Smart City. Beschaffung und Verwendung von Geodaten aus Smart Devices durch die Stadtverwaltung


Bachelorarbeit, 2015
56 Seiten, Note: 1,7

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

1. Thematische Einführung

2. Methodik

3. Grundlagen
3.1. Der Begriff Geodaten
3.2. Smart Devices
3.3. Der Begriff Smart City
3.3.1. Unterscheidung von anderen Begriffen
3.3.2. EU-Förderprogramme zu Smart City
3.3.3. Bereiche des Smart City Konzepts
3.3.3.1. Smart Mobility
3.3.3.2. Smart Energy
3.3.3.3. Smart Living
3.3.3.4. Smart Environment
3.3.3.5. Smart Governance

4. Geodaten aus Smart Devices im Smart City Konzept
4.1. Beschaffungsmöglichkeiten der Geodaten
4.1.1. Geodatenerhebung mittels Auto
4.1.2. Geodatenerhebung mittels Fahrrad
4.1.3. Geodatenerhebung mittels Smart Meter und intelligenter Haushaltselektronik
4.1.4. Personenbezogene Generierung von Geodaten unterschiedlicher Nutzungsaktivität im Bereich Gesundheit, Lifestyle und Kultur via Smartphone und Wearables
4.2. Anwendungssoftware und zentrale Einheit
4.3. Amtliche Nutzung und öffentliche Bereitstellung von Diensten aus den gewonnenen Geodaten
4.3.1. Interne Nutzung durch die Ämter
4.3.1.1.Nutzung der Geodaten im Bereich Smart Mobility
4.3.1.2. Nutzung der Geodaten im Bereich Smart Energy
4.3.1.3. Nutzung der Geodaten zur Verbesserung der Lebensqualität
4.3.2. Öffentliche Bereitstellung über die Geoportale
4.3.3. Applikations-Dienste für die Nutzer
4.3.3.1. Dienste im Bereich Smart Mobility
4.3.3.2. Dienste im Bereich Smart Home und Energy
4.3.3.3. Dienste im Bereich Smart Living und Environment
4.3.3.4. Dienste im Bereich Communication and Governance
4.4. Diskussion

5. Fazit

Literaturverzeichnis

1. Thematische Einführung

In den letzten Jahren hat sich die IT-Branche im Bereich der mobilen IT-Geräte stark revolutioniert. Die Anzahl der Smartphone-Nutzer steigt stetig an. Wäh- rend im Januar 2009 lediglich 6,3 Millionen Menschen in Deutschland ein Smartphone besaßen gab es im Februar 2015 in Deutschland bereits 45,6 Mil- lionen Smartphone-Nutzer (Statista, 2015). Die Tendenz ist weiter steigend. Aber nicht nur die Anzahl der Smartphone- und Tablet-Nutzer steigt stetig an. Es wird prognostiziert, dass auch der Absatz von Wearables, wie zum Beispiel Smart Watches oder Fitnesstracker, stark ansteigen wird. Im Jahre 2014 wur- den weltweit 26,4 Millionen Wearables gekauft. Dagegen soll 2019 die Anzahl der abgesetzten Wearables bereits 155,7 Millionen betragen. (Brandt, 2015). Diese mobilen IT-Geräte (Smart Devices) werden dabei von den Nutzern viel- fältig sowohl im Alltag und in der Freizeit als auch bei der Arbeit eingesetzt. Bei der Nutzung dieser Geräte werden viele verschiedene Daten generiert. Ein großer Anteil daran bilden Geodaten.

Die Weltbevölkerung steigt stetig an und weltweit zeigt sich auch ein starker Trend zur Urbanisierung. Dadurch, dass die Anzahl der in Städten lebenden Menschen weltweit stark ansteigt entstehen auch viele Probleme, wie zum Bei- spiel Umweltverschmutzung, Klimawandel, demografischer Wandel und Res- sourcenknappheit. Das Smart City Konzept beinhaltet viele Ansätze, um diese Probleme in den Städten zu bekämpfen. Deshalb wird in vielen Ländern dieses Konzept stark durch die Politik vorangetrieben. Kennzeichnend bei diesem Konzept ist, dass moderne Technologien verwendet werden, um diesen Prob- lemen entgegen zu wirken.

