Die rasche Verstädterung und das Bevölkerungswachstum haben in den heutigen Gesellschaften neue Probleme geschaffen. Zu diesen Problemen gehören die Verknappung der Trinkwasserressourcen, Schwierigkeiten bei der Abfallbewirtschaftung, Luftverschmutzung, Verkehrsstaus und eine sich verschlechternde und veraltete Infrastruktur. Neben der zunehmenden Dringlichkeit einer nachhaltigen Entwicklung haben Fortschritte in der Mathematik und im Data Science das Konzept der "Smart Cities" zur Lösung dieser Probleme hervorgebracht. Die Versorgung der Menschen mit einer sicheren, zuverlässigen und kostengünstigen Trinkwasserversorgung ist von größter Bedeutung für die Gesundheit in der Gesellschaft, die Wirtschaft und die Politik. Daher ist der Zugang zu sauberem Wasser und sanitären Einrichtungen als eines der 17 Ziele in der Agenda 2030 für nachhaltige Entwicklung der Vereinten Nationen enthalten (https://sdgs.un.org/goals). In diesem Zusammenhang sind die Wasserversorgungsnetze (WDN) das Herzstück jeder intelligenten Stadt und erfordern neue Überlegungen und Entwicklungen, um intelligenter verwaltet und betrieben zu werden. Eines der Hauptprobleme in WDNs sind Lecks im System. Leckagen führen zu einem spürbaren Verlust von sauberem Wasser, was zu umgekehrten Leckagen, Verunreinigungen durch Grundwasser und ernsthaften Betriebsschwierigkeiten führen kann. Eine frühzeitige Leckerkennung spart Wasser und verhindert, dass sich kleine Lecks zu Wassereinbrüchen ausweiten. Daher sind Einrichtungen zur frühzeitigen Leckerkennung für jedes intelligente WDN unerlässlich, um Verluste und die Gefahr von Leckagen zu verringern. SMARTWINE zielt darauf ab, das Potenzial einer Kombination aus maschinellem Lernen (ML), Graphentheorie und Optimierungstechniken zu erforschen und zu nutzen, um zuverlässige, schnelle und einfach zu bedienende Methoden zur Echtzeit-Leckerkennung und Alarmierung in WDNs zu entwickeln.
Von Feinstaub können erhebliche Gesundheitsrisiken ausgehen: Er kann beim Menschen in die Atemwege und sogar bis in die Lungenbläschen oder den Blutkreislauf eindringen. Dort kann er Zellen schädigen oder auch andere toxische Stoffe tief in den Körper bringen.
Die Feinstaubbelastung in Städten wird heute durch teure, statische Messstationen mit schlechter räumlicher und zeitlicher Auflösung überwacht. Um feingranulare dynamische Belastungskarten und reaktive Systeme in Szenarien zukünftiger Smart Cities zu ermöglichen, müssten dichte, verteilte Messungen vorgenommen werden. Eine Möglichkeit dafür sind partizipatorische Messungen auf Basis von Sensorik in Smartphones. Beim sogenannten 'Participatory Sensing' werden Privatpersonen mit kostengünstigen mobilen Sensoren ausgestattet, etwa integriert in bereits vorhandene Smartphones oder als eigenständige Geräte. Durch die Mobilität der einzelnen Teilnehmer kann eine höhere räumliche Auflösung erreicht werden. Beispiele für die erfolgreiche Umsetzung solcher Ansätze sind etwa Systeme zur Erstellung von Geräuschbelastungskarten oder zur Erfassung von Schlaglöchern, kaputten Ampeln und Verschmutzungen in Städten.
Während solche Projekte meist auf regulären Smartphones und der darin verbauten Sensorik basieren, existieren integrierte Sensoren zur Messung von Feinstäuben in Smartphones noch nicht. Vergangene Arbeiten haben jedoch gezeigt, dass die Hintergrund-Feinstaubbelastung selbst mit äußerst einfachen, bereits relativ kleinen Staubsensoren erfasst werden kann. Prinzipiell ist es auch möglich das Messprinzip dieser Sensoren (Lichtstreuung) an Smartphones mit integrierter Kamera zu adaptieren.
Das Projekt FeinPhone hat das Ziel, eine solche neuartige Sensorkomponente für Smartphones zur Messung von Feinstaub zu entwickeln und zu evaluieren und im Zuge der Evaluation ggf. einen Referenzdatensatz für die zukünftige Algorithmenentwicklung zu schaffen. Dies schließt das Design der externen Sensorhardware sowie geeigneter Algorithmen zur Verarbeitung der aufgenommenen Daten ein.
Grün- und Weißbuch Stadtgrün des Bundes stellen die Bedeutung urbaner Grün- und Freiflächen für die Lebensqualität der Stadtbewohnerinnen und -bewohner und für die Attraktivität einer Kommune als Wohn- und Wirtschaftsstandort komplex dar. In Fortentwicklung der Stadtgrün-Strategie des Bundes wurde eine Studie zum Projekt 'Bundeswettbewerb Grün in der Stadtentwicklung' beauftragt. Ziel ist es, einen Wettbewerb zu konzipieren, der gelungene Beispiele, innovative Konzepte, integrierte Planungsansätze und vernetzende Ideen zur Sicherung und Qualifizierung von öffentlichen Grün- und Freiflächen öffentlichkeitswirksam hervorhebt.
