Smart District Data Infrastructure: Smart-City-Daten intelligent verknüpft

Aufbauend auf traditionellen GeodateninfrastrukturGeodateninfrastrukturEine Geodateninfrastruktur (GDI) bündelt Daten, Webdienste und Metadaten in standardisierter Form. Damit ist die GDI eine essentielle Grundlage, um Daten zu finden, bereitzustellen und zu nutzen. Eine GDI kann zu einer Urbanen Datenplattform weiterentwickelt werden.en (GDI) adressiert die an der TU München entwickelte SDDI die Herausforderungen bei der Integration vielfältiger Datenquellen aus verschiedenen urbanen Domänen, indem es eine offene, standardbasierte Lösung bereitstellt, die einen nahtlosen Datenzugriff, eine einfache Integration und Nutzung ermöglicht.

Ein zentrales Element von SDDI ist der Metadatenkatalog (SDDI-Katalog), der die Grundlage für die Organisation und Verwaltung von Metadaten bildet und die einzelnen digitalen Ressourcen beschreibt, aus denen ein {Urbaner Digitaler ZwillingDigitaler ZwillingEin Digitaler Zwilling ist das virtuelle Abbild eines ausgewählten Teils der Realität, z.B. eines Produktes oder eines industriellen oder kommunalen Prozesses (Urbaner Digitaler Zwilling). Da ein Großteil der Daten regelmäßig aktualisiert wird, verändert sich der Digitale Zwilling – idealerweise – dynamisch parallel zur Realität. Sämtliche Daten, die bezüglich des Realitätsausschnittes zur Verfügung stehen, können unter bestimmten Fragestellungen ausgewertet werden und tragen zum Erkenntnisgewinn über diesen spezifischen Aspekt der Realität bei. Darüber hinaus dienen die Daten als Grundlage für Prognosen und Modelle, um zukünftige Entwicklungen und Veränderungen vorauszusagen.} zusammengesetzt ist.  Der Katalog dient zur Verwaltung von Metadaten aus verteilten Quellen. Im Gegensatz zu konventionellen Geoportalen unterstützt dieser Katalog mehrere Kategorien von digitalen Ressourcen – nicht nur Datensätze und Dienste, sondern auch Methoden für Urbane Analysen, AnwendungenAnwendungenEine Anwendung (siehe auch: Applikationen, kurz: App) ist eine Software, die spezielle Funktionen direkt für eine Endnutzerin oder einen Endnutzer ausführt. Sie kann in sich geschlossen oder Teil einer Gruppe von Programmen sein. Beispiele für Anwendungen oder Applikationen sind Kommunikationsplattformen, Datenbank-, Textverarbeitungs- oder Bildbearbeitungsprogramme., Projekte etc. – und ist mandantenfähig, sodass verschiedene Akteure gemeinsam Metadaten verwalten und bereitstellen können. Dadurch wird eine breite BeteiligungBeteiligungUnter Beteiligung (auch Partizipation) verstehen wir im CUT-Projekt die Einbeziehung von Bürgerinnen und Bürgern in Fragen der Stadtentwicklung. Diese Teilhabe an Entwicklungsprozessen kann von Mitsprache bis hin zur Mitentscheidung bestehen und sowohl analog als auch digital durchgeführt werden. Analoge Beteiligung bedeutet, dass die Mitwirkenden am Ort präsent sind und ihre Fragen und Meinungen im Gespräch oder schriftlich ausdrücken, zum Beispiel bei Veranstaltungen oder Ortsbegehungen. Mit digitaler Beteiligung sind im Projekt alle digital- und internetgestützten Verfahren gemeint, die Bürgerinnen und Bürgern aktive Teilhabe ermöglichen, zum Beispiel Online-Beteiligungen, digitale Veranstaltungen, Umfragen, Chats oder Kommentarfunktionen, beispielsweise in DIPAS. an der Ressourcennutzung, der Integration von Tools und der Entwicklung von AnwendungenAnwendungenEine Anwendung (siehe auch: Applikationen, kurz: App) ist eine Software, die spezielle Funktionen direkt für eine Endnutzerin oder einen Endnutzer ausführt. Sie kann in sich geschlossen oder Teil einer Gruppe von Programmen sein. Beispiele für Anwendungen oder Applikationen sind Kommunikationsplattformen, Datenbank-, Textverarbeitungs- oder Bildbearbeitungsprogramme. ermöglicht, was ein inklusiveres und effizienteres urbanes Datenökosystem fördert. Der Katalog unterstützt zudem die Umsetzung der FAIR-Prinzipien – digitale Ressourcen auffindbar (Findable), zugänglich (Accessible), interoperabel (Interoperable) und wiederverwendbar (Reusable) zu machen.

