktionen von Rechenzentren in Smart Cities ist die Verarbeitung von Big Data. Sie sammeln Informationen von einer Vielzahl von Sensoren und Geräten wie Verkehrskameras, Wetterstationen und intelligenten Zählern in der Stadt. Durch die Analyse dieser Daten können Muster erkannt werden, die darauf hinweisen, wo Verbesserungen vorgenommen werden können. „Datenzentren ermöglichen so zum Beispiel die Überwachung von Verkehrsströmen und die Erstellung von Verkehrsprognosen, um Staus zu vermeiden oder die Routen öffentlicher Verkehrsmittel zu optimieren“, erklärt Evans.

Stichwort Green IT

Herkömmliche Rechenzentren verbrauchen jedoch viel Energie und haben einen großen ökologischen Fußabdruck. Nachhaltige Varianten setzen daher auf energieeffiziente Technologien und erneuerbare Energiequellen, um den Energieverbrauch zu minimieren und den CO²-Ausstoß zu reduzieren. Sie nutzen beispielsweise Kühltechniken, die weniger Energie verbrauchen, oder erzeugen ihren eigenen Strom aus Sonnen- oder Windenergie. „In Deutschland gibt es bereits mehrere Smart-City-Projekte, die auf Nachhaltigkeit setzen. So wird in einem neuen Stadtteil in Frankfurt die Abwärme von Rechenzentren genutzt, um Wohnungen zu heizen. Diese Form der Wärmerückgewinnung wird in Zukunft stark an Bedeutung gewinnen“, schließt der Experte.

www.firstcolo.net

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Die Auswertung des MuM-Solarkatasters zeigt die Eignung von Dächern für die Installation einer Solaranlage.
Quelle: Stadt Schwabach.

Das Förderprogramm TwinBy des Bayerischen Staatsministeriums für Digitales ermöglichte es der Stadt Schwabach, ihr geografisches Informationssystem (GIS) innerhalb eines Jahres zum Digitalen Zwilling auszubauen. Technologische Basis dafür ist die MapEdit-Produktfamilie von Mensch und Maschine (MuM), die Daten aus unterschiedlichen Quellen nutzen, v erarbeiten und darstellen kann. Im Rahmen des Projekts wurden unter anderem ein Solarkataster sowie ein Stadtklimakonzept realisiert. Generell waren die Projektziele eine bessere Vernetzung der internen Fachämter und extern mit den Bürger*innen sowie die Steigerung der Nachhaltigkeit, Sicherheit sowie Lebensqualität.

Schwabach, eine kreisfreie Stadt in Mittelfranken mit etwas mehr als 40.000 Einwohner*innen, ist die „Goldschlägerstadt“: Das hier produzierte Blattgold verziert Dächer auf der ganzen Welt. Der Stadt ist gute Kommunikation mit ihren Bürger*innen zentral wichtig, weshalb die Verantwortung für das Geografische Informationssystem „ganz oben“ im Bürgermeister- und Presseamt angesiedelt ist.

Vor rund 20 Jahren begann in diesem Zusammenhang die Zusammenarbeit der Stadt mit Mensch und Maschine (MuM). „MuM konnte schon damals 2D-Zeichnungen und Pläne nahtlos mit Sachdaten verknüpfen und hat uns dabei größtmögliche Flexibilität bei der Auswertung und Darstellung gegeben“, erzählt GIS-Administrator Thomas Schöll. Das GIS wuchs mit der Leistungssteigerung der IT: Die Produktfamilie MuM MapEdit erfüllte alle Anforderungen an Erfassung, Fortführung, Auswertung, Bürgerportal und mobiles Arbeiten; auch Arbeiten in 3D wurde möglich.

Das Rathaus von Schwabach wurde 1529 erbaut. Die 40.000 Einwohner*innen zählende Kommune ist in Sachen Digitalisierung ein Vorreiter und setzt auf einen Digitalen Zwilling.
Quelle: Stadt Schwabach.

Mit digitalen Modellen Resilienz gegenüber klimatischen Ereignissen steigern

Das Schwabacher Projekt „GUZI“, die „Goldene Urbane Zwillingsinformation Schwabach“ gehörte zu den vom Förderprogramm TwinBy des Bayerischen Staatsministeriums für Digitales unterstützten, kommunalen Vorhaben: Mit digitalen Modellen sollen Kommunen Planungen und Projekte schneller, besser und kostengünstiger realisieren – auf der Grundlage datenbasierter Entscheidungen. Ziele des Schwabacher Projekts waren unter anderem die Resilienz der Stadt gegenüber klimatischen Ereignissen durch Prävention und Reaktion zu steigern und sowohl die interne Kommunikation als auch den Austausch mit Bürger*innen zu verbessern.