Ausgangslage:
Mit der zunehmenden Urbanisierung gelangt die Infrastruktur vieler Städte an ihre Kapazitätsgrenze. In kleineren Städten gibt es umgekehrt Abwanderungstendenzen. Die größeren Städte müssen darum ressourceneffizienter werden und die kleineren Städte insgesamt attraktiver. Ein bewusster Umgang mit der Stadt als grünem, vielseitig nutzbarem Lebensraum mit Synergie-Effekten für Menschen, Flora, Fauna und Umwelt wird immer dringlicher. Das Stadtgrün mit seinen vielschichtigen Dimensionen erfüllt schon jetzt vielfältige Aufgaben: Krankenhausgärten öffnen sich als Naherholungsraum für die Anrainer, Green-Gym-Angebote in den Grünanlagen dienen gleichermaßen der Gesundheit und der Parkpflege und die Dächer unserer Städte bieten Raum für Spielplätze, Urban Farms oder artenreiche Wiesen. Die Tendenz geht allgemein dahin, bei der Entwicklung innovativer Ideen im Zusammenhang mit Stadtgrün viele Akteure einzubinden und lokale Bündnisse zu bilden. Die städtische Gesellschaft, grüne Start-ups, Verbände, Interessengruppen und Kommunen bilden ein breites Bündnis für eine lebenswerte, vielfältige und grüne Stadt. Vielerorts widmen sich die verschiedenen Gruppierungen bereits auf unterschiedliche Weise den Themen Gesundheit, Klimawandel, Smart City, bezahlbarer Wohnraum, Barrierefreiheit, kulturelle Vielfalt sowie Integration im Kontext des Stadtgrüns.
Das Grünbuch Stadtgrün des Bundes legt diese Themen und Trends der Stadtentwicklung detailliert dar. Darauf aufbauend wurde das Weißbuch 'Stadtgrün' erarbeitet. Es enthält konkrete Maßnahmen und Handlungsempfehlungen des Bundes, wie der die Kommunen dabei unterstützen kann, Grün- und Freiräume zu sichern und zu qualifizieren. Eine Maßnahme ist ein zu entwickelnder Wettbewerb, der die gesellschaftlichen Aufgaben des Stadtgrüns für die Stadtbewohnerinnen und -bewohner verdeutlicht, nachahmenswerte Beispiele herausstellt und Impulse für die zukünftige Stadtentwicklung gibt.
Ziel des Projekts ist die Untersuchung der Erfahrungen, Interessenlagen und Unterstützungsbedarfe kommunaler und zivilgesellschaftlicher Akteure im Hinblick auf die ESI Förderung durch die Europäischen Struktur- und Investitionsfonds. Vor dem Hintergrund der auch in der Förderperiode 2021-2027 zu erwartenden zahlreichen Förder- und Beteiligungsmöglichkeiten einerseits und erkennbaren Engpässen in Bezug auf die bisherige Inanspruchnahme selbiger und neuer thematischer Herausforderungen (z .B. Digitalisierung, Smart Cities, SDGs go local) andererseits soll erforscht werden, wie diese Fördermöglichkeiten in Zukunft noch besser genutzt werden können. Auf Grundlage dieser Ergebnisse und den in 2021 vorliegenden neuen Förderprogrammen wird die bestehende Internetplattform EU-Kommunalkompass vollständig erneuert, d. h. inhaltlich konzeptionell überarbeitet und mit einer neuen Datenbank mit Informationen über die neuen Fördermöglichkeiten versehen. Beteiligungsmöglichkeiten für kommunale Akteure sollten auf den Zielebenen a bis d untersucht werden: a) Wie wird Kohärenz erreicht mit dem politischen Ziel 5 der Dachverordnung 'Ein bürgernäheres Europa' durch mögliche Förderung einer integrierten sozialen, wirtschaftlichen und ökologischen Entwicklung und mit territorialen Strategien? b) Wo diese mit Blick auf die nach dem Prinzip der 'Partnerschaft und Steuerung auf mehreren Ebenen' (Artikel 6 der Allgemeinen Verordnung) vorgesehen Möglichkeiten realistisch sind? c) Wie auf bisherige Engpässe der Förderung operativ zu reagieren ist? d) Wie kommunale Akteure strategisch auf neue politische und thematische Herausforderungen wie z. B. smart cities, Digitalisierung proaktiv begegnen können. Das Projekt hat somit zwei zentrale Komponenten: 1. Die Erforschung der mit den oben genannten Untersuchungsaspekten zusammenhängenden Beteiligungsmöglichkeiten, Interessenlagen und Unterstützungsbedarfe kommunaler Akteure, 2.Aktuellen Input für die Neuauflage der Internetplattform EU-Kompass.