Mit der Plattform VCaaS hat das Fraunhofer IGD eine wichtige Voraussetzung geschaffen, um eine Vielzahl datenlastiger IT-Projekte durchzuführen und diese möglichst in Echtzeit zu visualisieren. Dazu gehört beispielsweise das UrbanRiskPortal, mit dem das Risikopotenzial einzelner städtischer Objekte abgeschätzt werden kann. Oder IQmulus, durch das eine Vielzahl geostationärer Daten so geschickt genutzt wird, dass eine Vorbereitung von Maßnahmen gegen lebensgefährliche Erdrutsche möglich ist.

»Plattformen«, so will es das Lexikon, sind ebene Flächen, von denen sich eine ausgewählte Aussicht ergibt. Diese ursprünglich architektonische Beschreibung ist gut auch auf die elektronische Plattform VCaaS übertragbar, die vom Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD programmiert und ins Leben gerufen wurde. Allerdings mit dem Unterschied, dass VCaaS nicht nur einen Ausblick auf kommende informationstechnische Anwendungen ermöglicht, sondern auch den Einblick in konkrete Entwicklungsschritte dieser Anwendungen erlaubt. »Über die strategische und offene Serviceplattform VCaaS bieten wir einen direkten Zugriff auf unsere Technologien in ihrer gesamten Breite. In dieser offenen Plattform werden unsere Softwarekomponenten kontinuierlich weiterentwickelt und können auch durch externe Komponenten erweitert werden«, betont Joachim Rix vom Fraunhofer IGD. Die Abkürzung VCaaS steht für »Visual Computing as a Service« und soll vor allem den Wandel wirtschaftlicher Wertschöpfungsketten hin zur digitalen Welt unterstützen. »Entwickler und Anwender erhalten so einen Einblick in unsere Lösungen beispielsweise für Visualisierungen, Scantechnologien oder den 3D-Druck und können diese über passende Lizenzmodelle in ihren eigenen Workflow integrieren«, so Rix.

Illustrieren lässt sich die Leistungsfähigkeit beziehungsweise das Leistungsangebot der Plattform unter anderem durch die abgeschlossenen Projekte UrbanRiskPortal und IQmulus. Das erstere behandelt Fragen zur Sicherheit in unseren Städten, im zweiten geht es um die Auswertung von umfangreichen Geoinformationsdatensätzen. Auch das Projekt InfoLand, über das wir bereits im Rahmen der CEBIT berichtet haben, basiert auf VCaaS.

Risikozonen: Wo genau liegen die in wachsenden Städten?

Die Städte und Metropolen wachsen. Weltweit und auch in Deutschland. Eine der dabei einschneidenden Konsequenzen ist die wachsende Verdichtung und damit verbunden auch ein erhöhtes Risiko für die Bevölkerung, wenn es »zum Fall des Falles« kommen sollte. Allerdings sind diese (möglicherweise) »Risikozonen« naturgemäß nicht gleichmäßig verteilt. In der Regel stehen beispielsweise bei terroristischen Anschlägen Botschaften, Militäranlagen, Behörden oder Einkaufszentren eher im Fokus von terroristischen Gruppierungen oder kriminellen Banden als reine Wohngebiete. Aber wo genau ist aufgrund der Lage und öffentlichen Erreichbarkeit ein besonderes Risiko auszumachen? »Wenn wir einen Überblick darüber haben, wo in einer Stadt besondere Risiko-Hotspots liegen, ist es leichter und effektiver, koordinierte Maßnahmen zu ergreifen«, sagt Rix. In dem vom Fraunhofer IGD und dem Fraunhofer-Institut für Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut, EMI initiierten Projekt UrbanRiskPortal sollte genau dies möglich werden. »Eines unserer Ziele in dem bis Dezember 2016 laufenden Projekt war es erste Schritte zu gehen, um ein Portal zur urbanen Risikobewertung zu initiieren. Insbesondere die Arbeit von Stadtplanern und Architekten in diesem Bereich könnte so unterstützt werden«, so Rix. Zudem sollten dadurch auch weitere Erfahrungen bzgl. der Anforderungen an die VCaaS- Plattform gesammelt werden, über die der Service angeboten wurde.

