Abschlussband von BAER2FIT - Beuth Hochschule für Technik Berlin

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BAER2F T
BAER2FIT-Projekt der Beuth Hochschule für Technik Berlin
Innovative Entwicklungen
für Freizeitanlagen
der Bildung und Erholung
Wissenschaftlicher Abschlussbericht 2008 – 2011
BWV · Berliner
Wissenschafts-Verlag
Impressum
Eine Publikation der
Beuth Hochschule für Technik Berlin
Luxemburger Straße 10
13353 Berlin
www.beuth-hochschule.de
Tel. 030/45 04 - 24 19 (Pressestelle)
Herausgeben von
Prof. Dr. Gudrun Görlitz
Vizepräsidentin für Forschung und Entwicklung
Redaktion
Dipl.-Rom. Anne Becker, Anett Grütters M.A.
Layout/Satz/Titelgestaltung
Markus Weiß | www.typogo.de
Druck/Vertrieb
Berliner Wissenschafts-Verlag GmbH
Markgrafenstr. 12 – 14
10969 Berlin
September 2011
ISBN 978-3-8325-xxxx-x
Innovative Entwicklungen
für Freizeitanlagen
der Bildung und Erholung
Wissenschaftlicher Abschlussbericht 2008 – 2011
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Vorwort
Arbeiten in der Wissenschaft sind von theoretischen Überlegungen geprägt und finden fernab
der Praxis statt – soweit die gängige Meinung. Dass es auch anders geht, zeigt das BAER2FITProjekt der Beuth Hochschule für Technik Berlin. In den vergangenen drei Jahren wurde nicht
nur interdisziplinär geforscht, sondern zudem praktisch angewandt.
Die Interdisziplinarität des EFRE-geförderten Forschungs- und Entwicklungsprojektes ermöglichte es, die ökologischen Aspekte mit jenen des Gebäudemanagements und der IT zusammenzuführen. Ergebnis sind innovative Entwicklungen für Freizeitanlagen, die benutzerfreundlich,
anwendungsorientiert, effizient und regenerativ sind und somit die Vermittlung von Wissen
und Erholung vereinen.
Die Anwendungen im BAER2FIT-Projekt entstanden in enger Zusammenarbeit mit den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern der kooperierenden Institutionen: dem Botanischen Garten und
Botanischen Museum Berlin, dem Freizeit- und Erholungszentrum (FEZ Berlin) in der Wuhlheide und dem Deutschen Technikmuseum Berlin. Der rege Wissensaustausch ermöglichte
es, die Anwendungen bereits in ihren frühen Entwicklungsstadien zu testen und somit zielgerichtet an die Bedürfnisse der Freizeitanlage sowie an jene der Besucherinnen und Besucher
anzupassen.
Die vorliegende Publikation gibt einen Einblick in drei Jahre Forschung und Entwicklung, in
drei Jahre BAER2FIT. Vorgestellt werden Entwicklungen sowie Arbeitsergebnisse, gegliedert
in folgende Themenschwerpunkte:
· Besucherinformationssysteme,
· Geoinformations- und Managementsysteme,
· Pflanzenentwicklung und -gesundheit im Großen Tropenhaus,
· Makro-/Mikroklima: Großes Tropenhaus,
· Veranstaltungsgestaltung: Ausstellung,
· Mobile Endgeräte,
· Facility Management: Nachhaltige Bewirtschaftung,
· Energieeffizientes Bauen und Betreiben.
BAER2FIT ist der Beweis: Wissenschaft ist alles andere als reine Theorie, sie lebt von der Zusammenarbeit mit Institutionen, vom wechselseitigen Austausch und der direkten Umsetzung
in der Praxis, um im Ergebnis noch faszinierender zu sein, als sie es ohnehin ist.
Prof. Dr.-Ing. Reinhard Thümer
Präsident
Vizepräsidentin für Forschung und Entwicklung
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Danksagung
Besonderer Dank gilt der Senatsverwaltung für Bildung, Wissenschaft und Forschung, die die
Mittel aus dem Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) für die Beuth Hochschule
zur Verfügung stellte und uns bei der Projektumsetzung jederzeit unterstützte. Das BAER2FITProjekt ermöglichte drei Jahre lang Professorinnen und Professoren, Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter sowie Studierenden aus unterschiedlichen Fachbereichen gemeinsam engagiert zu
Informatik- und Ingenieur-Themen rund um Freizeitanlagen der Bildung und Erholung zu forschen.
BAER2FIT wäre ohne die Kooperationspartner nicht BAER2FIT. Demnach ein herzliches Dankeschön für die produktive Zusammenarbeit an den Botanischen Garten und Botanisches Museum Berlin, das Freizeit- und Erholungszentrum (FEZ Berlin) in der Wuhlheide und das
Deutsche Technikmuseum Berlin. Alle Partner zeigten sich interessiert an neuen wissenschaftlichen Themen, beteiligten sich mit Anregungen und waren stets kompetente Ansprechpartner.
Show-Cases und Führungen vor Ort trugen zu mehr Praxisnähe in Studium und Forschung bei.
Nur durch das Mitwirken der kooperierenden Partner und vor allem der Mitarbeiterinnen und
Mitarbeiter war es uns möglich, die entwickelten innovativen Methoden für Freizeitanlagen
praxisnah umsetzen zu können. Dieses schätzten die Studierenden ebenfalls besonders, wie
ein Zitat aus einer E-Mail belegt: „Das Projekt eSchmied war eine spannende Aufgabe, bei der
uns vor allem der reale Bezug zum Deutschen Technikmuseum Berlin gefallen hat.“
Ein weiteres Dankeschön gebührt den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Pflanzenschutzamtes Berlin für die Bereitstellung der Klimazelle, des Labors, der Versuchspflanzen und der
Arbeitsmaterialien. Auch dem Öko-Institut e.V. einen herzlichen Dank für die fachliche Unterstützung im Bereich Facility Management.
Beim BAER2FIT-Projekt handelt es sich um ein komplexes, fachbereichsübergreifendes Forschungs- und Entwicklungsprojekt, das eine echte Herausforderung für die Verwaltung der
Hochschule war. Diese Chance zur Entwicklung und Etablierung der drittmittelgeförderten Forschung an der Beuth Hochschule wurde zielgerichtet genutzt. Die Haushaltsabteilung, die Personalabteilung die Veranstaltungs- und Raumplanung, die Pressestelle und nicht zuletzt das
Präsidium leisteten einen wichtigen Beitrag zur erfolgreichen Durchführung des Projektes und
zur Öffentlichkeitsarbeit. Gewächshaus, Klimalabor, Labor für Geomedien, Labor Rechner- und
Informationssysteme, Labor Digitaltechnik sowie die Labormitarbeiterinnen und Labormitarbeitern trugen mit großem Engagement zur Erreichung der fachspezifischen Ziele bei.
Allen, die zum Gelingen dieser Abschlusspublikation beitrugen, den Autorinnen und Autoren
sowie den vielen aktiven Personen, die im Hintergrund mitgewirkt haben, sei abschließend
gedankt.
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BAER2FIT-Projekt 2008 bis 2011
Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Besucherinformationssysteme
Computerunterstützte Besucherinformationssysteme in Freizeitanlagen der Bildung und
Erholung
Prof. Dr. Gudrun Görlitz, Thorsten Stark M. Sc. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Mobiles, informelles Lernen in Freizeitanlagen der Bildung und Erholung
Prof. Dr. Gudrun Görlitz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Herausforderung: Integration von mobilen Services in Museen und Freizeitanlagen
Thorsten Stark M. Sc., Sandra Kaltofen B. Sc. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Info App für das Deutsche Technikmuseum Berlin – Entdecke, archiviere, teile!
Sebastian Becker B. Sc., Mark Gebler B. Sc., Jessica Louka B. Sc. . . . . . . . . . . . . . . 37
Multi Purpose Circular User Interface: A real ring to explore virtual worlds
Thorsten Stark M. Sc. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3D-Visualisierung des Kontinentaldrifts
Katja Karau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Geoinformations- und Managementsysteme
Datenbanken für geodatenbasierte Anwendungen
Prof. Dr. Petra Sauer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Konzeption und Entwicklung eines digitalen Baumkatalogs für das FEZ Berlin
Prof. Dr. Petra Sauer, Tobias Schwarz B. Eng., Steffen Roth B. Eng., Sabine Jahn . . 69
Open Source Geoinformationssysteme für Freizeitanlagen
Dipl.-Inf. (FH) Frank Herrmann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
Implementierung eines mobilen Geoinformationssystems – eine Technologiebetrachtung
Frank Holtz B. Sc., Prof. Dr. Petra Sauer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
Geodatenmanagement in naturschutzfachlichen Dauerbeobachtungsprogrammen
Dr. Jana Chmieleski, Dipl.-Inf. (FH) Frank Herrmann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
Inhaltsverzeichnis
Pflanzenentwicklung und -gesundheit im Großen Tropenhaus
Populationsdynamische Untersuchungen zum Schädlingsaufkommen nach der
Neubepflanzung des Großen Tropenhauses im Botanischen Garten Berlin
Dipl.-Ing (FH) Silke Schmolling, Prof. Dr. habil. Hartmut Balder . . . . . . . . . . . . . 95
Untersuchungen zur biologischen Bekämpfung der langschwänzigen Wolllaus
(Pseudococcus longispinus)
Dipl.-Ing. (FH) Silke Schmolling, Prof. Dr. habil. Hartmut Balder,
Dr. Barbara Jäckel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
Befunde zur Wurzelentwicklung von tropischen Pflanzen unter neuartigen
Wuchsbedingungen
Prof. Dr. habil. Hartmut Balder, Dipl.-Ing (FH) Silke Schmolling. . . . . . . . . . . . . 107
Makro-/Mikroklima: Großes Tropenhaus
Das Gebäude-, Energie- und Untersuchungskonzept des Großen Tropenhauses im
Botanischen Garten Berlin
Prof. Dr.-Ing. Martin Behne, Dipl.-Ing. Klaus Hoffmann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117x
Analyse der raumklimatischen Bedingungen im Großen Tropenhaus des
Prof. Dr.-Ing. Martin Behne, Dipl.-Ing. Funda Bülbül M. A . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
Untersuchung der gebäudetechnischen Anlagen im Großen Tropenhaus des
Prof. Dr.-Ing. Martin Behne, Rayk Rochow B. Eng., Stefan Schmidt B. Eng.,
Tino Simsch B. Eng. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
Betriebserfahrungen mit dem neuen Großen Tropenhaus des Botanischen Garten Berlin
Dipl.-Ing. Dipl.-Kfm (FH) Karsten Schomaker. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
Untersuchungen zur Wirkung moderner Gebäudetechnik auf das Pflanzenwachstum am
Beispiel des Großen Tropenhauses im Botanischen Garten Berlin
Prof. Dr. habil. Hartmut Balder, Prof. Dr.-Ing. Martin Behne, Dipl.-Ing. (FH) Silke
Schmolling, Dipl.-Ing. Funda Bülbül M. A.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
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Veranstaltungsgestaltung: Ausstellung
Zwischennutzungskonzepte im Deutschen Technikmuseum: Laborfeld Container
Justyna Czerniak . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
Container als Ausstellungsraum
Maike Kukies B. A. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
Ausstellungsgestaltung: contain the world
Prof. Tina Kitzing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158
Mobile Endgeräte
Quadrocopter
Mitunkumar Kantharia M. Sc., Severin Junker B. Eng., Prof. Dr.-Ing. Alfred Rozek . 167
SpaceCamp
Severin Junker B. Eng., Mitunkumar Kantharia M. Sc., Prof. Dr.-Ing. Alfred Rozek . 174
iPhone App als Museumsführer
Nikitas Aposporidis, Prof. Dr.-Ing. Alfred Rozek. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180
Web Services für Smartphones
Prof. Dr.-Ing. Alfred Rozek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
Facility Management: Nachhaltige Bewirtschaftung
Nachhaltige Bewirtschaftungskonzepte in Freizeitanlagen der Bildung und Erholung
Prof. Kai Kummert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195
Public Process Responsibility – Grundlagen der FM-Prozesse und Dienstleistungen in
Freizeitanlagen
Sandra Seefeldt M. Sc., Prof. Kai Kummert. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
Public Environmental Responsibility in Freizeitanlagen umsetzen - Case Study:
Carbon Footprint
Sandra Seefeldt M. Sc., Prof. Kai Kummert. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205
Inhaltsverzeichnis
Energieeffizientes Bauen und Betreiben
Nachweisverfahren und Methoden für die Auslegung und das Betreiben von Sonderbauten,
Teilaspekt: Energieeinsparungen und Prozessoptimierung in Tiergehegen
Prof. Dipl.-Ing. Katja Biek, Dipl.-Ing. (FH)Thomas Tian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
Energie- und Umweltkonzepte im Allwetterzoo Münster
Jörg Adler, Dirk Heese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222
Aufbau eines Grundmodells für eine biologische Wasseraufbereitung
Prof. Dipl.-Ing. Katja Biek, Dipl.-Ing. (FH) Martin Keuters, Hardy Krüger M. Eng. . 229
Touristische Entwicklungen und Konzeptionen in Freizeitanalagen Beispiel FEZ Berlin in der Wuhlheide
Prof. Dipl.-Ing. Katja Biek, Arite Koch M. Sc., Matthias Bartknecht M. Sc. . . . . . . 236
Die Zukunftsmacher: Die Wuhlheide – ein offenes Labor – ein Experimentierfeld mit wissenschaftlichen Know-how – ein öffentlicher Raum zur Wahrnehmung von Modellprojekten der
Nachhaltigkeit
Dipl.-Ing. Wilfried Trutz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
Ausblick
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
Anhang
Abschlussarbeiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
Publikationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
Autorenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263
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Benutzerfreundlich, anwendungsorientiert, effizient, regenerativ. Dies sind die Leitworte des
BAER-Projektes, welches 2008 in die zweite Runde startete. Kernaspekte des Projektes sind
innovative IT-Lösungen für die Ausgestaltung und den Betrieb von Freizeitanlagen der Bildung
und Erholung, daraus ergibt sich der Name BAER2FIT. Das Ziel des Forschungs- und Entwicklungsprojektes lag in der Neu- und Weiterentwicklung innovativer Komponenten der modularen IT-gestützten Service-Infrastruktur für Freizeitanlagen. Gerade in Großstädten wie Berlin
befinden sich zahlreiche Ausstellungsanlagen, in denen in verschiedenartigen Bebauungen
und Bepflanzungen im Innen- und Außenbereich Exponate ausgestellt oder Tiere und Pflanzen
gehalten werden. In enger Zusammenarbeit mit den Kooperationspartnern des Projektes
wurde in den entsprechenden Institutionen ein neues Zeitalter eingeläutet: IT-Elemente sind
nun – vor und hinter den Kulissen – ein fester Bestandteil der Infrastruktur. Sie machen die
Anlagen noch attraktiver und sind echte Besuchermagnete.
Das zunehmende Interesse an IT-Komponenten durchzieht alle Bereiche des Alltags, ein Leben
ohne Internet, Smartphone und andere mobile Endgeräte ist kaum mehr vorstellbar. Derartige
gesellschaftliche Entwicklungen erfordern eine Reaktion seitens der Freizeitanlagen der Bildung und Erholung auf die neuen Anforderungen. Um in der Diversität der Freizeitangebote
konkurrenzfähig zu bleiben, müssen moderne Freizeitanlagen auf die Bedürfnisse ihrer
potentiellen Besucherinnen und Besucher eingehen. Aus diesem Grund werden zunehmend
computergestützte Elemente in das Bildungs- und Unterhaltungsangebot integriert: Der Einsatz von Informationstechnologien etabliert sich als ein elementares und zugleich zukunftsweisendes Charakteristikum in heutigen Freizeitanlagen jeglicher Art.