Es könnte möglich sein, dass auch Smart Devices und die damit generierten Daten dazu genutzt werden können, um die Realisierung dieses Konzepts zu unterstützen. Besonders die Stadtverwaltung könnte an der Klärung dieser Frage ein berechtigtes Interesse haben, da sie meist für die Umsetzung geeig- neter Maßnahmen zur Erreichung des Smart City Konzepts verantwortlich ist.

In dieser Arbeit soll untersucht werden, ob und wie die Ämter einer Stadt Geodaten, die mittels Smart Devices generiert wurden, nutzen kann, um damit das Smart City Konzept zu realisieren.

Dabei müssen zunächst die Beschaffungsmöglichkeiten und das Nutzungspo- tential der Geodaten genau untersucht werden, um damit schließlich die Um- setzung des Smart City Konzept unterstützen zu können. Es müssen somit in- novative und intelligente Ideen und Möglichkeiten zur Beschaffung und Nut- zung dieser Geodaten sowie zur Bereitstellung von Diensten für die Bürger überlegt werden. In besonderem Fokus stehen dabei mögliche Herausforde- rungen und Probleme, die eine Umsetzung dieser Ideen verhindern können. Es muss geklärt werden, ob und wie diese Probleme gelöst und die Herausforde- rungen überwunden werden können.

Im Folgenden werden zunächst die Vorgehensweise bei der Erstellung dieser Arbeit erläutert (Kapitel 2.) und verschiedene Grundlagen erklärt (Kapitel 3.). Nach Klärung der verschiedenen Grundlagen werden schließlich im Hauptteil dieser Arbeit (Kapitel 4.) verschiedene Ideen und Möglichkeiten zur Beschaf- fung und amtlichen Nutzung von Geodaten sowie zur Bereitstellung unter- schiedlicher Dienste durch die Ämter für die Bürger aufgezeigt. Daran an- schließend wird ausführlich diskutiert, ob bestehende Herausforderung und Probleme zur Realisierung dieser Ideen überwunden werden können. Ab- schließend wird ein Fazit aus den in Kapitel 4 gewonnenen Erkenntnissen ge- zogen und dazu Stellung genommen.

2. Methodik

Für die Erstellung dieser Arbeit wurde sowohl auf bereits vorhandenes Grund- lagenwissen aus dem Studium und Allgemeinwissen als auch auf verschiedene Literatur zurückgegriffen. Die verschiedenen Ideen zur Beschaffung und Nut- zung der Geodaten sowie zur Bereitstellung von Diensten (Kapitel 4.1. bis 4.3.) beruhen auf Eigenüberlegungen und wurden inspiriert von bereits existieren- den Techniken und laufenden vielversprechenden Forschungen, um die Er- gebnisse im technisch realisierbaren Rahmen zu halten. Diese vorgeschlagenen Ideen sind als mittelfristige (ca. ab 5 Jahren) oder langfristige (ca. ab 20 Jahren) Überlegungen zu verstehen.

Da sich zu dem Thema in dieser Ausführung und Zusammenstellung kaum Li- teratur in Büchern finden ließ, wurden hauptsächlich Informationen aus dem Internet als Quellen verwendet. Bei der Auswahl der Internetquellen wurde insbesondere darauf geachtet, dass sie seriös und wissenschaftlich vertretbar sind. Insgesamt wurden 45 Internetseiten, 3 Bücher und ein Zeitungsartikel als Quellen verwendet.

3. Grundlagen

Im Folgenden werden zum leichteren Verständnis dieser Arbeit verschiedene Grundlagen erklärt.

3.1. Der Begriff Geodaten

Gemäß Artikel 3 Nr. 2 der Inspire-Richtlinie (Richtlinie 2007/2/EG) sind Geodaten Daten, die einen direkten oder indirekten Bezug zu einem bestimmten Standort oder geografischen Gebiet haben. Ein direkter Raumbezug eines Objekts ist durch geografische Koordinaten in einem Koordinatensystem gegeben, ein indirekter Raumbezug kann zum Beispiel durch eine relative Beziehung gegeben sein, wie z.B. der Zuordnung zu einer Postleitzahl. Geodaten werden unterschieden in Geobasisdaten und Geofachdaten.

Durch Geobasisdaten wird die Erdoberfläche beschrieben. Sie sind die Grund- lage eines Raumbezugs, werden in der Regel amtlich erfasst und verwaltet, z.B. durch Landesvermessung und Katasterverwaltung, und werden unabhängig von einer fachspezifischen Anwendung erhoben. Beispiele dafür sind Daten aus ATKIS und Bilddaten wie zum Beispiel Orthophotos und Satellitenbilder.