VITRUV: Big Data Software zum Schutz der Bevölkerung

Für ihre Testläufe nutzten die Forscher die vom Fraunhofer EMI entwickelte Software »VITRUV«. Mithilfe des Programms und entsprechender Datenbanken etwa zu Verbrechensstatistiken wird es ganz grundsätzlich möglich, die potentiell bedrohten Punkte in einem Stadtgebiet auszumachen. »Allerdings geht es uns nicht nur darum, zentrale Risikopunkte zu erkennen. Wir wollen vor allem einen visuellen Überblick darüber geben was passiert, wenn beispielsweise die Straße vor einer Botschaft genutzt wird, um einen sprengstoffbeladenen Lkw zu platzieren. Mithilfe von UrbanRiskPortal können wir zudem errechnen, welcher monetäre Schaden unter Umständen angerichtet wird und wie hoch die Wahrscheinlichkeit für einen Personenschaden ist. Die Behörden erhalten dann über eine Web-Applikation eine 3D-Heatmap. Sie können so reagieren und bei einem hohen Risiko entsprechende bauliche Maßnahmen einleiten und beispielsweise Betonpfeiler aufstellen. Interessant ist das Tool nicht nur für die Folgenabschätzung möglicher Attentate, sondern unter anderem auch für die Entschärfung von alten Bomben aus dem Zweiten Weltkrieg. »Natürlich lässt sich anhand des Bombentypus der ungefähre Wirkungsgrad einer alten Bombe abschätzen. Aber der Wirkungsgrad von beispielsweise fünf Kilometern berechnet sich in der Regel auf das freie Feld. Über das UrbanRiskPortal werden nun die baulichen Gegebenheiten mitberücksichtigt. Die Behörden können also besser beurteilen, in welchem Umkreis sie in der jeweiligen Situation evakuieren müssen.

IQmulus: geologische Prognosen nach Starkregen zu Erdrutschen

Während über das UrbanRiskPortal hypothetische Risiken abgeschätzt werden können, hilft das europäische Projekt IQmulus bei Gefährdungen, die mit Sicherheit – und leider immer wieder – auftreten. In Ligurien in Norditalien beispielsweise kommt es regelmäßig zu Starkregen und damit verbunden auch zu Überschwemmungen und Erdrutschen. Die in den Bergen erzeugte hohe hydraulische Energie der entstehenden Schlammmassen führen zu Sachschäden in Millionenhöhe und immer wieder auch zu Verletzten und Toten. Wer aber die geologischen Gegebenheiten vor Ort genau kennt, kann leichter Prognosen treffen und die Konsequenzen der Erdrutsche reduzieren. Das Problem dabei: Die »Unmenge« an dafür benötigten Geodaten, die bislang kaum in den Griff zu bekommen war. Datengrößen im Terabyte-Bereich oder mitunter sogar im Bereich mehrerer Petabyte sind zu umfassend, um vor Ort oder über die Cloud fundierte Berechnungen auszuführen. Diese dauerten bislang selbst mit leistungsstarken Arbeitsplatzrechnern mehrere Wochen. »Mit IQmulus haben wir nun eine Anwendung geschaffen, die dank einer Art »intelligenten Steuerung der Verarbeitung« auch beliebig große Datenmengen verarbeiten kann, um Modelle zügig zu berechnen und bessere Vorhersagen treffen zu können«, sagt Rix. Damit werde es ganz grundsätzlich möglich, immense Mengen von heterogenen Datensätzen adäquat zu nutzen. Erstmals wird auch ein verteiltes Rechnen möglich.

IQmulus: Region Ligurien mit der Regenfallanalyse Bild: Fraunhofer IGD

Big Data: umfangreiche und komplexe Daten vielfältig nutzen

Das Prinzip der Nutzung umfangreicher und komplexer Datenmengen auch für schnelle und weniger rechnerlastige Prognosen macht sich nun aber nicht nur Ligurien zunutze. In Großbritannien beispielsweise werden die Möglichkeiten von IQmulus genutzt, um die Dünenwanderung am Meeresuntergrund zu beobachten und Schiffe besser navigieren zu können. Frankreich setzt IQmulus ein, um das Wachstum und den Bestand von Bäumen im innerstädtischen Bereich überwachen und beispielsweise Baumprellungen gezielt planen zu können. »Grundsätzlich ist eine Vielzahl weiterer Anwendungen denkbar«, sagt Rix. Auch deshalb sei eine Plattform wie VCaaS so wichtig. Entwickler seien deshalb aufgefordert, sich und ihre Ideen hier einzubringen. (aku)

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