SAUBER Projekt erfolgreich beendet

SAUBER hieß das vom Bundesverkehrsministeriums (BMVI) geförderte Forschungsprojekt, das zum Ziel hatte mithilfe einer Datenplattform ein flächendeckendes, detailliertes Bild der aktuellen wie zukünftigen Luftqualität für die Stadt- bzw. Regionalentwicklung zu zeichnen. Ende 2021 wurde das Projekt erfolgreich abgeschlossen. meggsimum war als technischer Projektpartner u.a. dafür verantwortlich die SAUBER-Dienste in einer nachhaltigen

Geodateninfrastruktur zu erstellen

Der Name war Programm. Es ging im wahrsten Sinne des Wortes um saubere Luft. Ziel von SAUBER (Satellitenbasiertes System zur Anzeige, Prognose und Simulation von Luftschadstoffen für eine nachhaltige Stadt- und Regionalentwicklung) war es, eine Informationsplattform für eine nachhaltige Stadt- und Regionalentwicklung aufzubauen. Dabei sollten die in der Praxis bislang kaum genutzten Daten und Services des Raumfahrtprogramms Copernicus erschlossen und in digitale Dienste überführt werden. Das Projekt wurde vom Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur (BMVI) gefördert und gehörte zur Forschungsinitiative mFUND, die sich mit digitalen datenbasierten Anwendungen für die Mobilität 4.0 befasst.

Zusammen mit unserem Partner, der geomer GmbH aus Heidelberg, war meggsimum federführend verantwortlich für den Aufbau einer einheitlichen Geodateninfrastruktur, um einen zentralen und standardisierten Zugriff auf die Ergebnisdaten von SAUBER zu gewährleisten. Hierbei kamen, wo möglich, offene (Geo-)Standards zum Einsatz. Desweiteren entwarf und implementierte meggsimum einige webbasierte Client-Anwendungen, um die Anbindung an die SAUBER-GDI zu demostrieren und Potentiale in der Nutzung der Schnittstellen und Daten hervorzuheben. Einige Highlights werden nachfolgend beleuchtet:

Cloud-basierte GDI

Um die Ergebnisdaten - im Wesentlichen Echtzeit-, Prognose- und Simulationsdaten zu Luftschadstoffen in den Modellregionen Nordrhein-Westfalen und Stuttgart - zu veröffentlichen, wurde eine einheitliche Datenstruktur etabliert, die automatisiert bei Fertigstellung neuer Daten befüllt wird. Aufbauend auf der Datenhaltung wurde eine Service-orientierte Architektur mit standardisierten Geo-Diensten entwickelt. Somit sind die SAUBER Ergebnisdaten per OGC WMS, OGC WFS und OGC WCS abrufbar. Als Werkzeug zur Publikation kommt die Open Source Software GeoServer zum Einsatz. Datenhaltung, Services sowie automatisierte Import-Skripte wurden zu einer zentralen Geodateninfrastruktur zusammengefasst und auf der SAUBER Plattform integriert.

Die entwickelte GDI wurde auf Basis von Microservices erstellt. Dazu wurde die Software Docker genutzt. Docker erlaubt die vereinfachte Bereitstellung von Software mittels Containervirtualisierung. Es werden für jede Software / jeden Service Abbilder (sog. Docker Images) erstellt, die alle Abhängigkeiten enthalten. Diese Images können auf der Zielplattform als sogenannte Container gestartet werden. Um die einzelnen Container zu orchestrieren, kam die Software Docker Stack zum Einsatz. Damit war es uns möglich, die komplette GDI mittels eines Installationsaufrufes auf einem beliebigen Zielserver zu installieren oder zu aktualisieren.

Docker-basierte Systeme laufen grundsätzlich auf fast allen Plattformen, werden aber gerade im Cloud-Umfeld federführend genutzt und bieten essentielle Vorteile. Somit wurde durch das architektonische Design des Systems eine wesentliche Grundlage für cloud-basierte GDIs gelegt, die sich auch in weiteren Kundenprojekten etablieren lässt.

Zeitreihen Kartenviewer

Innerhalb der SAUBER GDI werden räumliche flächenhafte Echtzeit- und Prognosedaten zu Luftschadstoffen per WMS-Time angeboten. Um diese interaktiv erkunden zu können, wurde von uns ein Kartenviewer für Zeitreihenkarten entwickelt. Technisch basiert dieser auf der Software Wegue, die um ein Modul zur Anzeige der zeitbasierten Kartenlayer mittels WMS-Time erweitert wurde.

Durch die Nutzung der standardisierten Schnittstelle WMS-Time können prinzipiell alle zeitbasierten Kartendienste in unsere Software integriert werden. Somit bildet der Kartenviewer eine wertvolle Basis für weitere Projekte mit Zeitreihenkarten aus anderen Domänen.

Den Zeitreihen Viewer können sie live unter https://sauber-projekt.meggsimum.de/wms-time-viewer/ aufrufen.

POI-Viewer

Zur Visualisierung der Messstationen vor Ort haben wir eine weitere Software gebaut, die ebenfalls die Daten aus der SAUBER GDI nutzt. Der POI-Viewer stellt einen generischen Kartenviewer zur Darstellung sogenannter “Point-Of-Interests” (POIs) dar. Auch hier kommt Wegue als Basis-Software zum Tragen. In diesem konkreten Fall agieren die Stationen der Pilotregionen als POIs. Die Sensorstandorte werden ansprechend auf der Karte platziert und weiterführende Informationen (z.B. Bild der Station oder Trendlinie der Messwerte) können per Klick auf das Kartenobjekt abgerufen und dargestellt werden.

Den POI-Viewer für die Stationen können sie live unter https://sauber-projekt.meggsimum.de/station-viewer/ aufrufen.

Alles SAUBER? App Widget

Nicht nur für Kartenanwendungen kann die SAUBER GDI und ihre Daten genutzt werden. Um die vielfältigen Potentiale und Nutzungsmöglichkeiten zu demonstrieren, wurde ein einfaches App-Widget erstellt, welches die aktuellen Luftschadstoffe für einen Standpunkt oder eine Adresse abruft und anzeigt. Die Darstellung wird hier bewusst einfach und intuitiv gehalten, da die Zielgruppe solcher Apps nicht Fachanwender sondern der “normale” Bürger sind. Es wird ein Ampel-Farbschema genutzt. Bei erhöhten oder kritischen Werten färbt sich das entsprechende Feld gelb oder rot.

Das SAUBER Projekt lief drei Jahre und endete offiziell am 31.12.2021 und bereits am 09.12.2021 gab es die offizielle Abschlusspräsentation, in der alle Projektpartner ihre finalen Projektergebnisse vorstellten. Es wurden sehr gute und nachhaltige Ergebnisse erzielt, die auch sicherlich in der Zukunft einen Mehrwert bieten werden. Konsortialführer war die Software AG. Weitere Forschungspartner waren die geomer GmbH und meggsimum als Kooperationspartner aus der Metropolregion Rhein-Neckar, das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt, das Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut, das Institut für Informationssysteme der Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hof sowie das Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung (Ökologische Stadtplanung).

Den Link zur gemeinsamen Präsentation von geomer und meggsium ist hier zu finden.