München und sein digitales Double

20. Januar 2022

Aufzüge, Turbinen oder ganze Fabriken lassen sich mittels Sensortechnik digital duplizieren – um etwa aus der Ferne zu überwachen, ob sie arbeiten, wie sie sollen. „Digitaler Zwilling" nennt sich das Konzept, reale Dinge oder Prozesse digital abzubilden. München hat dieses Prinzip auf die nächste Stufe gehoben und ein digitales Double des eigenen Stadtraums geschaffen. Was den „Digitalen Zwilling München“ ausmacht und wie er etwa dabei helfen kann, die Luftqualität und Mobilität in der Stadt zu verbessern, erklärt Projektleiter Markus Mohl im Interview.

#explore: Herr Mohl, was kann man sich unter dem Digitalen Zwilling München vorstellen?

Der Digitale Zwilling München ist ein dynamisches und interaktives 3-D-Stadtmodell und eine kollaborative städtische Datenplattform, in die unterschiedlichste Daten einfließen: von den Geobasisdaten der Stadt über Echtzeitdaten aus beispielsweise Verkehrsflussinformationen und Luftschadstoffmessungen. Der digitale Zwilling wird uns künftig erlauben, angedachte Veränderungen vorab in realitätsnahen Simulationen durchzuspielen. So können Expertinnen und Experten schnellere, bessere und fundiertere Entscheidungen treffen und Bürgerinnen und Bürger zugleich stärker an diesen Entscheidungen beteiligen. Einen solchen digitalen Zwilling zu bauen ist natürlich eine große Herausforderung, da es eine neue und offene Aufgabe ist und es keinen fertigen digitalen Zwilling in anderen Städten gibt, den man einfach übernehmen kann. Singapur ist hier zwar schon sehr weit – aber dort hat man natürlich ein ganz anderes Verhältnis zum Datenschutz, der mit unseren europäischen Standards nicht vereinbar ist.

Wie ist die Idee zum Digitalen Zwilling München entstanden?

Initialzündung war das Förderprogramm „Saubere Luft“ des Bundesverkehrsministeriums. Dieses Programm unterstützt die Digitalisierung kommunaler Verkehrssysteme mit dem Ziel, die Luftschadstoffemissionen in den Städten zu reduzieren. Für uns war das eine Chance, neue Wege in München zu gehen. Entsprechend konzentriert sich der Digitale Zwilling München in seiner ersten Stufe auf Verkehr, Mobilität und die Verbesserung der Luftqualität. Man kann ihn dabei mit einem amtlichen Stadtplan vergleichen, mit Blick auf den Begriff „Industrie 4.0“ wäre der analoge Stadtplan Version 1.0 und der Digitale Zwilling München Version 4.0. Dieser umfasst deutlich mehr und aktuellere Daten – und vor allem auch logische Informationen zur Stadt. Sprich: Wir bilden nicht nur den Straßenraum nach Gehweg, Radweg, Grünfläche, Parkplatz und Fahrbahn ab, sondern hinterlegen auch die dort geltenden Verkehrsregeln. Etwa, wie viele Fahrspuren hat eine Straße und welches Tempolimit gilt dort.

Und wie lassen sich diese Daten nutzen, um Mobilität und Luftqualität in München zu verbessern?

Mit dem Digitalen Zwilling München können wir Was-wäre-wenn-Szenarien durchspielen: Wie verändert sich der Verkehr und damit auch die Luft- und Aufenthaltsqualität, wenn wir Ampelschaltungen anpassen oder Autospuren durch Radstreifen ersetzen? Auf diese Weise können die städtischen Expertinnen und Experten die effektivsten Maßnahmen besser identifizieren, und zugleich können wir Bürgerinnen und Bürgern die Auswirkungen angedachter Änderungen besser vermitteln. Auch indem wir solche Veränderungen mithilfe von Virtual oder Augmented Reality anschaulich und erlebbar machen. Bereits 2018 haben wir die zukünftige Bebauung im Stadtteil Freiham mittels Augmented Reality visualisiert. Bürgerinnen und Bürger konnten sich so ein unmittelbares Bild davon machen, wie sich die geplanten Gebäude in das Stadtbild einfügen. Gestützt auf den Digitalen Zwilling München können und wollen wir solche interaktiven Wege künftig öfter gehen.

Was wären weitere Anwendungsfälle für den Digitalen Zwilling München?

Nicht zuletzt durch die Klimaerwärmung wird Hitze in der Stadt zum wachsenden Problem – mit gesundheitlichen Folgen für die Bürgerinnen und Bürger. Die Vegetation in der Stadt, also etwa Bäume, Büsche und Grünflächen, sind bereits im digitalen Abbild der Stadt enthalten. Auf dieser Basis können wir simulieren, wie sich Hitze-Inseln effizient entschärfen lassen: Müssen wir in einer Straße zwanzig neue Bäume pflanzen, oder reichen auch fünf, und die anderen fünfzehn pflanzen wir an anderer Stelle? Auch der Ausbau der Ladeinfrastruktur für E-Autos lässt sich mit dem Digitalen Zwilling München analysieren und vorantreiben. Wir können uns anschauen, wo Ladesäulen verbaut sind und wie diese über den Tag, die Woche, das Jahr genutzt werden. Über sogenannte Heatmaps stellen wir dann dar, wo wann besonders viel geladen wird und wo weniger. So wissen wir, wo weiterer Bedarf besteht. Zugleich können wir den Nutzerinnen und Nutzern auch Empfehlungen in Echtzeit geben, wo sie freie Ladesäulen finden können.

