Karlsruhe, eine Stadt im Herzen Baden-Württembergs, strebt mit Nachdruck danach, den Herausforderungen des Klimawandels entgegenzutreten und sich als Vorreiter der digitalen Transformation zu positionieren. Der Schlüssel dazu: ein „Digitaler Zwilling“ der Stadt, gespeist mit Echtzeitdaten. Um dieses ambitionierte Ziel zu erreichen, setzt die Abteilung Geoinformation des Liegenschaftsamtes der Stadt Karlsruhe auf ArcGIS Technologie – und verwandelt Karlsruhe Schritt für Schritt in eine „Sensor City“.
Ein Digitaler Zwilling als Herzstück der Smart City
Der Digitale Zwilling – eine virtuelle Kopie der physischen Stadt – ermöglicht es, die Realität in Echtzeit abzubilden und dynamische Zusammenhänge zu erkennen. Besonders im Kontext von Smart Cities gewinnt dieser Ansatz an Bedeutung: Er bietet die Möglichkeit, nicht nur Vergangenes zu analysieren, sondern zukünftige Entwicklungen vorherzusehen und darauf zu reagieren.
In Karlsruhe kommt dieser Digitale Zwilling nun voll zur Entfaltung. Im Rahmen eines Pilotprojekts hat die Stadt damit begonnen, IoT-Sensoren im Stadtgebiet zu installieren, die Daten zu Umweltfaktoren wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Bodenfeuchte sammeln. Diese Informationen fließen in den Digitalen Zwilling ein und ermöglichen es, Veränderungen des Stadtklimas zu beobachten, zu analysieren und darauf basierend geeignete Maßnahmen zu ergreifen.
Smarte Sensoren als Datenlieferanten
Der Weg zur Sensor City begann mit dem Aufbau eines stationären Sensornetzwerks über ein LoRaWAN-Netzwerk in Zusammenarbeit mit beteiligten Ämtern und den Stadtwerken Karlsruhe. Diese Langstrecken-Datenübertragungstechnologie ermöglicht es, Sensordaten kosteneffizient und flächendeckend zu erfassen – eine Voraussetzung für das kontinuierliche Monitoring des Mikroklimas.
Das Pilotprojekt umfasst mehrere interessante Maßnahmen. Beispielsweise kooperierte die Stadt mit den Bürgerinnen und Bürgern, um mobile Temperatur-Sensoren an Fahrrädern zu installieren. Diese messen die Temperaturen entlang der Radwege und liefern so wertvolle Daten über lokale Temperaturveränderungen. Parallel dazu plant das Gartenbauamt, hunderte Bodenfeuchtesensoren bei Jungbäumen zu installieren, um die Bewässerung dieser Bäume bedarfsgerecht zu gestalten und so Wasserressourcen effizient einzusetzen.
Die Daten dieser Sensoren fließen in Echtzeit in die ArcGIS Plattform der Stadt, wo sie mit externen Datenquellen, wie Hochwasserinformationen oder Bahnhofsaufzugsdaten, angereichert werden.
Daten in Echtzeit: Wie ArcGIS hilft, das Stadtklima zu verstehen
Das zentrale Werkzeug in diesem Projekt ist die ArcGIS Technologie. Mit dem ArcGIS GeoEvent Server kann die Stadtverwaltung Datenströme in Echtzeit analysieren. Jedes Mal, wenn ein vordefinierter Schwellenwert überschritten wird – beispielsweise bei extremer Hitze oder Bodenfeuchtemangel –, wird automatisch eine Warnung ausgegeben.
Die Sensordaten werden im Spatiotemporal Big Data Store von ArcGIS gespeichert, wo sie nicht nur ständig aktualisiert, sondern auch auf raum-zeitliche Muster hin analysiert werden. In der Praxis bedeutet das, dass der gesamte Stadtprozess datengetrieben ist: Die Stadtverwaltung kann nicht nur auf Umweltveränderungen reagieren, sondern diese auch vorhersagen.
Die gewonnenen Daten sind nicht nur für interne Zwecke von großer Bedeutung. Mit dem ArcGIS Experience Builder wurde ein interaktives Dashboard entwickelt, das im Geoportal der Stadt öffentlich zugänglich ist. Die Bürgerinnen und Bürger können so in Echtzeit nachvollziehen, wie sich das Mikroklima ihrer Stadt verändert. Die Stadt hat damit einen wichtigen Schritt in Richtung Transparenz und Bürgerbeteiligung gemacht.
Was die Zukunft bringt: Hitzeinseln und darüber hinaus
Karlsruhe ist auf dem besten Weg, eine der fortschrittlichsten Smart Cities in Deutschland zu werden. Die Stadt hat gezeigt, dass sie in der Lage ist, innovative Technologien nicht nur zu integrieren, sondern auch effektiv zu nutzen. Durch die Verknüpfung von Sensordaten mit der ArcGIS Plattform kann das Stadtklima in Echtzeit analysiert werden – und dies ist nur der Anfang.
In der Zukunft wird die Stadt die gesammelten Daten nutzen, um komplexere Umweltanalysen durchzuführen. So sollen etwa Hitzeinseln identifiziert werden, um gezielte Maßnahmen zur Abkühlung dieser Bereiche zu ergreifen. Durch die kontinuierliche Weiterentwicklung der Systemarchitektur und die Einbindung neuer Technologien wird Karlsruhe sein Smart City-Konzept weiter ausbauen – immer mit dem Ziel, das städtische Leben im Angesicht des Klimawandels zu verbessern.
Fazit: ArcGIS als Schlüsseltechnologie der Sensor City Karlsruhe
Das Beispiel Karlsruhe zeigt eindrucksvoll, wie Städte von digitalen Technologien profitieren können. Durch den Einsatz der ArcGIS Technologie hat die Stadt den Grundstein für eine umfassende, datenbasierte Klimaanpassung gelegt. Echtzeitdaten und Digitale Zwillinge ermöglichen es, Umweltveränderungen zu visualisieren und fundierte Entscheidungen zu treffen.
Karlsruhe beweist: Der Weg zur Smart City führt über innovative Geodatenlösungen – und mit ArcGIS ist die Stadt bestens gerüstet, die Herausforderungen des Klimawandels zu meistern.
Für Tobias Veith von der Abteilung Geoinformation der Stadt Karlsruhe ist das Projekt eine Herzensangelegenheit: „Als gelernter Geoinformatiker macht es mir Freude, den Bürgerinnen und Bürgern wichtige Echtzeitdaten anschaulich in interaktiven Karten und Dashboards zu präsentieren.“
Mit Karlsruhe und ArcGIS wird die Zukunft der Städte nicht nur digital – sie wird smarter, effizienter und klimafreundlicher.
Über die Stadt Karlsruhe
Karlsruhe, mit über 310.000 Einwohnenden, ist eine digital fortschrittliche Stadt in Baden-Württemberg. Durch enge Zusammenarbeit von Hochschulen, Forschung und High-Tech-Unternehmen treibt sie als Smart City Projekte wie den Digitalen Zwilling und die Sensor City aktiv voran.
