04.04.2017

Pilotprojekt von Telefónica NEXT, South Pole Group und Teralytics:Analyse der Luftqualität mit Mobilfunkdaten erfolgreich erprobt

Großstädte haben mit einer immer höheren Schadstoffbelastung zu kämpfen. Bevor sie konkrete Maßnahmen dagegen anstoßen können, müssen sie zunächst wissen, wo die Belastung besonders hoch ist. Dafür benötigen sie umfangreiche Daten. Schwarmdaten könnten helfen. Im Rahmen eines Pilotprojekts in Nürnberg wurde erstmals eine Methode entwickelt, um mithilfe von anonymisierten Mobilfunkdaten Verkehrsströme und darüber die Luftqualität zu analysieren. Der Ansatz ist vielversprechend, deshalb wird die Methodik in einem Folgeprojekt weiterentwickelt. So haben Städte im Kampf gegen Smog bald neue Möglichkeiten. Das Projekt ist eine Kooperation von Telefónica NEXT mit der auf Nachhaltigkeitslösungen spezialisierten South Pole Group, dem Datenanalyse-Experten Teralytics und der Stadt Nürnberg. Gefördert wird das Projekt durch das Low Carbon City Lab (LoCaL), einem EU-Programm von Climate-KIC. Basis der Untersuchung sind Daten, die durch die normalen Geschäftsprozesse von Telefónica Deutschland in großen Mengen anfallen. Sie entstehen, wenn Handys, z.B. beim Surfen oder Telefonieren, mit den Mobilfunkzellen kommunizieren. Telefónica NEXT entwickelt mit „Advanced Data Analytics“ Möglichkeiten, wie diese Daten der Gesellschaft und Wirtschaft nutzen können und gleichzeitig vollumfänglich geschützt bleiben.

Potenzial von Mobilfunkdaten für Analyse von Emissionen

Die in Nürnberg getestet Methode basierend auf anonymisierten Mobilfunkdaten ergänzt bisherige Messmethoden sinnvoll, denn die umfangreichen Daten sind rund um die Uhr und flächendeckend vorhanden. Zudem ist die Erfassung und Auswertung kostengünstiger, da keine zusätzliche stationäre Technik oder Personal zur Zählung des Verkehrs benötigt werden. Das bietet neue Möglichkeiten, die Genauigkeit und Aussagekraft von bisherigen Methoden zu erhöhen. Durch den Vergleich mit vorhandenen Messwerten aus Nürnberg konnte die Genauigkeit der Methode gut überprüft werden. So zeigte sich beispielsweise, dass die durch stationäre Messstationen bekannte Luftqualität in der Nürnberger Stadtmitte sich mit den Berechnungen aus Mobilfunkdaten deckt. „Wir haben großes Interesse daran, unsere Luftqualität in Nürnberg zu verbessern und sind neuen Methoden dafür grundsätzlich sehr aufgeschlossen. Deshalb hat es uns sehr gefreut, als Pilotstadt dieses Forschungsprojekt unterstützen zu können. Besonders relevant für uns sind Erkenntnisse, wie wir den Verkehr situativ besser lenken können. Die im Rahmen des Pilotprojekts gewonnenen Erkenntnisse könnten zu einer realistischen Einschätzung solcher Regelmechanismen beitragen. Weitere Forschungsanstrengungen sollten darauf ausgerichtet sein, verkehrsminimierende Maßnahmen zu untersuchen. Wir werden gespannt verfolgen, wie sich die weitere Forschungsarbeit mit den Mobilfunkdaten entwickelt“, sagt Dr. Peter Pluschke, Stadtrat und Leiter des Geschäftsbereichs Umwelt und Gesundheit.