Geofachdaten sind dagegen thematische Daten mit Raumbezug. Sie beinhalten Aussagen zu einem Fachgebiet, wie zum Beispiel Demografie oder Umwelt- schutz, und erhalten ihren konkreten Raumbezug durch Verknüpfung zu den Geobasisdaten.

Metadaten sind Daten über Daten. Bezogen auf Geodaten liefern Metadaten zum Beispiel Informationen über das Format, die Qualität, den Raumbezug und den Vertrieb der Geodaten. Diese Metadaten werden unter anderem be- nötigt, um Daten zu standardisieren, eine redundante Datenerfassung zu ver- meiden, Lücken aufzudecken und somit die Qualität eines Geodatensatzes si- cherzustellen.

(Geoportal Saarland, kein Datum; Geoportal NRW, kein Datum; Geoportal BW, kein Datum)

3.2. Smart Devices

Elektronische Geräte, die kabellos, mobil, vernetzt und mit verschiedenen Sen- soren ausgerüstet sind werden Smart Devices genannt (Fraunhofer IML, kein Datum). Beispiele dieser Sensoren sind Geosensoren, Gyroskope, Barometer und Kameras und noch viele weitere. Somit werden unter anderem Smartpho- nes, Tablets, Smartwatches und Fitnesstracker als Smart Devices bezeichnet. Diese Smart Devices haben, ähnlich wie PCs und Laptops, Betriebssysteme. Die am meisten verbreiteten Betriebssysteme von Smart Devices sind Android (von Google Inc.) und iOS (von Apple Inc.). Im Unterschied zu den herkömmli- chen Programmen auf PCs und Laptops wird ein Programm auf Smart Devices „Application Software“ (kurz: App) oder in Deutsch Anwendungssoftware ge- nannt. Im Onlineshop des Betriebssystem-Anbieters, sog. „App-Store“, sind diese mobilen Apps erhältlich und sie werden direkt auf dem Smart Device in- stalliert.

3.3. Der Begriff Smart City

Spätestens seit der Industrialisierung haben Städte eine große Bedeutung für Bevölkerung, Gesellschaft und Wirtschaft eines Landes. So liegt der Anteil der in Städten lebenden Menschen gemessen an der Gesamtbevölkerung in Deutschland im Jahr 2013 bei rund 75 Prozent (Statista, 2015). Die Vereinten Nationen prognostizieren sogar, dass bis 2050 fast 70 Prozent der gesamten Weltbevölkerung in Städten leben wird (Zukunftsinstitut, 2015). Grund für die Urbanisierung ist unter anderem, dass in den Städten häufig eine größere Le- bensqualität vorherrscht. Denn in Städten ist meist ein größeres Kultur- Frei- zeit- und Unterhaltungsangebot als auf dem Land vorhanden, und häufig wer- den in den Städten auch attraktivere Arbeitsplätze angeboten (Zukunftsinstitut, 2015). Durch die Attraktivität der Städte für die Bevölke- rung werden die Städte auch als Unternehmensstandort interessanter, wodurch die Steuereinnahmen steigen und die Städte dadurch wiederum ver- bessert werden können und somit auch wieder mehr, vor allem hochqualifi- zierte Fachkräfte, in die Städte ziehen (PWC, 2015).

Aufgrund der hohen Urbanisierungsrate stehen die Städte allerdings weltweit vor großen Herausforderungen. Der Anteil der Städte am weltweiten Energie- verbrauch liegt aktuell bei rund zwei Dritteln und die Städte sind darüber hin- aus für 70 - 80 Prozent der gesamten Treibhausgasemissionen verantwort- lich, obwohl sie lediglich 2 Prozent der Erdoberfläche bedecken (ENCO AG, kein Datum; Zukunftsinstitut, 2015). Neben dem hohen Ressourcenverbrauch und der Umweltverschmutzung ist eine große Herausforderung der Städte auch, die Lebensqualität beizubehalten und zu verbessern. Denn je größer eine Stadt wird und je mehr Einwohner sie hat, desto komplexer und unübersicht- licher ist sie auch und somit auch schwieriger zu steuern und zu managen. Eine weitere Herausforderung von Städten ist auch der demographische Wandel. Laut Statistischem Bundesamt werden 2050 rund 23 Millionen Menschen in Deutschland 65 Jahre oder älter sein (Statistisches Bundesamt , 2006). Um eine hohe Lebensqualität für diese ältere Bevölkerung in den Städten zu er- möglichen, muss nicht nur das Kultur- und Unterhaltungsangebot an diese an- gepasst werden, sondern es müssen vor allem gute und ausreichende Gesund- heits- und Pflegedienste in den Städten angeboten werden. Es stellt sich die Frage, wie eine Stadt verwaltet werden kann, um gleichzeitig den Ressourcen- verbrauch und die Umweltverschmutzung in den Städten zu minimieren, den Bedarf der Bevölkerung an Kultur-, Freizeit- und Unterhaltungsangeboten und an attraktiven Arbeitsplätzen optimal abzudecken und somit auch die Lebens- qualität zu steigern und dabei den demografischen Wandel zu berücksichtigen. Die Stadtverwaltung soll dabei eine möglichst effiziente Lösung für die entste- henden Herausforderungen finden.