Echtzeit-Informationen für alle

Der Digitale Zwilling von Schwabach verknüpft nicht nur statische Daten, wie Baujahr, Hausanschlüsse, Geländeinformationen usw., sondern nutzt auch Echtzeitdaten etwa von Sensoren oder Kameras. Daraus generiert das System neue Informationen. Wer künftig an einem heißen Tag in Schwabach unterwegs ist, kann im Portal sehen, wo man sich wegen der Hitze besser nicht aufhält, wo die Temperaturen erträglich oder gar kühl sind und wo man einen „freundlichen Wasserhahn“ findet, der Trinkwasser spendet.

Neben den regelmäßig höheren Temperaturen werden auch häufiger Starkregenereignisse erwartet. Schutz vor und schnelle Hilfe bei diesen Ereignissen lassen sich mit den Daten des Digitalen Zwillings ebenfalls besser planen. So kann man die Wirkung der Flächengestaltung auf das Klima im Vorfeld beurteilen: Wie wird sich etwa eine geplante Versiegelung bei Starkregenereignissen auswirken? Welche Konsequenzen hat die Idee für die Lufttemperatur tagsüber und nachts?

Aufgrund intelligenter Datenverknüpfung entsteht ein Simulations-Tool für den Ernstfall: Einsatzkräfte sehen sehr schnell, wie viele Menschen sie bei Gefahr aus Kitas, Schulen, Altenheimen und Krankenhäusern evakuieren müssen.
Quelle: Stadt Schwabach.

Praktisch: Das Solarkataster

MuM hat im Rahmen des Projekts unter anderem ein Solarkataster entwickelt, das Bürgern und Planern aufzeigt, ob sich die Installation einer Photovoltaikanlage lohnt. Grundlage ist das digitale Gelände- und Gebäudemodell vom Bayerischen Vermessungsamt in einem Detaillierungsgrad, der die Gebäudehülle sichtbar macht. Dazu kommen Informationen über geltende Bebauungspläne sowie detaillierte Ingenieurberechnungen über beispielsweise Sonneneinstrahlung und Verschattung. Die MuM-Lösung führt diese Informationen zusammen und stellt den Eignungsgrad für die Installation einer Photovoltaikanlage pro Dachfläche farblich dar. „Die Möglichkeiten des Digitalen Zwillings sind schier unendlich“, sagt Bürgermeister-Pressesprecher Jürgen Ramspeck. „Wir konzentrieren uns auf das, was einen praktischen Nutzen hat.“

Zusammenarbeit und Bürgernähe verbessert

Dank des Digitalen Zwillings können auch die verschiedenen Fachämter heute besser zusammenarbeiten. Die rund 200 verwaltungsinternen Nutzer*innen finden alle für sie relevanten Informationen an einem zentralen Ort vor, greifen auf die gleichen Daten zu und können gemeinsam planen, abstimmen und entscheiden. Unterschiedliche Darstellungen stellen sicher, dass jeder Benutzer genug Informationen erhält und dabei nicht überflutet wird.

Informationen für die Öffentlichkeit stammen aus den gleichen Datenbanken und sind damit ebenso aktuell wie die Daten, die die Verwaltung nutzt. Dabei gibt es zielgruppenspezifische Unterschiede in der Darstellung etwa im Tourismus oder für bestimmte Berufsgruppen, wie Architekten, Planer, Landwirte oder regionale Unternehmen.

Fachübergreifende Zusammenarbeit

Das Team, das gemeinsam mit MuM den digitalen Zwilling in Schwabach realisiert: (v. l. n. r.) Christopher Popp (Katastrophenschutz), Thomas Schöll (GIS), Franziska Schuster (Kämmereiamt), Tanja Helm (Klimaschutzbeauftragte), Jan Müller-Kaderschafka (Bürgermeister- und Presseamt).
Quelle: Stadt Schwabach.