Der Weg von Mobilfunkdaten hin zu Schadstoffwerten

Als Basis der Untersuchung dienten Mobilfunkdaten, die im August und September 2015 im Netz von Telefónica Deutschland anfielen. Diese wurden über ein dreistufiges und vom TÜV zertifiziertes Verfahren vollständig anonymisiert und jeglicher Personenbezug dabei entfernt. Der Datenanalyse-Experte Teralytics wandelte diese Daten mithilfe von Algorithmen in Bewegungsflüsse um und identifizierte so über 1,2 Millionen Wegstrecken. Die auf Nachhaltigkeitslösungen spezialisierte South Pole Group modelliert mit Hilfe eines Dispersionsmodells daraus die Schadstoffbelastung, indem sie Informationen über Schadstoffe des Umweltbundesamts zu einzelnen Verkehrsträgern sowie Wetterdaten miteinbezog. „Rund 70 Prozent der globalen Treibhausgasemissionen entstehen in Städten, so dass diese eine entscheidende Rolle beim Klimaschutz spielen. Wir sehen ein großes Potential in der Nutzung von im Alltag anfallenden Daten, wie beispielsweise Mobilfunkdaten, um die Schadstoffbelastung in Städten zu verringern. Datenbasierte Analysen und innovative Maßnahmen können dazu beitragen, Städte in Zukunft bei der Umsetzung ihrer ambitionierten Klima- und Luftreinhaltezielen noch effizienter zu unterstützen“, sagt Renat Heuberger, CEO South Pole Group. Maximilian Groth, Geschäftsentwicklung Teralytics, ergänzt: „Algorithmen wirken häufig sehr abstrakt. Das gemeinsame Forschungsprojekt zeigt, wie mithilfe von Daten und Algorithmen echte gesellschaftliche Herausforderungen angegangen werden können“.

Methodik wird weiterentwickelt

Nach erfolgreichem Abschluss des Pilotprojekts in Nürnberg wird das Forschungsteam die Methodik in einem zweiten Forschungsprojekt ausweiten und verbessern, um die Genauigkeit der Ergebnisse zu erhöhen. Dieses wird erneut vom EU-Programm von Low Carbon City Lab gefördert. Victor Gancel, Programm-Manager des Low Carbon City Labs (LoCaL) von Climate KIC: „Wir freuen uns, dass das Pilotprojekt solche umfassenden Daten geliefert hat. Wir wollen das Projekt auch weiterhin finanziell unterstützen und so dabei helfen, dass in Zukunft Städten ihre Luftqualität zielgerichtet verbessern können.“ Beispielsweise sollen auch kurze Wegstrecken von unter zwei Kilometern genauer in die Analyse einfließen. So kann künftig besser zwischen einzelnen Verkehrsmitteln unterschieden werden, so dass ein genaueres Bild des gesamten Verkehrsaufkommens möglich ist. Dadurch wäre es beispielsweise möglich, Aussagen über den Einfluss von Logistik- und Transportunternehmen auf die Schadstoffbelastung in einer Stadt zu treffen. Zudem unterscheiden sich die genutzten Fahrzeuge zwischen einzelnen Städten. In manchen ist die SUV Dichte höher, in anderen werden mehr Elektroautos genutzt. Unter Berücksichtigung der oben erwähnten zusätzlichen Faktoren und der weiteren Verbesserung der Genauigkeit des Ansatzes, könnten künftig dank der Daten die Auswirkungen von Großveranstaltungen oder spezieller Maßnahmen auf die Emissionswerte einer Stadt quantifiziert werden. Anonymisierte Mobilfunkdaten von Telefónica Deutschland sind auch zur Verkehrsplanung gut geeignet. Dies hat das Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation (IAO) in der im Februar veröffentlichten Studie „Potenzialanalyse zur Mobilfunkdatennutzung in der Verkehrsplanung“ bestätigt. Die Nutzbarmachung von Daten für Lösungen für Wirtschaft und Gesellschaft ist ein globales Bestreben der Telefónica S.A. im Geschäftsbereich namens „LUCA“ und wird in verschiedenen Ländern mit unterschiedlichen Produkten verwirklicht. Mit der Telefónica NEXT schafft Telefónica Deutschland Angebote für die Bedürfnisse des deutschen Marktes, etwa mit einem eigens entwickelten Anonymisierungsverfahren.