Um die Gesamtheit der entwickelten Innovationen ideal zu nutzen und anzuwenden, bedarf
es einer optimierten Datenhaltung, die bei BAER2FIT ebenfalls einen der Grundpfeiler darstellt. Neben dem Ausbau der informationstechnischen Infrastruktur bildeten Nachhaltigkeit
und Energieeffizienz signifikante Teilbereiche, deren inhaltliche Ausrichtung sowohl innerhalb
Abb. 1 und 2: Impressionen der Langen Nacht der Wissenschaften 2011 an der Beuth Hochschule für Technik
Berlin, Stand des BAER2FIT-Projektes (Fotos: BAER2FIT)
Einleitung
des Projektes als auch für alle Freizeitanlagen gleichermaßen eine tragende Rolle gespielt hat.
Nie zuvor waren die Diskussion über eine möglichst effektive Energienutzung sowie der Nachhaltigkeitsbegriff derart im Zentrum des öffentlichen Interesses wie in den vergangenen Jahren. Diesbezüglich ist das BAER2FIT-Projekt als positives Beispiel eines interdisziplinären
Dialogs zu verstehen, dessen zukunftsweisendes Vorgehen die Herausforderung erkannte,
direkt aufgriff und internalisierte.
Die Kooperationspartner
Die im Rahmen des Projektes erarbeiteten Inhalte blieben nie rein theoretisch, sondern wurden
bei den kooperierenden Institutionen im Praxiseinsatz erprobt. Die enge Zusammenarbeit mit
dem Botanischen Garten und Botanischen Museum Berlin, dem Freizeit- und Erholungszentrum (FEZ Berlin) in der Wuhlheide sowie dem Deutschen Technikmuseum Berlin ermöglichte
es die Ideen direkt zu implementieren. Der wechselseitige Austausch zwischen den Projektmitarbeitern und den Kooperationspartnern war beidseitig produktiv, erfolgreich und führte
zu innovativen Lösungen, die von den Besucherinnen und Besuchern bereits in ihrer Anwendung wahrgenommen werden können.
Projektstruktur
Die beiden IT-Teilvorhaben Datenhaltung und Besucherinformationssysteme haben über die
gesamte Projektlaufzeit die Basis des Forschungs- und Entwicklungsprojektes gebildet (Abb.
5). Alle anderen Forschungsdisziplinen haben sich mit diesen beiden Arbeitsschwerpunkten
eng verzahnt, sodass ein ständiger, wechselseitiger Austausch stattfand.

In den Arbeiten zur Datenhaltung und Kommunikation wurde der typische Informationsbedarf
externer und interner Prozesse von Freizeitanlagen analysiert und für die Ableitung von Datenmodellen aufbereitet. Im Zuge der Untersuchungen kristallisierten sich geodatenbasierende Anwendungen als Eckpfeiler für Verwaltungs- und Besucherinformationssysteme
heraus. Die Nutzung von freiem Kartenmaterial und Verknüpfung mit eigens erhobenen Points
Abb. 3 und 4:Impressionen der Langen Nacht der Wissenschaften 2011 an der Beuth Hochschule für Technik
Berlin, Stand des BAER2FIT-Projektes (Fotos: Koppe)
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Abb. 5: Besucherinformations- und -leitsysteme und ihre Verzahnung mit den übrigen Disziplinen
Einleitung
of Interest stand folgerichtig im Mittelpunkt von Entwicklungen wie die eines Navigationssystems oder eines geodatenbasierten Baumkatalogs für den Kooperationspartner FEZ Berlin.
Besucherinformationssysteme dienen dazu Besucherinnen und Besuchern von Freizeitanlagen
durch gezielte, didaktisch aufbereitete Texte und multimediale Inhalte die Orientierung innerhalb der Anlage zu erleichtern, sie mit zusätzlichem Wissen zu versorgen und ihnen komplexere Strukturen und Vorgänge besser verständlich zu machen. In Zusammenarbeit mit dem
Technikmuseum Berlin entstand beispielsweise in der neu konzipierten Zuse-Ausstellung ein
interaktives, virtuelles Modell der weltweit ersten Rechenmaschine. Diese und andere Anwendungen wurden für moderne Smartphones und stationäre Multitouch Displays entwickelt und
umgesetzt. Die dargestellten Inhalte wurden in einer zentralen Datenhaltung vorgehalten.
Mit der technischen Neukonzeption des Großen Tropenhauses im Botanischen Garten Berlin
ergab sich die einmalige Chance, die Steuerung des Makro- und Mikroklimas unter Glas und
die Pflanzenentwicklung der Exponate wissenschaftlich zu begleiten und mit den Erkenntnissen die Klimabedingungen des Tropenhauses gezielt zu optimieren. In enger Kooperation mit
dem Botanischen Garten Berlin erfolgten interdisziplinäre Untersuchungen. Erstmalig arbeiteten dazu Botaniker, Gärtner, Gartenbauingenieure und Phytopathologen mit Energie- und
Umwelttechnikern zusammen. Bei der Anpassung der Betriebsparameter konnten so die Einflussgrößen fachlich angemessen berücksichtigt und letztendlich ein erfolgreicher Betrieb
ermöglicht werden. Ziel hierbei war es, optimierte Wachstumsbedingungen für eine gesunde
Pflanzenentwicklung zu schaffen, wobei die erforderlichen raumklimatischen Bedingungen
mit möglichst geringem Energieaufwand zu gewährleisten waren.
Derartige Studien in Freizeitanlagen sind durch grundlegende Forschungsansätze mit großer
praktischer Bedeutung gekennzeichnet. Daher ist es auch sinnvoll die gewonnenen Erkenntnisse schrittweise den Besucherinnen und Besuchern von Freizeitanlagen in modernen Medien
aufbereitet anzubieten und in Veranstaltungen näher zu bringen. Die Veranstaltungsgestaltung
ist gefordert, schwierige wissenschaftliche oder technische Details dem laienhaften Besucher
zu vermitteln. In enger Kooperation mit dem Deutschen Technikmuseum Berlin wurde der Container als standardisiertes Behältnis und Symbol der Globalisierung als gestalterisches Bindeglied zwischen dem Gelände des Güterbahnhofs und der modernen Welt erkannt. In seinen
verschiedenen Funktionsweisen stellt ein Container in mehreren Projekten das Präsentations-,
Ausstellungs- und Kommunikationselement dar.
Mobile Endgeräte hingegen dienen dem Besucher heute in vielfältiger Weise bei der individuellen Nutzung der Angebote in einer Freizeitanlage. So wurden am Beispiel des FEZ Berlin in
der Wuhlheide mehrere Applikationen für das Orbitall, ein hochmodernes Raumfahrtzentrum,
in dem die internationale Raumfahrt mit modernster Technik vermittelt wird, gemeinsam mit
dem Kooperationspartner erarbeitet. Außerdem wird im Orbitall jährlich für zwei Wochen das
Projekt „SpaceCamp“ durchgeführt, zu dem Schüler aus ganz Deutschland zusammen kommen, um ein gemeinsames Projekt zu bearbeiten. Für dieses SpaceCamp wurde gemeinsam
mit den Orbitall-Mitarbeitern die veraltete analoge Schaltungstechnik durch eine moderne
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digitale Systemtechnik ersetzt. In diesem Zusammenhang ist ein Modell-Satellit entstanden,
in dem fortschrittliche Smartphones für die Sensor- und Bilddatenerfassung eingesetzt werden.
Zur Entwicklung eines modernen Facility Managements (FM) wurden umfangreiche Analysen
zur Optimierung des Betriebs von Freizeitanlagen durchgeführt. Schwerpunkt hierbei war
nachhaltige, prozessorientierte und realistische Konzepte aufzustellen, die langfristig in Freizeitanlagen umgesetzt werden können und ihre Effizienz sowie Wettbewerbsfähigkeit verbessern. Gemeinsam mit dem Kooperationspartner FEZ Berlin in der Wuhlheide wurden die
Bereiche Organisation des FM, Professionalisierung vom FM-Prozessen, Nachhaltigkeitssysteme sowie Carbon Footprinting untersucht und Lösungen erarbeitet, aber auch Problempunkte aufgezeigt.
Planer, Konstrukteure und Betreiber von Freizeitanlagen kommen nicht umhin, neue technische Erkenntnisse zu nutzen und sich durch Energieeffizientes Bauen zu qualifizieren. Innovative Methoden und Verfahren für den Bau und Betrieb von Freizeitanlagen müssen daher
ständig weiterentwickelt werden und können in Form von Standards und Handlungsempfehlungen speziell auch für Sonderanlagen und -gebäude der Praxis angeboten werden. Im Fokus
der Untersuchungen stehen die natürlichen Medien Luft und Wasser, deren Einflüsse auf die
Nutzer sowie auf die baulichen, technischen und bauphysikalischen Bedingungen. Es wurde
weltweit der erste bedarfsabhängige Energieausweis für nicht genormte Sondergebäude (Tierhäuser) generiert und erstellt. Für den Kooperationspartner FEZ Berlin in der Wuhlheide wurde
eine biologische Wasseraufbereitung als Modell und Weg durch fünf Klimazonen entwickelt.
Das BAER2FIT-Projekt hat trotz einer nur 3-jährigen Laufzeit und bei der Komplexität des Themas bereits vielfältige Erkenntnisse geliefert, wie Freizeitanlagen künftig attraktiver gestaltet
und ökonomisch günstiger zu betreiben sind. Die Details werden in den nachfolgenden Kapiteln dargestellt.
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Computerunterstützte Besucherinformationssysteme in
Freizeitanlagen der Bildung und Erholung
Prof. Dr. Gudrun Görlitz, Thorsten Stark M. Sc. | Beuth Hochschule für Technik Berlin
Kurzfassung
Im Teilvorhaben Besucherinformationssysteme wurde im EFRE-geförderten BAER2FIT-Projekt
zu IKT-Themen der Besucherinformation und -führung in Museen und anderen Freizeitanlagen
geforscht. Dabei sind zahlreiche stationäre und mobile Services für das Technikmuseum, den
Botanischen Garten und das FEZ in Berlin sowie den Zoo Rostock prototypisch entwickelt
worden, die im Beitrag vorgestellt werden.
Abstract
In the subproject visitor information systems of the EFRE funded BAER2FIT project ICT topics
concerning visitor information and guidance in museums and other leisure facilities were
researched.
1. Einleitung
Unter Freizeitanlagen der Bildung und Erholung fasst man Museen, Zoos und Parkanlagen zusammen, die im gesellschaftlichen Auftrag im Freizeitbereich Wissen an breite Bevölkerungsschichten vermitteln. Mit der Entwicklung der Informationstechnologien im Bereich der
Smartphones, die in der Freizeit einen festen Platz einnehmen, eröffnen sich für die Freizeitanlagen der Bildung und Erholung neue Möglichkeiten Informationen für die Besucherinnen
und Besucher aufzubereiten und über die örtliche Ausstellung hinaus per Internet örtlich und
zeitlich unabhängig zu präsentieren.
Die Ausstellungen werden gegenwärtig in zahlreichen Museen durch Multimediastationen ergänzt, auf denen Vertiefungsinformationen für interessierte Besucherinnen und Besucher aufbereitet sind oder Pläne eine Orientierung im ausgedehnten Ausstellungsbereich geben. Dafür
werden Touch-Screens eingesetzt. Multi-Touch-Screens, mit denen gemeinsame Interaktionen
mehrerer Besucher möglich sind, finden gegenwärtig wenig Anwendung. Vor dem Hintergrund,
dass Museen und Zoos mehrheitlich von Familien und Kinder-/Jugendgruppen besucht werden, bieten sich didaktisch gut aufbereitete Multi-User-Szenarien zur Wissensvermittlung mit
Multi-Touch-Screens an. Das Deutsche Technikmuseum in Berlin wird beispielsweise zu mehr
als der Hälfte von Familien besucht. Weitere 27 % sind Schüler und Schulklassen und der Rest
sind Einzelbesucher mit speziellem Fachinteresse [VC 10].
Computerunterstützte Besucherinformationssysteme bieten die Möglichkeit adäquat auf die
heterogene Besucherstruktur zu reagieren, indem die Inhalte für die digitale Präsentation ver-
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Computerunterstützte Besucherinformationssysteme in Freizeitanlagen
schiedenartig aufbereitet werden. Dazu gehört auch die Implementierung mehrsprachiger Angebote, die in einer Großstadt wie Berlin von besonderer Bedeutung sind, weil der Tourismus
ein wichtiger Wirtschaftsfaktor ist.
Im Teilvorhaben Besucherinformationssysteme des EFRE-geförderten Projekts BAER2FIT
wurde an der Beuth Hochschule für Technik Berlin zu Fragestellungen computerunterstützter
Besucherinformation gemeinsam mit dem Deutschen Technikmuseum Berlin, mit dem Botanischen Garten Berlin, dem Freizeit- und Erholungszentrum Berlin (FEZ) und dem Zoo Rostock
anwendungsnah geforscht. Im Rahmen dieses Beitrags und der weiteren Beiträge im Kapitel
Besucherinformationssysteme werden folgende F&E-Ergebnisse vorgestellt:
· Stationäre Anwendungen für das Technikmuseum in Berlin für die neu eröffnete ZuseAusstellung zum 100. Geburtstag des Computererfinders im Jahr 2010, implementiert für
Single- und Multi-Touch-Geräte in diesem Beitrag in den Abschnitten 3.1 und 3.2
· Implementierung einer hochinteraktiven Touch-Screen-Anwendung für das neu entstehende Darwineum im Rostocker Zoo im Beitrag „3D-Visualisierung des Kontinentaldrifts“
· Benutzer-Schnittstelle in Form eines Rings für den Multi-Touch-Screen „Surface“, mit der
didaktische Szenarien durch die Einblendung von verschiedenen Inhaltsebenen haptisch
umgesetzt werden können im Beitrag „Multi Purpose Circular Interface: A real ring to explore virtual worlds“
· Besucher-Services für Smartphones für das FEZ in diesem Beitrag im Abschnitt 3.3. Im
Beitrag „Info App für das Deutsche Technikmuseum Berlin – Entdecke, archiviere, teile!“
wird der Prototyp einer studentischen Smartphone-Anwendung für das Technikmuseum
vorgestellt, in die Social-Web-Komponenten unter dem Aspekt „Teile Deinen Museumsbesuch“ integriert sind.
Die breite Einführung computerunterstützter Besucherinformationssysteme in Freizeitanlagen
ist für die Betreiber eine Herausforderung. Neben der Erarbeitung und Implementierung der
Software für die unterschiedlichen Präsentationsmedien in der Ausstellung, für das WWW und
die mobilen Geräte ist auch die Hardwareausstattung (Netzverbindung, Computertechnik) zu
realisieren. Die Hard- und Software ist nachhaltig zu pflegen. Der Beitrag „Integration von mobilen Services in Museen und Freizeitanlage“ thematisiert diesen Schwerpunkt.
Die Aufbereitung und Implementierung der Inhalte für die Präsentation auf Bildschirmen
erfordert eine interdisziplinäre Zusammenarbeit der Museums-/Zoopädagogen/innen mit
Mediendidaktikern/innen. Der Beitrag „Informelles lernen in Freizeitanlagen der Bildung und
Erholung“ setzt sich mit dieser Thematik auseinander.
2. Anforderungen an Besucherinformationssysteme
Die Anforderungen an die Besucherinformationen lassen sich mit zwei Begriffen zusammenfassen:
· Informieren über die ausgestellten Gegenstände, deren Funktionsweise und das gesellschaftliche und historische Umfeld
· Leiten/ Führen durch die Ausstellung
Mit der Entwicklung der Informationstechnologien der vergangenen Jahre zum „Internet der
Dinge“ stehen Freizeitanlagen der Bildung und Erholung vor neuen Herausforderungen. Die
Jugendlichen, eine Hauptzielgruppe als Besucher, wächst selbstverständlich mit den modernen, vernetzten Computergeräten wie Smartphones auf. Sie sind es gewöhnt in ihrer Freizeit
über diese Geräte mittels Web-Anwendungen mit Freunden zu kommunizieren, Wissen auszutauschen und Freizeitaktivitäten zu verabreden. Unter dem Schlagwort Web 2.0 werden solche als Social Web bezeichnete Aktivitäten zusammengefasst. [Soc10] Die Event-Veranstalter
haben sich auf diese Besuchergruppe bereits eingestellt, wie zahlreiche Apps beweisen, die
von den verschiedenen Portalen im WWW meist kostenfrei herunter geladen werden können.