In diesem Zusammenhang ist der Begriff „Smart City“ häufig vorzufinden. Für diesen Begriff existiert noch keine einheitliche Definition, obwohl er bereits seit dem Ende der 1990er Jahre verwendet wird (Rohde & Loew, 2011, S. 8). Die Wiener Stadtwerke haben allerdings eine sehr umfassende und genaue De- finition des Begriffs Smart City vorgeschlagen. Demnach ist eine Smart City „eine Stadt, in der systematisch lnformations- und Kommunikationstechnolo- gien sowie ressourcenschonende Technologien eingesetzt werden“ (Rohde & Loew, 2011, S. 6, 19). Der Einsatz dieser Technologien soll eine „postfossile Gesellschaft“ ermöglichen, den Ressourcenverbrauch verringern und dauer- haft die Lebensqualität der Bürger und die Wettbewerbsfähigkeit der ansässi- gen Wirtschaft erhöhen. Insgesamt ist laut dieser Definition das Ziel einer Smart City, die Zukunftsfähigkeit der Stadt zu verbessern. (Rohde & Loew, 2011, S. 6)

Eine Smart City wird entwickelt, indem die technischen Innovationen mit ge- sellschaftlichen Perspektiven, neuen Governanceformaten und Partizipations- strukturen verknüpft werden. Das heißt, dass verschiedene Interessensgrup- pen wie zum Beispiel die Bürger oder die ansässige Industrie den Stadtgestal- tungs- und Stadtverwaltungsprozess aktiv mitgestalten und mitbestimmen können. Zur Realisierung einer Smart City werden somit neben der techni- schen Komponente auch Akteure benötigt (sog. Smart People), die bereit sind, bei der Gestaltung, (Weiter-) Entwicklung und Aktualisierung der Smart City aktiv mitzuwirken. (TU Berlin, 2015)

Dabei wird nicht etwa eine komplett neue Stadt entwickelt und gebaut, son- dern es werden die bereits bestehenden Städte von innen heraus erneuert und die bereits vorhanden Strukturen optimiert (TU Berlin, 2015; Zukunftsinstitut, 2015).

Eine Stadt wird somit als smart bezeichnet, wenn sie bei der Bewältigung ihrer Aufgaben ihre Investitionen (sowohl in das Human- und soziale Kapital als auch in die Infrastrukturen) derart tätigt, dass dadurch ein nachhaltiges ökonomisches Wachstum und eine hohe Lebensqualität gefördert werden. Probleme wie Klimawandel, Ressourcenknappheit und demografischer Wandel sollen durch die Entstehung und Entwicklung von Smart Cities intelligent gelöst werden. (Rohde & Loew, 2011, S. 9)

Durch die Nutzung neuer Technologien und die Partizipation von Bevölkerung und Wirtschaft ist die Stadtverwaltung in einer Smart City von der in einer herkömmlichen Stadt verschieden. Unter anderem agiert die Verwaltung in einer Smart City immer mehr als Plattform, die innovative Anwendungen und Lösungen Dritter verwendet und anbietet. Es werden dezentrale Systeme mit großen zentralen Netzen verbunden. (TU Berlin, 2015)

Da bei der Verwaltung einer Stadt sämtliche Bereiche betroffen sind, wie zum Beispiel Mobilität, Wirtschaft, Energie, Umwelt, Mensch und Gesellschaft als auch Wohnen und Lebensqualität, decken Smart Cities ebenfalls all diese verschiedenen Bereiche ab.

