Weiterführende Literatur

Autoren: Willi Steincke, Marc Kolbe

Es gibt in Bayern mittlerweile zahlreiche Smart Cities and Regions Projekte. In den verschiedensten Bereichen, wie Energie, Mobilität, Wasser, Last Mile Logistik, Wirtschaft, etc. messen Sensoren z.B. die Luftqualität oder unsere Bewegungungen in der Stadt. D.h. alle diese Geräte, Sensoren, Aktoren generieren in zunehmendem Maße Daten. Dies geschieht bisher jedoch weitgehend ungeordnet und hauptsächlich innerhalb des jeweiligen Bereichs. Aufzuzeigen wie diese Daten für Smarte Städte und Regionen bereichsübergreifend produktiv genutzt werden könnten, ist zentrale Aufgabenstellung in den von der ZD.B-Themenplattform Smart Cities and Regions in 2020 gestarteten Bayerischen Modellregionen.

Herausgeber: bee smart city GmbH, Wiesenstraße 35, 45473 Mülheim an der Ruhr
Autoren: Bart Gorynski, Paul Mikolajczyk

Der Begriff Smart City entwickelt sich zunehmend zu einem omnipräsenten Begriff, welcher neben der reinen digitalen Transformation der Verwaltung einer Kommune (Smart Government) auch die Aktionsfelder Wirtschaft (Smart Economy), Umwelt und Energie (Smart Environment), Lebensqualität (Smart Living), Mobilität (Smart Mobility) und Menschen (Smart People) umfasst. Doch wodurch zeichnet sich eine „smarte“ Kommune aus und wie können Sie ihre Kommune zu einer Smart City weiterentwickeln? Um diese Fragestellungen zu beantworten, wurde der vorliegende anwendungsorientierte Handlungsleitfaden Smart City / Smart Region für Kommunen veröffentlicht. Er zeigt Ihnen konkrete Handlungsschritte für die nachhaltige und praxisorientierte Transformation Ihrer Kommune zur Smart City auf. Nach einem Vorbereitungsschritt, in dem Sie das Smart City Konzept, die Smart City Definition und Begriffsabgrenzung sowie die bisherige Entwicklung von Smart Cities (Evolution) verstehen lernen, folgen drei Handlungsschritte, die im Ergebnis die sukzessive Weiterentwicklung Ihrer Kommune zur Smart City fördern und das Ökosystem von Smart City Lösungen in Ihrer Kommune systematisch beschleunigen. Der vorgestellte Prozess ist in jeder Kommune individuell anwendbar – unabhängig von deren Größe oder ihrer geografischen Lage. Die drei Handlungsschritte enthalten Checklisten und Präsentationen, die Sie in Ihrem Arbeitsalltag integrieren und verwenden können. Die aus der internationalen Praxis entnommenen Inhalte sind Empfehlungen, die Sie mit Ihren eigenen Ideen bereichern können.

Der Handlungsleitfaden befähigt Sie, systematisch Ihre Kommune zu einem nachhaltig prosperierenden und lebenswerteren Ort, welcher bedarfsorientiert den Menschen und nicht die Technik in den Mittelpunkt stellt, zu transformieren.

Herausgeber: Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR)

im Bundesamt für Bauwesen und Raumordnung (BBR), Deichmanns Aue 31–37, 53179 Bonn

„Smart Cities sind nachhaltiger und integrierter Stadtentwicklung verpflichtet.“ So formuliert es die Smart City Charta gleich zu Beginn und beschreibt ein normatives Bild einer intelligenten, zukunftsorientierten Stadt. Damit knüpft sie nicht nur an die Leipzig Charta zur nachhaltigen europäischen Stadt, sondern auch an die New Urban Agenda der Vereinten Nationen an, die als Ergebnis der Habitat III-Konferenz zu Wohnen und nachhaltiger Stadtentwicklung in Quito im Oktober 2016 weltweit Maßstäbe für die Stadtentwicklung der kommenden zwanzig Jahre setzt. Zwei Ziele der New Urban Agenda sind für uns besonders wichtig, nämlich zum einen lebenswerte Städte für Menschen zu schaffen und zum anderen Städte als Entwicklungs - akteure anzuerkennen und zu befähigen. Diese beiden Ziele werden angesichts der weltweit zunehmenden Urbanisierung, Digitalisierung und Vernetzung künftig von zentraler Bedeutung sein. Denn es geht darum, wie wir in Zukunft leben wollen und die dafür nötige Handlungsfähigkeit und Gestaltungskraft der Kommunen sichern und stärken.