Die Freizeitanlagen müssen sich dieser Konkurrenz stellen, um keine Besucher zu verlieren.
Die neuen Informationstechnologien bieten jedoch eine große Chance durch einen erweiterten
Besucherservice die Besuchergruppen zu binden und neue Besucher hinzuzugewinnen. Insbesondere in Museen, liegen zahlreiche Informationen zu den Ausstellungsgegenständen bereits dokumentiert in den Archiven vor, können im Museum jedoch aus Platzgründen nicht
vermittelt werden. Solche Zusatzinformationen, die individuell abrufbar sind, auch vor und
nach dem Museumsbesuch, sind eine Bereicherung für den Museumsbesuch. Die Mehrsprachigkeit kann computergestützt problemlos geleistet werden.
Zahlreiche Exponate benötigen zusätzliche Erläuterungen in der Ausstellung, weil die Exponate in ihrer gesellschaftlichen Umgebung oder Funktionsweise erschlossen werden müssen.
Mit den Medien Video, Audio, mehrdimensionale Animationen, die vom Besucher gesteuert
werden, können diese Erläuterungen auf Multimediastationen in didaktisch gut aufbereiteten
Szenarien vermittelt werden.
Zahlreiche Freizeitanlagen wie beispielsweise der Botanische Garten oder das Technik museum sind auf einem weitläufigen Areal mit Gebäuden und Außenanlagen untergebracht.
Traditionell sind Papierkarten im Gelände angebracht oder mit der Eintrittskarte wird ein Flyer
mit dem kleinen Übersichtsplan mitgegeben. Smartphones, die im Stadtbereich den Besitzern
als Navigationshilfe dienen, können in Freizeitanlagen ebenso zur gezielten Leitung dienen.
Neben der Navigation können zahlreiche Informationen zu den Exponaten bereitgehalten
werden.
3. Prototypen für Komponenten für Besucherinformationssysteme
In den folgenden Abschnitten werden prototypische Implementierungen für verschiedene Freizeitanlagen der Bildung und Erholung vorgestellt.
3.1 Single-Touch
Die heterogene Besucherstruktur legt es nahe ein Hardware-Interface zu wählen, welches von
allen Besuchergruppen leicht bedient werden kann. Die Wahl fiel auf Touch-Screens, da diese
intuitiv zu bedienen sind.
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Virtual Z1 ist ein Touch-Screen-Programm für das Technikmuseum Berlin, mit dem der Besucher
sich anhand von Ein- und Ausgabe die Arbeitsweise des ersten Computers der Welt, der Z1
von Konrad Zuse, erschließt und selbst steuert (siehe Abb. 1). Das nachgebaute Original der
Z1 steht im Museum, wird allerdings aus konservatorischen Gründen nicht mehr in Betrieb genommen.
Die Single-Touch-Technologie ermöglicht es einer Person die Anwendung zu bedienen, da die
Hardware nicht mehr als eine Berührung zu einem Zeitpunkt erkennen kann. Eine Interaktion
mit anderen Besuchern an einem Display ist somit nicht möglich. Solche Geräte eignen sich
daher am besten für Einzelbesucher oder kleine Gruppen wie Familien, so dass sich alle um
den Bildschirm herum stellen können, während eine Person die Anwendung bedient.
Abb.1: Virtual Z1

3.2 Multi-Touch
Multi-Touch-Displays bieten gegenüber den Single-Touch-Screens eine natürlichere Interaktion
mit dem Gerät. Die Unterstützung von mehreren gleichzeitigen Kontakten auf der Bildschirmoberfläche ermöglicht es, virtuelle Objekte beinahe wie echte Gegenstände zu bewegen. Mit
zwei oder mehr Fingern lassen sich die virtuellen Objekte in der Regel drehen und teilweise
in ihrer Größe verändern, was mit realen Ausstellungsgegenständen nicht möglich ist.
Die Anwendung Pionierzeit Konrad Zuse verwendet diese Multi-Touch-Gesten, um den Besuchern, die sich um einen Multi-Touch-Tisch versammelt haben, auf mehreren virtuellen Karten
Informationen über Konrad Zuse zu präsentieren. Dies geschieht in Form von Texten, Bildern
und Videos. Für jeden Benutzer gibt es ein persönliches Menü aus dem die Inhalte ausgewählt
werden können (siehe Abb. 2). Jedes Thema kann maximal einmal auf dem Bildschirm angezeigt werden. Wurde ein Thema von einer Person ausgewählt, verschwindet es aus den Menüs
der anderen. Diese Einschränkung soll bewirken, dass die Benutzer miteinander reden, wenn
sich beispielsweise zwei zeitgleich über dasselbe Thema informieren möchten.
Die Multi-Touch-Fähigkeiten der Hardware werden hier für einen Multiuser-Betrieb verwendet,
um mehreren Besuchern das gleichzeitige Interagieren mit der Anwendung zu ermöglichen.
Die Anwendung Z22 Interaktiv ermöglicht es dem Besucher sich intensiver mit dem Zuse Rechner Z22 zu beschäftigen. Die wichtigen Komponenten können als 3D-Modelle betrachtet werden (siehe Abb. 3). Diese lassen sich individuell drehen und bewegen und sind mit textuellen
Informationen zur Funktionalität verbunden. Zum Beispiel sind den Jugendlichen heutzutage
Lochkartenstanzer und –leser nicht mehr bekannt. Jede Komponente kann nur in einem Fenster
angezeigt werden, was zur Kommunikation zwischen den Besuchern beitragen soll.
Im Gegensatz zur Pionierzeit Konrad Zuse wird hier nicht nur ein Multiuser-Betrieb unterstützt,
sondern ein echtes Multi-Touch-Szenario wurde implementiert. So erfolgt die Manipulation
der 3D-Modelle mittels Multi-Touch-Gesten. Mit zwei Fingern kann die Ansicht beispielsweise
vergrößert oder verkleinert werden. Drei Finger sind nötig um das Modell im Fenster hin und
her zu bewegen. Das Drehen erfolgt indes mit einem Finger, da es die häufigste Interaktion
darstellt.
Beide Anwendungen sind für den Microsoft Surface entwickelt. Dieser Multi-Touch-Tisch ermöglicht die Erkennung von bis zu 52 gleichzeitigen Kontakten wozu neben Fingern auch optische Tags gehören, die zusätzliche Funktionen auslösen können, z. B. um mit reallen
Objekten eine Anwendung zu steuern.
Abb.2: Pionierzeit Konrad Zuse
Abb.3: Z22 Interaktiv

3.3 Anwendungen für Smartphones
Die technische Entwicklung der Smartphones ist inzwischen so weit, dass sie handlicher sind
als viele Audio-Guides, die man in Museen ausleihen kann. Ihre Rechenleistung ist zunehmend
vergleichbar mit der vollwertiger tragbarer Computer. Daher bieten sich solche Mobilgeräte
für die Implementierung von Besucher-Guides an, die den Besuch individualisieren und zusätzlich die Vorteile von Audio-Guides und Terminals verbinden.
Das Hauptgebäude im FEZ Wuhlheide ist durch seine verzweigte Struktur und die vielen verschiedenen Veranstaltungen für Besucher sehr unübersichtlich. Die FEZ Event Navigation soll
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Besuchern helfen schnell einen Überblick über die aktuellen Veranstaltungen zu bekommen
und im Anschluss auf einer Karte zeigen, wo die Veranstaltung im Gebäude stattfindet und
wie man dorthin gelangt.
Die Umsetzung mit Sensa Touch als Framework für webbasierte mobile Anwendungen ermöglicht den Einsatz auf unterschiedlichen mobilen Endgeräten mit Webbrowser.
Abb. 4 (li.): Event-Liste
Abb. 5 (re.): Navigation mit Start
und Ziel
4. Ausblick
So speziell und vielfältig die vorgestellten Softwarebeispiele in ihrer inhaltlichen Ausrichtung
sind, so zeigen diese, dass es übergreifende Fragestellungen gibt, die in allen Freizeitanlagen
relevant sind. Dazu gehören Besucher-Guides, die auf Smartphones implementiert sind und
neben der Navigation durch Innenräume und Außengelände individualisierte Besucherinformationen abrufbar halten. Das Forschungsteam an der Beuth Hochschule wird die Komponenten für Besucherinformationssysteme im Sinne eines Baukastens so weiter entwickeln, dass
diese in Form flexibel programmierbarer Editoren für verschiedene Services in unterschiedlichen Freizeitanlagen implementierbar sind.
Während im Außenbereich die GPS-basierte Navigation bereits in Smartphones integriert ist,
besteht im Bereich der Indoor-Navigation Forschungsbedarf. Da im Innenbereich kein GPSSignal empfangen werden kann, wurden QR-Codes [siehe Den10] in den Anwendungen für die
Indoor-Navigation benutzt. Es bleibt abzuwarten, wann diese Form der Navigation im Innenbereich, durch eine NFC-Kommunikation per Smartphone ersetzt werden kann.
Die nachhaltige Integration von computergestützten Besucherinformationssystemen in
Freizeitanlagen erfordert einen zusätzlichen personellen und finanziellen Aufwand bei dens
Betreiben der Informationstechnik. Auch wenn zukünftig davon ausgegangen werden kann,
dass die Besucher mit ihren Smartphones die Ausgabegeräte mitbringen, ist die hardwareseitige Anbindungen zum Datenabruf im Museum zu installieren und zu betreiben. Die Pflege
der digitalen Inhalte wird zu einer permanenten Arbeitsaufgabe werden. Kooperationen mit
Forschungsprojekten an Hochschulen sind ein guter Weg diese in der Wissensgesellschaft notwendige, tief greifende Umstellung zu begleiten.
Literatur
Deutsches Technikmuseum Berlin, Technoversum. Das Museum der Zukunft,
Berlin 2005
[Kor07]
Gottfried Korff, Zur Eigenart der Museumsdinge, in: ders., Museumsdinge:
deponieren – exponieren, Köln u.a. 2007.
[Pei08]
Typologie nach Sebastian Peichel, Fleischwerdung der Dinos – mit Neuen Medien
Erlebniswelten in Museen und Ausstellungen schaffen, in: Museumskunde, 73/2
(2008.
[Soc10]
Tamar Weinberg, Social Media Marketing: Strategien für Twitter, Facebook & Co,
O’Reilly, 2010, S. 4 [VC10]
VisitorChoice, Deutsches Technikmuseum Berlin. Profilerhebungen Haupthaus,
Berlin 2010 (nicht publizierte Besucherstudie mit den Erhebungen aus den Jahren
2006 – 2008).
[Woh02]
Anja Wohlfromm, Museum als Medium. Neue Medien in Museen. Überlegungen
zu Strategien kultureller Repräsentation und ihre Beeinflussung durch digitale
Medien, Köln 2002.
[BITKOM10] BITKOM, Zwei Drittel aller Haushalte nutzen Ende 2010 Breitbandinternet,
22. März 2010, http://www.bitkom.org/de/markt_statistik/64042_62900.aspx,
Zugriff am 22.07.2011
[Den10]
About QR Codes, Denso Wave, 2010, http://www.denso-wave.com/qrcode/
aboutqr-e.html, Zugriff am 22.07.2011.
[DTMB05]
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24
Mobiles, informelles Lernen in Freizeitanlagen der Bildung
und Erholung
Prof. Dr. Gudrun Görlitz | Beuth Hochschule für Technik Berlin
Kurzfassung
Museen und Zoos tragen mit ihren Sammlungen und Ausstellungen zur Weiterbildung der breiten Bevölkerung bei. Wie diese informellen Lernprozesse mit Smartphones, die die Besucher
mehrheitlich mit sich führen, didaktisch effizient unterstützt werden können, zeigt der Beitrag
am Beispiel der Nutzung von QR-Codes.
Abstract
The collections and exhibitions of museums and zoos are a contribution to the further education of the general public. This paper presents how informal learning processes can be
efficiently supported in a didactic way by using smartphones and QR codes.
1. Begriff Freizeitanlagen der Bildung und Erholung
Unter dem Begriff Freizeitanlagen der Bildung und Erholung werden solche Freizeitanlagen
zusammengefasst, die einen gesellschaftlichen Bildungsauftrag erfüllen. Das sind beispielsweise Zoos, Tierparks, Museen, Freizeit- und Erholungszentren für Kinder sowie Schlösser und
Gärten.
In Museen werden weltweit „im Dienste der Gesellschaft und ihrer Entwicklung materielle
Zeugnisse von Menschen und ihrer Umwelt zu Studien-, Bildungs- und Unterhaltungszwecken
beschafft, bewahrt, erforscht, bekannt gemacht und ausgestellt“. Auf diese Definition der Aufgaben von Museen hat sich die Vereinigung International Council of Museums im Jahr 2007
verständigt [vgl. ICOM07, Article 3 - Definition of Terms, Section 1. Museum].
Das Interesse der Bevölkerung an Informationen über die Tiere unserer Erde und deren Lebensbedingungen hat in den vergangenen Jahren deutlich zugenommen. Weltweit verzeichnen die
Tierparks und Zoos steigende Besucherzahlen. Im Zusammenhang mit der Geburt und Aufzucht des Eisbären Knut konnte der Zoologische Garten Berlin einen Besucheransturm von
über 20 % auf insgesamt 3,18 Millionen Besucher im Jahr 2008 verzeichnen. Zoos dienen nicht
mehr nur der Ausstellung von Tieren und der Zucht von Wildtieren, sondern sie sind nachgefragte Orte, in denen die Menschen sich in ihrer Freizeit erholen wollen. Zoos und Tierparks
leisten heutzutage einen bedeutenden Beitrag in der Wissensvermittlung über Tiere, Artenschutz sowie Natur- und Umweltschutz.
Das Freizeit- und Erholungszentrum (FEZ) in Berlin-Wuhlheide ist mit einem Areal von 100.000
qm Outdoor- und 13.000 qm Indoor-Nutzfläche das größte Freizeit- und Erholungszentrum für
Kinder und Jugendliche in Europa. Zu den zahlreichen Freizeitaktivitäten gehören ein Kinder-
museum, das hochmoderne Raumfahrtzentrum Orbitall, Kino und Theater. Projekt- und Thementage werden für Kita und Schule sowie Familien angeboten.
2. Informelle Lerninhalte
Seit den 1990er Jahren ist das informelle Lernen stärker in den Fokus der didaktischen Untersuchungen gerückt. Während in früheren Jahren informelles Lernen als das Lernen außerhalb
von Bildungsinstitutionen definiert wurde, begreift man das informelle Lernen gegenwärtig
als das Lernen in Alltagszusammenhängen. Die Lerninhalte orientieren sich an der spezifischen
inhaltlichen Ausrichtung der Freizeitanlage und lassen sich deshalb nicht verallgemeinernd
systematisieren. Eine Ausnahme bilden Zoos und Tierparks, deren Gehegebeschilderungen
weltweit ein einheitliches Mindestset von Tierinformationen aufweisen [vgl. Sch08]. Dazu
gehören der Name und der lateinische Bezeichner des Tieres, eine Abbildung des Tieres, eine
Abbildung des Lebensraums und Informationen zur Nahrung. Da Freizeitanlagen meist gemeinsam mit der Familie oder mit der Schulklasse besucht werden, kommt der Entwicklung
der Sozialkompetenz neben der Wissensvermittlung eine besondere Bedeutung zu.
3. Besucherstruktur
Die Besucherstruktur ist in Freizeitanlagen sehr heterogen hinsichtlich der Altersstruktur, des
Geschlechts, des Vorwissens, der Interessenslagen und auch bezüglich des kulturellen und
sprachlichen Hintergrunds. Familien, Schulklassen und Einzelbesucher können in den Besuchergruppen identifiziert werden. Im Deutschen Technikmuseum in Berlin wurde folgende Besucherstruktur identifiziert:
· 54 % Familien
· 27 % Schüler/innen
· 19 % Individualbesucher/innen
Der Zoo Berlin wertet seine Besucherstruktur hinsichtlich der gesprochenen Sprachen aus
und kommt zu dem Ergebnis, dass die Besucherinformationen neben Deutsch in den Sprachen
Englisch, Spanisch, Französisch, Italienisch, Polnisch, Russisch und Türkisch angeboten werden sollten. Auf eine solche heterogene Besucherstruktur kann nur mit vielfältigen, individualisierbaren Angeboten adäquat reagiert werden. Dieses gelingt durch den gezielten Einsatz
der Informations- und Kommunikationstechnologien. Auch wenn materielle Exponate bzw.