Ein effizientes Projektteam erarbeitete gemeinsam mit MuM den Digitalen Zwilling. Dazu gehörten Fachleute aus den Bereichen GIS, Klimaschutz, Katastrophenschutz, Finanzierung und Förderung sowie externe Dienstleister. MuM hat mit Beratung, Konzeption, Programmierung und Implementierung einen wichtigen Beitrag geleistet. Die Produktfamilie MapEdit, die Daten aus unterschiedlichen Quellen nutzen, verarbeiten und darstellen kann, ist ebenfalls wichtig. „Wer Digitalisierung voranbringen will, muss flexibel und innovativ im Team arbeiten können“, sagt Thomas Schöll. „MuM bringt Erfahrung aus Digitalisierungsprojekten der Industrie ein – das ist ein entscheidendes Schlüsselelement, um die hochgesteckten Ziele zu erreichen.“

www.schwabach.de

www.mum.de

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Foto: Suwin / shutterstock.com

Als Neal Stephenson im Jahr 1992 seinen Fantasy-Roman Snow Crash veröffentlichte, ahnte der US-amerikanische Schriftsteller wohl nicht, dass er damit einen Hype entfachen würde, der heute, 30 Jahre später, erst so richtig Fahrt aufnimmt. In seiner Geschichte beschreibt Stephenson eine dystopische Zukunft, in der sich der Staat fast vollständig aus dem öffentlichen Leben zurückgezogen und alle gesellschaftlichen Ordnungsfunktionen Privatunternehmen überlassen hat. Die Menschen flüchten sich daher immer wieder in das sogenannte Metaversum, wo sie unter anderem mithilfe von Virtual Reality (VR) als Avatare in einem virtuellen 3D-Raum agieren.

In den frühen 00er-Jahren wurde aus der Idee von Stephenson dann Realität: mit Second Life wurde eine Online-Plattform gelauncht, die eine virtuelle 3D-Simulation der realen Welt vorsieht. Darin interagieren Nutzer auch heute noch mittels Avatare, können untereinander Handel betreiben und eigene Inhalte in die Welt einbauen. Das Konzept überzeugte seinerzeit so sehr, dass sich etliche Unternehmen weltweit eigene Räume in Second Life zulegten und dafür auch finanziell einiges investierten.

Was macht das Metaversum aus?

Der Begriff des Metaversums ist also schon knapp 30 Jahre alt. Und trotzdem ist das Thema erst seit 2021 wirklich in der Öffentlichkeit angekommen. Damals kündigte Facebook-Gründer Mark Zuckerberg medienwirksam an, den Konzern in Meta umbenennen zu wollen, um der zukünftigen Bedeutung des Metaversums Rechnung zu tragen. Dieses Statement hatte Signalwirkung für viele Unternehmen weltweit, die sich plötzlich die Frage stellen mussten: was ist das Metaversum genau und wie können wir uns dazu positionieren?

In der Vor-Hype-Ära – also bevor Zuckerberg die Facebook-Umbenennung publik machte – wurde das Metaversum als die nächste Generation des mobilen Internets vorgestellt. Viele Elemente gehen dabei auf die Vision eines Online-Ökosystems in Form eines Web 3.0 (Web3) zurück. Web3 ist eine Idee für eine neue Generation des Webs, das auf der Blockchain basiert und Konzepte wie die Dezentralisierung beinhaltet. Durch die Dezentralisierung soll verhindert werden, dass Daten und Inhalte bei einer kleinen Gruppe von Unternehmen, die oft als „Big Tech“ – beispielsweise Amazon, Facebook und Google – bezeichnet werden, zentralisiert und gebündelt sind.

Die Gleichsetzung der Begriffe Metaversum und Web3 wird der Vision des Metaversums allerdings nicht gänzlich gerecht. Das Metaversum will mehr sein. Es will den virtuellen Raum und die physische Realität miteinander verschmelzen und sich gegenseitig ergänzen. Darüber hinaus gibt es eine ganze Reihe von Attributen, die das Metaversum auszeichnen – etwa eine hohe Skalierbarkeit, Zugänglichkeit, Persistenz, Immersion und Interoperabilität von Diensten und digitalen Gütern. Das Fraunhofer-Institut für Offene Kommunikationssysteme (FOKUS) definiert das Metaversum als „das Zusammenlaufen von Trends der Jetztzeit, insbesondere dem der virtuellen Realität, dem Internet der Dinge (IoT), Blockchain und Digitalen Zwillingen“. Matthew Ball, CEO des Risikokapitalgeberunternehmens Epyllion, Experte für Metaverse und Autor verschiedener Sachbücher zum Thema, definiert das Metaversum hingegen so: „Das Metaversum ist ein massiv skaliertes und interoperables Netzwerk von in Echtzeit gerenderten virtuellen 3D-Welten, die von einer praktisch unbegrenzten Anzahl von Nutzern synchron und dauerhaft erlebt werden können, mit einem individuellen Gefühl der Präsenz und mit Kontinuität der Daten, wie Identität, Geschichte, Berechtigungen, Objekte, Kommunikation und Zahlungen.“