Autoren: Mandana Moshrefzadeh, Kanishk Chaturvedi, Ihab Hijazi, Andreas Donaubauer and Thomas H. Kolbe

Das Ziel, Städte intelligent und nachhaltig zu machen, führt zu einem dringenden Bedarf an der Entwicklung einer stabilen Informationsarchitektur, die interoperabel, funktional, erweiterbar, sicher und übertragbar ist. Ein Hauptbestandteil dieser Architektur ist die Dateninfrastruktur, die die Dienste zur Unterstützung der von verschiedenen Sensoren gesammelten dynamischen Daten sowie ein virtuelles Bezirksmodell umfasst, das die Objekte des physischen Bezirks darstellt, die mit semantischen Informationen, d.h. thematischen Informationen aus verschiedenen Anwendungsbereichen, angereichert werden können. Offene Standards des Geospatial Consortium (OGC) wie CityGML und Sensor Web Enablement (SWE) sind für die Einrichtung dieses Modells von entscheidender Bedeutung. In diesem Paper werden der Prozess und das Konzept der für Smart Districts entwickelten intelligenten Dateninfrastruktur unter fünf Gesichtspunkten gemäß dem Standard ISO 10746 "Information technology - Open Distributed Processing - Reference model" ausführlich beschrieben. Das Paper schließt mit einem Beispiel, das die Konfiguration von die so genannte SDDI (Smart District Data Infrastructure).

Autoren: Prof. Dr. Thomas H. Kolbe, M. Sc. Mandana Moshrefzadeh, M. Sc. Kanishk Chaturvedi, Dr. Andreas Donaubauer

Dieses Dokument wurde im Rahmen der Projekte "Smart Sustainable Districts" und "Smart District Data Infrastructure" erstellt, die von der Knowledge and Innovation Community on Climate Change and Mitigation (Climate-KIC) des Europäischen Innovations- und Technologieinstituts (EIT) finanziert werden. Es werden die wichtigsten Anforderungen und Überlegungen erläutert, mit denen jede Art von Infrastruktur für die Integration städtischer Daten (wie Smart City-Plattformen) umgehen muss. Im Rahmen des SSD-Projekts hat der Lehrstuhl für Geoinformatik der TU München zusammen mit den SSD-Projektpartnern eine Architektur namens "Smart District Data Infrastructure" (SDDI) entwickelt. Die SDDI wurde für eine Reihe von Bezirken größerer europäischer Städte implementiert, darunter London, Paris, Berlin und Utrecht.

Autoren: Klei, S. van der

In dieser Masterarbeit wird das Konzept der intelligenten Stadt in Bezug auf Geodaten und -technologien überprüft. Dazu soll das ideale intelligente Stadtinformationssystem definiert und mit einem Prototyp eines Geodatenmodells verglichen werden. Außerdem wird ein Überblick über Geodatenanwendungen bei der Entwicklung intelligenter Städte gegeben. Da es sich bei Städten um räumliche Einheiten handelt, können Geografie und Geotechnologien eine wichtige Rolle bei der Umsetzung des Konzepts der intelligenten Stadt spielen (Percivall et al., 2015). Geografische Informationssysteme (GIS) können daher als zentralisierte Informationssysteme dienen, die alle Aspekte der Prozesse in Städten, die "intelligent" sein wollen, integrieren.

