Big Data Informed Urban Design

Prof. Dr. Gerhard SchmittProf. Dr. Gerhard Schmitt, ETH Global, Future Cities Laboratory, im Interview

Das Leben in Städten wird immer komplexer und dynamischer und scheint unsteuerbar. Sie sprechen aber von einem Big Data-Informed Urban Design. Wie kann man denn mit Big Data die Lebensqualität und Resilienz von Städten verbessern?

Prof. Schmitt: Die Lebensqualität einer Stadt ist ihr wichtigstes Zukunftspotenzial. Städte mit hoher Lebensqualität wie Wien, Zürich, Kopenhagen oder Vancouver haben auch die besten Aussichten, langfristig zu überleben und aus Krisen gestärkt hervorzugehen – ein anderer Ausdruck für Resilienz. Ihre Frage ist sehr berechtigt, denn Big Data ist ein noch junges Phänomen, und Städte mit hoher Lebensqualität gab es auch schon vor 100 oder vor 1000 Jahren. Heute jedoch sind Städte wesentlich komplexer in ihren Funktionen und ihrer Infrastruktur als in der Vergangenheit. Das Zusammenspiel der technischen Installationen wird immer wichtiger, und damit wächst die Bedeutung von Daten. Daten sind zunächst neutral und ohne eigene Bedeutung. Doch sinnvoll kombiniert werden sie zu Information, und diese ist wichtig für die Kommunikation zwischen den technischen Einrichtungen der Städte. Besitzt eine Stadt präzise Daten über bestimmte Vorkommnisse, am besten verteilt über längere Zeiträume, kann sie erfolgreich Abläufe verbessern und gefährliche Situationen im Voraus erkennen.

Wer erhebt diese Daten, wie und in welchen Bereichen?

Prof. Schmitt: Bereits heute kommen in einer Stadt auf jede Person zwei bis drei Geräte, die im Internet registriert werden können und Daten produzieren. Diese sogenannten „Things“ bilden in ihrer Gesamtheit das Internet of Things oder IoT. Es lassen sich drei Arten von Datenerhebung unterscheiden: die erste wird von der Stadtverwaltung initiiert und stellt gezielte Fragen zu genau definierten Themen. Dies können Umfragen, Abstimmungen, oder Kontrollen sein. Diese Daten sind geordnet, verlässlich, und konzentriert. Sie sind repräsentativ und decken Teilbereiche ab. Die zweite Art der Datenerhebung erfolgt automatisch durch eine rasant wachsende Anzahl von Sensoren, die an verschiedensten Orten in der Stadt installiert sind. Dies können Videokameras sein, Parksensoren, Wetterstationen oder Drohnen. Die erzeugten Datenmengen sind gewaltig und oft weniger fokussiert als bei Umfragen. Doch mit sogenannten Data Mining Algorithmen lassen sich aus diesen Daten Informationen und Wissen erzeugen. Die dritte Art der Datenerhebung geschieht durch die Bewohner der Städte selbst. Deren Smartphones können zunehmend Daten wie Temperatur, Umgebungslautstärke, Luftqualität, Position oder Beschleunigung aufzeichnen und weitergeben. Dazu kommen Bilder und andere persönliche Daten, die Nutzer freigegeben können. In ihrer Gesamtheit kann so in Zukunft ein Bild vom charakteristischen Leben einer Stadt entstehen.

Big Data an sich bezeichnet ja nur eine Informationsfülle. Nach welchen Kriterien werden daraus Smart Data und wie werden diese dann für die Stadtplanung eingesetzt?

Prof. Schmitt: Big Data bilden in der Tat eine gewaltige Sammlung von oft unzusammenhängenden Daten, die für sich allein wenig Bedeutung haben. Am besten eignen sich Big Data für die Verbesserung und Weiterplanung einer Stadt. Soll zum Beispiel ein neues Viertel entstehen, können die Daten gut funktionierender bestehender Viertel der Stadt analysiert und für die Planung des neuen Viertels eingesetzt werden. Big Data liefern dabei lediglich die Grundlagen für die notwendigen Informationen, die wiederum in städteplanerisches Wissen umzusetzen sind. die Bürger selbst haben das größte Potenzial, zur Verbesserung ihrer Stadt beizutragen. So wie viele Menschen gemeinsam Wikipedia ständig verändern und verbessern, können die Stadtbewohner zukünftig durch konkrete Vorschläge, Skizzen oder 3D Modelle ihre Stadt verbessern und verändern.

Sie sprechen immer wieder vom „Urban Design“ – aber lässt sich die Entwicklung insbesondere von schnellwachsenden Städten überhaupt steuern?

Prof. Schmitt: Die Entwicklung lässt sich steuern. In den kommenden 25 Jahren werden 2 Milliarden Menschen mehr als heute in bestehenden und neuen Städten wohnen. Diese Städte entstehen nicht in Europa oder Nordamerika, sondern in Asien und Afrika. Dort ist das Urban Design, also der städtebauliche Entwurf, in der Tat vollkommen anders als bei uns. Je nach politischem System entsteht eine Stadt durch Top-Down Planung oder durch die aktive Beteiligung der Bevölkerung. Wir nennen die letztere Art des Urban Design „Citizen Design Science“, da die Bürger, unterstützt durch Technologie und Wissenschaft, die Planung und den Entwurf ihrer eigenen Stadt vorantreiben und positiv beeinflussen können.

Sie leiten u.a. das Projekt „Cooler Calmer Singapore“. Können Sie uns dieses Projekt kurz vorstellen?

Prof. Schmitt: Wie alle tropischen Städte leidet Singapur unter den Folgen des sogenannten „Urban Heat Island“ Effekts. Dieser entsteht, wenn die Temperatur in den Städten durch menschliche Einwirkung permanent und significant über der Temperatur des Umlandes liegt. In Singapur mit einer Durchschnittstemperatur von 28 °C und 90% Luftfeuchte kann dieser Effekt bis zu 6 °C betragen und damit den Aufenthalt und vor allem die Bewegung im Freien sehr unangenehm machen. Die bei der
Industrieproduktion, bei der Erzeugung von Elektrizität aus Erdgas, durch den Straßenverkehr und durch die Kühlung von Gebäuden entstehende Hitze wird in der Baumasse und in den Straßen der Stadt gespeichert, die auch in der Nacht kaum mehr abkühlen kann. Zusätzlich erzeugen alle genannten Prozesse verschieden intensive Luftverschmutzung und Lärmbelastung. Es wird damit überlebensnotwendig für eine Stadt wie Singapur, die Temperatur zu senken, die Luftqualität zu verbessern und den Lärmstress zu reduzieren.

Das Future Cities Laboratory der ETH Zürich in Singapur gewinnt die dafür notwendigen Erkenntnisse durch die Gegenüberstellung von Daten aus der Vergangenheit und der Gegenwart. Im Bereich Verkehr sind dies Big Data, in den anderen Planungsbereichen eher Smart Data. Durch Vergleich mit Städten, die ähnliche Probleme bereits erfolgreich gelöst haben, wie beispielsweise Kopenhagen, Zürich, oder Wien, erarbeiten wir Szenarien für die tropische Stadt Singapur und entwickeln technische, planerische, und politische Vorschläge. Da dies die Lebensqualität und damit die Attraktivität der tropischen Metropole langfristig stark erhöhen wird, unterstützt die Stadt dieses Vorhaben. Dadurch entwickelt sich Singapur von einer „Smart City“ zu einer „Responsive City“, in der die Einwohner zunehmend an der Verbesserung ihrer Stadt mitwirken.


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