Tiere nach wie vor im Zentrum der Ausstellung stehen, sind multimediale Elemente aus zeitgemäßen Ausstellungen nicht mehr wegzudenken. Sie ergänzen und erweitern die Präsentationen und ermöglichen eine individualisierte Besucheransprache. Dohmen weist ebenfalls
darauf hin, dass „die Nutzung der modernen Informations- und Kommunikationstechnologien
für das flexible Bereitstellen und Abrufen von Informationen … ‚just in time’“ einer der beiden
wichtigsten Ansätze ist, um „das unzusammenhängend-zufällige Lernen unmittelbar angemessen zu unterstützen“ [Doh01, S. 145].
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26
4. Mobile Besucherdienste
Da die Besucherinnen und Besucher mehrheitlich eigene Handys mit sich führen und insbesondere die Gruppe der jungen Erwachsenen zahlreiche Mobildienste tagtäglich nutzt, sind
didaktisch sinnvolle, mobile, individualisierbare Besucherdienste eine Herausforderung der
Zeit. Die private Handy-Atmosphäre regt auch zum Stöbern an. Durch die technologische Entwicklung und die zunehmende Verbreitung von leistungsfähigen, mobilen Endgeräten, zu deren
Standardeigenschaften die multimediale Datenwiedergabe, Mehrsprachigkeit, Verbindung zu
Datennetzwerken, integrierte Kamera und Sensoren gehören, ergeben sich neue technologische
Möglichkeiten, die sowohl für die Besucher als auch für die Betreiber von Freizeitanlagen einen
Mehrwert darstellen können.
Da die Freizeitanlagen meistens nicht flächendeckend über eine W-LAN-Abdeckung verfügen,
gilt es IT-Lösungen zu finden, um in den Innen- und Außenanlagen exponat- bzw. tierbezogene
Daten zu übermitteln. Im Rahmen des EFRE-geförderten Projekts „IT-Service-Infrastruktur für
Freizeitanlagen der Bildung und Erholung“ forscht an der Beuth Hochschule für Technik ein
Team gemeinsam mit Mitarbeitern/innen des Deutschen Technikmuseums Berlin, des Großen
Tropenhauses im Botanischen Garten Berlin und des FEZ zu didaktisch anspruchsvollen, mobilen
Besucherdiensten für unterschiedliche Zielgruppen. Kombiniert mit Web-Anwendungen und
Multimedia-Stationen in der Freizeitanlage kann die örtliche Schranke im informellen Lernen
zwischen Museum und „zu Hause“ durchbrochen werden. Damit ist nicht nur ein nachhaltigerer
Lerneffekt möglich, sondern diese digitale Bindung fördert einen wiederholten Besuch der
Freizeitanlage.
Der Besucherstandort ist in Gebäuden aufwändiger zu ermitteln als im Freien, weil kein GPSSignal empfangen werden kann. Sogenannte Quick Response Codes (QR Codes) als kleine
Markierungen in der Ausstellung angebracht, können Standortinformationen speichern.
QR Codes sind zweidimensionale Codes, die durch Kombination von horizontaler und vertikaler
Datendarstellung die Verschlüsselung von je bis zu 4296 alphanumerischen Zeichen ermöglichen [Den10]. Die Entschlüsselung dieser Codes übernimmt eine Handy-Software, nachdem
das Bild mit der Handy-Kamera aufgenommen wurde.
Neben der Standortinformation können weitere Besucherinformationen in einem QR-Code verschlüsselt und auf dem Handydisplay dargestellt werden, beispielsweise.
· Indoor-Navigation über eine interaktive Karte
· Multimediale Zusatzinformation zum besuchten Exponat
· Exponatbeschreibungen in weiteren Sprachen für ausländische Besucher
· Wissensspiele im Kontext zur Ausstellung
· Empfehlungen für die Besichtigung weiterer Exponate im Kontext des gerade besuchten
In QR-Codes ist es möglich URLs einzubinden, über die bei Vorhandensein einer Datenverbindung auf die Datenbasis vernetzter Computer zugegriffen werden kann.
Weiterhin können die Besucher bei einer bestehenden Datenverbindung Bewertungen und
Kommentare zur aktuellen Ausstellung und zum gerade betrachteten Exponat abgeben. Diese
Daten dienen neben der Auswertungsmöglichkeit für das Museum als Grundlage für Empfehlungsalgorithmen, die dem Besucher sowohl bei den mobilen als auch in den Online-Besucherdiensten zur Verfügung gestellt werden.
Prototypisch wurden Indoor-Anwendungen mit QR-Codes für das Deutsche Technikmuseum
Berlin für die Zuse-Computer-Ausstellung und für das FEZ implementiert, die als Best-PracticeBeispiele dienen.
5. Zusammenfassung und Ausblick
Zeitgemäße Besucherinformationen werden zunehmend zu einem Qualitätsmerkmal für Freizeitanlagen. Das interaktive, selbst gesteuerte Lernen in Gemeinschaften, wie es sich mit dem
Web 2.0 auch für Smartphones durchsetzt, wird sich ebenfalls im Bereich der Freizeitanlagen
etablieren. Für die multimedialen Elemente von zukünftigen Ausstellungen könnte das bedeuten,
dass die Besucher mit medialer Unterstützung die Präsentation verändern, ergänzen und kommentieren können. Die Besucher erwerben nicht nur neues Wissen, sondern sie können ihr
eigenes Fachwissen anderen Besuchern zur Verfügung stellen.
Literatur
[Doh01]
[Den10]
[ICOM07]
[Sch08]
Dohmen, Günther (2001). Das informelle Lernen – Die internationale Erschließung
einer bisher vernachlässigten Grundform menschlichen Lernens für das lebenslange Lernen aller.
About QR Codes, Denso Wave, 2010, http://www.denso-wave.com/qrcode/
aboutqr-e.html.
International Councel of Museums Statutes, veröffentlicht in Wien am 24. August
24, 2007. Quelle: http://icom.museum/statutes.html#3.
Schmidt, A. (2008): Digitale Gehegebeschilderung unter besonderer Berücksichtigung der Mehrsprachigkeit am Beispiel des Zoo Berlin; Technische Fachhochschule Berlin.
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Herausforderung: Integration von mobilen Services in Museen und anderen Freizeitanlagen
Herausforderung: Integration von mobilen Services
in Museen und anderen Freizeitanlagen
Thorsten Stark M. Sc., Sandra Kaltofen B. Sc. | Beuth Hochschule für Technik Berlin
Kurzfassung
Die Entwicklung von mobilen Anwendungen für Freizeitanlagen der Bildung und Erholung erfordert im Vorfeld eine detaillierte Bedarfsanalyse und Entscheidungsfindung. Dieser Beitrag
beschreibt die verschiedenen Faktoren, die bei der Entwicklung mobiler Services berücksichtigt werden müssen sowie die Auswirkung der einzelnen Faktoren auf den Planungs-, Entwicklungs- und Integrationsaufwand.
Abstract
The development of mobile applications for leisure facilities for education and recreation demand a detailed analysis and decisions. This paper describes different factors which have to
be considered when developing mobile services as well as the impact of these factors on
planning, development and integration.
1. Einleitung
Mobile Guide-Systeme sind schon lange fester Bestandteil in einer Vielzahl von Museen und
Freizeitanlagen. In der ursprünglichen Variante handelt es sich dabei meist um Audioguides
mit spezieller Hardware, die von den Besuchern ausgeliehen werden können. Moderne Versionen dieser Guides können multimediale Inhalte darstellen und sind bereits mit Funk- oder
GPS-Sensoren ausgestattet, die eine standortbezogene Informationsbereitstellung ermöglichen. Der Nachteil dieser Guides ist, dass sie von den Betreibern beschafft und gewartet werden müssen. Auch Umbauten oder Anpassungen der Infrastruktur können notwendig werden,
um diese Guide-Systeme in eine Ausstellung zu integrieren.
Durch die technologische Entwicklung und die zunehmende Verbreitung von leistungsfähigen,
mobilen Endgeräten, zu deren Standardeigenschaften die Wiedergabe multimedialer Daten,
die Verbindung zu Datennetzwerken, die integrierte Kamera und Sensoren gehören, ergeben
sich neue technologische Möglichkeiten für Guide-Systeme und mobile Services, die richtig
konzipiert und eingesetzt einen Mehrwert sowohl für die Besucher als auch für die Museumsbetreiber darstellen können.
Dieser Beitrag basiert auf den Ergebnissen des Forschungsschwerpunkts Mobile Services des
Teilvorhabens Besucherinformationssysteme. Er zeigt, welche Faktoren berücksichtigt und
welche Entscheidungen getroffen werden müssen, bevor mobile Services konzipiert, integriert
und für die Besucher zur Nutzung bereitgestellt werden können.
2. Faktoren der Bedarfsanalyse
Am Anfang des Entwicklungsprozesses eines mobilen Services steht die Bedarfsanalyse. Sie
beruht auf einer Vielzahl verschiedener Faktoren und Fragestellungen. In den folgenden Abschnitten werden diese einzelnen Faktoren näher betrachtet.
2.1 Faktor Zielstellung
Die wichtigste Fragestellung, die im Vorfeld beantwortet werden muss, ist: Welches Ziel soll
der zu entwickelnde Service haben? Moderne Mobilgeräte ermöglichen einen weitaus umfangreicheren Funktionsumfang als nur die reine Präsentation von Zusatzinformationen. Abb. 1
zeigt die vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten für mobile Services in Freizeitanlagen der Bildung und Erholung. Im Vordergrund steht das Informieren der Besucher. Hierzu können multimediale sowie standortbezogene Zusatzinformationen verwendet werden, die im Kontext
der Ausstellung bzw. einzelner Exponate stehen. In verschiedenen Anwendungsszenarien lassen sich weitere mögliche Funktionalitäten für mobile Services ableiten.
Besucher können die Möglichkeit erhalten ihren Besuch individuell, durch Notizen, Audioaufnahmen, Fotos oder Videos zu dokumentieren und so zu personalisieren. Durch die Einbindung
von Web 2.0 Technologien (Social Media) wie Facebook, Flickr und Twitter kann der Besucher
das Besuchserlebnis mit anderen Menschen teilen. Zusätzlich würden die Besucher eine Art
virtuelles Souvenir mit nach Hause nehmen, was die Besucherbindung nachhaltig stärken
kann und gleichzeitig als Werbung für die besuchte Freizeitanlage dient.
Für Kinder können die Zusatzinformationen in spielerischer Form vermittelt werden z. B. als
Quiz, Schnitzeljagd oder interaktive Geschichte.
Kommunizieren
Spielen
Teilen
Informieren
Dokumentieren
Interagieren
Abb. 1: Gewichtung und Zusammenhang der
Funktionalitäten
2.2 Faktor Inhalt
Parallel zu der Konzeption der Zielstellung geht die Überlegung zum Inhalt des Services einher.
Dabei geht es darum zu entschieden: Was soll die Anwendung inhaltlich bieten? Befasst sie
sich mit einem ausgewählten Exponat wie z. B. ein voll interaktives 3D-Modell einer alten Ma-
29
30
schine, die heutzutage nicht mehr funktionstüchtig ist, oder mit einer kompletten Ausstellung
z. B. einer Sonderausstellung? Ebenso kann die Anwendung so flexibel gestaltet werden, dass
sie sich für mehrere Ausstellungen oder verschiedene Freizeitanlagen eignet, indem einfach
die Inhalte dynamisch austauschbar sind.
Bei Ausstellungen oder ganzen Museen die eine Vielzahl von Objekten präsentieren, werden
diese Objekte auch als Point of Interest (POI), also interessanter Ort, bezeichnet. So werden
einem POI bestimmte Daten und Informationen zugeordnet, die die Besucher erhalten, wenn
in der Anwendung dieses Objekt bzw. der Ort in irgendeiner Form referenziert wird. Dazu zählen neben Standortdaten auch Zusatzinformationen wie Texte, Audio oder Videos.
Für welche der genannten Inhaltsvarianten sich auch entschieden wird, muss danach spezifiziert werden, wie genau ein POI aussehen und über welche Attribute und Funktionen dieser
verfügen soll. Um in der Anwendung die hinterlegten Informationen zu einem bestimmten POI
zu erhalten kann dieser beispielsweise aus einer Liste oder auf einer Karte ausgewählt werden.
Soll sichergestellt werden, dass sich die Besucher beim Aufruf in der Nähe des POI aufhalten,
kann das unter anderem durch Quick Response Codes (QR-Codes), die mit der Kamera eingelesen werden, oder in naher Zukunft durch Near Field Communication (NFC), bei der die Besucher das Gerät an einen Sender/Empfänger halten müssen, erreicht werden [GKS 11].
Es gilt zusätzlich zu entscheiden, ob mehrere Sprachen unterstützt werden sollen, welche
Sprachen das wären und wie dies umgesetzt werden soll. Die Sprache kann dann beispielsweise innerhalb der Anwendung gewählt werden oder es wird die eingestellte Systemsprache
verwendet.
2.3 Faktor Zielgruppe
Eine Fragestellung, die mit der Zielstellung des Services einhergeht, ist die Spezifikation der
Zielgruppe. Bei mobilen Anwendungen ist dieser Prozess noch entscheidender, da die Zielplattformen Geräte des täglichen und vor allem privaten Gebrauchs sind.
Die Zielgruppen für mobile Services in Freizeitanlagen lassen sich entsprechend verschiedener
Kriterien wie Alter, Besuchertyp und Besuchsumfeld, wie in Abb. 2 gezeigt, in verschiedene
Kategorien einteilen.
Zielgruppe
Besuchsumfeld
Altersgruppen
Kinder
Jugendliche
Erwachsene
Senioren
Besuchertyp
Fachbesucher
Laie
Einzelbesuch
Gruppenbesuch
Familienbesuch
Schulklassen
Abb. 2: Zielgruppen-Spezifikation
In Abhängigkeit von der Zielgruppe müssen Inhalte unterschiedlich vermittelt und aufbereitet
werden. Zunächst muss überlegt werden, ob die Anwendung für eine Einzelperson oder für
eine Gruppe von Personen sein soll. Bei Gruppen sollte eine Form des Informationsaustauschs,
der Kommunikation bzw. der Interaktion stattfinden. Dies wiederum führt zu weiteren Anforderungen an das Umfeld.
Anwendungen für Einzelpersonen sind die einfachere Variante, weil sie in der Regel ein in sich
geschlossenes System bilden, das nicht zwangsweise mit anderen interagieren muss. Bei diesem Besuchsumfeld wird in den meisten Fällen nach Erwachsenen und Kindern unterschieden,
die unterschiedliche Anforderungen an den mobilen Service haben. Aber auch weitere Altersgruppen wie Jugendliche oder Senioren wären denkbar.
Während Erwachsene meist die mobilen Services benutzen, um Informationen abzurufen, die
entsprechend des Besuchertyps aufbereitet sein sollten, stehen bei Kindern der Spaß und das
spielerische Entdecken im Vordergrund. Für sie sollte das Benutzerinterface von daher auch
einfach gehalten werden, wohingegen es bei Erwachsenen durchaus komplexer ausfallen
kann.
2.4 Faktor Infrastruktur
Ist die Zielgruppe festgelegt, geht es darum zu evaluieren, welche Infrastrukturgegebenheiten
und -möglichkeiten in der Freizeitanlage bestehen, um einen mobilen Service zu integrieren.
Die Art der Inhaltsbereitstellung für den mobilen Service hängt stark von der Netzinfrastruktur
der Freizeitanlage ab. Außerdem muss in der Planungsphase entschieden werden, ob die Freizeitanlage Mobilgeräte als Leihgeräte für die Besucher zur Verfügung stellt oder ob auf die
Verwendung der persönlichen Geräte der Besucher gesetzt wird. Abb. 3 zeigt, welche Möglichkeiten in Bezug auf die Infrastruktur bestehen.
