SmaCiSe - Intelligente Stadtvermessung – Thermografisches Screening von Gebäuden und Luftqualität im städtischen Maßstab

Ausgangssituation, Problematik und Motivation zur Durchführung des F&E-Projekts

Wirksame Verbesserungsmaßnahmen im Zuge von Stadtplanungsprozessen setzen eine detaillierte digitale Erfassung des Ist-Zustandes voraus. Bislang mangelt es aber an einer flächendeckenden und aktuellen Datenbasis. Flächendeckende Thermographie und Luftgütemessung des Stadtgebiets - aus Luftbildaufnahmen niedriger Höhe, mit neuartigen Methoden der digitalen Datenaufnahme und mithilfe geeigneter BIG-Data-Datenaufbereitung zur dreidimensionalen Beschreibung der thermischen Bedingungen und der relevanten Schadstoffkonzentrationsdaten - bieten hier großes Potential.

Derzeit basieren die meisten Simulationsverfahren für das Stadtklima oder einzelne Gebäude auf makroskopischen Daten, welche entweder von Satelliten (bzw. hochfliegenden Forschungsflugzeugen) oder aus einem groben Netz von stationären, in-situ Messstationen abgeleitet werden.  Für eine genaue Beschreibung der lokalen Bedingungen in und um Gebäude ist es wesentlich, die relevante mikroklimatische Einheit, welche zumeist einige Gebäude und deren Umgebung umfasst, möglichst präzise zu erfassen und zu beschreiben.

Essentiell ist die kosten- und vorlaufzeitarme Erfassung der Daten mittels spezieller Messköpfe, welche an Zepplinen, Drohnen oder UAVs (Unmanned Aerial Vehicle) befestigt werden können. Diese Methode erlaubt es, die relevanten Daten niederschwellig und innerhalb von kurzen Perioden zyklisch zu erfassen.

Ziele und Innovationsgehalt gegenüber dem Stand der Technik / Stand des Wissens

Das Projekt verbindet messtechnische Innovationen in der Erfassung stadtbezogener Daten mit neuen Prozessketten der Stadtdatenanalytik. Als innovative Smart-City-Datenerfassungstechnologien werden dedizierte Detektorköpfe für Zeppeline, Drohnen und UAVs (Unbemannte Luftfahrzeuge) eingesetzt. Das Projekt ermöglicht es, zukünftige Entscheidungen der Stadtplanung hinsichtlich Mikroklima und Schadstoffemissionen auf Basis von fundierten empirischen Daten zu treffen. Im Rahmen des Projekts werden exemplarisch acht innerstädtischen Hotspots in Österreich und Guangdong erfasst und analysiert. Dreidimensionale Datenmodelle werden generiert, welche volumetrische Modelle von Luft- und Oberflächentemperaturen, sowie wesentliche luftgüterelevante Konzentrationen in verschiedenen Höhenniveaus beinhalten. Potenzielle Belastungsquellen, wesentliche Abhängigkeiten und Verbesserungsmaßnahmen werden herausgearbeitet und auf GIS-Basis als Entscheidungswerkzeuge für die Stadtplanung zur Verfügung gestellt. Die entwickelte Methode soll einfach auf weitere Städte unterschiedlicher Größe in Österreich und China übertragbar sein.

Angestrebte Ergebnisse und Erkenntnisse

•  „Proof of Concept“ einer durchgehenden Verfahrenskette zur kleinräumlichen, dreidimensionalen, automatisierten digitalen Erfassung der thermischen und luftgüterelevanten Bedingungen von Stadtquartieren.
• Erstellung einer quartiersspezifischen Wissensbasis (dreidimensionale thermische und Luftgasschichtenmodelle) zur systematisierten Bewertung von Optimierungspotentialen für vier bis acht speziell ausgewählte Stadtviertel in Österreich und Guangdong.
• Ableitung neuer digitaler Modelle für die Beschreibung thermischer und luftgüterelevanter Umweltbedingungen auf dem mikroklimatischen Maßstab urbaner Quartiere.
• Analyse der wesentlichen Abhängigkeiten und Korrelationen als Basis für potenzielle deskriptive oder prädiktive Modelle.
• Prozess zur Identifizierung und Klassifizierung von signifikanten Schadstoff- und Wärmequellen.
• Entscheidungsfindungswerkzeuge und Optimierungspotenziale für Stadtplaner*innen und Behörden