Die bisherigen Beiträge haben die Grundlagen der Stadtentwicklung sowie die Rolle von Smart Cities im digitalen Zeitalter beleuchtet. Aufbauend auf diesen Konzepten widmen wir uns nun den technischen und strukturellen Elementen, die als Kern der Digitalisierung moderner Städte gelten: Datahubs und Connected Urban Twins. Diese Infrastrukturen stellen die nächste Entwicklungsstufe in der Stadtentwicklung dar und ermöglichen neue Ansätze zur Planung, Verwaltung und Gestaltung urbaner Räume.
Datahubs und Connected Urban Twins sind nicht nur Werkzeuge der Digitalisierung, sondern auch Brücken zwischen der physischen und digitalen Welt. Sie bilden die Basis für datengetriebene Entscheidungen und fördern eine nachhaltige sowie bürgerorientierte Stadtentwicklung. Dieser Artikel erklärt die Konzepte, beleuchtet ihre Vorteile und zeigt konkrete Einsatzmöglichkeiten auf.
Was sind Datahubs und Connected Urban Twins?
Datahubs
Ein Datahub ist eine zentrale Plattform, die Daten aus verschiedenen Quellen sammelt, integriert und zugänglich macht. In einer Stadt können dies Sensoren, Geodaten, Verkehrsdaten oder auch Bürgerfeedback sein. Datahubs ermöglichen:
- Zentrale Datenverwaltung: Daten werden standardisiert und sicher gespeichert. Dies umfasst die Vereinheitlichung von Daten durch die Verwendung gängiger Datenmodelle wie CityGML oder INSPIRE. Diese Standards gewährleisten eine hohe Interoperabilität zwischen verschiedenen Systemen und erleichtern den Austausch von Daten über Stadt- und Landesgrenzen hinweg. Ein einheitliches Datenmodell sorgt zudem dafür, dass Daten schneller verarbeitet und für Analysen sowie Simulationen genutzt werden können. Dadurch wird nicht nur die Effizienz gesteigert, sondern auch die Grundlage für datengetriebene Entscheidungen geschaffen.
- Echtzeitdaten: Entscheidungsträger können auf aktuelle Informationen zugreifen. Durch die Verknüpfung und Analyse dieser Daten können Zusammenhänge zwischen verschiedenen Datensätzen erkannt und neue Erkenntnisse gewonnen werden. Dies ermöglicht eine tiefere Einsicht in städtische Prozesse und eine fundierte Grundlage für strategische Entscheidungen.
- Datagovernance: Dies umfasst Aspekte wie:
- Datenqualität: Sicherstellung, dass alle Daten vollständig, konsistent und aktuell sind.
- Datensicherheit: Schutz vor unbefugtem Zugriff und Sicherstellung der Einhaltung von Datenschutzrichtlinien.
- Zugriffsrechte: Definition, welche Akteure Zugriff auf spezifische Datensätze haben und wie diese genutzt werden dürfen.
- Transparenz: Klare Dokumentation der Herkunft, Verarbeitung und Nutzung von Daten.
- Standardisierung: Festlegung von einheitlichen Datenformaten und Protokollen, um die Interoperabilität zu gewährleisten.
- Langfristige Speicherung: Strategien zur Archivierung und Versionierung von Daten für zukünftige Verwendungszwecke.
- Offene Schnittstellen: Externe Entwickler und Forschungseinrichtungen können Anwendungen basierend auf diesen Daten entwickeln. Durch die Bereitstellung von Open Data werden diese Daten für die Öffentlichkeit zugänglich gemacht und können von Bürgerprojekten genutzt werden. Ein Beispiel ist das Projekt "Luftdaten.info", bei dem Bürger eigene Feinstaubsensoren installieren und die Messwerte in eine offene Datenbank hochladen, um gemeinsam die Luftqualität zu verbessern. Ein weiteres Beispiel ist "ParkenHD", ein Projekt, das Parkraumsensoren und geöffnete Verkehrsdaten nutzt, um freie Parkplätze in Heidelberg anzuzeigen und den Verkehr zu entlasten.
