(16.September 2023 – dato)
Phase-I: Erstellung eines Demonstrators1
15.Februar 2024 | Hugo Preiss
Vorgehensmodell
Das EVAP-Modell oder auch “Vier-Komponenten-Modell“ genannt, zeigt den klassischen Aufbau und Funktion einer GIS-Verarbeitungskette (vgl. Vier-Komponenten-Modell). Es beinhaltet die Datenerfassung, die Datenverarbeitung, die Datenanalyse und Datenpräsentation (Bill, 2016). Dabei soll es dem Nutzer helfen Daten einzugeben und diese dann zu analysieren und die Ergebnisse bestmöglich zu visualisieren.
Abb.-#002: Das Verarbeitungsmodell (EVAP) in der Geoinformatik
Digitaler Zwilling
Bei einem digitalen Zwilling handelt es sich um ein virtuelles Abbild von einem realen Objekt oder Produkt. Mithilfe von Sensordaten werden Eigenschaften von Objekten analysiert und die sich daraus er-gebenden Daten an Verarbeitungssysteme weitergeleitet. Daraus entsteht die digitale Kopie, also der digitale Zwilling.
Anhand eines digitalen Zwillings lassen sich sowohl materielle Objekte (z.B. Bäume, Bauobjekte, Ma-schinen etc.) als auch immaterielle Objekte (z.B. Produkte, Kosten, Dienstleistungen etc.) aus der realen Welt in die digitale Welt darstellen. (vgl. https://www.bigdata-insider.de/was-ist-ein-digitaler-zwil-ling-a-728547/, Dipl.-Ing. (FH) Stefan Luber/Nico Litzel (28.06.2018) „Was ist ein Digitaler Zwilling?“, Abs. 1 – 22.10.2023).
Ein digitaler Zwilling kann in vielen Bereichen eigesetzt werden, darunter in Landwirtschaft, Industrie usw., aber auch in der Stadtentwicklung und Stadtplanung spielt der digitale Zwilling eine wichtige Rolle. Ein gutes Beispiel dafür ist das Projekt „Smart Cities“ (vom Bundesministerium des Inneren und für Heimat), mit dem man mit Hilfe des digitalen Zwillings im 3D-Modell nicht nur materielle Objekte wie Pflanzen, Bäume, Straßen, Wohnhäuser oder Industrie, sondern auch physikalische Vorgänge wie Treibhausemmissionen, Mobilitätsverhalten oder das soziale Miteinander analysieren kann, um mögliche Auswirkungen vorherzusagen und Konzepte zu verbessern. (vgl. https://www.smart-city-dia-log.de/informieren/aktuelles/was-waere-wenn-mit-digitalen-zwillingen-die-urbane-zukunft-gestal-ten, (10.10.2022), „Was-Wäre-Wenn? – Mit digitalen Zwillingen die urbane Zukunft gestalten“, Abs.1 – 22.10.23).
In der Stadtplanung/-entwicklung können digitale Zwillinge besonders dabei helfen, die Stadt nachhaltiger zu gestalten und auf die Bedürfnisse und Interessen der Bürger einzugehen. Zum Beispiel in welchen Stadtteilen muss die Beleuchtung von Straßen und Gehwegen verbessert werden oder was muss in Infrastruktur eingeplant werden, um eventuell mögliche Überschwemmungen durch Starkregen zu vermeiden.
Geo-Daten
„Geodaten sind alle Daten mit direktem oder indirektem Bezug zu einem bestimmten Standort oder geografischen Gebiet.“ (§ 3 Abs. 1 Geodatenzugangsgesetz (GeoZG)).
Zur Erstellung des Demonstrators wurde eine große Vielzahl verschiedener Daten-Typen verwendet, die dann in entsprechenden Karten bzw. Ansichten dargestellt und gemäß dem EVAP-Modell prozessiert werden.
Geodaten können in zwei verschiedene Arten untergliedert werden. Einerseits kann es sich um Geobasisdaten handeln, andererseits um Geofachdaten.
Geobasisdaten
„Geobasisdaten sind Daten des amtlichen Vermessungswesens, welche die Landschaft, die Liegen-schaften und den einheitlichen geodätischen Raumbezug anwendungsneutral nachweisen und be-schreiben. Sie sind Grundlage für Fachanwendungen mit Raumbezug.“ (Definition der AdV, Plenumsta-gung am 28. und 29. September 2005 in Magdeburg).
Exemplarisch werden im Folgenden jedoch nur einige Daten-Typen zur Veranschaulichung genannt, um den Rahmen der Darstellung an dieser Stelle nicht zu sprengen:
- Verwaltungsgrenzen
- Grundrissdaten aus dem Liegenschaftskataster
- Hauskoordinaten
- 3D-Gebäudemodell
- OpenStreetMap
- Bodenrichtwertinformationssystem (BORIS)
- …u.v.m.
- Geofachdaten
Im Bereich der Geoinformation wird bei Geodaten mit der Thematik eines Fachgebietes von Geofach-daten gesprochen.
