GeoDatKlim - Vorbereitung Reallabor: IoT und Geo-KI-gestütztes Datenmanagement für die klimaneutrale Stadt

Generell wird ein hoher Nutzen durch Digitalisierung für den Klimaschutz vermutet bzw. signifikante Einsparungspotenziale bei den globalen Treibhausgasemissionen angenommen. Die Schlüsselfrage – wie diese Reduktionen jedoch faktisch erreicht werden – ermangelt jedoch im Konkreten noch einer vollumfänglichen Antwort. Dies überrascht nicht, ist doch gleich ein ganzes Bündel von digitalen Technologien – darunter das Internet der Dinge (IoT) und die Künstliche Intelligenz (KI) – davon berührt. Als sicher gilt nur, dass ein tiefgehendes Verständnis des (ökologischen) Werts von Sensordaten bzw. deren Auswertung mithilfe von Künstlicher Intelligenz (KI) vonnöten ist. Das gilt nicht zuletzt für den Bereich Stadtentwicklung. Noch verfügt keine „Smart City" über einen belastbaren Katalog von urbanen KI-Anwendungen mit nettogrüner Bilanz bzw. einem im Vergleich mit herkömmlichen Lösungen deutlich besseren CO2-Nettofußabdruck. Folgerichtig bildete die Frage, ob und wie durch eine methodische Kombination von IoT und KI klimarelevante Anwendungsfälle umgesetzt werden können, den Ausgangspunkt dieser Sondierung.

Zu diesen vielversprechenden Technologien zählen auch Mobile Mapping Systeme (MMS). Unter Mobile Mapping versteht man die Erfassung von Geodaten von einem Fahrzeug oder einer Person aus, die in der Regel mit einer Reihe von GNSS -, Foto-, Radar-, Laser-, LiDAR- oder anderen Fernerkundungssystemen ausgestattet ist. Die Stadt Wien vermisst bereits seit 2017 ihren gesamten öffentlichen Raum. Die gesammelten Daten beschleunigen bereits Bewilligungsverfahren für Schanigärten, Straßenfeste und machen virtuelle Inspektionen und Vermessungen möglich. Die erste Mobile-Mapping-Kampagne generierte rund 30 Millionen informationsreiche Bilder, die mit der Applikation „Kappazunder" von vielen Personen genutzt werden. Diese Daten bilden eine wichtige Grundlage für die Schaffung einer digitalen Replikation des öffentlichen Raums einer Stadt.

Ob und inwieweit dieser „digitale Raum" bei der Ökologisierung von Prozessen im Stadtbetrieb hilfreich ist, bleibt fortan auf Anwendungsfallebene zu evaluieren. In der Sondierung wurde daher hinterfragt, wie sich die Herstellung solcherart Sensordaten (vor allem für ein derartig großes Stadtgebiet wie Wien) weiter entwickeln könnte. Dafür durchlief das Projektteam fünf methodische Schritte in drei Phasen, evaluierte die organisatorischen Rahmenbedingungen und entwickelte erste betriebliche Vorgehensmodelle für ein Reallabor. Desktop-Recherchen, Benchmarking-Interviews, ein stadtinterner Ideendialog sowie ein Fachworkshop mit strategischen Partner:innen dienten der Reflexion und Vertiefung. Anhand von Good-Practices und bestehenden Innovationsvehikeln wurden zunächst Schlüsselfragen für die Konzeption und den Betrieb eines Reallabors identifiziert. In einem nächsten Schritt war die Ideenfindung bzw. der Art und Weise wie rohe Ideen und Anwendungsfälle den Weg ins künftige Reallabor finden im Fokus. Es folgte eine Analyse der potenziellen Wertschöpfung im Reallabor, bevor die ersten konzeptionellen Ansätze für eine KI-Pipeline für Sensordaten reflektiert, vertieft und zum aktuellen Projektvorhaben verdichtet wurden.

Bislang setzte man in Wien vor allem auf fahrzeuggebundenes Mobile Mapping. Dann kam flugzeuggebundenes Mobile Mapping (Schrägluftbilder) hinzu. Die Sondierung schuf daher Konsens, dass ein offenes Mobile-Mapping Reallabor für klimaneutrale Städte mit fahrzeug-gebundener Sensorik (MMS) als technischer Infrastruktur ausgestattet werden sollte. Denn eine flexiblere, enger getaktete und räumlich fokussierte Datenherstellung macht zahlreiche weitere, potenziell klimarelevante Anwendungsfälle umsetzbar. Aus solchen Mobile Mapping Daten können z. B. viele Objekte einer Stadt digital extrahiert und analysiert werden. So könnte etwa eine geoKI zur Detektion von Solarpotenzial- oder von Fensterflächen im städtischen Raum eingesetzt werden.

Am Beginn müssen jedoch technische Vorgaben für die Hardware (MMS) und deren Einsatz zur Herstellung hochwertiger MMS-Daten für österreichische Kommunen als erstes Lieferobjekt konsolidiert werden. Außerdem sind (offene) Methoden, Verfahren und Schnittstellen notwendig, die ebenfalls im Reallabor zu entwickeln sind. Das Reallabor beschäftigt sich also damit, auf welche Weise, in welcher Qualität und Struktur solcherart Geodaten am besten zu erzeugen sind, so dass diese nach wissenschaftlich angeleiteter Aufbereitung und Bevorratung auch mit bestehenden Datenbeständen zusammengeführt und mit viel geringerem Vorbereitungsaufwand (maschinell) analysiert werden können. Um zu demonstrieren, dass die im Reallabor entwickelten Vorgaben, Standards und Schnittstellen auch in der Praxis funktionieren, soll nach der Aufbauphase des Reallabors anhand dreier vorzudefinierender innovativer Anwendungsfälle mindestens ein vollwertiges KI-Modell entwickelt und als Open-Source-System bundesweit zur Verfügung gestellt werden.

Auf Basis der gegenständlichen Sondierung wird das bestehende Team (UIV Urban Innovation Vienna GmbH; Stadt Wien, MA01 Wien Digital; AIT Austrian Institute of Technology) um zusätzliche Projektpartner:innen erweitert, um an der Ausschreibung für ein offenes, multidisziplinär arbeitendes Reallabor im Rahmen des Programms „Stadt der Zukunft" ab Oktober 2022 teilzunehmen. Im Erfolgsfall wird ein Mobile Mapping Reallabor für unser Klima ab 2024 für mindestens fünf Jahre den Betrieb aufnehmen. In diesem Rahmen sollen zahlreiche Anwendungsfälle in Wien und darüber hinaus auf ihr technisches, ökologisches und ökonomisches Potenzial evaluiert und gegebenenfalls umgesetzt werden.

Projektleitung

Nikolaus Summer, UIV Urban Innovation Vienna GmbH (Projektleitung)

Projekt- bzw. Kooperationspartner:innen

• Michael Leitner-Hickisch, UIV Urban Innovation Vienna GmbH
• Julia Sauskojus, UIV Urban Innovation Vienna GmbH
• Christian Habernig, Stadt Wien, MA01 – PACE Team, Digital Innovation & Fast Lane
• Bernd Pinter, Stadt Wien, MA01 – PACE Team, Digital Innovation & Fast Lane
• Sandra Stuhlhofer, Stadt Wien, MA01 – PACE Team, Digital Innovation & Fast Lane
• Martin Traunmüller, AIT Austrian Institute of Technology GmbH
• Hans-Martin Neumann, AIT Austrian Institute of Technology GmbH
• Ghazal Etminan, AIT Austrian Institute of Technology GmbH
• Hannes Koller, AIT Austrian Institute of Technology GmbH

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