Im Folgenden werden die einzelnen Bereiche noch genauer erklärt und ihre Bedeutung erläutert (Kapitel 3.3.3.). Davor wird der Begriff Smart City noch von anderen ähnlichen Begriffen abgegrenzt (Kapitel 3.3.1.) und es werden be- reits existierende Smart Cities und Förderprogramme der EU kurz aufgezeigt (Kapitel 3.3.2.).

3.3.1. Unterscheidung von anderen Begriffen

Neben dem Begriff der Smart City existieren auch noch weitere ähnliche Be- griffe, wie zum Beispiel Green City, Sustainable City oder auch Ecocity (Erbstößer, 2014; Rohde & Loew, 2011, S. 5,6). Eine klare inhaltliche Abgren- zung dieser Begriffe zu dem Begriff Smart City ist nicht möglich. Der große Un- terschied ist allerdings, dass die Informations- und Kommunikationstechnolo- gien (IKT) sowie ein hoher Grad an Vernetzung bei den Smart Cities, anders als bei den anderen genannten Begriffen, eine sehr große Bedeutung spielen. Denn anhand der Nutzung von IKT sowie der Vernetzung dieser neuen Tech- nologien untereinander wird eine Smart City überhaupt realisiert.

3.3.2. EU-Förderprogramme zu Smart City

Es existieren bereits einige Städte, die Projekte zum Thema Smart City gestartet haben. So hat zum Beispiel Amsterdam das Projekt „Amsterdam Smart City“ gestartet, wodurch die CO²-Emissionen in Amsterdam stark gesenkt werden sollen. Es beinhaltet unter anderem Projekte zum nachhaltigen Leben und Arbeiten, zur nachhaltigen Mobilität und zur nachhaltigen Nutzung von öffentlichem Raum. Dieses Projekt wird mit Mitteln der EU gefördert. (Amsterdam Smart City, kein Datum; Rohde & Loew, 2011, S. 6, 7, 8)

Die EU betreibt darüber hinaus noch viele weitere Projekte, für die Smart City eines der Leitbilder ist (TU Berlin, 2015). Ein Teil des Strategieplans für Ener- gietechnologien (SET) der Europäischen Kommission ist die „European Initia- tive on Smart Cities“. Ziel dieser Initiative ist es, Städte so zu fördern, dass diese die Treibhausgasemissionen stark senken können. Auch die Initiative Eurocities befasst sich intensiv mit Smart Cities. Deren Ziel ist es, Städte nach- haltig zu entwickeln und die Bürger und Wirtschaft durch eine intensive Nut- zung von Informations- und Kommunikationstechnologien in den Entwick- lungsprozess mit einzubinden. (Libbe, 2014; Rohde & Loew, 2011, S. 7, 47) Die Europäische Union betreibt auch im Rahmen von Horizont 2020 Leucht- turmprojekte zu Smart City. Dies sind Projekte in verschiedenen europäischen Städten, unter anderem in Köln, Stockholm und Manchester, aber auch in Eskişehir in der Türkei, zur Förderung und Verbesserung der verschiedenen Bereiche von Smart City. (Mörsch, 2015)

Die vielen verschiedenen Projekte und Initiativen der EU zeigen, dass der Be- griff Smart City nicht nur ein Begriff ohne wirkliche Bedeutung ist. Smart City ist vielmehr ein Gesamtkonzept der „Stadt der Zukunft“, welches sämtliche As- pekte der städtischen Entwicklung mit einbezieht. Dieses Konzept wird in na- her Zukunft immer mehr an Bedeutung gewinnen. (Rohde & Loew, 2011, S. 7)

3.3.3. Bereiche des Smart City Konzepts

Da im Konzept der Smart City die städtische Entwicklung möglichst effizient durchgeführt werden soll, die städtische Entwicklung jedoch viele verschiedene Bereiche abdecken muss, wird sowohl eine intelligente Vernetzung innerhalb eines jeweiligen Bereiches als auch zwischen den verschiedenen Bereichen benötigt (Libbe, 2014; Rohde & Loew, 2011, S. 11, 13, 19). Dadurch sollen Effizienzpotentiale, die durch Synergien zwischen den einzelnen Bereichen existieren, genutzt werden (ENCO AG, kein Datum).

Wichtige Bereiche des Smart City Konzepts sind Smart Mobility, Smart Gover- nance, Smart Economy, Smart Energy, Smart Environment und Smart Living (Giffinger, et al., 2007, S. 11, 12). Im Folgenden werden einzelne Bereiche des Smart City Konzepts, die im Zusammenhang mit Geodaten aus Smart Devices von Bedeutung sind, erläutert, um sich in der späteren Diskussion (Kapitel 4.4.) auf die einzelnen Bereiche beziehen und mögliche Synergien erkennen zu können.