Infrastruktur
Inhaltsbereitstellung
(Netzinfrastruktur)
Gerätetyp
Leihgerät
Online
Internet
(WLAN)
Internet
(GSM/UTMS)
Lokales Netzwerk
(WLAN)
Offline
Offline
Persönliches Gerät
des Besuchers
App-Bestandteil
Datendownload
aus Internet
Datendownload
von internem
Server
Abb. 3: Möglichkeiten bei der Infrastruktur
31
32
Abhängig von der Netzinfrastruktur sind verschiedene Online- und Offline-Varianten zur Inhaltsbereitstellung möglich. In den wenigsten Freizeitanlagen sind Wireless LAN (WLAN) mit
Internetzugang vorhanden. Die anderen tun sich oft schwer WLAN nachzurüsten, weil das entweder zu teuer, zu aufwendig oder es einfach von den Betreibern nicht erwünscht ist. Es hat
zudem den Nachteil, dass es sich für geschlossene Gebäude bestens eignet, aber in großen
Außenanlagen schwer zu installieren und zu warten ist.
2.4.1 WLAN mit Internetzugang
Dies ist der optimale Fall, da hier die Entwickler und die Betreiber freie Hand haben, mit welchen Daten sie arbeiten, wo sie diese speichern und wie sie auf das Gerät kommen. Zudem
werden auch Geräte wie der iPod Touch damit nicht ausgeschlossen, da dieser über kein
GSM/UMTS-Modul verfügt, dafür jedoch über WLAN. Moderne Smartphones unterstützen bereits den 802.11n Standard für WLAN, wodurch Datenübertragungsraten von bis zu 600 Mbit/s
erreicht werden können [SAU 11]. Das ist dreimal soviel wie ein aktueller VDSL Internetzugang
(200MBit/s). Es können problemlos größere Datenmengen wie Videos übertragen und sogar
live gestreamt werden.
2.4.2 Internet über GSM/UMTS
Diese Art setzt ein GSM/UMTS-Modul in dem Mobilgerät voraus. Damit bleiben Geräte wie der
iPod touch oder einige Tablet PCs außen vor. Zusätzlich muss darauf geachtet werden, dass
nicht zu viele oder zu große Datenmengen übertragen werden. Mobile Datenflatrates sind
inzwischen weit verbreitet, aber es gibt dennoch viele Mobilfunkverträge, bei denen nach
übertragener Datenmenge abgerechnet wird z. B. bei Reisen ins Ausland. GSM/UMTS-Verbindungen sind teilweise starken Schwankungen unterlegen, sodass es passieren kann, dass die
Verbindung zum Internet sehr langsam oder gar nicht möglich ist. Hier gilt es, die zu über tragenden Daten auf ein Minimum zu beschränken. Streaming oder Download von Audio- und
Videodateien sollte, wenn möglich, unterlassen werden.
Als vorteilhaft erweist es sich jedoch, dass man auf kein installiertes und räumlich begrenztes
WLAN angewiesen ist. Die Besucher können die Anwendung von überall benutzen, was sich
vor allem für Freigelände gut eignet. Dies ist positiv aus Sicht der Betreiber der Freizeitanlagen, weil sie keine Netzinfrastruktur nachrüsten müssen, sondern auf das setzen können, was
die Besucher bereits mitbringen.
2.4.3 Lokales Netzwerk (WLAN)
Hier verhält es sich ähnlich wie bei WLAN mit Internetzugang. Auch ohne einen Zugang zum
Internet ist bei dieser Netzinfrastruktur in Sachen Datenhaltung und Distribution fast alles offen.
Der Unterschied besteht lediglich darin, dass eventuell benötigte Server, von denen die Daten
zur Laufzeit geladen werden sollen, sich innerhalb des lokalen Netzwerks der Freizeitanlage
befinden müssen und sich nicht an einem beliebigen Ort auf dem Globus befinden können.
2.4.4 Offline/Keine Konnektivität (Standalone)
Für den Fall, dass während des Besuchs innerhalb der Freizeitanlage keine Verbindung zum
Internet oder einem internen Server besteht, gibt es drei Wege die Anwendung mit aktuellen
Daten zu versehen: Als erstes wäre das Update der gesamten Anwendung von zu Hause zu
nennen, wobei alle Daten bereits in dem Update integriert sind. Der zweite Weg sieht so aus,
dass sich die Anwendung von einem Server im Internet ein Paket mit allen aktuellen Daten
herunterlädt und diese installiert. Dies erfolgt ebenfalls von zu Hause aus oder einem anderen
Ort mit Internetzugang. In derselben Form kann ein Update über einen internen Server erfolgen, falls die Freizeitanlage ein lokal begrenztes WLAN zur Verfügung stellt.
2.4.5 Leihgerät
Die Verwendung von Leihgeräten hat den Vorteil, dass die Zielplattform genau bekannt ist und
die Software auf dieses Gerät maßgeschneidert werden kann. So kann mit geringem Entwicklungsaufwand das maximale Potenzial der Anwendung und des Geräts ausgeschöpft werden.
Dem gegenüber steht der Anschaffungspreis für den Betreiber. Es muss außerdem ein Verfahren eingeführt werden, welches sicherstellt, dass die verliehenen Geräte auch wieder zurückgegeben werden. Zudem muss auch immer Personal vorhanden sein, welches sich um den
Verleih und die Rückgabe kümmert, was zusätzliche Kosten mit sich bringt. Die Geräte müssen
ständig aufgeladen und die Daten auf dem aktuellsten Stand gehalten werden.
Geeignet für den Verleih in Freizeiteinrichtungen wären beispielsweise iPod touch sowie iPads.
Die iPod touch der 4. Generation haben den Vorteil des geringen Anschaffungspreises, zum
Teil sogar so gering, dass sie in Schulen für den Unterricht anstelle von Computern beschafft
werden [SUA 11]. Der Funktionsumfang kommt fast an den eines iPhones heran, lediglich auf
GSM/UMTS und GPS muss verzichtet werden.
iPads bieten durch ihren größeren Bildschirm mehr Platz für interaktive Anwendungen. Dieser
kommt besonders Kindern zugute, da auf ihm die Inhalte kindgerechter präsentiert werden
können als auf dem kleinen Bildschirm des iPod touch. Es gibt inzwischen Stand- und Tischhalterungen mit passendem Schutz gegen unerwünschte Mitnahme der Geräte. So können
iPads mit wenig Aufwand und Kosten als stationäre Terminals eingesetzt werden. Sie benötigen lediglich einen Stromanschluss und keinen weiteren Platz für einen Computer oder Installationen von Netzwerkkabeln.
2.4.6 Besuchereigene Geräte
Entgegen der Verwendung von Leihgeräten entfallen bei der Verwendung von besuchereigenen
Geräten die Kosten und Aufwände für Anschaffung und Wartung der Geräte sowie der möglicherweise benötigten Infrastruktur zum Aufladen und Aktualisieren. Dafür muss eine größere
Bandbreite an Endgeräten unterstützt werden, um nicht von vornherein einen Großteil der Besucher auszuschließen.
Das Problem, was sich hier stellt, ist, dass eine größere Bandbreite an Geräten auch eine größere Anzahl an unterschiedlichen Funktionen und Möglichkeiten bedeutet. Es gibt dann die
Möglichkeit die Anwendung auf allen Zielplattformen auf den kleinsten gemeinsamen Nenner
zu reduzieren, damit diese dieselben Funktionen haben oder für jede Zielplattform gezielt zu
33
34
entwickeln, um das Maximum an Funktionalität auf der jeweiligen Plattform zu erreichen.
Wird sich für den kleinsten gemeinsamen Nenner entschieden, kann die Anwendung durch Implementierung mit einem Cross-Plattform Frameworks wie z. B. Titanium [APP 11] für mehrere
Plattformen entwickelt und bereitgestellt werden. Appcelerator Titanium Mobile unterstützt
in der aktuellen Version 1.7.1 die mobilen Betriebssysteme iOS, Android und Blackberry. Die
Anwendung lässt sich so mittels JavaScript (bei Titanium) entwickeln und das Framework
macht daraus native Anwendungen für Android und iOS Geräte. Dies vereinfacht den Entwicklungsprozess enorm, da kein Spezialwissen für die native Programmierung der unterschiedlichen Plattformen benötigt wird.
Soll die App optimal an das jeweilige Endgerät angepasst sein, erhöht sich der Entwicklungsaufwand stark. Um auf alle Funktionen und gegebenenfalls spezielle Hardwarebeschleunigungen zuzugreifen, kommt man in der Entwicklung an nativen Programmiersprachen wie
Objective-C (iOS) oder Java (Android) nicht vorbei. Zudem müssen in den Anwendungen weitaus mehr Optionen berücksichtigt werden wie z. B. die Bildschirmauflösung bei unterschiedlichen Android basierten Geräten oder das Vorhandensein einer Frontkamera bei Endgeräten
aus dem Hause Apple. Als Ergebnis hat man dann jedoch das optimale Besuchererlebnis für
jeden Besucher mit seinem persönlichen Smartphone oder Tablet.
Wie kommt der Besucher jedoch an die App bzw. woher weiß er, dass es diese überhaupt gibt?
Werden die Besucher erst während des Besuchs darauf hingewiesen, dass es eine mobile Anwendung gibt, die sie nutzen können, müssen sie sich diese erst auf ihr Gerät laden. Das kann
problematisch werden, wenn sie beispielsweise keine Datenflatrate haben, die App zu groß
ist oder sie über gar keinen mobilen Internetzugang verfügen. Optional könnte für diesen Fall
eine Art Ladebereich im Eingangsbereich eingerichtet werden, wo die Besucher über einen
WLAN-Zugang die App herunterladen können.
2.5 Faktor Implementierung
Der Faktor Implementierung hat Einfluss auf den Funktionsumfang der Applikation. Bei der
Umsetzung als mobile Webseite ist der Mobilbrowser die Laufzeitumgebung, das hat den Vorteil, dass die Applikation plattformunabhängig ist. Sie kann somit auf allen Mobilgeräten mit
kompatiblem Browser genutzt werden. Dafür ist allerdings eine permanente Netzwerk- oder
Internetverbindung nötig, da bei jedem Seitenaufruf neue Daten vom Webserver auf das Gerät
übertragen werden müssen.
Bei der Umsetzung als native App muss sich für eine oder mehrere Zielplattformen entschieden
werden. Diese Entscheidung sollte anhand der Verbreitung der Plattformen getroffen werden.
Folgende Grafik zeigt den aktuellen Stand der Verbreitung der mobilen Betriebssysteme sowie
eine Prognose für das kommende Jahr:
Bei Leihgeräten ist die Entscheidung für eine Zielplattform schon durch die Wahl für den Typ
des Leihgeräts gegeben.
ZUSAMMENFASSUNG
ZUSAMMENFASSUNG - HÖHE (CM)
DATUM
ANDROID
IOS
SYMBIAN
RIM
MICROSOFT
ANDERE
2010
67.225,0
46.598,0
111.577,0
47.452,0
12.378,0
11.417,0
2011
179.873,0
90.560,0
89.930,0
62.600,0
26.346,0
18.392,0
2012
310.088,0
118.848,0
32.666,0
79.335,0
68.156,0
21.383,0
700.000,0
ander
anderee
Micr
osoft
Microsoft
RIM
Symbian
iOS
Android
21.383
68.156
525.000,0
79.335
18.392
26.346
32.666
62.600
118.848
350.000,0
89.930
11.417
12.378
47.452
90.560
175.000,0
111.577
310.088
46.598
Abb. 4: Weltweite Verkaufszahlen
von Mobilgeräten nach Betriebssystemen (Daten: [GAR 11])
179.873
67.225
0
2010
2011
2012
2.6 Faktor Inhaltsbereitstellung und -pflege
Als letzten aber ganz entscheidenden Faktor ist die Form der Inhaltsbereitstellung und -pflege
für die Anwendung zu betrachten. Während dieser Faktor bei einzelnen, festen Inhalten, wie
zum Beispiel für ein bestimmtes Exponat oder für temporäre Inhalte wie eine Sonderausstellung keine so große Rolle spielt, ist er bei der Abdeckung einer gesamten Freizeitanlage
oder bei wechselnden Ausstellungen, die von dem Service abgedeckt werden sollen, um so
bedeutender.
Für die Bereitstellung und Pflege besteht zum einen die Möglichkeit die Inhalte vom Serviceentwickler einpflegen zu lassen, der diese dann als aktualisierte Anwendung, als Datendownload auf einem Server oder mobile Website zur Verfügung stellt. Nachteile dieser Variante
sind die laufenden Anpassungs- und Entwicklungskosten und ein erhöhter Abstimmungsaufwand zwischen den Entwicklern und Freizeitanlagenmitarbeitern, die die Inhalte liefern. Diese
Faktoren bergen die potenzielle Gefahr veralteter Inhalte in sich.
Weitaus flexibler ist die Pflege der Inhalte von den Mitarbeitern der Freizeitanlage selbst. Die
Bereitstellung eines Content Management Systems (CMS), mit dessen Hilfe die Mitarbeiter/
Kuratoren die Inhalte selber pflegen können und das die Inhalte zentral bereitstellt, kann diese
Aufgabe erfüllen. Trotz des Vorteils flexibler Inhalte muss dennoch beachtet werden, dass für
die Bedienung eines solchen CMS geschultes Personal notwendig ist.
35
36
Inhaltsbereitstellung
Fester Inhalt
Einpflege
Ei
Einpfl
flege vom
Serviceentwickler
Content Management
Sytstem
y
Abb. 5: Arten der Inhaltsbereitstellung
3. Zusammenfassung
Die Bedarfsanalyse ist der wichtigste Schritt in Richtung Integration von mobilen Services.
Sie erfordert einen konstruktiven Informationsaustausch und eine enge Zusammenarbeit von
verschiedenen Personengruppen wie den Betreibern, Kuratoren, IT-Personal der Freizeitanlage
und den Serviceentwicklern. Nur durch eine vollständige und widerspruchsfreie Bedarfsanalyse ist es möglich mobile Services zu entwickeln, die auf die Zielgruppe und Infrastruktur der
Freizeitanlage abgestimmt sind.
Der Umfang und der Aufwand für die Entwicklung und Integration von mobilen Services hängen maßgeblich von den genannten Faktoren ab. Die stärksten Einflüsse auf den Umfang des
Gesamtprojekts haben die Inhaltsbereitstellung und die Infrastruktur.
Literatur
[ALL 10]
[APP 11]
[FLI 09]
[GAR 11]
[GKS 11]
[JUS 11]
[SAU 11]
[SUA 11]
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Development: iPhone, Blackberry, Windows Mobile and Android Development and
Distribution, Apress.
Appcelerator, http://http://www.appcelerator.com/, zuletzt besucht am 1.7.11.
Fling, B. (2009): Mobile Design and Development, O’Reilly.
Gartner (2011): Gartner Says Android to Command Nearly Half of Worldwide
Smartphone Operating System Market by Year-End 2012, Press Release,
http://www.gartner.com/it/page.jsp?id=1622614, zuletzt besucht am 30.6.11.
Görlitz, G., Kaltofen, S., Stark, T. (2011): Digitales Veranstaltungs- und Raummanagement für Ausstellungen, plattformübergreifend für Information Points und
Smartphones, in: Sieck, J.: Kultur und Informatik: Multimediale Systeme, Verlag
Werner Hülsenbusch, S.65 – 73.
Justapps.de (2011): http://www.justapps.de/2011/igeneration-mobile-technikvon-anfang-an/, zuletzt besucht am 30.6.11.
Sauter, M (2011): Grundkurs Mobile Kommunikationssysteme, Vieweg+Teubner
Verlag.
Suazo, F; Graff, B. (2011): Using a Mobile Timed Reading Application to Improve
Fluency in ELLs, in: Proceedings of World Conference on Educational Multimedia,
Hypermedia and Telecommunications 2011 (pp. 3524 – 3529). Chesapeake, VA:
AACE.
Info App für das Deutsche Technikmuseum Berlin – Entdecke,
archiviere, teile!
