ISCN Online Advisory Programme #15: Grüne infrastruktur in Smart Cities

Der Sommer 2024 war weltweit der wärmste seit Beginn der Aufzeichnungen. Der Klimawandel schreitet voran, und die große und dringende Herausforderung besteht darin, ihn zu begrenzen und gleichzeitig mit Anpassungen zu beginnen. Wie gut, dass die Natur eine wichtige Hilfe bereitstellt: Bäume und grüne Infrastruktur  können die Oberflächentemperatur in Städten um bis zu 12% abkühlen! Neben dieser kühlenden Wirkung hat grüne Infrastruktur viele weitere bemerkenswerte Vorteile für die Umwelt, etwa als Lebensraum für Artenvielfalt, Schutz vor Erosion, zur Verbesserung der Luftqualität und viele mehr. Grüne Infrastruktur ist somit eines der Rückgrate für die Widerstandsfähigkeit und Lebensqualität von Städten. Im Streben nach gemeinwohlorientierten Smart Cities muss sie daher einer der absoluten Schwerpunkte sein - umso mehr, als grüne Infrastruktur und Baumbestände selbst durch Krankheiten und den Klimawandel stark belastet sind.

Das 15. Online Advisory Programm ging daher der Frage nach, wie grüne Infrastruktur in Smart Cities durch Technologie unterstützt werden kann. Großartige Referenten stellten entsprechende Maßnahmen vor, wobei "Arból IoT", eine Lösung in Mexiko, auf "BAKIM", eine Lösung aus Bamberg in Deutschland, einem Modellprojekt Smart City (MPSC), folgte. Sascha Götz von der Stadt Bamberg und Jonas-Dario Troles, technischer Projektleiter von BAKIM von der Otto-Friedrich-Universität Bamberg, erläuterten, wie die Stadtverwaltung und die Universität gemeinsam und autonom eine KI-basierte Lösung zur Überwachung des Gesundheitszustands von Bäumen in der Umgebung von Bamberg anhand von Drohnenaufnahmen entwickelten. Sascha Götz hob den Erfolg dieser Konstellation hervor:

This is not a piece of work of industry, this is a piece of work of university and public administration, in a very practical manner, on a very high level of scientific intelligence
[Das hier ist kein Ergebnis aus der Industrie oder dem Privatsektor, sondern ein Ergebnis der Zusammenarbeit aus Universität und kommunaler Verwaltung, in einer sehr praktischen Weise und auf hohem wissenschaftlichen Niveau]

Er verortete das Projekt auch in der Stadtverwaltung, indem er erklärte, wie die Abteilungen der Baumpfleger und Förster unterschiedliche Ziele und Bedürfnisse haben, wenn es um das Baummanagement geht, und wie das Projekt BAKIM beiden Anforderungen gerecht werden kann. Jonas-Dario Troles führte das Publikum dann durch einige technische Feinheiten des Trainings von KI-Modellen, die Bilder von Wäldern verarbeiten und interpretieren können. Die Messung und Erfassung kann grundsätzlich in die Dimensionen der Zählung der Bäume, der Einordnung ihrer Vitalität und der Typisierung und Klassifizierung der vorliegenden Arten unterteilt werden. Insbesondere letzteres ist für Algorithmen schwierig, wenn sie nicht überwacht lernen. Eine erhebliche Menge vorheriger menschlicher Beschriftung und Aufnahme von Bäumen als validierte Daten [ground-truth data] ist nötig. Mit BAKIM ist es Bamberg gelungen, den weltweit größten Datensatz mit einer solch hohen Auflösung, Baummenge und Qualität der Typisierung zu veröffentlichen. Darüber hinaus wurde ein hoher Grad an Genauigkeit bei der Klassifizierung oder der Identifizierung von Schädlingen, wie z. B. Misteln erreicht. (Das entsprechende Papier kann über https://doi.org/10.3390/rs16111935 abgerufen werden.)
 

Nun baut das Projekt weitere Kontakte zu anderen Kommunen auf, die an einer Zusammenarbeit interessiert sind. Dadurch soll der Zugang entsprechenden Datensätzen von hoher Qualität erweitert werden und im Gegenzug die Nutzung der BAKIM-Lösung weiter skaliert werden können. Interessierte können auch über das Internationale Smart Cities Netzwerk mit dem Projekt in Kontakt treten unter iscn@giz.de.
 

Árbol IoT

Arturo Cadena Hernandez von der Deutschen Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH hielt anschließend eine Keynote über "IoTrees" (spanisch: "Árbol IoT"), ein Projekt aus Guadalajara, Mexiko, das von der GIZ im Auftrag des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz im Rahmen der deutschen Internationalen Klimaschutzinitiative (IKI) und in Zusammenarbeit mit dem Bundesministerium für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen durchgeführt wurde. Ausgangspunkt für das Projekt war die Notwendigkeit mit steigenden Temperaturen und extremen Wetterereignissen umzugehen, aber auch speziell die hohe Priorität, die Bäumen im städtischen Raum durch Abstimmungen im örtlichen Bürgerhaushalt gegeben wurde. Als plattformübergreifendes Projekt zielte Árbol IoT zum einen darauf ab, mehr Informationen über den Status quo der Bäume in Guadalajara durch eine Bauminventur zu ermitteln, als auch diese entscheidende Grundlage in neue Planungs- und integrative Managementpraktiken für Bäume zu übersetzen

Die Inventarisierung und Kartierung der Bäume erfolgte in hybrider Form. Technische Methoden wie LiDAR, für exakte Parameter (Bedeckung der Baumkronen, Baumstandort, Anzahl der Objekte, bebaute Umgebung usw.), und partizipative Begehungen für Informationen über Krankheiten, Baumarten, fotografische Validierung usw. wurden kombiniert. Die ca. eine Million Bäume von Guadalajara wurden räumlich kartiert und zusätzliche Daten über sie durch Crowdsourcing von Bürgern mithilfe einer dafür entwickelten Handy-App, sowie durch kostengünstige Umweltsensoren zum Selberbauen, erhoben. Gleichzeitig lieferte die App gegenüber den Nutzern zusätzliche Informationen über grüne Infrastruktur, um das ökologische Bewusstsein weiter zu schärfen, und erprobte Gamifizierungen um die wertvolle Aufzeichnungsarbeit der Bürgerinnen und Bürger zu befördern.
 

Die Implementierung von Árbol IoT ist im Detail zur Replikation dokumentiert: 
 

Für weitere Fragen können Sie gerne das Internationale Smart Cities Netzwerk via iscn@giz.de kontaktieren.