3.3.3.1. Smart Mobility

Ziel von Smart Mobility ist, eine schnelle, komfortable, sichere, energieeffizi- ente, emissionsarme und kostengünstige Mobilität zu ermöglichen (Giffinger, et al., 2007; Fraunhofer Fokus, kein Datum; Brünglinghaus, 2013; Wolter). Vorhandene Verkehrsinfrastruktur und Angebote, wie z. B. Leih-Auto oder - Fahrrad oder öffentliche Verkehrsmittel, sollen dabei durch den intelligenten Einsatz von IKT optimiert werden und auf die individuellen Bedürfnisse des Nutzers angepasst werden (Fraunhofer Fokus, kein Datum; Brünglinghaus, 2013; Wolter).

3.3.3.2. Smart Energy

Durch Smart Energy soll mit Hilfe von IKT der Energieverbrauch in einer Stadt gesenkt, regenerative Energieversorgung umgesetzt und die Energie effizien- ter eingesetzt werden (BMWi, 2014, S. 7, 54). Dieser Bereich der Smart City umfasst sowohl die Energieerzeugung als auch den Energieverbrauch und be- inhaltet die Teilbereiche Smart Grid (intelligente Übertragung und Verteilung von Energie), Smart Meter (intelligente Steuerung des Verbraucherverhal- tens) und Smart Home (siehe Kapitel 3.3.3.3.) (ITWissen, kein Datum).

3.3.3.3. Smart Living

Im Bereich Smart Living werden verschiedene Aspekte, die die Lebensqualität beeinflussen, berücksichtigt. Zu diesem Bereich gehören unter anderem die Kultur, die Gesundheit, die Sicherheit, das Wohnen und der Tourismus. In die- sem Bereich verfolgt eine Smart City u.a. die Ziele, mittels neuer und innovati- ver IKT der Bevölkerung ein vielfältiges den Bedürfnissen angepasstes Kultur- , Freizeit- und Unterhaltungsangebot zu bieten, die Stadt für Touristen interes- sant zu machen, den Bürgern Sicherheit zu gewährleisten, die Bildung zu för- dern, eine gute Gesundheitsversorgung zu bieten, die Wohnqualität zu verbes- sern und den sozialen Zusammenhalt zu fördern. (Giffinger, et al., 2007, S. 11, 12)

Eine besondere Bedeutung kommt dabei dem Smart Home (die Wohnqualität) und der Smart Health (der Gesundheitsversorgung) zu.

Ziel von Smart Health ist, die Gesundheitsversorgung der Bevölkerung mittel IKT dem neuen Lebensstil und dem demografischen Wandel anzupassen. Denn durch die zunehmend älter werdende Bevölkerung und den veränderten Lebensstil entstehen auch vermehrt neue Krankheitsbilder. Die Gesundheitsversorgung muss diesen neuen Anforderungen gerecht werden.

In einer Smart City wird dies versucht, indem durch IKT individuelle und prä- ventive Lösungsansätze geboten werden, unter anderem indem auch zu Hause eine medizinische Vorsorge und Versorgung möglich gemacht wird. (GTAI, kein Datum)

Ein (Wohn-)Haus wird als Smart Home bezeichnet, wenn verschiedene Geräte (z.B. Haushaltsgeräte, Kommunikationseinrichtungen aber auch Heizungs- und Beleuchtungsanlagen) in diesem Haus untereinander und mit einer Soft- ware vernetzt sind und dem Bewohner über Endgeräte ermöglicht wird, diese Geräte zu steuern und zu überwachen. (Deloitte, 2013; Strese, Seidel, Knape, & Botthof, 2010, S. 8) Der Bewohner eines Smart Homes kann somit seine Ge- räte auch fern steuern. Zum einen ist das für ihn bequemer und zum anderen bietet es ihm auch die Möglichkeit zu überprüfen, ob er zum Beispiel seinen Herd ausgeschaltet hat oder seine Haustüre abgeschlossen hat. Ziel eines Smart Homes ist somit, die Lebensqualität des Bewohners zu verbessern (Strese, Seidel, Knape, & Botthof, 2010, S. 13). Darüber hinaus können durch die Nutzung eines Smart Homes auch die Ziele von Smart Health und Smart Energy verfolgt werden (Deloitte, 2013).

