Ziele
Ziel von SAUBER ist es, die Daten und Services des Copernicus-Programms für eine nachhaltige Stadt- bzw. Regionalentwicklung zu erschließen. Sie werden zur Erhöhung von Detailschärfe und Aussagekraft mit lokalen Messdaten kalibriert und ausgewertet. Der zentrale Vorteil von SAUBER liegt in einer deutlichen besseren Informationsgrundlage für die Stadt- bzw. Regionalentwicklung: Mit ihr soll es möglich werden, durch kurzfristige Maßnahmen ‑ etwa die umweltschonende Verkehrslenkung ‑ und langfristige Planungen ‑ z.B. bei der Ausweisung von Flächen oder Verkehrswegen ‑ die Luftqualität zielgenau und flächendeckend zu verbessern. SAUBER wird dabei nicht nur einen Überblick über die aktuelle, sondern dank des Einsatzes Künstlicher Intelligenz auch Prognosen und Simulationen der zukünftigen Luftqualität bieten. So lassen sich bspw. besonders stark betroffene bzw. gefährdete Gebiete im Vorhinein identifizieren und die drohende Luftverschmutzung durch proaktive Umplanungen oder Maßnahmen reduzieren.
Technisches Herzstück des Vorhabens ist die SAUBER-Plattform.
Plattform
Auf der SAUBER-Plattform werden alle Daten eingespielt, miteinander verschnitten, ausgewertet und schließlich in die SAUBER-Dienste überführt. Hauptdatenquelle von SAUBER wird das europäische Raumfahrtprogramm Copernicus sein. So erlauben es die Satelliten der jüngst gestarteten Missionen Sentinel-3 und Sentinel-5 Luftschadstoffe (z.B. Stickstoffdioxid, Feinstaub, Schwefeldioxid, Kohlenmonoxid) in einer bisher unerreichten Qualität und Auflösung vom Orbit aus zu erfassen. Durch das Hinzuziehen multispektraler Fernerkundungsdaten (z.B. Sentinel-2) und digitaler Höhenmodelle werden die Luftschadstoffe in einem weiteren Schritt in den Raumbezug gestellt. Zusätzlich stehen durch den Copernicus Atmosphärendienst flächendeckende Analysen und Prognosen von Luftschadstoffen und Treibhausgasen zur Verfügung. Die Copernicus-Daten kommen bislang in der Stadt- und Regionalentwicklung allerdings kaum zum Einsatz ‑ nicht zuletzt, weil ihre räumliche Auflösung hierfür zu groß ist. Um die Detailschärfe der Satellitendaten zu erhöhen, werden sie mit weiteren Daten angereichert, u.a. mit (aktuellen und historischen) Verkehrsdaten, (aktuellen und historischen) Wetter- bzw. Klimadaten, (aktuellen und historischen) Ergebnisse der lokalen Messstationen, Infrastrukturdaten oder Informationen zur Topographie bzw. Morphologie. Dabei gilt: Je größer und vielfältiger die ergänzenden Daten sind, desto bessere Ergebnisse können erzielt werden. Die verschnittenen Daten werden anschließend mit Hilfe von analytischen Verfahren ausgewertet, so dass sich ein flächendeckendes, zugleich aber möglichst genaues Bild der aktuellen Luftqualität ergibt. Dieses Bild geht dabei einerseits in der räumlichen Abdeckung deutlich über die punktuellen Messungen der Luftqualität hinaus und übertrifft andererseits im Detailgrad die Auflösung der Satellitendaten deutlich.
Realisierung
Aus verschiedenen Datenquellen werden vielfältige Daten (2D bzw. 3D-Karten, Tabellenform, zeitlich aktualisiert wie statisch, als auch historisch) gewonnen. Diese werden zur Erhöhung von Aussagekraft und Detailgrad miteinander verschnitten, mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz analysiert und in die SAUBER-Services überführt. Mit dem Dienst „Echtzeit-Viewer“ können Schadstoffbelastung, Wetter und Verkehrsaufkommen in Form einer 2D-Karte visualisiert werden. Der Dienst „Prognose“ ermöglicht Vorhersagen bzgl. der Luft- und Klimadaten für die nächsten Stunden. Mit dem Dienst „Simulation“ soll die langfristige Wirkung verschiedener Bebauungsszenarien auf die Umwelt einer Region ermittelt werden. Ausgewählte SAUBER-Daten und -Services werden als Open Data an die mCLOUD, den MDM oder CODE:DE angebunden. SAUBER wird in einer besonders belasteten Region pilotiert werden, wobei auf das breite Partnernetzwerk des Leibniz-Instituts für ökologische Raumentwicklung zurückgegriffen werden kann. So haben die Stadt Stuttgart mit ihren massiven Luftschadstoffproblemen und das Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz NRW ihre Unterstützung zugesagt. SAUBER ist dabei als generische skalierbare Lösung auf Regionen in ganz Deutschland übertragbar.
So werden aus Daten Dienste und Anwendungen.