Schnell und passend handeln durch umfassendes Lagebild

sd-kama (Smart Data-Katastrophenmanagement) ist eine sich in der Entwicklung befindende Informationsplattform, die eine Vielzahl an Daten aus unterschiedlichen Quellen in Echtzeit für Einsatzstäbe und Katastrophenmanager verfügbar macht. Im Akutfall sind Informationen zum Ausmaß und Intensität einer Katastrophe bisher meistens nicht verfügbar. Hier setzt sd-kama an. Die Informationsplattform verbindet und ergänzt Informationsgrundlagen aus Satelliten– und Befliegungsdaten um Daten aus in situ Sensing und Crowdsourcing-Quellen. Die Darstellung der Informationen erfolgt in digitalen Lagekarten, die leicht zu bedienen sind. Mit sd-kama steht Einsatzleitungen ein aktuelles und umfassendes Lagebild in einer bisher nicht da gewesenen Informationsdichte zur Verfügung.

sdkama-schema

Remote Sensing und klassische Informationsgrundlagen

Mithilfe thematischer Karten sowie Satelliten- und Befliegungsdaten werden Informationen über kritische Infrastrukturen, Schadenausmaß, Schadenverlauf und Schadensgrad zu Verfügung gestellt. Allerdings sind diese Informationen nicht immer zeitnah verfügbar (z. B. aufgrund der Satellitenumlaufbahn oder des Bewölkungsgrades).

In situ Sensing durch mobile und feste Sensoren

Durch moderne Sensortechnologie ist es möglich, Daten direkt vor Ort zu erheben und diese in Echtzeit zu übertragen. Das können sehr unterschiedliche Informationen sein: Sensoren können Daten über Pegelstände, Verkehrssituationen, Bestände in Katastrophenschutzlager oder Daten über den physio-psychologischen Belastungsgrad von Einsatzkräften liefern.

Ergänzende Informationen durch Crowdsourcing

Kommentare, Fotos und Videos, die über soziale Netzwerke oder per App von Betroffenen und Rettungskräften hochgeladen werden, können dabei helfen, den aktuellen Schadensgrad und Schadensausmaß näher zu bestimmen.

Integration, Analyse und Information in (R)Echtzeit

Die sd-kama-Plattform beinhaltet eine IT-Architektur, die zur systematischen Integration, Prozessierung und Auswertung großer Datenmengen heterogenen Ursprungs in Echtzeit fähig ist. Mittels Big-Data-Technologie werden Daten aus den verschiedenen Quellen in ein System integriert, analysiert und je nach Nutzeranforderungen zur Verfügung gestellt. Zusätzlich zu Satellitenbildern und Luftaufnahmen sind das unter anderem auch Informationen über Pegelstände, Verkehrsflüsse, psycho-physiologische Zustände von Einsatzkräften sowie Informationen von Betroffenen und Helfern aus sozialen Netzwerken, wie Fotos, Videos und Kommentare. Alle Notwendigen Schritte von der Erfassung bis hin zur intelligenten Bereitstellung der Informationen erfolgen voll automatisiert. Die sd-kama-Projektpartner entwickeln dazu starke Integrations-, Prozessierungs- und Auswertungstools. Ziel von sd-kama ist es, eine einheitliche Informationsplattform aufzubauen, die ein aktuelles, zielgerichtetes, national- bis lokalspezifisches Katastrophenmanagement ermöglicht.

Anwendungen für Einsatzleitungen und Katastrophenmanager

sd-kama sorgt für eine gute Datenverfügbarkeit in allen Phasen des Disaster-Risk-Management-Zyklus:

Vor einer Katastrophe:
mit sd-kama lassen sich Katastrophenverläufe simulieren und Katastrophenschutzübungen auswerten. Gefahren und Risiken können so lokalisiert und bewertet und entsprechende Maßnahmen getroffen werden. Schäden lassen sich mindern oder gar verhindern. Dies beinhaltet unter anderem den Schutz kritischer Infrastrukturen, das Erstellen geeigneter Einsatzpläne für besonders gefährdete Gebiete, das Festlegen von Kompetenzen sowie das Realisieren von technischen Schutzmaßnahmen bereits im Vorfeld einer Katastrophe.