Sebastian Becker B. Sc., Mark Gebler B. Sc., Jessica Louka B. Sc. | Beuth Hochschule für
Technik Berlin
Kurzfassung
Dieses Kapitel stellt die Entwicklung einer mobilen Applikation für das Deutsche Technikmuseum
Berlin vor. Die Anwendung soll die Interaktion des Besuchers mit den ausgestellten Exponaten
anregen und so weitere Hintergrundinformationen liefern, die nicht in der Beschreibung stehen.
Dies wird umgesetzt, indem der Besucher die Informationen mittels Scannens eines QR-Codes
sammelt, welcher an den Exponaten angebracht ist. Des Weiteren können den gesammelten
Exponaten eigene Notizen und Schnappschüsse hinzugefügt werden, wodurch dem Benutzer
eine ganz persönliche Besucher-Erfahrung geboten wird. Zu guter Letzt ermöglicht das Projekt
das Hochladen und Aufbereiten der persönlichen Informationen auf ein Web-Portal, wodurch
der Benutzer ein digitales Souvenir erhält, das er mit Familie und Freunden teilen kann. Das
Ergebnis ist ein ausführbarer Prototyp der beschriebenen Anwendung und des Web-Portals.
Abstract
This chapter introduces the development of a mobile application for the German Museum of
Technology. The application’s goal is to invite the visitors to interact more with the shown
exhibits in the museum, particularly the case when the visitor wants to get more background
information then there is in the description about the exhibitions and the exhibits. This is
accomplished by collecting the information via scanning of quick-response-codes attached
to the exhibits. Furthermore the project intends to give the user a personal and very own
museum experience by providing the opportunity to add notes and pictures to the collected
exhibits. The final step of the project is to make the upload and preparation of the personal
information to a web portal possible where the user has kind of a digital souvenir of the visit
which he can share with friends and family. The result is a running prototype of the described
application and the web portal.
1. Einleitung
Es wird eine mobile Anwendung für einen personalisierten Museumsbesuch im Deutschen
Technikmuseum Berlin erstellt. Die Applikation soll für die Nutzung auf Smartphones konzipiert werden, wobei der Prototyp ausschließlich auf iOS 4-Geräten lauffähig sein muss. Die
umzusetzenden Funktionen umfassen das Sammeln weiterführender Informationen zu Exponaten im Museum, das Hinzufügen eigener Fotos und Notizen sowie die Bereitstellung gesammelter Informationen auf einem Web-Portal.
Ziel des Projektes ist es, den Gästen des Berliner Technikmuseums mithilfe einer mobilen
Applikation die Möglichkeit zu geben, ihren Besuch interessanter und effektiver zu gestalten.
37
38
Gesammelte Informationen sollen in personalisierter Form abgespeichert und zur wiederholten
Betrachtung im Internet bereitgestellt werden. Dies soll Besucher dabei unterstützen, Gelerntes sowie persönliche Eindrücke des Museumsbesuches länger in Erinnerung zu behalten und
ebenfalls Bekannten und Freunden zugänglich zu machen. Des Weiteren soll bei der Nutzung
der Applikation durch die erforderliche Interaktion mit den Exponaten ein Spiel-Effekt entstehen,
der den Besucher dazu animiert, möglichst viele Informationen im Museum zu sammeln.
Der Besucher soll mithilfe seines Mobilgerätes durch Abfotografieren eines QR-Codes Informationen zu gewünschten Exponaten abrufen können. Des Weiteren soll die Möglichkeit bestehen, zu jenen Exponaten ebenfalls eigene Fotos, sowie Notizen hinzuzufügen, um die
Erinnerung zu personalisieren. Nach Abschluss des Museumsbesuches können die gesammelten Informationen und Eindrücke gespeichert und auf einer eigenen Internetseite unter
jeweiliger Besucher-ID bereitgestellt werden. Auf der personalisierten Webseite wird genau
wie auf dem Mobilgerät anhand einer Übersicht der Ausstellungen durch die besichtigten Exponate navigiert. Alle gesammelten Informationen, eigene Bilder, Notizen sowie weiterführende Quellen sind für den Besucher nun in personalisierter Form einsehbar.
Die Applikation richtet sich an Interessierte und Wissbegierige aller Altersklassen, die sich
das Fotografieren und Mitschreiben der vielen im Museum angebotenen Informationen durch
technische Mittel erleichtern möchten. Hierfür ist allerdings ein Grundverständnis für den Umgang mit mobilen Geräten sowie für das Navigieren im Internet erforderlich. Sowohl die Applikation für das mobile Gerät als auch die personalisierte Webseite werden in ihrer Benutzung
so einfach wie möglich gehalten. Durch die Möglichkeit der Ausleihe eines iPhone/iPod-Touch
im Museum wird die Zielgruppe nicht auf die Besitzer eines eigenen Mobilgerätes beschränkt.
2. Komponenten
2.1 Die ID-Karte
Die persönliche ID-Karte wird dem Besucher im Museum ausgehändigt. Sie dient der Identifikation in der mobilen Applikation sowie auf der Webseite. Des Weiteren findet so die Zuweisung
der zur Person gehörigen gesammelten Informationen statt. Dies wird über einen QR-Code auf
der Karte mit dazugehöriger Web-ID realisiert. Mit der Karte hat der Besucher eine haptische
Abb. 1 (li.): Persönliche ID-Karte
Abb. 2 (re.): Screen Scan der ID-Karte
Interaktion. Es wird also ein zusätzlicher Sinn angesprochen. Zudem nimmt der Besucher die
Karte mit nach Hause und hat somit ein Erinnerungsstück. Diese Faktoren stärken die emotionale Bindung zum Produkt und intensivieren die Erfahrungen des Museumsbesuchs.
2.2 QR-Codes
Die QR-Codes werden an den Exponaten des Museums angebracht. Sie enthalten Informationen in Form von JSON-Strings, welche beim Scannen des Codes innerhalb der Applikation ausgewertet werden und das jeweilige Exponat freischalten. Mithilfe der QR-Codes können
außerdem die allgemeinen Informationen zum Exponat, welche in der Applikation zugänglich
sind, verändert und aktualisiert werden.
2.3 Die Applikation
Die Applikation muss vor der Verwendung auf das Smartphone geladen und installiert werden.
Außer der Scanfunktion für QR-Codes und der damit verbundenen Funktionen zum Hinzufügen
eigener Informationen bietet sie eine Kartenansicht des Museums und die Möglichkeit des
Uploads der gesammelten Daten zur Erstellung der personalisierten Webseite.
Abb. 3: Screen Exponat-Übersicht
Abb. 4: Screen ExponatEinzelansicht

Abb. 5: Screen Daten hochladen

2.4 Die Webseite
Auf der Webseite kann sich der Museumsbesucher mit dem auf seiner ID-Karte angegebenen
ID-Code einloggen. Die von ihm im Museum gesammelten Daten, wie Notizen und eigene Bilder,
sind hier zusätzlich zu einigen allgemeinen Informationen zu den Exponaten abrufbar.
39
40
3. Technische Umsetzung
Dieser Abschnitt beschreibt die Umsetzung der in den vorangegangenen Kapiteln beschriebenen
Aufgabenstellungen und Projektideen.
3.1 Verwendete Technologien
3.1.1 Appcelerator Titanium Framework
Das Titanium Framework bietet die Möglichkeit mobile Applikationen in nativer Form auf verschiedenen Plattformen umzusetzen (derzeit iOS, Android, Blackberry). Die Programmierung
erfolgt hierbei in Javascript und wird mithilfe des Frameworks in Objective-C bzw. Java übersetzt.
Ein ausschlaggebender Grund für die Verwendung von diesem Framework war somit die Möglichkeit den zu entwickelnden Prototyp für das iOS4 unkompliziert zur Nutzung auf anderen
Plattformen bereitzustellen.
3.1.2 TiBar Modul (QR Scan)
Das TiBar-Modul besitzt eine hohe Anpassbarkeit und bietet eine einfache Einbindung in das
Projekt. Eingesetzt wurde es zum Scannen der persönlichen ID-Karte und der QR-Codes für
die Exponate.
3.1.3 Smarty Template Engine
Die Smarty Template Engine erlaubt die Erzeugung von HTML Templates zur Verwendung in
PHP-Skripten. Genutzt wurde die Engine bei der Erstellung und Ausgabe der personalisierten
Webseite nach dem Login des Users.
3.1.4 Weitere
Serverseitig wurde zur Speicherung der hochgeladenen Besucherdaten sowie der Datenbankkommunikation bei der Ausgabe der personalisierten Webseite PHP verwendet.
Das Design der Webseite erfolgte unter Verwendung von HTML 5, CSS und Javascript.
3.2 Implementierung
3.2.1 Applikation – Klassenstruktur
Nachfolgende Abbildung zeigt die Strukturübersicht der Java-Script-Klassen in der iOS-Applikation. Einstiegspunkt ist die Klasse „app.js“, die unter anderem die Datenbank anlegt und
diese mit den Standardinformationen der Ausstellungen und Exponate des Museums befüllt.
Die zweite Klasse „page_start.js“ beinhaltet den Scanvorgang der persönlichen ID-Karte. Des
Weiteren werden in dieser Klasse mehrere Variablen zum User und zum verwendeten Mobilgerät gespeichert, die nachfolgend an alle weiteren Klassen übergeben werden. In dieser
Klasse wird ebenfalls die Navigationsbar generiert. Jeder Navigationspunkt startet eine der
rot hinterlegten Klassen (page_qrscan.js / page_exhibition.js / page_map.js / page_exit.js).
In diesen Klassen werden die jeweiligen Komponenten erstellt und aufgerufen. Die Klassen
page_exit.js und page_sync.js stellen Funktionen bereit, die für die Synchronisation und Datensicherung nötig sind. Des Weiteren können dort auch alle Daten gelöscht werden.
Abb. 6: Klassendiagramm der verwendeten Klassen für die
Applikation
3.2.2 Applikation – Aktualisierung der Ansichten
Die Aktualisierung der Daten ist eine der aufwendigsten Programmierschritte in der Applikation. Sobald eine Komponente von dem User ausgeführt wird, aktualisiert sich die Datenbank,
indem neue Daten eingetragen oder bearbeitet werden. Die auf dem Applikationsfenster befindlichen Komponenten (Textfelder/Bildansichten usw.) müssen daraufhin ebenfalls aktualisiert werden. Grundsätzlich wird jede Komponente gelöscht und neu generiert, da keine
automatische Aktualisierung einzelner Komponenten möglich ist. Deswegen werden alle Ablaufstrukturen für die Erstellung aller Komponenten in jeweilige Funktionen eingebettet. So
lassen sich bei einer Datenänderung die jeweiligen Komponenten mit wenigen Funktionsaufrufen neu generieren. Die zuvor angezeigten Komponenten lassen sich durch eine fortlaufende
Speicherung der Referenzen von dem jeweiligen Applikationsfenster löschen. Somit befinden
sich keine „alten“ Komponenten in der Applikation bzw. auf dem Applikationsfenster.
3.2.3 Applikation – Datenbankstruktur
Die erstellte Datenbankstruktur wird sowohl auf dem Mobilgerät als auch auf dem Server eingesetzt.
Neben den auf nachfolgender Abbildung dargestellten Tabellen wird in der mobilen Applikation
jedoch eine zusätzliche Tabelle verwendet. In dieser werden die beliebigen Mac-Adressen der
Geräte, die von dem Museum verliehen werden, gespeichert. So ist es möglich die Speicherung der Fotografien auf dem Gerät selbst zu kontrollieren. Sobald ein eigenes Mobilgerät,
das nicht vom Museum ausgeliehen wurde, zum Einsatz kommt, kann dies anhand der nicht
eingetragenen Mac-Adresse in der Tabelle erkannt werden.
Abb. 7: Datenbankstruktur auf dem Mobilgerät und dem Server

41
42
3.2.4 Webseite – Datenbankstruktur
Auf dem Server wird zur Speicherung der Daten eine MySQL-Datenbank verwendet. Die Tabellen Infobilder, Infos, Ausstellungen und Exponate enthalten die allgemeinen Informationen,
die auf der Webseite zu den Exponaten angezeigt werden. In die Tabellen Besucher, Bilder,
Notizen und Exponat-Besucher werden die durch den JSON-String beim Upload übertragenen
Informationen zu den besichtigten Exponaten eingefügt.
Die Exponat-Besucher-Tabelle verknüpft die Besucher-IDs mit den IDs der jeweils gescannten
Exponate. Ein Exponat besitzt einen Fremdschlüssel der Ausstellung, dem es angehört. Somit
kann bei der Abfrage leicht festgestellt werden, welche Ausstellungen bei der Anzeige auf der
Webseite als aktive bzw. inaktive Links dargestellt werden müssen. Notizen sowie Bilder besitzen jeweils Fremdschlüssel zum Besucher und dem Exponat, zu dem sie gehören, wodurch
eine schnelle Zuordnung möglich ist.
3.2.5 Applikation – Speicherung der Bilder und Notizen
Die Speicherung der Bilder auf dem Mobilgerät erfolgte im User-Verzeichnis. Somit konnte
sichergestellt werden, dass diese ausschließlich in der Applikation und nicht in der Foto-Galerie
des Gerätes für den User zugänglich sind. Der Dateiname wird aus dem ID-Code des eingeloggten Users, dem Code des jeweiligen Exponates sowie des aktuellen Datums und der Uhrzeit generiert. Nach erfolgreichem Ablegen eines Bildes werden der komplette Pfad sowie der
Dateiname separat in der Datenbank des Gerätes abgelegt. Die Notizen werden ausschließlich
in der Datenbank gespeichert.
3.2.6 Kommunikation zwischen Applikation und Webseite
Die Synchronisation der auf dem Mobilgerät gesicherten Daten mit dem Server stellt die
Grundlage zur Erstellung der individuellen Webseite dar.
Client
Die in der Mobilgerät-Datenbank enthaltenen Informationen zu den gescannten Exponaten
sowie die Bilder und Notizen werden mithilfe eines HTTP-Requests in einem JSON-String an
den Server geschickt. Während die Notizen aus der Datenbank mit im String übertragen werden können, erfolgt der Upload der Bilder separat. Lediglich die Dateinamen sind zur späteren
Zuordnung zum jeweiligen Exponat mit im JSON-String enthalten. Da die Anzahl der Bilder pro
User und Exponat variabel ist, erfolgt der Upload der Bilder sequenziell. Anhand der Response
des http Request wird entschieden, ob die Übertragung erfolgreich war. Im Falle des Misserfolgs wird das Hochladen wiederholt.
Server
Serverseitig wird der Upload mithilfe eines PHP-Skriptes verarbeitet. In diesem wird zunächst
geprüft, ob eine UserID an den Server übertragen wurde, da diese für die Speicherung der
Daten in der Datenbank erforderlich ist. Ist dies der Fall, wird unterschieden ob es sich bei
den gesendeten Daten um Bilder oder den erwarteten JSONString handelt. Der JSON-String
wird unter Verwendung der UserID ausgewertet und die Informationen in die Datenbank ein-
getragen. Die enthaltenen Informationen umfassen die vom jeweiligen Besucher gescannten
Exponate sowie die hinzugefügten Notizen und Dateinamen der Bilder. Die gesendeten Bilder
werden ebenfalls unter Verwendung der mit gesendeten UserID im Upload-Ordner abgelegt
und der Dateiname aus Gründen der Ordnung mit der UserID erweitert.
3.2.7 Webseite – HTML Templates
Die Anzeige der für jeden Besucher individuell erzeugten Webseite erfolgt mithilfe eines
Logins. Nachdem der User seine ID angegeben hat, wird mithilfe der Template Engine die individuelle Webseite generiert. Ein PHP Skript liest zunächst die Besucherdaten aus der Datenbank
und übergibt sie zur Anzeige an die jeweiligen Templates.
