Niedrigschwellige Modellierung auf einer Plattform
Digitale Simulationsmodelle sind die Grundlage für viele „Was-wäre-wenn“-Szenarien in Urbanen Digitalen Zwillingen. Sie verwandeln Datensätze in Erkenntnisse, bilden Zusammenhänge ab und ermöglichen es in kurzer Zeit eine große Bandbreite an möglichen Zukunftsperspektiven als Entscheidungsgrundlage zu generieren. Doch das Erstellen von Simulationsmodellen ist oft zeitaufwändig, erfordert spezielle und kostspielige Software und benötigt umfangreiches Vorwissen.
Um für Urbane Digitale Zwillinge einfache, transparente und wiederverwendbare Simulationsmodelle mit direkter Verbindung zu urbanen Daten erstellen zu können, hat das City Science Lab der HafenCity Universität den Urban Model Builder als frei zugängliche Plattform entwickelt. Mit dem Model Builder können sowohl einfache als auch komplexerer Systeme abgebildet, simuliert und mit anderen Usern geteilt werden – und das direkt im Browser. Aufgrund der grafischen Klarheit der Arbeitsoberfläche, der intuitiven Handhabung und wenigen Eingaben von Inputwerten und -parametern können verschiedenste sektorale Modelle in kurzer Zeit kollaborativ erstellt und verwendet werden. Dazu zählen unter anderem Bevölkerungsprognosen, Mobilitätsmodelle, Ressourcenströme und viele andere urbane Systeme.
Offene Standards, Echtzeit-Kollaboration und Anwendungsbeispiele
Der Urban Modell Builder basiert auf der Open-Source Simulationsbibliothek: simulation. Er bietet zum einen die Möglichkeit sowohl System Dynamic Modelle als auch agentenbasierte Modelle zu erstellen und zum anderen veröffentlichte Modelle von anderen Usern auszuprobieren, zu testen und weiterzuentwickeln. Die unterschiedlichen Bausteine, die den Usern zur Verfügung stehen, sind entweder mit eigenen Annahmen und Werten zu füllen oder können mit realen Datensätzen bspw. aus der Urban Data Platform Hamburg verknüpft werden. Durch das einfache Platzieren der grafischen Komponenten auf dem Canvas und dem Verbinden dieser entstehen logische Zusammenhänge und kalkulierbare Schemata, die zum einen versioniert und persistent archiviert werden können und zum anderen für andere User des Tools veröffentlicht werden können. Um die Modelle kollaborativ zu gestalten, kann ebenfalls in Echtzeit mit anderen Usern am Modell gearbeitet werden.
Als ein simples Anwendungsbeispiel lässt sich das folgende Bevölkerungsmodell Hamburgs anführen. Bestehend aus nur vier Komponenten lässt sich bereits ein Simulationsmodell zum Experimentieren erstellen. Die „aktuelle Bevölkerung“ als Stock erhält seinen Datensatz zur Bevölkerungsdichte der einzelnen Stadtteile durch die standardisierte OGC API Features Schnittstelle aus der Urban Data Platform Hamburg. Das Wachstum als Flow hängt von einer bestimmten Wachstumsrate und der Bevölkerung zu einem bestimmten Zeitpunkt ab. Als globale Einstellung lassen sich zeitliche Intervalle festlegen, zu denen die „aktuelle Bevölkerung“ der einzelnen Stadtteile simuliert werden können. In einem Graphen lassen sich nun die prognostizierten Bevölkerungsdaten zu bestimmten Zeitpunkten ablesen.
In der Praxis: Eine Bevölkerungsprognose im Urban Model Builder
Bereitstellung über OGC-Schnittstellen und Open-Source-Entwicklung
Die erstellten Modelle können zudem über eine OGC API Processes Schnittstelle über die Urban Modell Plattform nach Überprüfung und Freigabe für andere Anwendungen bereitgestellt werden.
Der Urban Model Builder ist eine Open-Source Entwicklung, die gemeinsam mit der Firma triggercode umgesetzt wurde. Die Nutzung ist komplett kostenlos.