Schlüsseltechnologien, Merkmale und Eigenschaften

Das Metaversum soll somit einen Unterbau für unterschiedliche Dienste, Spiele, Gewerbe, Arbeit und andere Aktivitäten bilden. Zudem soll es Nutzern ermöglichen, mithilfe von Technologien wie der VR, Anwendungen immersiver zu erleben und intuitiver zu nutzen, als es das heutige Internet erlaubt. Zudem soll es eine digitale Ökonomie geben, die auf Kryptowährungen basiert. Digitale Güter gewännen somit an Bedeutung, mit denen beispielsweise Avatare individualisiert werden können und die sich barrierefrei von einer Anwendung in eine andere transferieren lassen sollen. Spielwelten zum Beispiel, die heute unüberbrückbar voneinander getrennt sind, sollen im Metaversum zusammengeführt werden. Durch das Internet der Dinge sollen zudem Alltagsgegenstände in das Metaversum integriert werden, sodass der Übergang zwischen Realität und Virtualität fließender wird.

Zur Realisierung der Vision eines Metaversums sind dabei zahlreiche Schlüsseltechnologien notwendig. Dazu zählen VR-Brillen, Smart Glasses, Augmented Reality, holografische Verfahren, ein dezentral organisiertes Web3, die Blockchain-Technologie, NFTs (Non-Fungible Token), Peer-to-Peer-Kommunikation, schnelles mobiles Internet (5G), Künstliche Intelligenz (KI), Maschinelles Lernen (ML), Künstliche Neuronale Netzwerke (KNN) und einiges mehr.

Chancen für Unternehmen

Die Finanznachrichtenagentur Bloomberg schätzt, dass der Metaversum-Markt im Jahr 2024 ein Volumen von über 783 Milliarden US-Doller erreicht, wobei der Marktanteil in den Bereichen Live-Entertainment, Spielesoftware sowie Dienstleistungen und Werbung besonders hoch ist. Das Marktforschungsunternehmen Gartner gibt an, dass bis zum Jahr 2026 25 Prozent aller Menschen täglich mindestens eine Stunde im Metaversum verbringen werden, um hier zu arbeiten, Kontakte zu knüpfen oder einzukaufen.

Für Unternehmen bedeutet diese Konzentrierung auf den virtuellen Raum, dass sie Spezialisten brauchen, die wissen, wie man in den virtuellen Welten die beste Nutzererfahrung schafft. Auch ist für Unternehmen wichtig, dass sie ihre Geschäftsprozesse an die neuen Gegebenheiten anpassen. Ein Automobilhersteller beispielsweise könnte seine Produkte auch in virtueller Form auf den Markt bringen, ebenso wie eine Modemarke ihre digitalisierte Kleidung für Avatare anbieten könnte. Jack Dangermond, Geschäftsführer von Esri, hat hingegen die Vision, ein modernes Geoinformationssystem als Cyberspace zu entwickeln, in dem Planer Straßenzüge virtuell verändern, breitere Gehwege anlegen oder Bäume pflanzen können. Während Zuckerberg mit seiner Vorstellung von Meta unterhalten will, will Dangermond aufklären. „Wir können so Menschen in die Lage versetzen, ihre Umwelt besser zu verstehen und knappe Ressourcen effizienter einzusetzen“, formuliert er seine Hoffnungen.

Metaversum und Geoinformatik

In der Geoinformatik-Branche ist das Potenzial des Metaversums also bekannt. Auf seiner 121. Mitgliederversammlung im Dezember 2021 hat das OGC (Open Geospatial Consortium) daher eine „Metaverse Ad-Hoc-Sitzung“ veranstaltet, um dem Thema einen passenden Rahmen zu geben. Dabei diskutierten Experten aus der gesamten Branche, von Photogrammetrie- und KI-gestützten Fernerkundungsunternehmen bis hin zu Unternehmen aus den Bereichen Geospatial oder BIM, wie das Metaversum die Geospatial-Branche künftig verändern wird und warum offene Standards für das Gelingen entscheidend sein werden.

Klar ist: insbesondere bei solchen Metaversum-Anwendungen, bei denen die reale Welt repräsentiert bzw. nachgebildet wird, werden raumbezogene Technologien, Standards, Wissen und bewährte Praktiken eine besondere Rolle spielen. Denn jeder Raum im Metaversum basiert zwangsläufig auf einer riesigen Datenbank mit physischen sowie semantischen Informationen. Folglich kann ein metaverser Raum also auch als eine Iteration der stadt- und/oder landesweiten Digitalen Zwillings-Technologien der Geoinformatik, die heute vielfach für Modellierungen, Simulationen und Bürgerbeteiligungen eingesetzt werden, verstanden werden. Und folglich ist so gut wie jeder 3D-Geostandard auch für den Aufbau des Metaversums nützlich. Ebenso werden die Benutzer im Metaversum Karten benötigen, um in virtuellen Räumen navigieren zu können.