3.3.3.4. Smart Environment

Die Ziele einer Smart City im Bereich Environment sind, mittels IKT die Natur und Umwelt in der Stadt beizubehalten und zu verbessern. Dazu gehört u.a. die Umweltverschmutzung zu verringern, nachhaltig den Verbrauch von Ressour- cen in der Stadt zu optimieren, vorhandene Grünflächen zu verschönern und effizient neue Grünflächen zu schaffen. (Giffinger, et al., 2007, S. 12)

3.3.3.5. Smart Governance

Ziel von Smart Governance ist, verschiedene Akteure der Smart City in die Ent- scheidungsfindung und in das Regieren und Steuern der Stadt aktiv mit einzu- binden. Die Akteure sind dabei unter anderem die Bürger und die ansässige Industrie. Die Regierung soll somit transparent werden, die Bürger sollen bei der Gestaltung und Entwicklung der Stadt mitgestalten können und sie sollen auch durch sogenannte Bürgerdienste informiert werden. (Giffinger, et al., 2007, S. 12)

4. Geodaten aus Smart Devices im Smart City Konzept

Nachdem nun Geodaten erklärt und das Smart City Konzept vorgestellt wurde, stellt sich nun die Frage, ob und inwieweit Ämter Geodaten aus Smart Devices nutzen können, sodass das Smart City Konzept realisierbar ist. Insbesondere muss untersucht werden, wie diese Geodaten beschafft werden können (Kapi- tel 4.1.). Anschließend wird eine mögliche Vorgehensweise zur Realisierung einer Anwendungssoftware vorgestellt, sodass diese zur amtlichen Geodaten- beschaffung und zur Dienste-Anbietung genutzt werden kann (Kapitel 4.2.). Verschiedene Ideen zur Nutzung der beschafften Geodaten durch die Stadt, um damit eine Smart City realisieren zu können, werden in Kapitel 4.3. erläutert. Abschließend wird ausführlich diskutiert, ob möglicherweise Herausforde- rungen und Probleme bei oder durch die Beschaffung und Verwendung der Geodaten bestehen bzw. entstehen und ob sie überwunden bzw. gelöst werden können (Kapitel 4.4).

4.1. Beschaffungsmöglichkeiten der Geodaten

In diesem Kapitel wird nun untersucht, wie Geodaten mit unterschiedlicher Thematik aus den Smart Devices beschafft werden können, um diese anschließend zur Realisierung des Smart City Konzepts zu nutzen. Zunächst werden verschiedene Ideen ausführlich beschrieben. Je nach Idee wird dabei auf die technischen Besonderheiten eingegangen.

4.1.1. Geodatenerhebung mittels Auto

Immer mehr moderne Automobile lassen sich über ihren Bordcomputer mit Hilfe unterschiedlicher Schnittstellen, wie z.B. Bluetooth, USB oder über Mo- bilfunk, mit dem Smartphones verbinden (siehe z.B. BMW , kein Datum). Diese Autos besitzen eine große Anzahl an Sensoren, die vielseitige und interessante Daten generieren. Kombiniert mit dem Bordcomputer dienen diese Sensoren dem Fahrer eines Autos als Assistenzsysteme, indem dieser zum Beispiel dar- über informiert wird, wann er schalten soll, wie hoch sein aktuelle Spritver- brauch ist, ob er zu schnell fährt und ob sich auf der befahrenen Stecke Gefah- renzonen befinden. Dadurch soll dem Fahrer eine komfortable und umwelt- schonende Fahrt ermöglicht werden. Beispiele dieser Sensoren sind Drehzahl- und Beschleunigungssensoren, Temperatursensoren, Kraft- und Drehmo- mentsensoren, Distanzsensoren, Druck- oder Stoßsensoren, GPS-Antennen und Sensoren welche die Tankfüllhöhe oder den Bremsbelagverschleiß mes- sen, ein Gyroskop und Sensor für den Luftdruck, z.B. Barometer und noch viele weitere (Bosch, 2012). Es besteht deshalb die Möglichkeit, durch die Verbin- dung eines Smartphones mit dem Bordcomputer die Daten, welche durch die Sensoren erzeugt werden, in Echtzeit zu beschaffen und sie mit dem Standort des Autos zu kombinieren. Mithilfe einer App auf dem Smartphone können diese Geofachdaten dann gesammelt und an den Betreiber der App übermittelt werden. Bisher findet eine Sammlung solcher Daten hauptsächlich durch die Autohersteller statt (BMW , kein Datum). Mittels dieser Daten bekommen die Hersteller unter anderem Informationen über den Verschleiß der Autos und die Verlässlichkeit der Sensoren und können diese dann verwenden, um neue verbesserte Autos herzustellen und die Daten können auch Dritten, wie zum Beispiel einem Kfz-Versicherungsunternehmen, weitergeleitet werden.