Das Virtual District Model (VDM) ist die zweite zentrale Komponente der SDDI und bildet die Ebene der einzelnen urbanen Objekte ab. Es stellt strukturierte digitale Repräsentationen realer städtischer Objekte wie Gebäude, Straßen und Vegetation bereit. Jedes Objekt ist eindeutig identifizierbar und kann semantisch mit zusätzlichen Informationen wie Sensordaten oder SimulationSimulationEine Simulation ist das Ausführen eines digitalen Modells, das die Funktionsweise eines bestehenden oder geplanten Systems nachahmt. Die Erstellung einer Simulation ist immer dann sinnvoll, wenn mit Systemen gearbeitet wird, deren Verhalten besonders komplex ist. Durch die Beeinflussung bestimmter Parameter können innerhalb der Simulation verschiedene Szenarien oder Prozessänderungen durchgespielt werden, was tiefere Einblicke in das reale System ermöglichen kann und damit die Entscheidungsgrundlagen für die Realität verbessert. Simulationen werden vielfältig bei Problemstellungen in der Praxis eingesetzt, z.B. in Modellen zu Wetter, Klima und in der Stadtentwicklung bei der Bau-, Mobilitäts- oder Energieplanung.sergebnissen angereichert werden. Das VDM unterstützt detaillierte 2D- und 3D-Visualisierungen sowie räumliche Analysen und bildet das Rückgrat für integrierte und zukunftsorientierte AnwendungenAnwendungenEine Anwendung (siehe auch: Applikationen, kurz: App) ist eine Software, die spezielle Funktionen direkt für eine Endnutzerin oder einen Endnutzer ausführt. Sie kann in sich geschlossen oder Teil einer Gruppe von Programmen sein. Beispiele für Anwendungen oder Applikationen sind Kommunikationsplattformen, Datenbank-, Textverarbeitungs- oder Bildbearbeitungsprogramme. urbaner digitaler Zwillinge.

Die Architektur der SDDI basiert auf offenen Standards, was Interoperabilität und Flexibilität sicherstellt. Die Infrastruktur kann an spezifische Anforderungen angepasst werden – sei es auf der Ebene eines Stadtteils oder einer gesamten Metropolregion – und lässt sich problemlos in bestehende Systeme integrieren. Sie ermöglicht die Zusammenarbeit verschiedenster Akteure – von Behörden über Unternehmen bis hin zu Forschungseinrichtungen – auf Basis einer gemeinsamen, standardisierten Grundlage für das Geodatenmanagement.

Durch die Implementierung der SDDI können Urbane Digitale Zwillinge von einer robusten und flexiblen Dateninfrastruktur profitieren, die den Datenaustausch und die kollaborative Stadtentwicklung verbessert. Dies unterstützt fortschrittliche Visualisierungen, SimulationSimulationEine Simulation ist das Ausführen eines digitalen Modells, das die Funktionsweise eines bestehenden oder geplanten Systems nachahmt. Die Erstellung einer Simulation ist immer dann sinnvoll, wenn mit Systemen gearbeitet wird, deren Verhalten besonders komplex ist. Durch die Beeinflussung bestimmter Parameter können innerhalb der Simulation verschiedene Szenarien oder Prozessänderungen durchgespielt werden, was tiefere Einblicke in das reale System ermöglichen kann und damit die Entscheidungsgrundlagen für die Realität verbessert. Simulationen werden vielfältig bei Problemstellungen in der Praxis eingesetzt, z.B. in Modellen zu Wetter, Klima und in der Stadtentwicklung bei der Bau-, Mobilitäts- oder Energieplanung.en und KI-gestützte Analysen und trägt zu resilienteren, nachhaltigeren und intelligenteren Städten bei. Im Rahmen von Connected Urban Twins spielt SDDI eine wichtige Rolle, indem es den Wissensaustausch zwischen verschiedenen Digital Twin-Initiativen erleichtert und die integrierte Stadtplanung und -verwaltung unterstützt. Durch die Sicherstellung der Zugänglichkeit, Zuverlässigkeit und Aktualität von Geodaten ermöglicht SDDI den Städten, fundierte, transparente und nachhaltige Entscheidungen zu treffen.

Der Quellcode des im Rahmen des CUT-Projekts weiterentwickelten SDDI-Katalogs ist offen zugänglich und steht auf GitHub zur Verfügung:

Die Stadt München hat im Rahmen ihrer Umsetzung des Digitalen Zwillings München eine auf die Anforderungen der Stadtverwaltung zugeschnittene Version des SDDI-Metadatenkataloges implementiert.

Der in München verwendete Code ist unter folgendem Link zu finden: https://gitlab.opencode.de/connected-urban-twins/lhm-metadatenkatalog.

Weitere Details zu den Designprinzipien, der Architektur und der Implementierung von SDDI sind im veröffentlichten Leitfaden zu finden.