„Als Industrie kann die Geospatial-Branche demnach eindeutig viel Fachwissen zur Entwicklung des Metaversums beitragen“, resümiert das OGC und führt aus: „Die Innovation rund um das Metaversum wird, wie bei anderen Informationstechnologien auch, schnell voranschreiten. Die Standards, die sich beim Aufbau des Metaversums durchsetzen werden, werden auch diejenigen sein, die mit dem Innovationstempo Schritt halten können. Der neue OGC-Ethos sieht daher offene Standards vor, die modular, leichtgewichtig und erweiterbar sind, sodass sie sich mit der Technologie weiterentwickeln können, ohne zu veralten, und gleichzeitig eine stabile Grundlage bilden, auf der dauerhafte Innovationen aufgebaut werden können.“

Ist das Metaversum überhaupt wünschenswert?

Eine Realisierung der Metaversum-Vision liegt, wenn sie denn überhaupt kommen sollte, noch Jahre in der Zukunft. Das hat technische, wirtschaftliche sowie soziale und ethische Gründe, die mit der offenen Frage verstrickt sind, ob eine solche Zukunftsvision überhaupt wünschenswert ist.

Aus technischer Sicht wird es eines iterativen Prozesses bedürfen, Hardware und Software schrittweise an die Anforderungen eines Metaversums anzupassen. Viele Anwendungen werden beispielsweise aus der zweidimensionalen in die dreidimensionale Welt überführt werden. Derzeit gibt es außerdem noch immer eine Reihe von Hardwarelimitationen: Datenbrillen sind nicht massentauglich, weil sie noch immer zu klobig und schwer sind. Datenraten sind zu niedrig, um hochauflösende 3D-Anwendungen mobil anzubieten, Rechenkapazitäten zu niedrig, um gleichzeitiges Erleben und Synchronität für große Gruppen zu gewährleisten.

Langfristig sollen die einzelnen, von unterschiedlichen Unternehmen entwickelten Dienste nahtlos ineinander übergehen und im Metaversum verschmelzen. Wesentlich ist zum einen die Persistenz und Interoperabilität von digitalen Gütern. Dafür ist es nötig, einheitliche und offene Protokolle und Standards zu definieren, vergleichbar mit bestehenden Internetstandards wie beispielsweise HTTP. Zum anderen kann die Idee der Interoperabilität zu Interessenskonflikten der Teilnehmenden führen, deren Geschäftsmodelle mit diesem Konzept möglicherweise nicht kompatibel sind. Besonders geschlossene Plattformen, auch Walled Garden genannt, schränken die freie Verfügbarkeit und Nutzung von fremden Diensten gezielt ein und zielen damit auf ein abgeschlossenes Ökosystem ab – womit sie im krassen Gegensatz zum Grundgedanken des Metaversums stehen, das eine dezentrale Welt schaffen will, an der alle gleichermaßen partizipieren können. (jr)

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3D-Modellierung des Gasometers in Halle (Saale). In dem historischen Gebäude soll 2025 das neue Planetarium der Stadt eingeweiht werden. GISA hat dazu auch die geplanten Innenräume in 3D simuliert. Foto: © GeoBasis-DE/LVermGeo LSA. dl-de/by-2-0. Daten geändert.
Ausgewählte 3D-Modelle: Emmanuel PUYBARET/eTeks and Scopia Visual Interfaces Systems, s.l.
Bildnachweis Historische Fotos des Salinemuseum Halle (Saale): © Stadtarchiv Halle (Saale)

Trafostationen, Umspannwerke, Gebäude oder auch kommunale Liegenschaften – das Unternehmen GISA aus Halle an der Saale erstellt 3D-Modelle aus zahlreichen Infrastrukturbereichen, um so neue Optimierungspotenziale auszuloten. Der IT-Dienstleister überträgt in seine Zielgruppe das Konzept des Digitalen Zwilling, das aus dem Umfeld Industrie 4.0 bekannt ist und neue Wertschöpfungspotentiale für Anlagen, Infrastruktur und Liegenschaften verspricht.

Ein aktuelles Beispiel dafür ist ein Projekt in der Heimatstadt Halle ist der GISA Virtual Flight, den das Unternehmen im Rahmen des kulturellen Themenjahrs 2021 mit umgesetzt hat. Der virtuelle Rundflug rückt nicht nur historische Gebäude wie etwa die Saline oder das alte Gasometer in ein ganz besonderes Licht, sondern integriert auch aktuelle Planungen in die vermessungsgenaue Repräsentation.