Es wäre jedoch auch denkbar, dass außer den Autoherstellern auch eine Anwendung durch die Stadt angeboten wird.

So könnte zum Beispiel von einer Stadt eine App angeboten werden, womit ein Smartphone mit den Bordcomputern aller in Deutschland zugelassenen Automodelle verbunden werden kann. Möglich wäre somit eine App, welche die Daten, die mittels der verschiedenen Sensoren erzeugt werden, in Echtzeit mit dem Standpunkt des Autos kombiniert und speichert und sie dann an den AppAnbieter, die Stadt, übermittelt.

Die Verbindung zwischen dem Smartphone und dem Bordcomputer des Autos findet dabei, via Bluetooth- oder USB-Schnittstelle statt, um somit einen Zugriff auf die Sensordaten zu ermöglichen.

Über die auf dem Smartphone installierte App werden die Sensordaten erfasst.Zusammen mit den Nutzerprofildaten und dem aktuellen Standort (GPS, Mobilfunk oder WLAN-Hotspots der Stadt) werden diese Daten in Echtzeit auf einen Server der Stadt übertragen. Anschließend werden die gesammelten Daten in einem zentralen städtischen Rechenzentrum für spätere Analysen gespeichert. Ist keine stabile Verbindung für die Datenübertragung möglich, können die Daten alternativ auf dem Smartphone zwischengespeichert werden, bis eine stabile Verbindung möglich ist. Eine Übermittlung kann z.B. mittels einer LTE-Funkverbindung oder WLAN-Hotspots erfolgen. Eine LTE-Funkverbindung (Long Term Evolution) ermöglicht eine schnellere Datenübertragung von größerem Volumen als bisherige Funkstandards. In den meisten großen Städten ist eine LTE-Funkverbindung bereits verfügbar (newOn , 2012).

Für die Speicherung und Weiterverarbe itung der Daten bedarf es leistungsstarkerRechner mit sehr großer Speicherkapazität um Echtzeitdaten zu erheben beziehungsweise um aus den gewonnenen Daten für die Ämter relevante Informationen vorprozessieren und Anwendungen und Services aus den gewonnen Daten für den Nutzer anbieten zu können.

4.1.2. Geodatenerhebung mittels Fahrrad

Immer mehr Großstädte bieten den Verleih von Fahrrädern (sog. City-Fahrräder) an, um grüne Mobilität in den Städten zu fördern. Der Verleih bietet viele Vorteile, da die Fahrräder vielseitig genutzt werden können. Sowohl für kurze Strecken in der Stadt als auch für längere Touren. Diese Leihfahrräder umfassen eine komplette Ausrüstung, die den Anforderungen der Straßenverkehrsordnung entspricht. Im Gegensatz zum Eigentum eines Fahrrads haben die Leihfahrräder keine Wartungskosten und ein privater Stellplatz wird auch nicht benötigt.

[...]

Ende der Leseprobe aus 56 Seiten

Details

Titel
Smart City. Beschaffung und Verwendung von Geodaten aus Smart Devices durch die Stadtverwaltung
Hochschule
Hochschule Karlsruhe - Technik und Wirtschaft  (IMM)
Note
1,7
Autor
Jahr
2015
Seiten
56
Katalognummer
V340668
ISBN (eBook)
9783668301634
ISBN (Buch)
9783668301641
Dateigröße
1428 KB
Sprache
Deutsch
Anmerkungen
Im Rahmen dieser Arbeit soll das Potenzial der mittels Smart Devices generierten Geodaten für die amtliche Nutzung bezüglich der Realisierung des Smart City Konzepts untersucht werden.
Schlagworte
Smart, City, GIS, Geoinformation, Handydaten, Daten, Smartphonedaten, Smartphone, Pokemon Go, Amtlich
Arbeit zitieren
Richard Rony Joseph-Jeyaseelan (Autor), 2015, Smart City. Beschaffung und Verwendung von Geodaten aus Smart Devices durch die Stadtverwaltung, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/340668

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