Herausgeber: DIN e.V, Am DIN-Platz, Burggrafenstraße 6, 10787 Berlin

Shakespeare, so heißt es, fragte einst: „Was ist die Stadt, wenn nicht die Menschen?“. Seit etwa fünf Jahren wird der Begriff „Smart City“ oder auch „Digitale Transformation“ in Deutschland aufgegriffen und diskutiert. Während anfangs häufig die Darstellung der technischen Möglichkeiten im Vordergrund stand, verschiebt sich dieser Schwerpunkt zusehends in Richtung eines bürgerzentrierten Ansatzes im Rahmen einer integrierten Stadtentwicklungspolitik. Technologische Neuerungen sollen zum Wohle der Allgemeinheit eingesetzt werden und zur Steigerung der Lebensqualität beitragen. Die Menschen stehen wieder im Mittelpunkt der Ideen zur Smart City.

Autoren: Mandana Moshrefzadeh, Thomas Machl, David Gackstetter, Andreas Donaubauer, Thomas H. Kolbe

Agrarlandschaften bilden ein komplexes System interagierender und sich verändernder Elemente und Subsysteme. Sie involvieren Akteure aus unterschiedlichen Disziplinen mit jeweils eigenen Ressourcen und Perspektiven. Um ein solch komplexes System zu verstehen und mit ihm zu arbeiten, bedarf es einer umfassenden Beschreibung des gesamten Ökosystems und eines Ansatzes, der ein interoperables und maßstabsübergreifendes Management von verteilten Informationsressourcen ermöglicht. Wir stellen ein Konzept vor, das wir den verteilten digitalen Zwilling der Agrarlandschaft nennen und das die verteilte Natur von Ressourcen über verschiedene Interessengruppen und Plattformen verbindet und gleichzeitig eine Grundlage für die Integration bietet.

Autoren: Enni Airaksinen, Mija Bergström, Hannu heinonen, Kari Kaisla, Kristiina Lahti, Jarmo Suomisto

Das allgemeine Ziel dieses Projekts bestand darin, qualitativ hochwertige digitale Zwillingsstadtmodelle des Kalasatama-Gebiets zu erstellen und die Modelle als offene Daten auszutauschen. Die Modelle dienen als Plattform für Entwurf, Erprobung, Anwendung und Wartung des gesamten Lebenszyklus der gebauten Umgebung. Der Fortschritt des Projekts wurde in fünf Zwischenziele unterteilt. Das allgemeine Ziel der Erstellung der Modelle war das erste. Die gemeinsame Nutzung der 3D-Stadtmodelle als offene Daten war das zweite Ziel des Projekts. Es gibt Hunderte von Anwendungen für Stadtmodelle, aber das Fehlen einer geeigneten Größe und einer detaillierten Entwicklungsplattform stellte einen Engpass bei der Entwicklung dar. Das Ziel des zweiten Meilensteins in diesem Projekt ist es, zur Beseitigung dieses Engpasses beizutragen und die Entwicklung der Plattform mit Hilfe von Open-Source-Werkzeugen zu ermöglichen. Das dritte Ziel konzentrierte sich auf die Zusammenarbeit mit dem Hauptpartner, dem Projekt Smart Kalasatama. Die digitalen Zwillinge sind Teil des Smart Kalasatama-Projekts, das eine Plattform für Innovation und Entwicklung darstellt. Im Rahmen des Projekts wurde auf der 3D-Modellplattform eine Online-Plattform für Aktivitäten in Kalasatama und die Interaktion mit den Bewohnern aufgebaut. Das vierte Ziel bestand darin, die neuesten Möglichkeiten zur Modellierung, Erprobung und Nutzung von 3D-Stadtmodellen auszuprobieren. Insbesondere die Simulationen und Analysen mit CityGML-Modellen befinden sich in einer starken Entwicklungsphase. Dieses Zwischenziel wendet die Grundidee der digitalen Zwillinge an: "Zuerst digital entwerfen, testen und bauen". Das fünfte Ziel war die Förderung der Nutzung von digitalen Zwillingen in Stadtprozessen und der Dienstleistungsproduktion. Ein genaues, aktuelles Modell einer bestehenden Stadtstruktur und die Zukunftspläne werden die Entwicklung von Prozessen, Praktiken und Dienstleistungen auf der Grundlage der 3D-Technologie ermöglichen.