Blick in die Zukunft

Der rund 1,5-minütige Videoclip mit dem Titel „Vom Salz bis zu den Sternen“ wurde von einem siebenköpfigen Team um Norman Klammer und Hannah Zerjeski von GISA eigens für das Themenjahr produziert und gemeinsam mit dem Salinemuseum, dem Planetarium Halle und dem MMZ umgesetzt. „Unser Rundflug startet auf dem Dach des MMZ, einem modernen Existenzgründerzentrum für die Medien- und Kreativwirtschaft in Sachsen-Anhalt“, berichtet Zerjeski, Development Consultant bei GISA. Dann geht es hinüber auf das andere Saaleufer zum historischen Industriedenkmal und Standort des Technischen Halloren- und Salinemuseums.

Anschließend folgt der Start zu den Sternen, wie die Geodaten-Spezialistin von GISA erklärt: „Unser Virtual Flight führt entlang der Saale zum neuen Planetarium der Stadt, das in der denkmalgeschützten Ziegelfassade des alten Gasometers seinen Platz gefunden hat.“ Hier konnte das Unternehmen dem Betrachter einen virtuellen Blick in das Gebäude – und damit gewissermaßen in die Zukunft – gewähren.

Auch beim Technischen Halloren- und Salinemuseum wurden für die Modellierung amtliche Daten und eigene Foto-Aufnahmen verwendet. © GeoBasis-DE/LVermGeo LSA. dl-de/by-2-0. Daten geändert.
Ausgewählte 3D-Modelle: Emmanuel PUYBARET/eTeks and Scopia Visual Interfaces Systems, s.l.
Bildnachweis Historische Fotos des Salinemuseum Halle (Saale): © Stadtarchiv Halle (Saale)

„Wir sehen im Halexa-Video ein in 3D nachmodellierten Ausschnitt aus dem Stadtgebiet. Die gezeigten Gebäude, Brücken, Leuchten und Vegetationselemente sind ein virtuelles 1:1-Abbild der realen Welt. Um dieses Abbild aufzubauen, haben wir Daten aus unterschiedlichen Quellen verwendet“, berichtet Norman Klammer, Director Business Development bei GISA. Von besonderer Bedeutung seien dabei Geodaten gewesen, die das Landesamt für Vermessung und Geoinformation Sachsen-Anhalt (LVermGeo) der OpenData-Strategie des Bundes folgend online und kostenfrei zur Verfügung stellt. Klammer: „Die offene Bereitstellung der Geodaten ist ein Schritt in Richtung Zukunft, denn aus diesen Daten Informationen zu gewinnen und wie am Beispiel unseres Clips für digitale Zwillinge zu verwenden, ermöglicht Teilhabe und Weiterentwicklung.“

Weiterhin wurden von GISA eigens erfasste Fotografien und Daten der jeweiligen Gebäude genutzt. Diese wurden miteinander verschnitten, um eine durchgängige 3D-Modellierung zu erhalten, innerhalb derer dann der Flug „generiert“ wurde.

Texturierung anhand von Orthofotos

Die Ausgangslage hinsichtlich der Daten war je nach Gebäude sehr unterschiedlich. Zunächst wurde ein Digitales Geländemodell (DGM) von amtlicher Seite bezogen und mithilfe der Orthofotos in ein 3D-Mesh mit entsprechend texturierten Geländeoberflächen (Dreiecksvermaschung) transformiert.

Die umliegenden Gebäude sind in der Detaillierungsebene LOD2 hinterlegt. Im Fall des MMZ wurden dann die 2D-Grundrisse des Gebäudes und eigens generierte Fotos herangezogen, daraus ein ebenfalls texturiertes 3D-Modell erzeugt und in das übergreifende Modell integriert. „Die im Film speziell behandelten Gebäudekomplexe werden so besonders detailreich ausgeführt, sodass sie für den Betrachter realistisch erscheinen“, berichtet Zerjeski. Nach demselben Prinzip wurden die Brücken erstellt und in die Szene importiert. „Für den Film haben wir die entsprechenden 3D-Objekte händisch modelliert, um damit einen hohen Detailgrad erreichen zu können“, so die GISA-Mitarbeiterin.

Das alte hallesche Planetarium nimmt auch im GISA Virtual Flight eine Sonderrolle ein. Da das ursprüngliche Gebäude mehrfach durch Hochwasser beschädigt wurde, hatte sich die Stadt Halle für einen Neubau innerhalb der bestehenden, runden Außenhülle des Gasometers entschlossen. GISA konnte für den Flug daher auf Planungsunterlagen des verantwortlichen Architekturbüros zugreifen. Das digitale Architekturmodell, das den runden Gasometerbau inklusive des Herzstücks, dem Kuppelbau im sogenannten Sternensaal, repräsentiert, wurde um Avatare und Möblierung ergänzt sowie virtuell beleuchtet – eine Symbiose aus Industriearchitektur und moderner Kultureinrichtung.