Während einer Katastrophe:
Mit sd-kama erhalten Katastrophenschutz-Stäbe aktuelle Informationen über ein einheitliches System. Durch das präzise Lagebild in Echtzeit, lässt sich der Gefährdungsgrad besser einschätzen, was ein situationsangepasstes Handeln möglich macht. Alle relevanten Informationen sind über ein WebGIS verfügbar. Das trägt zu einer effizienten Koordination der Rettungskräfte und einer optimalen Bereitstellung von Ressourcen bei. Durch die intelligente Bereitstellung der Information lassen sich nutzerspezifische Fragen beantworten: Wie ist der Erschöpfungszustand der Rettungskräfte? Wie schnell steigt der Flusspegel? Welche Straßen sind noch passierbar? Sind Krankenhäuser, Kindergärten oder andere kritische Infrastrukturen unmittelbar betroffen? Wie viele Sandsäcke bzw. technische Geräte zur Katastrophenabwehr sind noch in den Lagern verfügbar? Die Bevölkerung kann mit sd-kama gezielt mit Informationen und mit Handlungsempfehlungen versorgt werden.

Nach einer Katastrophe:
mit sd-kama lässt sich der Katastrophenverlauf und die Intervention exakt nachzeichnen und Schwachstellen in der Bewältigung aufzeigen. Zukünftige Einsatzpläne können so weiter verbessert werden. Durch die gute Datenverfügbarkeit hilft sd-kama auch bei der Organisation des Wiederaufbaus, indem relevante Informationen bspw. zur Erreichbarkeit von Gebieten abrufbar sind.

Das Projekt

Das Projekt sd-kama, Smart Data Katastrophenmanagement, wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des Technologieprogramms „Smart Data — Innovationen aus Daten“ gefördert. Projektpartner sind die geomer GmbH (Konsortialführung), Das Deutsche Zentrum für Luft– und Raumfahrt e. V. (DLR), Das Fraunhofer Heinrich Hertz Institut (HHI), die Software AG und die Stadtentwässerungsbetriebe Köln, AöR. Das Projekt startete im April 2015 und ist auf eine Dauer von drei Jahren angelegt.

Die geomer GmbH versteht sich als engagierter Anbieter geointelligenter Lösungen für anspruchsvolle geographische Aufgabenstellungen. Vor einem wissenschaftlichen Hintergrund und aufgrund der integrativen Beherrschung unterschiedlicher Kompetenzfelder liefert geomer seinen Kunden eine überdurchschnittliche Lösungs-Exzellenz – von der Beratung bis hin zur IT-technischen Umsetzung. Im Mittelpunkt der Tätigkeiten stehen Produkte, Lösungen und Projektdienstleistungen in den Bereichen Geographische Informationssysteme, GeoIntelligence, Geodaten, Risikovorsorge und Naturgefahren. Die GIS-Lösungen sind offen, flexibel und leicht skalierbar. Ganz gleich, ob es sich um ein Standardprodukt zur Visualisierung von Unternehmensdaten, eine einzelne Arbeitsplatzlösung oder um ein konzernweites Informationssystem handelt. geomer verfügt über ein Qualitätsmanagement-Systems nach DIN EN ISO 9001:2008.

Die Hochwasserschutzzentrale (HSZ) ist eine Stabsstelle bei den Stadtentwässerungsbetriebe Köln (StEB), AöR. Die HSZ koordiniert und überwacht den Hochwassereinsatz auf dem Kölner Stadtgebiet. Sie bereitet die Hochwassereinsätze vor, beobachtet die Abflusslage im Rheineinzugsgebiet, erstellt Vorhersagen für das Stadtgebiet Köln und informiert die Einsatzkräfte und Bürger. Die beteiligten Dienststellen und Organisationen handeln eigenverantwortlich. Neben dieser Aufgabe im Hochwassereinsatz, sind u. a die Sensibilisierung der Bevölkerung, Beratung und Gremienarbeit weitere wichtige Aufgaben. Innerhalb dieses Projektes ist die Rolle der HSZ die des Anwenders, so dass die Expertise eingebracht wird, was den Hochwassereinsatz unterstützt und verbessert.

Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist eine Großforschungseinrichtung mit Schwerpunkten im Bereich Luft- und Raumfahrt, Energie und Verkehr. Es ist Teil der Helmholtz Gemeinschaft und engagiert sich in zahlreichen nationalen und internationalen Forschungsprojekten. Zudem fungiert es als Projektträger des Bundes. Im Rahmen des Wettbewerbs übernimmt die Abteilung „Georisiken und zivile Sicherheit“ (GZS) des „Deutschen Fernerkundungsdatenzentrum“ (DFD) die Bearbeitung. Der Schwerpunkt der Abteilung liegt in der Entwicklung von Methoden und Anwendungen im Kontext von Naturgefahren. Dabei nehmen Verfahren der Fernerkundung eine zentrale Stellung ein. Das DFD bildet mit seinem Schwesterinstitut IMF („Institut für Methodik der Fernerkundung“) das Kompetenzcluster „Erdbeobachtungszentrum“ (EOC; zertifiziert nach ISO 9001:2008).