Autoren: Timo Ruohomäki, Enni Airaksinen, Petteri Huuska, Outi Kesäniemi, Mikko Martikka, Jarmo Suomisto

Visuelle 3D-Modelle werden in intelligenten Städten auf der ganzen Welt eingesetzt. Während früher die Motivation hauptsächlich darin bestand, die Gebäude zu visualisieren, werden die neuesten Entwicklungen die 3D-Modelle zu einer reichhaltigen Informationsquelle in Bezug auf die Stadtlandschaft und die gebaute Umwelt machen. Die Modelle können verwendet werden, um den Energieverbrauch zwischen ähnlichen Gebäuden zu vergleichen oder um die potenziellen Solarpaneele anzuzeigen, die bei der Montage auf einem bestimmten Stadtviertel vorhanden wären. Diese Modelle sind bald nicht nur für die Verwaltung einer intelligenten Stadt, sondern auch als Plattform für die Mitgestaltung und Entwicklung zusammen mit den Bürgern elementar geworden.

Autoren: Roy Ouwerkerk

Es wird davon ausgegangen, dass die Zahl der Smart City-Projekte weltweit rapide zunehmen wird, und diese Smart City-Projekte müssen eine zunehmende Zahl von städtischen Problemen lindern. Es gibt jedoch keine klaren Standards für diese Smart City-Projekte, und je mehr Projekte abgeschlossen werden, desto größer werden die Unterschiede zwischen den Smart Cities. Die Interoperabilität zwischen Smart Cities ist jedoch ein Hauptziel vieler Smart City-Initiativen. Diese Masterarbeit arbeitet daher darauf hin, dem Problem der mangelnden architektonischen Interoperabilität zwischen Smart City-Plattformen entgegenzuwirken. Konkret bedeutet dies, dem Problem der Herstellerabhängigkeit entgegenzuwirken, da ein Mangel an Interoperabilität eine Smart City-Plattform dazu zwingen könnte, entweder den Wünschen eines Herstellers zu entsprechen oder einen Teil der Funktionalität der Plattform zusammenbrechen zu sehen.

https://www.rsm.nl/fileadmin/Images_NEW/ECFEB/pdf/2018_thesis_Ouwerkerk_Smart_City_Platform_Interoperability_and_Vendor_Lock-in.pdf

Autoren: Prof. Dr. Anna Nagl, Dr. Karlheinz Bozem, Prof. Dr. Verena Rath

Wie bereiten sich Kommunen auf die künftigen Herausforderungen einer Smart City vor? Diesen Fragen ist Prof. Dr. Anna Nagl von der Hochschule Aalen gemeinsam mit dem Geschäftsführer des Zentrums für Digitale Entwicklung (ZDE), Wolfgang Weiß, nachgegangen. Dass dieses Thema kleinere Gemeinden genauso wie Millionenmetropolen bewegt, zeigen die Ergebnisse der bundesweit durchgeführten Online-Umfrage. An den notwendigen Ressourcen für eine umfassende Digitalisierung- und Smart-City-Strategie fehlt es vielerorts aber noch.

Autoren: Neda Mohammadi & John E. Taylor

Angetrieben von den Herausforderungen der raschen Urbanisierung sind die Städte entschlossen, fortschrittliche sozio-technologische Veränderungen umzusetzen und sich in intelligentere Städte zu verwandeln. Der Erfolg einer solchen Transformation hängt jedoch in hohem Maße von einem gründlichen Verständnis der Zustände ab, in denen sich die Stadt im raum-zeitlichen Wandel befindet. Die Fähigkeit, solche Fluktuationen im Kontext und in Bezug auf die Interdependenzen zu verstehen, die zwischen verschiedenen Einheiten in Zeit und Raum bestehen, ist entscheidend, wenn Städte ihr intelligentes Wachstum aufrechterhalten wollen. Hier stellen wir ein "Smart City Digital Twin"-Paradigma vor, das eine bessere Sichtbarkeit der Mensch-Infrastruktur-Technologie-Interaktionen in Städten ermöglichen kann, bei dem raum-zeitliche Fluktuationen der Stadt in eine Analyseplattform an der Echtzeit-Kreuzung von Realitäts-Virtualität integriert werden. Durch das Lernen und den Austausch von raum-zeitlichen Informationen mit der Stadt, ermöglicht durch Virtualisierung und die Konnektivität, die das Internet der Dinge (IoT) bietet, wird dieser digitale Zwilling der Stadt im Laufe der Zeit intelligenter und ist in der Lage, vorausschauende Einblicke in die intelligentere Leistung und das Wachstum der Stadt zu geben.