Insgesamt findet der GISA Virtual Flight im Falle des Planetariums überwiegend in den Innenräumen statt. „Beim Übertritt vom Außen- in den Innenbereich wechselt die genutzte Technologie“, sagt Zerjeski und führt aus: „Das hochwertige Rendering setzten wir mittels der Gaming Engine Unreal um. Das 3D-Modell wurde in ein Architektur-Template importiert und hier aufwändig texturiert. In dem fertigen Modell wurde nun mittels Cinematics-Funktion der Film ‚gedreht‘.“ Zur Erstellung des Films kam neben Unreal Engine die Software VIS-All 3D® von der Software Service John GmbH zum Einsatz.

Komplexe Sachverhalte intuitiv begreifbar machen

Die technische Entwicklung der 3D-Modellierung schritt in den letzten Jahren rasant voran. Das Projekt in Halle zeigt, wie im Rahmen einer Vernetzung verschiedenster Akteure neuartige Ansätze rund um den Digitalen Zwilling entstehen können. Hannah Zerjeski: „Unser Virtual Flight zeigt, dass wir bei der 3D-Modellierung die Technologiebereiche Gaming und Geoinformatik sehr gut synergetisch nutzen können“. Mit dem Projekt wurden der Öffentlichkeit sowie Industrie und Gewerbe außerdem dargelegt, welche Möglichkeiten ein Digitaler Zwilling bieten kann, etwa, um komplexe Sachverhalte intuitiv und leicht verständlich begreifbar zu machen. (jr)

www.gisa.de

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Defekte Straßenlaternen, Schlaglöcher, verschmutzte Spielplätze: Sie bleiben in keiner Gemeinde- oder Stadtverwaltung aus. Häufig kommen entsprechende Hinweise direkt von der Bürgerschaft – persönlich, telefonisch oder elektronisch. Die Schwierigkeit steckt jedoch häufig im Detail: Denn was tun, wenn wichtige Informationen fehlen? Unkonkrete Ortsangaben oder fehlende Hinweise erschweren die Bearbeitung von Anliegen erheblich. Kommunen, die auf einen guten Bürgerservice aus sind und trotzdem effizient arbeiten wollen, brauchen deshalb eine praktikable Lösung.

Die Bürger können Schäden und Verschmutzungen einfach per Klick kategorisieren, lokalisieren und melden. Screenshot: wer|denkt|was GmbH

Viele Städte und Gemeinden greifen daher bereits auf Anwendungen wie den Mängelmelder der Darmstädter wer|denkt|was GmbH zurück. Mit ihm lassen sich strukturierte Abfragen und eine zentrale Dokumentation von Anliegen verschiedenster Art gewährleisten. Meldungen der Bürgerschaft können mit Foto, genauer Ortsposition und weiteren Angaben direkt per Smartphone-App vom Ort des Geschehens an die Verwaltung gemeldet werden – mit allen relevanten Angaben, die die Experten aus den Fachämtern benötigen. Dabei ermöglicht der Mängelmelder zugleich Transparenz für die Bürgerschaft: Der Bearbeitungsstatus einer Meldung ist öffentlich sichtbar.

Individuelles Ticketmanagementsystem

Als individuell eingerichtetes Ticketmanagementsystem ist der Mängelmelder daher mittlerweile bei mehr als 40 Kommunen deutschlandweit im Einsatz. Auch die Stadt Essen setzt auf das Anliegenmanagementsystem von wer|denkt|was. Im Rahmen des städtischen Aktionsprogramms „Essen bleib(t) sauber!“ wurde es im November 2018 eingeführt und auch in die eigene City-App „Stadt Essen – TO GO“ integriert.

„Die Essenerinnen und Essener hatten bislang die Möglichkeit, wilde Müllablagerungen im Stadtgebiet telefonisch über unsere Pico-bello-Hotline an uns zu melden. Im Zuge unseres Aktionsplans Sauberkeit wollten wir dieses Serviceangebot sozusagen in 2.0 übersetzen. Wir haben uns daher für den Mängelmelder entschieden, der für alle Beteiligten sehr vorteilhaft ist: Die Bürgerinnen und Bürger haben ihr Smartphone ohnehin immer mit dabei und können Müll nun einfach via App melden. Und wir erhalten so gleich wichtige standortbezogene Daten“, so Silke Lenz, Pressesprecherin der Stadt Essen.