Welche weiteren Datenquellen wollen Sie künftig erschließen, und wie gewährleisten Sie dabei den Datenschutz?

Datenschutz steht für uns bei der Stadtverwaltung natürlich immer an erster Stelle. Als öffentliche Verwaltung genießen wir einen Vertrauensvorschuss, dem wir gerecht werden wollen und müssen. Beispielsweise sind Bikesharing-Daten grundsätzlich interessant und können technisch betrachtet auch problemlos gesammelt werden, datenschutzrechtlich allerdings nur mit der Zustimmung der Nutzerinnen und Nutzer. Und wenn diese das ablehnen, dann machen wir das selbstverständlich auch nicht. Eine weitere interessante Datenquelle sind die Sensoren moderner Autos, die sehr viele Informationen im Straßenraum erfassen. Da es sich dabei um Massendaten handelt, die nicht auf einzelne Personen zurückgeführt werden können, sind sie datenschutzrechtlich weniger problematisch.

Könnten solche Daten einfach in den Digitalen Zwilling München eingespeist werden?

Wir überlegen tatsächlich, einen Standard für diese Daten zu entwickeln. Dabei stellt sich die Frage, ob das für Fahrzeughersteller umsetzbar wäre. Zugleich ist aber klar, dass wir uns nicht auf Daten einzelner Hersteller stützen können. Datensouveränität ist für uns als Stadtverwaltung elementar. Natürlich könnte man auch Google Maps für bestimmte Aspekte des Digitalen Zwillings München verwenden. Aber um souverän in unserem Handeln zu sein, dürfen wir unsere Prozesse nicht von bestimmten Herstellern und Datenformaten abhängig machen. Selbstverständlich arbeiten wir auf Projektebene auch mit der Wirtschaft zusammen. Aber man muss im Grundgerüst des Digitalen Zwillings München einen Rahmen schaffen, der diese Datensouveränität gewährleistet. Das ist einer der Gründe, warum wir auf offene Standards und Schnittstellen setzen. Und warum wir für unser 3-D-Stadtmodell eigene Befliegungen und Straßenbefahrungen durchführen.

Erleichtert der Ansatz auch den digitalen Austausch zwischen Städten?

Unbedingt. Die Städte stehen heute letztlich vor sehr ähnlichen Herausforderungen. Ein digitaler Zwilling der Stadt kann dabei helfen, diese Herausforderungen besser zu meistern. Würde nun jede Stadt ihr digitales Abbild von Grund auf allein entwickeln, wäre das weder wirtschaftlich noch effizient und für viele Kommunen schlicht eine finanzielle Überforderung. Aus diesem Grund setzen wir auf etablierte Standards und Open-Source-Software, weil wir damit Lösungen entwickeln, die auch andere Städte adaptieren können. Zusammen mit Hamburg und Leipzig verfolgen wir diesen Ansatz im Projekt „Connected Urban Twins“, das vom Bundesinnenministerium gefördert wird.

Sie schaffen damit also auch eine Blaupause für digitale Zwillinge anderer Städte?

Ganz genau! Konkret geht es in dem Projekt „Connected Urban Twins“ um die Nutzung urbaner Zwillinge für innovative Ansätze der integrierten Stadtentwicklung. Dabei sollen auch neue Formate zur Beteiligung von Bürgerinnen und Bürgern entwickelt werden. Ein solcher Zusammenschluss dreier Städte ist natürlich eine große Herausforderung. Daher legen wir großen Wert auf Austausch, Wissenstransfer und auf die angesprochene Replizierbarkeit der technischen Lösungen. Und hoffen, durch das Projekt auch eine Signalwirkung auf europäischer Ebene entfalten zu können.

Wie soll sich darüber hinaus der Digitale Zwilling München in den kommenden Jahren weiterentwickeln?

Wir verstehen den Digitalen Zwilling München als Gemeinschaftsprojekt. Je mehr Daten aus unterschiedlichen Ressorts der Stadt einfließen und je mehr er in den Fachbereichen genutzt wird, desto besser und gewinnbringender wird er. Wir arbeiten daran, das 3-D-Stadtmodell als wichtige Datengrundlage mit immer mehr Informationen zu hinterlegen. Und wir entwickeln effiziente Methoden, diese Daten in immer kürzeren Abständen zu aktualisieren. Das ist schließlich die Grundlage für aussagekräftige Simulationen. Darüber hinaus wollen wir auch weitere Datenquellen erschließen und einbinden: München soll bis 2035 klimaneutral sein – mit dem Digitalen Zwilling München unterstützen wir die Stadtgesellschaft auf dem Weg zu diesem Ziel.