3.2.8 Webseite - Aufbau
Das Grundgerüst der Webseite besteht aus zwei HTML-Dateien. Auf der Startseite hat der Benutzer die Möglichkeit, sich in den persönlichen Bereich einzuloggen oder die Applikation herunterzuladen. Des Weiteren kann der Benutzer sich durch eine Schritt-für-Schritt-Anleitung
navigieren, die alle wichtigen Funktionen mit der Applikation im Museum sowie die der Webseite beschreibt. Nach dem erfolgreichen Login, wird der User auf eine PHP-Seite weitergeleitet,
welche die Anzeige der HTML-Templates koordiniert. Anhand eines GET-Parameters wird hier
entschieden, welche Templates anzuzeigen sind. Des Weiteren werden an dieser Stelle die Datenbankabfragen zu den jeweiligen Daten des Users ausgeführt.
Der Benutzer kann seine gesammelten Daten abrufen, welche zuvor synchronisiert und aufbereitet wurden. Das Design der Seite ist komplett in CSS-Dateien ausgelagert, um Inhalt und
Design voneinander zu trennen. In der style.css sind allgemeine Formatierungen definiert, die
für alle HTML-Dateien gelten. In einer spezifischen CSS wird zum einen das Layout der Startseite mit index.css und zum anderen das des persönlichen Bereichs mit user.css definiert. Die
Funktionalität der Navigation innerhalb der Seiten ist durch Javascript-Funktionen geregelt.
4. Webseite/Design
4.1 Webseite – Startseite (Landingpage)
Auf der Startseite der Webseite hat der User die Möglichkeit, sich zum persönlichen Bereich
einzuloggen. Hierfür benötigt er die Web-ID, die er seiner erhaltenen ID-Karte entnehmen kann.
Außerdem gibt es eine kurze Beschreibung der Applikations- sowie Webseiten-Funktionen.
Direkt daneben befindet sich ein Download-Verweis zur Applikation im App-Store von Apple,
sodass sich der User die Applikation vor seinem Museumsbesuch auf ein eigenes Mobilgerät
herunterladen kann.
Des Weiteren ist auf der Webseite eine Schritt-für-Schritt-Anleitung zu finden. Diese zeigt in
vier einfachen Schritten anhand von Bild und Text, wie die Applikation heruntergeladen werden
kann, wie der User im Museum mit der Applikation interagiert, wie er sich auf der Webseite
einloggt und was ihn in seinem persönlichen Bereich erwartet.
43
44
Abb. 8: Webseite – Landing Page

4.2 Webseite – Einleitungsseite
Die Einleitungsseite ist die Startseite im persönlichen User-Bereich. Hier wird kurz noch einmal
erklärt, wie sich der User durch die Menüpunkte navigieren kann und wie er seine gesammelten Informationen einsehen kann.
Zusätzlich gibt es einen Hinweis darauf, dass der User über soziale Netzwerke wie Twitter oder
Facebook seinen Freunden und Verwandten mitteilen kann, dass ihm die Seite gefällt und was
er im Museum erlebt hat.
4.3 Webseite – Ausstellungsseite
Auf der Ausstellungsseite werden, wie auch auf dem Mobilgerät, alle Dauerausstellungen als
Icons mit passender Beschriftung angezeigt. Über diese Icons navigiert der User zu der Liste
der jeweils gesammelten Exponate und deren Informationen.
4.4 Webseite – Ausstellungsseite/Standardinformation
Hat der User ein Exponat aus der Liste angeklickt, wird eine Ansicht, wie schon auf dem Mobilgerät, der dazu gesammelten Informationen dargestellt.
Hier werden zunächst die allgemeinen Informationen in Form von Bild und Text zum Exponat
angezeigt. Über eine Navigationsleiste gelangt der User zu den Bildern und Notizen sowie
auch wieder zurück auf die allgemeinen Informationen.
4.5 Webseite – Ausstellungsseite/Bildersammlung
Wird in der Navigation der Punkt zu den gesammelten Bildern ausgewählt, werden diese in
Thumbnail-Form neben bzw. untereinander positioniert dargestellt.
4.6 Webseite – Ausstellungsseite/Bildgroßansicht
Um ein Bild aus der Bildersammlung genauer zu betrachten, wird durch einen Klick auf ein
beliebiges Bild eine LightBox geöffnet. Diese zeigt eine Groß-Ansicht des ausgewählten Bildes
und bietet die Möglichkeit das vorherige bzw. nächste Bild via Buttonklick anzeigen zu lassen.
Abb. 9: Webseite – Portal mit
Übersicht der Ausstellungen und
Exponat-Detail-Ansicht
4.7 Webseite – Ausstellungsseite/Notizen
Der User hatte in der Applikation die Möglichkeit, zu jedem Exponat eine Notiz hinzuzufügen.
Diese ist ebenso wie die allgemeinen Informationen und Bilder über einen Navigationspunkt
in der Exponat-Ansicht erreichbar und wird in einfacher Textform dargestellt.
4.8 Webseite – Kartenansicht des Museums
Anfänglich war geplant, eine Navigation durch die Ausstellungen und Exponate auch über eine
Karte zu realisieren. Diese Option wurde allerdings nicht umgesetzt. Dennoch wurde der Menüpunkt in der Applikation sowie auch auf der Webseite nicht entfernt. Hier befindet sich nun
eine einfache Kartenübersicht des Museums in Bildform.
4.9 Webseite – Datensicherung
Hier hat der User die Möglichkeit, seine auf der Webseite befindlichen Daten wie Fotos und
Notizen auf seinem PC zu sichern. Im Vorhinein kann der User entscheiden, ob er lediglich die
Fotos, die Notizen oder aber beides herunterladen möchte.
5. Ausblick und Auswertung
Dieses Projekt hat uns einen Einblick in die innovativen, neuen Richtungen der Benutzer-Informations-Systeme gegeben. Neben zahlreichen Möglichkeiten, die wir recherchiert und entwickelt haben, sind wir immer auf neue Kombinationen von Besucherszenarien und technische
Möglichkeiten gestoßen. Schlussendlich ist ein durchaus ausgereiftes Projekt für den jetzigen
und zukünftigen Einsatz in öffentlichen Einrichtungen entstanden. Es ermöglicht den Besuchern
einen neuen und zukunftsweisenden Einblick auf die Vielfalt eines Museums. Des Weiteren fördert die Verbreitung der Museumsfotos von Besuchern über moderne Kommunikationswege
den Bekanntheitsgrad. Es werden so auch Zielgruppen angesprochen, die das Deutsche Technikmuseum auf konventionellem Weg vielleicht nicht erreichen würde. Allein der Einsatz von
Neuen Medien und die Verbindung zum Social-Web setzt die Museumsbesuche auf die moderne
Stufe der Social-Community.
45
46
Multi Purpose Circular User Interface: A real ring to explore
virtual worlds
Thorsten Stark M. Sc. | Beuth Hochschule für Technik Berlin
Kurzfassung
Multitouch-Geräte werden für gewöhnlich mit den Fingern bedient. Obwohl sie eine natürlichere
Interaktion mit dem Computer ermöglichen, gibt es dennoch etwas, das fehlt: man kann die virtuellen Objekte nicht fühlen. Die Oberfläche der Geräte bietet kein haptisches Feedback, wie
wir es sonst gewohnt sind. An dieser Stelle setzt das Multi Purpose Circular User Interface an.
Durch ein reelles Ringobjekt kann der Benutzer die Anwendung steuern und spürt gleichzeitig,
was er da macht.
Abstract
Multi-touch devices are usually handled with hands and fingers. Although they can be used
more naturally than other computers one thing is missing: one can't actually feel the virtual
objects on the screen. There is no haptic feedback provided by the screen’s surface. This is
where the multi-purpose circular user interface sets in. The user gets a real object at hand to
control the application.
1. Introduction
Tabletop computers open new ways for human computer interactions especially where multiple users interact simultaneously. Thereby the users can stand at every side of the tabletop
Fig. 1: The circular user interface
using layers to display different
kinds of maps.
and texts and menus should be readable and accessible from all sides of the device. That matches the philosophy of horizontal surface computers [MS 09].
Usually texts and images can only be viewed from one direction. So there is a problem when
users try to access that kind of data on a tabletop computer.
To provide a 360-degree view a circular form seems logical. The circular user interface is not
only arranging menu items around a center point but using a real world ring to control the interface and use the space inside to make additional information or views avialable. Using the
ring as the main control element compensates one disadvantage of touchscreens, the normally
missing haptic feedback when touching a button or other touch sensitive areas.

The circular user interface takes ideas of the Magnify application by InfoStrat [Info 08] and
the Tag Map Magnifier [Rich 09] and combines them to a new kind of interface. But it's not
just a combination of these two approaches, it adds also additional functionality like hotspots.
2. The Interface
The interface consists of three components, one real and two virtual components:
· The ring: the main control element for the interface.
· The perimeter: the dial outside the ring.
· The Inner View: the space inside the ring.
2.1 Ring
The ring can be placed everywhere on the screen. Immediately a perimeter shows up around the
ring and the view inside is also changing to a different presentation (Fig. 1). All virtual elements
on the screen arrange themselves depending on position and rotation of the ring.
Moving the ring across the surface causes the virtual elements to reposition so they are always
located at the center of the ring. Rotating the ring changes the Inner View depending on the
application. This can be zooming in or out an image or switching between different images, views
or texts.
2.2 Inner View
The space inside the ring is called the Inner View. It is used for an additional view. This might
be a bigger or smaller image of the image below (zoom), a different representation of the
image below (layers) or a completely different content like text or other images. The layers
can have additional hotspots marking particular points where the user can get more information when touching them for example a city on a map or a component of a technical device.
In case of the third possibility the Inner View can also be rotated by the use of fingers.
2.3 Perimeter
The perimeter itself is more a marking of the actual Inner View state in context of the other
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48
possible states than a control element. It is separated in equal segments each representing
one state of the Inner View. A pointer, which rotates relatively to the ring`s rotation, indicates
the current state by pointing at the correspondent segment of the perimeter. The corresponding segment is additionally marked by a different color and it is slightly larger than the other
segments.
Using the finger, the perimeter can be rotated separately from the ring so the labels on the
segments can be read without difficulty from every side of the screen. Thereby nothing is
changed in the Inner View. The content of the Inner View can only be changed by rotating the
ring.
3. Technical Background
Fig. 2: A schematic view of the
interface

The Interface needs an optical based multi-touch tabletop with pattern recognition because
the position and rotation of the ring are determined using an optical tag attached at the lower
side of the ring. The prototype of the interface is implemented on Microsoft Surface, a multitouch table with integrated tag recognition. Although the Surface SDK gives an out-of-the-box
solution for using tags called TagVisualizer this interface doesn’t make use of it but uses basic
events instead. This way there is more flexibility handling the events, because only two parameters of it are needed: position and rotation.
The virtual part of the interface consists of different layers. These layers are masked using a
circle to get the shape wanted. The number of segments in the perimeter depends on the number of layers. Fig. 2 shows a schematic view of the interface.
The size of the mask and the perimeter is based on the size of the ring object. In future versions
the size will automatically adapt to the ring laid on the surface but until now the size is hardcoded to match the ring`s size.
4. Sample Applications
Such an interface of course is not useful for every type of application. In these a circular
interface suits perfectly:
4.1 Technical Devices
Technical devices like computers often have the characteristic that they are covert by some
kind of case so people can’t see how they look inside. Here the circular user interface can be
used to give an explorative insight of those devices. This application uses the different layers
of the Inner View to present different views from the inside. With the ring moving on the surface the user can discover the different parts of a computer (e. g. CPU, RAM, HDD), which can
be marked as hotspots. Rotating the ring switches between different views of the inside or
outside of such a device.
4.2 Biology
In Biology often microscopes are used to view small objects or animals in a much larger scale
than it would be possible with our eyes. The circular interface can here be used as a magnifier
similar to application by InfoStrat [Info 08] but focuses on biological objects like insects or
plants where zooming in reveals more information and details about the object.
4.3 Geography
Another good example for this interface is a map based application. Here the circular interface
is used to display different kinds of maps like political, topographical or street maps in the
Inner View. So the user can explore different aspects of the same geographical area while he
doesn’t lose track of where he is because the rest of the map outside the ring doesn’t change.
5. Conclusion
The multi-purpose circular user interface represents a new way of interacting with tabletop
computers. Because of its explorative nature it is perfectly qualified for use in public places
like museums or exhibitions. Even children can use a circular user interface because of its
very simple handling. Additionally this interface is more about exploring something than giving
the pure facts. This is well suited for children.
References
[Rich 09]
[Info 08]
[MS 09]
C. Richie, ESRI, Applications Prototype Lab Blog, More Microsoft Surface Videos,
October 7, 2009, http://blogs.esri.com/Dev/blogs/apl/archive/2009/10/07/
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3D-Visualisierung des Kontinentaldrifts – Eine Kombination
aus 3D-Animation, Texturing und Touch-Screen bietet eine
didaktisch sinnvolle Darstellung und intuitive Bedienung
Katja Karau | Beuth Hochschule für Technik Berlin
Kurzfassung
In Zeiten von Google Earth und 3D-Fernsehgeräten sollten wir auch wissenschaftliche Informationen virtuell aufbereiten, um den Betrachter, egal welcher Altersgruppe, im neu entstehenden
Darwineum des Rostocker Zoos, anzusprechen. Die Kontinentaldrift, auch Kontinentalverschiebung genannt, wird oft in Form einer animierten 2D-Weltkarte dargestellt. Das wirkt jedoch
flach und nicht mehr zeitgemäß. Vielfach wurde die Kontinentaldrift schon auf einer 3D-Kugel
animiert und als Video bereitgestellt, teils auch mit einer 3D-Oberfläche. Wir wollen zusätzlich
Informationen und Videos zu der jeweiligen Epoche und Kontinentalplatte anbieten. Unser
Ziel ist Evolutionsgeschichte zum Anfassen in Form einer per Touch drehbaren 3D-Weltkugel
mit einer 3D-Oberfläche auf der man die Kontinentaldrift stufenlos einstellen und betrachten
kann.
Abstract
In times of Google Earth and 3D-Television scientific information needs to be presented virtually to appeal the viewer, no matter of which age, in the now developing Darwineum of the
Zoo Rostock. The continental drift is demonstrated by an animated 2D-world map. The image
appears flat and not timely. The continental drift hat been demonstrated on a 3D-globe
several times and has also been provided as a video, partly with 3D-effects. We want to deliver
additional information and videos about the epoch and continental plate. Our aim is a handson experience of evolutionary history; in the form of a via touch turntable 3D-globe with a
3D-surface on which it is possible to infinitely adjust and view the continental drift.
1. Einleitung
Der Rostocker Zoo baut sein Darwineum und möchte dem Besucher die Evolutionsgeschichte
näher bringen. Dazu gehört auch der Bereich der Plattentektonik (Kontinentaldrift). Unsere
Aufgabe ist es, dies dem Betrachter auf moderne Weise und mit den neuesten Mitteln didaktisch sinnvoll, mit einer geeigneten Soft- und Hardware zu vermitteln.
Eine moderne Möglichkeit der Darstellung und Handhabung bietet uns die 3D-Animation in
Kombination mit der Technik der berührungssensitiven Oberfläche eines Touch-Screens. Der
Betrachter bestimmt die Zeitepoche und den sichtbaren Bereich der 3D-Weltkugel per Touch
(Berührung). Ein Singletouch-Gerät reicht hier aus, da es didaktisch nicht sinnvoll ist, die
Steuerung der Erdkugel und der Zeitepoche gleichzeitig zu zulassen, da sie voneinander abhängig sind.
Wir sehen eine 3D-Darstellung der Erde, das heißt eine 3D-Kugel, die wiederum auch eine 3DOberfläche besitzt. Es gibt also Gebirge und Unebenheiten. Die Landschaft ist somit nicht flach
und entspricht in der heutigen Zeitepoche den Satellitenbildern der NASA. Die Darstellung
unserer Erde bleibt realistisch.
Der Besucher kann die Erdkugel anfassen und drehen, die Evolutionsepochen nach Wunsch
einstellen und jede Stelle auf dem Globus mit seinen eventuellen Veränderungen betrachten.
Zusätzlich besitzt er die Möglichkeit weitere Informationen in Form von Videos, Photos und
Animationen zu öffnen. Durch pulsierende Kreise werden die Stellen der Zusatzinformationen
deutlich gemacht und brauchen vom Betrachter nur noch angetippt zu werden. Jeder Besucher
kann sich so je nach seinem Interesse über die Kontinentaldrift informieren. Durch die Interaktion, die moderne 3D-Darstellung und berührungssensitive, intuitive Bedienung erreichen
wir eine größere Motivation sich mit dieser Thematik auseinander zu setzen, als durch reine
Videos oder Photos mit Text.