Das Zauberwort: Geodatenzuordnung

Der Mängelmelder wurde dafür komplett an die Gegebenheiten vor Ort angepasst. Als Teil von „Essen bleib(t) sauber!“ wurden die Meldekategorien auf den Bereich Sauberkeit zugeschnitten und die jeweiligen zuständigen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter im System hinterlegt. Neue Meldungen über den Essener Mängelmelder gelangen so automatisch an die richtige Stelle, die Bearbeitung kann sofort beginnen.

Dank Geodatenzuordnung können dabei auch komplexe Zuständigkeiten abgebildet werden, etwa bei flächenbezogen abweichenden Ansprechpartnern. In Essen ist der Mängelmelder dafür an den städtischen Geodatenserver angebunden. Bei jeder eingehenden Meldung schickt das Mängelmeldersystem eine Anfrage an diesen Geodatenserver, der entsprechende Informationen zurückliefert. Die Zuordnung der Meldungen an die Zuständigen übernimmt das System nach Herstellerangaben selbständig.

Das Essener Systemhaus (ESH) stellt für die Abfrage einen Web Feature Service (WFS) zur Verfügung, der zu den exakten Standortdaten bis zu zwölf verschiedene ortsbezogene Attribute zurückliefert. Auf Basis dieser Attribute kann eine Zuordnung der Meldungen an die tatsächlich zuständige Organisationseinheit automatisiert erfolgen. „Für die Abfrage haben wir unterschiedliche Datenquellen, beispielsweise den städtischen Liegenschaftsnachweis und den Wegeatlas zusammengeführt und diese Daten über einen eigens konfigurierten WFS-Dienst des ESH zur Verfügung gestellt“, fasst Dr. Christian Lindner, zuständiger Abteilungsleiter im Amt für Geoinformation, Vermessung und Kataster, zusammen.

Über die Anbindung an den städtischen Geodatenserver Essens können Bürger illegale Müllablagerungen, überfüllte Container, Verschmutzungen und Co. der zuständigen Verwaltungsstelle melden. Screenshot: wer|denkt|was GmbH

Ein weiterer Vorteil der Anbindung an den städtischen Geodatenserver: Auch Entsorgungsbetriebe, Forstbetriebe und Co. können mit angeschlossen werden. Die Verwaltungsmitarbeiter können eingehende Meldungen, die diese externen Betriebe betreffen, gezielt dorthin weiterleiten. So wird die Zusammenarbeit von Kommunen und externen Unternehmen intensiviert und optimiert. „Der Mängelmelder hat dazu beigetragen, dass die Abläufe in unserer Verwaltung einfacher geworden sind. Die Bearbeitung gemeldeter Anliegen kann somit früher in die Wege geleitet und umgesetzt werden. Wir freuen uns über diese Verbesserung und auch von Seiten der Bürger erhalten wir positives Feedback zum neuen Service“, resümiert Silke Lenz.

Zeitaufwand reduziert, Bearbeitung beschleunigt

Die Erfassung von Anliegen und die einfache Verwaltung über das dahinterliegende Ticketmanagementsystem lässt sich darüber hinaus auch verwaltungsintern nutzen, wie das Beispiel Essen zeigt. Dort geben die Mitarbeiter des städtischen Ordnungsamtes auf ihren Touren durch die Stadt illegale Müllablagerungen oder abgelagerte Schrottfahrräder direkt über die App mit allen notwendigen Informationen ein und nutzen die technischen Vorteile. Kein händisches Notieren vor Ort, keine nachträgliche Bearbeitung im Büro – stattdessen eine einmalige Beschäftigung mit dem Anliegen direkt an Ort und Stelle. „Der Zeitaufwand wird damit deutlich reduziert und mit der automatischen Weiterleitung an den zuständigen Fachbereich wird zugleich die Bearbeitung des Anliegens beschleunigt”, erklärt Tobias Vaerst, Projektleiter beim Mängelmelder.

Ziel des Werkzeugs ist es also, eine direkte, schnelle und transparente Kommunikation zwischen Verwaltung und Bürger herzustellen sowie die verwaltungsinternen Abläufe zu vereinfachen. Tobias Vaerst dazu: „Eine solche verwaltungsinterne Nutzung kann ein Vorbild für andere Städte und Kommunen sein. Damit wird eine weitere Optimierung der Abläufe erreicht. Denn alle Meldungen – egal, von wem sie kommen – laufen in einem automatisierten System zusammen und das sorgt für hohe Effizienz.“ (jr)

www.maengelmelder.de

www.werdenktwas.de

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