Autoren: Theodoor van der Klaauw

Tausende von Stadtverwaltungen auf der ganzen Welt führen derzeit ihre ersten Projekte für intelligente Städte im Internet der Dinge (Internet of Things, IoT) durch. Dabei werden Software-Plattformen eingeführt, die dabei helfen, Datenflüsse zu verwalten, die Anwendungsentwicklung zu unterstützen und grundlegende Analysen bereitzustellen. Der Auswahlprozess für IoT-Plattformen ist jedoch eine Herausforderung und von Gemeinde zu Gemeinde unterschiedlich, d.h. wenn es den Auswahlprozess überhaupt gibt, akzeptieren viele Kunden von IoT-Lösungen die vertikal integrierte Software eines bestimmten Anbieters, was die Städte dem Risiko der Anbieterbindung aussetzt. Einige Stadtverwaltungen ziehen es vor, mit kleineren Anbietern von IoT-Plattformen zusammenzuarbeiten, die eine starke Unterstützung bieten können und flexibel genug erscheinen, um sich besser und schneller an lokale Anforderungen und Ökosysteme anzupassen; andere Städte geben der Skalierbarkeit, der End-to-End-Sicherheit und der Benutzerfreundlichkeit größerer Technologieanbieter den Vorzug. Wie dem auch sei, die meisten öffentlichen und viele private Organisationen betonen die Notwendigkeit eines offenen Ökosystemansatzes.

Autoren: David J. Maguire, Paul A. Longley

Geoportale sind World Wide Web-Gateways, die Inhalte und Dienste wie Verzeichnisse, Suchwerkzeuge, Gemeinschaftsinformationen, Support-Ressourcen, Daten und Anwendungen organisieren. Dieses Papier zeichnet das Entstehen von Geoportalen nach und skizziert die Bedeutung der Entwicklungen in Unternehmens-GIS und nationalen Geodateninfrastrukturen (SDIs) unter besonderer Berücksichtigung der Erfahrungen in den USA. Unsere Ziele sind in erster Linie pädagogischer Natur, um die Entwicklung von Geoportalen mit SDI-Initiativen in Beziehung zu setzen und die jüngsten technologischen Durchbrüche zu untersuchen - insbesondere die Entwicklung von Einrichtungen für den direkten Zugriff auf Anwendungsdienste und Metadatensätze sowie die Möglichkeit, Dienste direkt von herkömmlichen Desktop-GIS-Anwendungen aus zu nutzen. Wir diskutieren auch die Beiträge, die Geoportale und SDI zur Vereinfachung des Zugangs zu GI geleistet haben, und ihren Beitrag zur Verbreitung von GI-Konzepten, Datenbanken, Techniken und Modellen. Schließlich wird die Rolle von Geoportalen in der elektronischen Verwaltung (e-Government) betrachtet.

Autoren: Bolton, Alexandra, Butler, Lorraine, Dabson, Ian, Enzer, Mark, Evans, Matthew, Fenemore, Tim, Harradence, Fergus

Bis zu 30 % der jährlichen Ausgaben in der gesamten gebauten Umwelt gehen durch Ineffizienzen im Zusammenhang mit Daten schlechter Qualität verloren1. Dies äußert sich in Produktivitätsverlusten aufgrund einer leistungsschwachen wirtschaftlichen und sozialen Infrastruktur. Ein effektives Informationsmanagement ermöglicht bessere Entscheidungen, die zu finanziellen Einsparungen, verbesserter Leistung und verbessertem Service sowie zu besseren Ergebnissen für Wirtschaft und Gesellschaft pro Pfund für das gesamte Leben führen. Um dies zu ermöglichen, ist ein Rahmen für das Informationsmanagement erforderlich. In diesem Papier wird versucht, einen Konsens über grundlegende Definitionen und Leitwerte - die Gemini-Prinzipien - herzustellen und damit zu beginnen, eine Angleichung des Ansatzes für das Informationsmanagement in der gesamten gebauten Umwelt zu ermöglichen.