Im Mittelpunkt der Forschungsarbeiten des Fraunhofer Heinrich-Hertz-Instituts stehen Entwicklungen von modernen Kommunikationssystemen sowie Multimedia-Systemen. Die Mitarbeiter entwickeln Prinzipien für innovative Informationstechnologien und schaffen als Partner der Industrie neue Anwendungen für neue Produkte. Die Kompetenzen des Fraunhofer HHIs umfassen photonische Komponenten und Systeme, faseroptische Sensorsysteme sowie Bildsignalverarbeitung und -übertragung. Die Forschungsarbeiten des Instituts orientieren sich konsequent an seinen Kernkompetenzen und bieten attraktive Lösungen für gegenwärtige und zukünftige Umweltanforderungen. Ein Fokus liegt auf der optischen Drahtloskommunikation. Sie ermöglicht Hochgeschwindigkeits-Datenverbindungen für Bereiche mit besonderen Anforderungen an Sicherheit und elektromagnetischer Verträglichkeit. Im Bereich der Hochleistungsübermittlung von Daten fokussiert das Fraunhofer HHI Übertragungen von 10 bis 100 Gbit. Im Mobilfunk-Bereich konzentrieren sich die Entwicklungsarbeiten auf die Signalverarbeitungen, drahtlose Verbindungen und Systemoptimierungen. Die Entwicklungen von faseroptischen Komponenten des Fraunhofer HHIs ermöglichen neue und innovative Laser- und Sensor-Anwendungen. Sie spielen eine entscheidende Rolle bei der Optimierung des Energieverbrauchs und sind Schlüssel für neue, zukunftsorientiere Märkte. Forschungsschwerpunkte liegen außerdem bei der Video- und Audiocodierung und -übertragung. Das Fraunhofer HHI leistet einen wichtigen Beitrag für die Forschung in den Bereichen effizienter Kompressionsmethoden, autostereoskopischer 3D-Displays sowie für die Integration von realen und virtuellen Welten für immersive Multimedia-Anwendungen.

Software AG ermöglicht ihren Kunden, in der digitalen Welt zu den innovativen Gewinnern zu gehören. Die Produkte helfen Unternehmen, bestehende IT-Systeme in einer einzigen Plattform zusammenzuführen, ob in der Cloud oder in der eigenen IT-Umgebung, und damit das Geschäft zu optimieren. Die Kombination aus Prozess-, Integrations- und Echtzeit-Analyse-Software in einer umfassenden Digital Business Platform ermöglicht es den Kunden, die Effizienz ihres operativen Geschäfts zu steigern, Systeme zu modernisieren und Prozesse zu optimieren, um intelligente Entscheidungen zu treffen und einen erstklassigen Service zu bieten. Seit mehr als 45 Jahren steht die Software AG für kundenzentrierte Innovation und ist führend in vielen innovativen IT-Marktkategorien. Die Software AG beschäftigt über 4.300 Mitarbeiter in 70 Ländern und erzielte im Jahr 2015 einen Umsatz von 873 Millionen Euro.

Aktuelles

Konsortialtreffen in Heidelberg

Das sd-kama-Team traf sich am 7. und 8. Dezember in Heidelberg. Gastgeber war die geomer GmbH. Neben den erzielten Erfolgen wurde auch der Projektabschluss diskutiert, der im März 2018 stattfindet. Im Rahmen dessen konkretisierten die Teilnehmer auch Produktideen, die aus dem Projekt resultieren werden. „Die sd-kama-Module sind derweil allesamt operativ und bilden eine funktionierende Einheit, die viele Möglichkeiten für eine zukunftsorientierte Produktentwicklung eröffnen – auch abseits des Anwendungsfalls Naturkatastrophe“, fasst Dr. Stefan Jäger Erkenntnisse aus dem Konsortialtreffen zusammen.