Ein bekanntes Beispiel ist das Urban Data Hub Hamburg, das umfassende Daten zu Mobilität, Energie und Umwelt bereitstellt. Diese Daten werden bereits in Projekten wie "GreenCity" genutzt, das auf Basis von Verkehrs- und Umweltdaten Strategien zur Reduzierung von Emissionen entwickelt, sowie im "Smart Traffic Hamburg"-Projekt, das durch die Analyse von Echtzeit-Verkehrsdaten die Verkehrsflüsse optimiert. Mehr dazu auf hamburg.de.
Connected Urban Twins
Connected Urban Twins (CUT) erweitern das Konzept der Datahubs, indem sie digitale Abbilder urbaner Räume erstellen. Diese digitalen Zwillinge ermöglichen:
- Simulationen: Zukünftige städtebauliche Szenarien können getestet werden.
- Bürgerbeteiligung: Über interaktive Plattformen können Bürger direkt an Planungsprozessen teilnehmen.
- Interkommunale Zusammenarbeit: Mehrere Städte können ihre Daten und Erfahrungen teilen, um gemeinsame Lösungen zu entwickeln.
Das Connected Urban Twins-Projekt (CUT) von Hamburg, Leipzig und München demonstriert eindrucksvoll die Möglichkeiten dieser Technologie. Es wird für Flächenplanung, Klimaschutz und soziale Transformation genutzt. Details auf connectedurbantwins.de.
Vorteile für die Stadtentwicklung
Nachhaltigkeit und Resilienz
Datahubs und Connected Urban Twins fördern nachhaltige und resiliente Stadtstrukturen. Durch die Integration von Echtzeitdaten können Städte schneller auf Umweltveränderungen reagieren und Ressourcen effizienter nutzen.
Verbesserte Planung
Planungsprozesse werden durch datengetriebene Ansätze transparenter und präziser. So können z. B. Verkehrsströme optimiert oder neue Quartiere nachhaltiger gestaltet werden.
Bürgerorientierung
Durch digitale Zwillinge und offene Datenplattformen wird die Beteiligung der Bürger an Entscheidungsprozessen erleichtert. Tools wie DIPAS (Digitales Partizipationssystem) ermöglichen direkte Rückmeldungen zu städtischen Projekten. Mehr dazu im CUT-Projektbericht.
Interoperabilität und Skalierbarkeit
Offene Standards und Schnittstellen sorgen dafür, dass Systeme problemlos miteinander kommunizieren können. Dies erleichtert die Implementierung neuer Technologien und macht sie für andere Städte adaptierbar. Open Source spielt dabei eine entscheidende Rolle, wie die Studie "Open Source Software in Kommunen etablieren" zeigt. Kommunen wie Schwäbisch Hall nutzen Open Source-Lösungen, um digitale Plattformen zu erstellen, die kosteneffizient und leicht anpassbar sind. Dies fördert die Zusammenarbeit zwischen Städten und erleichtert die Nachnutzung bewährter Lösungen.
Open Data und IoT
Die Kombination von Datahubs mit Internet-of-Things (IoT)-Technologien bietet immense Vorteile. Sensoren in der Stadt können z. B. Luftqualität, Verkehr oder Energieverbrauch messen. Diese Daten fließen in den Datahub ein und werden über offene Standards bereitgestellt. Laut DIN SPEC 91357 ist dies ein Schlüssel zur Förderung von Innovation und Zusammenarbeit.
Fazit und Ausblick
Datahubs und Connected Urban Twins sind zentrale Bausteine für die Stadtentwicklung der Zukunft. Sie verbinden physische und digitale Infrastrukturen, ermöglichen datengetriebene Entscheidungen und fördern eine nachhaltige sowie bürgerorientierte Stadtentwicklung. Zusammen mit Konzepten der integrierten Stadtentwicklung und Smart Cities entsteht ein ganzheitlicher Ansatz, der die Lebensqualität in urbanen Räumen nachhaltig verbessert.
In Zukunft wird die Weiterentwicklung offener Standards und die stärkere Einbindung von Künstlicher Intelligenz (KI) eine noch tiefere Integration ermöglichen. Städte können so nicht nur smarter, sondern auch resilienter und inklusiver werden.