ISCN Spotlight: Internationale Experten tauschen sich zur Entwicklung Digitaler Zwillinge aus

Mit Daten Prozesse sichtbar und steuerbar machen – nirgends scheint das so einleuchtend und intuitiv wie bei der Vision eines Urbanen Digitalen Zwillings (UDZ), dem digitalen Abbild der Stadt. Seine Entwicklung ist internationales Trendthema und zugleich das Projekt, auf das viele einzelne Smart-City-Maßnahmen hin konvergieren oder in das sie integriert werden können.

Im ISCN-Spotlight kamen internationale Experten aus der Projektebene der Entwicklung von UDZ zu einem zweistündigen Austausch zusammen. Die Gäste kamen aus Deutschland (BMWSB, München, Wuppertal), Japan (Ministry for Land, Infrastructure, Transport and Tourism, MLIT), den Niederlanden (Utrecht) und Südafrika (Kapstadt). 

Nach einer anfänglichen Übersicht der Gemeinsamkeiten und Unterschiede der verschiedenen Ansätze durch das ISCN (z.B. Abb. 1) gab es eine „Tour de Table“, in der jede Seite knapp den Status Quo seines Projekts, sowie aktuelle Herausforderungen skizzierte.

Datenquellen 

Anschließend wurden strukturiert Diskussionspunkte bearbeitet. Die Anwesenden tauschten sich zu den in ihren Projekten verwendeten Datenquellen und Datenstandards aus und sortierten diese grob nach bisheriger Intensität der Nutzung für ihre Modelle. Hierbei zeigte sich, dass die meisten Projekte momentan auf Kombinationen von Befliegungsdaten, Punktwolken/LIDAR, Referenzdaten und offenen Daten aus anderen Verwaltungsebenen setzen. Utrechts Schwerpunkt liegt weniger auf Befliegungsdaten, sondern auf 3-D-Renderings, die auf der umfassenden, zentralen niederländischen Datengrundlage PDOK beruhen, die u.a. auch Gebäude-IDs enthält, was viele andere Länder nicht haben. Sie berichteten ebenfalls von einer dezidierten Einbindung von Crowdsourcing-Daten, also solchen, die von teilnehmenden Bürgern gesammelt werden, über das angehängte EU-Projekt Urban Releaf. Die Annahme ist, dass der Abgleich und die Ergänzung von offiziellen Daten mit Crowdsourcing-Daten das Vertrauen der Bürger in die Datenverarbeitung der öffentlichen Hand stärken kann. 

Bisher noch nicht ausgeprägt zur Erstellung des UDZ genutzt werden Satellitendaten, in ihnen liege aber großes Potential. Zwar haben sie oftmals größere Aktualisierungsintervalle, doch Auflösungen werden immer stärker, und der bereitgestellte Datenfundus wird umfassender und entlastet die kommunale Ebene, da sie von anderen Stellen bereitgestellt wird. Wuppertal nannte hierfür zum Beispiel openEO Daten des Copernicus-Projekts der Europäischen Raumfahrtagentur (ESA). 

Auch die Einbindung von IoT- und Sensordaten sowie Mobilfunkdaten ist in den aktuellen Entwicklungsstadien noch nicht in umfassender Weise erfolgt. Oftmals liegen diese Daten immer noch nur auf privater Seite vor (v.a. Mobilfunkdaten) und können für Städte nur über bessere Datenökosysteme und Datenmärkte verfügbar gemacht werden. Einige Städte planen jedoch auch die Installation eigener Sensornetze, die auf den UDZ eingespeist werden können. Jedenfalls stellen sich bei diesen Datenquellen frühzeitige Fragen nach dem Aufgabenumfang und der Mandatierung der Stadtverwaltungen oder ob ihre Verwendung nicht anderen Stakeholder-Gruppen obliege. Für sensible Daten z.B. aus dem Tiefbau, führe der Weg nicht an einem Identitätsmanagement vorbei. Utrecht und Amsterdam haben für solche Freigaben in ihrem Projekt bereits FME Scripts und Dashboards entwickelt, über welche städtische Angestellte solche Daten gezielter anfragen können. Grundsätzlicher weisen diese Fragen auf die Notwendigkeit von Datenräumen und ihren Möglichkeiten des gezielten nutzergruppenübergreifenden Datenangebots und Data Sharings als Komplementär zur Entwicklung Digitaler Zwillinge.
 

Datenstandards 

Im Lichte der Datenquellen besprachen die Teilnehmer auch kurz die verwendeten Datenstandards. Die Mehrheit der Gäste verwendet den CityGML-Standard, in den Niederlanden hingegen wird oft der jüngere CityJSON-Standard genutzt. Die Abwägung ist hier oftmals eine der Detailschärfe (mit Vorteilen bei CityGML) versus einer leichteren und schnelleren Handhabung in Webumgebungen durch weniger Verzeichnisebenen (CityJSON). Letzteres kann gerade in der Frage der Zugänglichkeit und Öffnung des Zwillings ein relevanter Faktor sein, da manche Modelle auf herkömmlichen Rechnern nicht so ohne weiteres reibungslos angezeigt werden können. Verschiedene Programme ermöglichen allerdings auch mittlerweile Konvertierungen der Formate in beide Richtungen, wie nicht zuletzt auch praktisch im Peer-Learning zwischen München und Utrecht im Programm #vernetztinEuropa gezeigt wurde. 

Diese technische Detailschärfe zu Datenstandards und ihre Implikationen zur „Handlichkeit“ für verschiedene Nutzergruppen markierte eine gute Überleitung für eine Diskussion zur gegenwärtig anvisierten Stakeholderstruktur der Projekte. 
 

Öffnungsgrad der Digitalen Zwillinge 

Basierend auf einem Koordinatensystem aus einem Paper von D’Hauwers, Walravens und Ballon (2021) [1] wurden die Projekte gebeten ihre Zwillinge anhand ihres gegenwärtigen Öffnungsgrads sowohl hinsichtlich Kontrolle und Entwicklung (x-Achse) als auch Nutzung und Zugänglichkeit (y-Achse) einzuordnen (Abb. 2). Ein Indiz für eine offene Nutzungsmöglichkeit für ein breites Ökosystem ist beispielsweise die Ansteuerbarkeit des Zwillings für anonyme Nutzer über ihre Webbrowser. 
Obschon es nicht den zeitlichen Raum gab, die Positionierungen detaillierter zu eruieren, wurden doch Unterschiede sichtbar: Kapstadt und Wuppertal können gegenwärtig am ehesten als „Inside-In“-Konfigurationen bezeichnet werden, da ihre UDZ-Ansätze vor allem verwaltungsintern entwickelt werden, sich jedoch auf Öffnungen nach außen vorbereiten oder in einzelnen Fällen für Partizipationsanwendungen bereits geöffnet wurden.
Münchens Profil ist momentan gemäß angebotenem Schema vielleicht am ausgeglichensten. Grundsätzlich ist die Entwicklung in der Stadtverwaltung und den zuständigen Stellen verankert und gesteuert. Wie auch bei Wuppertal wurde betont, dass die Entwicklung „Use-Case-getrieben“, also anwendungsbezogen sei. Andererseits gibt es bereits mehrere Kooperationen und Interaktionen mit anderen Stakeholdern, etwa der TU München, Startups, im Rahmen von Partizipationsformaten mit Bürgern oder auch beim Peer-Learning und Datenaustausch mit Utrecht.