Anwendungstreffen in Köln

Am 11. und 12. Juli traf sich das sd-kama-Konsortium zu einer großen Besprechung beim Anwendungspartner in Köln. In den Räumen der Hochwasserschutzzentrale haben die Partner den aktuellen Stand der Arbeiten präsentiert. Im Fokus standen spannende Entwicklungen aller Partner sowie die Datenschutzthematik. In der verbleibenden Zeit bis zum projektende wird jetzt mit Hochdruck an der Konsolidierung der sd-kama Module gearbeitet.

Meilenstein erfolgreich erreicht

Das Konsortium des Smart-Data-Projekts sd-kama stellte Ende März 2017 im Rahmen des Meilensteintreffens in den Räumen der Software AG in Darmstadt anschaulich die Projektergebnisse, aktuelle Forschungsarbeiten und zukünftige Pläne vor. Den anwesenden Gästen wurde ein sehr guter Eindruck in die Projektarbeit nicht nur anhand von Vorträgen und eines Demonstrators sondern auch durch eine Live-Präsentation der sd-kama-App gewährt. Ziel des Projekts sd-kama ist die Entwicklung einer Katastrophen-Management-Anwendung am Anwendungsbeispiel des Hochwasserschutzes, die es den verantwortlichen Behörden erlaubt, Katastrophenfälle prädiktiv zu erkennen, Abhilfemaßnahmen vernetzt und in Echtzeit zu koordinieren und Einsatzkräfte bei Bedarf zu entlasten. Hierfür werden Daten aus sehr heterogenen Quellen zusammengeführt und analysiert, wobei ein Compliance-Konzept die Rechtskonformität gewährleistet.

Auf dem Meilensteintreffen präsentierte das Konsortium die unterschiedlichen Arbeiten der einzelnen Partner. Wichtige Kernpunkte waren dabei unter anderem die Prädiktion von Hochwasserpegelständen, die datenschutzkonforme und effektive Einbindung, Verarbeitung und Auswertung von Bild- und Videomaterial der Bevölkerung sowie Vitaldaten der Einsatzkräfte zur Erkennung von Belastungszuständen. Eine intelligente, automatisierte Clusterung und Vorverarbeitung macht die zu erwartende Flut von Bild- und Videodaten handhabbar. Ergibt die intelligente Auswertung der Einsatzkräftedaten eine Belastung, kann diese als Heatmap der Einsatzzentrale angezeigt werden. Daneben ermöglicht eine automatisierte Schadensanalyse anhand unterschiedlicher Hochwasserpegelstände die Entscheidungsfindung für gezielte Katastrophenschutzmaßnahmen. Für ein umfassendes Katastrophenmanagement integrierte das Projekt im Demonstrator neben Wetterdaten, Hochwasserpegel- und Schadensprädiktion, Live-Bildern des aktuellen Zustands sowie der Einsatzkräfte-Heatmap auch die effiziente Koordinierung der zeitlich zur Option stehenden Schutzmaßnahmen. Abgerundet wird die Arbeit durch ein Privacy-by-Design-Konzept, das bereits die Vorgaben der kommenden Datenschutzgrundverordnung erfüllt. Daneben werden sämtliche Compliance-Anforderungen, wie Urheber-/Leistungsschutzrechte und wettbewerbs-/kartellrechtliche Fragen, adressiert. Im dritten Projektjahr wird es darum gehen, den Feinschliff sämtlicher Komponenten vorzunehmen und zu evaluieren.

sd-kama auf der CeBIT 2017

sd-kama: Kosortialtreffen in Berlin

berlin Am 28. und 29. November 2016 haben sich die Partner des sd-kama-Projektes in Berlin getroffen. Gastgeber war das Heinrich-Hertz-Institut. Das Treffen war äußerst produktiv . Es wurden wichtige Weichenstellungen und das weitere Vorgehen diskutiert. Im Rahmenprogamm wurden alle Partner im Rahmen eine VR-Vorstellung auf den Mond geschicket.

sd-kama: Projekttreffen in Oberpfaffenhofen

Vom 1. bis 2. Juni 2016 haben sich die sd-kama-Projektpartner am DLR-Standort in Oberpfaffenhofen getroffen. Neben der Evaluation des ersten Projektjahrs stand auch die Planung der nächsten Projektschritte an. Ein wichtiger Meilenstein des ersten Jahres war die Live-Vorstellung des sd-kama-Demonstrators auf der CeBIT 2016, die zahlreiche Besucher begeistern konnte. Die Projektpartner überzeugen konnte indes das Rahmenprogramm: Das DLR lud auf einen Rundgang durch das German Space Operations Center (GSOC) ein.