Autoren: Ina Schieferdecker, Lina Bruns, Silke Cuno, Matthias Flügge, Karsten Isakovic, Jens Klessmann, Philipp Lämmel, Dustin Stadtkewitz, Nikolay Tcholtchev, Christoph Lange, Benedikt T. Imbusch, Leonie Strauß, Alex Vastag, Florian Flocke, Volker Kraft

Kommunen verwalten umfangreiche Datenbestände unterschiedlichster Art. Auch hier nimmt die Menge der Daten permanent zu. Kommunale Entscheidungsträgerinnen und Entscheidungsträger gehen davon aus, dass deren systematische Nutzung erheblich zur Verbesserung der Arbeits- und Lebensqualität, zu gesteigerten Wachstumschancen – gerade auch für ansässige Unternehmen – und zu mehr Sicherheit und besserer Politikgestaltung führen wird. Das Ziel urbaner Datenräume sind eigene kommunale, datenbasierte Dienste und Angebote. Diese sollen kommunalen Unternehmen, der Verwaltung und Stadtentwicklung wie auch der Wirtschaft und Bürgergesellschaft zur Verfügung stehen. Grundlage dieser Dienste und Angebote ist die gemeinsame Datenbasis im urbanen Datenraum. Dieser bezeichnet einen digitalen Raum, der die für den kommunalen Politik-, Verwaltungs- und Wirtschaftsraum relevanten Daten enthält sowie alle Informationen über diese (sogenannte Metadaten), um die Daten auffindbar und umgehend nutzbar zu machen.

Autoren: H. Gotthardt, K. Jaenicke, Prof. H. Krcmar, Prof. M. Schilcher, P. Wolf

eGovernment nimmt in Deutschland derzeit deutlichere Formen an. Zahlreiche Kommunen bieten heute Informationen über ihre Aktivitäten, Möglichkeiten zur Kommunikation und auch Internet-basierte Transaktionen im Rahmen eines eGovernments an. Dabei spielt die Inte-gration von Geoinformationssystemen (GIS) in die vorhandene kommunale EDV eine große Rolle, da GIS ein ideales Werkzeug zur Unter-stützung zahlreicher kommunaler Verwaltungs-abläufe darstellen und die Erledigung der zahl-reichen kommunalen Aufgaben heute ohne die Unterstützung von Geoinformationssystemen fast nicht mehr denkbar ist. Während der generelle Nutzen des kommunalen GIS-Einsatzes heute nicht mehr in Frage gestellt wird, bleibt die Frage nach dem wirtschaftlichsten GIS-Einsatz. Diese Frage kann bisher aufgrund fehlender Arbeitshilfen nur unzureichend von Kommunen beantwortet werden. Der Druck, Investitionen in eGovernment-Infrastrukturen - inklusive GIS - zu rechtfertigen wird größer, da der kommunale Finanzspielraum immer enger wird. Das Thema Wirtschaftlichkeit gewinnt in diesem Zusammenhang an Bedeutung und der Bedarf nach Unterstützung bei der Berechnung der Wirtschaftlichkeit wächst in den Kommunen. Dabei ist die quantitative Wirtschaftlichkeit - und damit das Verhältnis der in Geldwerten auszudrückenden Kosten und Nutzen - nur ein Teil der Wirtschaftlichkeit. Auch qualitative Nutzenpotenziale wirken sich vorteilhaft aus und müssen im Zuge der Wirtschaftlichkeitsberechnung berücksichtigt werden.

Es sollte beachtet werden, dass der Leitfaden „Wirtschaftlichkeit von GIS im kommunalen eGovernment“ bereits 2008 veröffentlich worden ist und sich hauptsächlich mit kommunalen Geoinformationssystemen beschäftigt. Einige zeitlose Inhalte des Leitfadens lassen sich jedoch mit Sicherheit auch auf Smart City Projekte übertragen.