Ein Beispiel für Geofachdaten ist das Solarpotenzial, an dem sich Interessierte darüber informieren können, ob die Sonneneinstrahlung auf ihrem Dach zum Aufstellen von Solarpanelen genügt. Ein weiteres Beispiel können die Hochwassergebiete sein, da sie entlang des Gewässernetzes nach ihrem Risikoniveau gestuft sind, welches ausgelöst wird bei einer bestimmten Niederschlagsmenge. Wanderwege sind auch Teil der Geofachdaten und können für Naturbegeisterte von Interesse sein.
Schutzgebiete aller Art wie Naturschutzgebiete, Vogelschutzgebiete, Landschaftsschutzgebiete oder Flora und Fauna Habitate können sehr relevant sein.
Ein spezifisches Beispiel eines Fachgebiets ist der Bestand an öffentlichen Bäumen in der Gemeinde Schöneck, das Baumkataster.
Spezifische Geofachdaten für Schöneck: Baumkataster
Ein Baumkataster wird genutzt, um die Versorgung und den Schutz von Bäumen zu gewährleisten und zu optimieren. Des Weiteren hilft es dabei, Gefährdungen rechtzeitig zu erkennen und Gegenmaßnahmen planen und umsetzen zu können.
Durch die Standorte und Sachdaten der Bäume können Analysen zur Gefährdung durch umstürzende Bäume durchgeführt werden, erkrankte Bäume und eventuelle Ursachen erkannt werden oder die Anzahl und den Anteil an heimischen Bäumen geprüft werden.
(Letztere Daten wurden von Fachexperten erfasst und stehen bislang nicht frei zur Verfügung, so bleiben diese zunächst vor dem Missbrauch durch Nutzer verborgen.)
- Hinweis: der hier angezeigte Inhalt ist in weiten Teilen exzerpiert aus der Dokumentation des Studienprojektes „Digitaler Zwilling Musterstadt – was mit offenen Geodaten alles machbar ist“, Frankfurt University of Applied Sciences (FUAS) – Geodatenmanagement, Jan. 2024 ↩︎
Ergebnis: „Digitaler Zwilling Musterstadt“
26.Februar 2024 | Hugo Preiss
(Hinweis: die im Studienprojekt entwickelte web-map-app ist derzeit nicht öffentlich freigegeben, kann aber im Rahmen der BiG-meetings präsentiert werden.)
Mit dem Aufruf der web-map-app erscheint die Titelseite, die einen Blick vom Waldrand von Kilianstädten aus auf Frankfurt zeigt.
Am unteren Rand des Titelbildes befindet sich eine Menüleiste mit acht Themen (-> tabs).
- Geoinformation (GIS)
Gezeigt werden zwei Grafiken: das GIS-Layerprinzip (links) und
das Vorgehensmodell (EVAP) - Digitaler Zwilling
Was ist ein DZ? Hier findet man die Definition, was man unter einem DZ versteht. - Geschichte
Hier gibt es einen kurzen Abriss der Geschichte von Digitalen-Zwillingen. - Datenbeschaffung
Hier werden exemplarisch eine Reihe von Karten bzw. Ansichten gezeigt, die auf den referenzierten Geo-Basisdaten, Geo-Fachdaten bzw. dem Baumkataster basieren.
Als Beispiele für Geo-Basisdaten werden Liegenschaften, Hintergrundkarten, Luftbilddaten und Höhenmodelle gezeigt, u.a. auch eine Karte der Bodenrichtwerte (BORIS).
Als Beispiele für Geo-Fachdaten werdenDaten zurInfrastruktur (z.B. das Solarpotential), Schutzgebieten und Vegetation (z.B. das Gewässernetz bzw. Hochwassergebiete) gezeigt. Ein spezifisches Fachgebiet stellt der Bestand an öffentlichen Bäumen in der Gemeinde dar, das Baumkataster. (-> siehe auch Pkt#6: „DZ Schöneck“ ). - Software
Die Kriterien für die Auswahl der in Frage kommenden Software werden dargestellt und bewertet. - DZ Schöneck
Dies ist der für die beiden verknüpften Themen „Baumkataster & Baumpatenschaft“, sowie das Thema „Mängelmelder“ wichtigste Menüpunkt, insbesondere für die spätere praktische Nutzung.
Gezeigt werden vier Karten zusammen mit drei Prozessabläufen:
a) Karte 1: Baumkataster Schöneck
b) Karte 2: Baumkataster Schöneck 3D
c) Prozessablauf „Baumpatenschaft“ (Konzept)
d) Prozessablauf „Baumpatenschaft“ (Konfiguration in der eingesetzten Software)
e) Karte 3: Schöneck gießt – Baumpatenschaften
f) Prozessablauf „Mängelmelder“
g) Karte 4: Verbesserungsvorschläge Mängelmelder - Erkenntnisse
Es werden die positiven wie negativen Erkenntnisse zur Erstellung des Digitalen-Zwillings während des Studienprojektes in Stichpunkten genannt. - Fazit & Ausblick
Beide Aspekte werden in Form eines Cartoons und einer Grafik einer Zukunftsvision dargestellt.