Wir werden ein 3D-Modell verwenden und diesem durch unterschiedliche Texturen und Heightmaps Höhen und Tiefen sowie Farben geben. Der Himalaya wird z. B. sichtbar wachsen, da
sich die indische Kontinentalplatte im Laufe der Zeit unter die asiatische Platte schiebt.
Unser Anspruch an die Präsentation der Kontinentaldrift wird durch das folgende, sehr passende Zitat von Konfuzius verdeutlicht: „Was du mir sagst, das vergesse ich. Was du mir zeigst,
daran erinnere ich mich. Was du mich tun lässt, das verstehe ich.“
Im Kapitel 2 finden Sie alle nötigen Techniken und Begriffe im Zusammenhang mit unserer
Ausarbeitung. Wie diese einzelnen Teile zu einem großen Ganzen werden, können Sie in Kapitel 3 verfolgen. Kapitel 4 beschäftigt sich mit anderen Arbeiten zu gleichen Themen. Ob wir
und der Rostocker Zoo zufrieden sind mit unserem Ergebnis, steht in Kapitel 5.
2. Grundlagen
2.1 Kontinentaldrift
Unter der Kontinentaldrift versteht man die Verschiebung und Veränderung der Erdoberfläche
durch die einzelnen Kontinentalplatten. Diese driften entweder auseinander oder aufeinander
zu. Sie können sich aneinander vorbei oder auch übereinander schieben.
Wegbereiter auf diesem Gebiet war Alfred Wegener [1]. Er hatte unter den Geologen der damaligen Zeit, um 1915, nur kurz Gehör gefunden, da er die Verschiebung nicht erklären konnte.
Erst 1960 wurde seine Theorie von Morgan und McKenzie unter dem Begriff der Plattentektonik
wieder aufgegriffen und weiter erforscht [2].
2.2 Entwicklungsumgebung/System
Wir verwendeten Visual Studio 2008 [3] als Integrierte Entwicklungsumgebung (IDE). Die Sprache, unter der wir entwickeln, ist „C#“ (C-Sharp). Diese ist sehr ausgereift und verfügt auch
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über eine ausgesprochen umfangreiche Bibliothek. Unterstützt werden die Betriebssysteme
Windows XP (nur DirectX 9), Windows Vista und Windows 7.
2.3 Software Development Kit (SDK)
Bestimmte SDK verwenden wir für unsere 2D/3D-Darstellungen. Sie heißen SlimDX [4]- und
DirectX [5] SDK. Eine dritte SDK bietet uns DirectShow [6] SDK für die Wiedergabe von Audiound Videomaterial in beliebigen aktuellen Formaten (avi, mpg, mp4, mov und wmv). Die
SlimDX SDK wird verwendet, um recht einfach Anwendungen für DirectX zu entwickeln. Um
multimediale Anwendungen unter Windows zu kodieren, benutzt man die DirectX SDK. Allgemein gesagt, sind SDKs Schnittstellen und bieten eine Sammlung an Werkzeugen und Methoden.
2.4 Windows Forms
Für die grafische Benutzeroberfläche nutzen wir Windows Forms [7]. Neuere Oberflächen wie
WPF kamen nicht in Betracht, da diese ausschließlich nur bis DirectX 9.0c kompatibel sind
und leider auch das Rendern von DirectX gravierend verlangsamt. Windows Forms haben einen
kleinen Nachteil: Sie unterstützen keine echte Transparenz, da wir diese aber dringend benötigen, müssen wir das interne Zeichnen der Forms abschalten und das Rendern über die Sprites von DirectX durchführen lassen. Da wir nur 2D-Bilder und -Videos über Windows Forms
darstellen wollen, reicht es uns auch vollkommen aus, unsere eigenen Controls von „UserControl“ abzuleiten. Diese enthält bereits die automatische Positionsanpassung im Fenster
(realisiert über Anker) und verarbeitet alle gängigen Events.
2.5 DirectX System
Zu Beginn wird versucht die Anwendung mit einer höheren DirectX [5] Version 10/11 zu starten,
sollte dieses fehlschlagen, so wird die Anwendung auf Basis von DirectX 9.0c betrieben. Effekte werden aktuell über die Shader Version 3.0 realisiert. Es wird ein Sonnen-Licht-System
(Directional Lightning) angewendet. Dieses beleuchtet die Weltkugel von der Kameraposition
(dem Betrachter) aus. Zur Verfeinerung der 3D-Darstellung wird ein MultiSampling mit 4-facher
Qualität durchgeführt. Das glättet alle Kanten der Szene und sorgt für ein schönes, homogenes
Bild.
2.6 Heightmap
In unserem Projekt setzen wir Heightmaps [8] ein. Eine Technik, mit der bestimmte Punkte auf
der Weltkugel angehoben werden und so einen plastischen 3D-Eindruck vermitteln. Die Höhe
des Punktes ergibt sich anhand eines Graustufen-Bildes. Schwarz ist dabei plan/eben und
Weiß ergibt die stärkste Erhebung.
2.7 Texturing/Multitexturing
Was wäre eine Weltkugel ohne Bilder? Sie wäre einfach nur kahl. Flüsse, Seen und Gebirge
könnten gar nicht erkannt werden und genau deswegen erhält unsere Weltkugel für jede Zeitepoche ein passendes Farbbild. Befinden wir uns nun zwischen zwei Zeitepochen, so werden
bestimmte Anteile von zwei Bildern entnommen und gemischt (Multitexturing). Zur verbes-
serten Darstellung der Texturen wird eine anisotrope Filterung durchgeführt, die für eine entzerrte Darstellung bei flachen Betrachtungswinkeln sorgt.
2.8 Modell
Die Kontinente der Weltkugel werden in einzelne Meshes zerlegt. Ein Mesh besteht aus einer
Sammlung von Eck-Punkten (Vertices), Verweise auf Eck-Punkten (Indices), Licht-Normalen
(Normals), Textur Koordinaten x/y (UV) und Effekten (Shader).
1. Vertices
Sind alle Eck-Punkte, die ein Modell haben könnte (keine doppelt vorhanden!)
2. Indices
Diese zeigt auf die Eck-Punkte, welche miteinander verbunden werden sollen.
3. Normals
Ist für Licht-Anwendungen sehr wichtig. Sie geben an, wie stark das Licht in welche Richtung reflektiert werden soll.
4. UV
Die Textur Koordinaten liegen im Bereich zwischen 0 und 1 und zeigen direkt auf den Bildpunkt eines Bildes, der verwendet werden soll.
5. Shader
Erzeugt Effekte wie transparente, leuchtende, verschwommene, bewegende Flächen. Auch
spezielle Lichtbrechungen können via Normal- und Parallax-Shader realisiert werden.
2.9 Animation
3D-Studio Max [9] ist ein sehr umfassendes 3D-Modelling Programm. Die Animation der Kontinentaldrift wird hiermit über eine KeyFrame-Animation realisiert. Keyframes sind Markierungspunkte auf einer Zeitleiste, womit man Veränderungen z. B. der Position zu einem
bestimmten Zeitpunkt festlegen kann.
2.10 Video Technologie
Zum Anzeigen von Videos bot sich DirectShow [6] als optimale Lösung an, da es bereits fester
Bestandteil von Windows ist. Dieser Filter [12] ermöglicht es, alle aktuellen Videoformate
(MPEG, DVD MPEG, DIVX, QuickTime und Windows Media Video) abzuspielen.
3. Konzept
Die 3D-Visualisierung der Weltkugel mit ihrer Animation muss über mehrere Verfahren realisiert werden, welche im einzelnen unter Grundlagen im vorherigen Kapitel schon beschrieben
wurden.
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In der Entwicklungsumgebung von Visual Studio wird der Code für die einzelnen Klassen implementiert, sodass die einzelnen Techniken ineinandergreifen.
Wir sehen auf der Abb.1 die Benutzeroberfläche mit der Weltkugel und der Zeitleiste am unteren Bildschirmrand.
Abb. 1: Benutzeroberfläche
interface
Die Zeitleiste reagiert auf die Berührungen mit der optischen Veränderung der Weltkugel. Die
zu der Zeitepoche gespeicherten Animationen der Kontinentalplatten-Meshes und die jeweilige Textur sowie Heightmap und Hotspots werden geladen und sichtbar.
Berührt der Betrachter die Weltkugel, kann er sie hin- und herdrehen und sich so auch die anderen Seiten der Welt anschauen. Tippt der Besucher auf einen der pulsierenden Hotspots,
kann er auf diese Weise auf das dort hinterlegte Video oder auch andere Zusatzinformationen
in einem separaten Fenster zugreifen. Durch die Berührung einer Stelle außerhalb dieses Fensters schließt dieses automatisch.
Die NASA bietet lizenzfreie Satellitenbilder [10] der Erde an. Wir verwenden diese Abb.2 als
Grundlage für alle weiteren Texturen.
Die Texturen und die Animation werden in Adobe Photoshop und Autodesk 3D-Studio Max erstellt.
Abb. 2: Weltkarte der NASA
In Anlehnung an die Arbeiten von Ronald Blakey [11] erstellen wir die Texturen der vergangenen
Epochen.
Der erste Schritt zur Erstellung der Kontinentalplatten-Meshes und der folgenden Texturen
und Heightmaps ist es, genügend Fläche für die Kontinentalplatten zu finden.
Abb. 3: Karte v. R. Blakey – Erde vor 65 Mio. Jahren
Anhand von Ronald Blakeys Bildern [11] ist zu erkennen, dass Asien und Indien ehemals unterschiedliche Kontinente bildeten. An der heutigen Position von Indien war zuvor ebenfalls
Landmasse vorhanden. Damit also an dieser Stelle Platz entsteht, müssen wir das heutige Indien an der Kontinentalplattengrenze abschneiden und anschließend an eine östliche, freie
Position vorschieben. Ähnlich gehen wir bei Arabien und Afrika vor.
Abb. 4: Textur der heutigen Zeitepoche
Abb. 5: Textur – Indien nach Osten verschoben
Die Verschiebung darf jedoch nur in östlicher oder westlicher Richtung geschehen, da sonst,
beim Auflegen der Textur auf die 3D-Kugel, eine nicht gewollte Verzerrung auftritt. Würden wir
Afrika nur ein wenig südlicher verschieben, wäre es dann z. B. im oberen Teil durch die andere
Oberflächenwölbung größer. Mit falschen Proportionen würden wir Probleme haben. Die Kontinente würden nicht mehr zusammenpassen.
Um weitere Texturen zu erstellen, dürfen wir die Positionen der Kontinentalplatten nicht mehr
verändern. Was wir bearbeiten müssen, sind hauptsächlich die Heightmaps. Sie geben den
Kontinenten ihre Form und Strukturen, wie Gebirge und andere Unebenheiten. Wenn sich beispielweise die Antarktis vom Eis befreit und nun zur Grünfläche wird, müssen wir die Textur
dementsprechend anlegen.
In 3D-Studio Max legen wir die vorbereitete Textur oder Heightmap auf eine Geosphäre. Auf
dieser Kugel wählen wir die Kontinentalplatten, eher gesagt ihre Polygone, aus und trennen
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Abb. 6: Auswahl einer Kontinentalplatte
sie von der Kugel. So entstehen unsere Kontinentalplatten-Meshes. Mit den restlichen Platten
verfahren wir genauso.
Nun können wir z. B. Abb.2 auf die Kugel legen und sehen, wohin wir unsere einzelnen Meshes
wieder verschieben müssen. Die Timeline in 3D-Studio Max entspricht unserer Zeitleiste auf
der Benutzeroberfläche.
Wir gehen von der heutigen Zeit erstmal Epoche für Epoche rückwärts in die Vergangenheit,
später in die Zukunft. Bei jeder Positionsveränderung eines Kontinents verändern wir die Koordinaten des Meshes und setzen einen neuen Keyframe.
Die fertige Animation und unsere Kontinentalplatten-Meshes exportieren wir als DirectX-File
[13]. Dieses File ist Grundlage zur Darstellung der Kontinentaldrift auf der Benutzeroberfläche.
4. Vorherige Arbeiten
Bisherige Techniken ermöglichen eine bewegliche 3D-Erdkugel. Wir haben durch die Arbeit
[14] von Christian Lipski, Lorenz Rogge und Marcus Magnor gesehen, dass unsere Grundidee
umsetzbar ist. Ihre Motivation war es eine Software zur leichteren Bearbeitung und Darstellung der Kontinentaldrift zu entwickeln. Der technische Unterschied liegt in einer anderen Aufteilung des Modells und der weiteren Benutzung. Wir verwenden pro Kontinentalplatte nur
eine Mesh über die gesamten Zeitepochen. In der genannten Arbeit [14] werden mehrere Meshes einer Kontinentalplatte erstellt. Zwischen diesen Meshes wird dann gemorpht. Morphing
ist ein berechneter Übergang zwischen zwei Bildern oder Formen, kann aber auch manuell erarbeitet werden. Wir haben uns dazu entschieden mit Heightmaps zu arbeiten, wobei die Zwischenbilder interpoliert (berechnet) werden. Unsere Animation ist fester Bestandteil der
Ausstellung und muss deswegen nicht mehr verändert werden. In der genannten Arbeit geht
es darum, dass der User sich selbst die Kontinentaldrift erstellt, wenn er es möchte. Es ist
eine Möglichkeit neue Daten optisch zu verwerten. Wir wollen die bisherigen wissenschaftlichen Ergebnisse der Kontinentaldrift darstellen. Die bekanntesten Bilder dazu sind in der Forschung von Ronald Blakey [11] entstanden. Ohne seine jahrelange Forschungsarbeit müssten
wir sehr viel mutmaßen, wie es vor Millionen von Jahren aussah.
Google Earth [15] und NASA World Wind [16] bieten jedem User am eigenen Computer die Möglichkeit die heutige Erde hochauflösend zu betrachten. Diese beiden Programme waren für
uns der Ansporn zu unserer 3D-Weltkugel.
5. Fazit
Wir haben es geschafft, unsere Anforderungen technisch umzusetzen. Die 3D-Weltkugel lässt
sich per Touch drehen. Die Hotspots öffnen sich und Videos werden abgespielt. Die Zeitleiste
reagiert schnell und sicher auf die Berührungen. Die Animationen der Kontinentalplatten sind
sichtbar und flüssig.
Bisher (Stand 10.06.11) sind die gesamten Texturen, die Heightmaps und die einzelnen Hotspots zwar noch nicht fertiggestellt, aber bis Ende des Jahres 2011 wird es so weit sein. Der
Arbeitsaufwand ist groß, aber wird sich für die zukünftigen Besucher des Rostocker Darwineums lohnen. Wir haben mit den bisherigen Tests die Erwartungen des Rostocker Zoos und
auch unsere eigenen erfüllt.
Die Technik in weiterer Zukunft wird vermutlich schnellere Arbeitsweisen und noch feinere
Übergänge zwischen zwei Epochen ermöglichen.
Unser Konzept bietet sich auch für andere zeitlich abhängige Darstellungen verschiedener 3DOberflächen an.
Wir werden im Darwineum auch die Wanderung des Homo Sapiens, die durch die Kontinentaldrift erst möglich wurde, mit der gleichen Technik darstellen.
Literatur
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Polar und Meeresforschung, 1915.
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Microsoft Visual Studio 2008, Stand vom 09.06.2011,
http://download.microsoft.com/download/3/B/D/3BDDC5D5-E8CF-4031-A12AB072ECA27C42/VS2008ProductGuideEMEA.doc.
SlimDX Group, Stand vom 09.06.2011, http://slimdx.org.
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Microsoft MSDN Windows Forms, Stand vom 09.06.2011,
http://msdn.microsoft.com/de-de/library/dd30h2yb.aspx.
Petri Media GmbH, Stand vom 09.06.2011, http://www.global-artists.net/Wiki-67Heightmap.
Autodesk 3D Studio Max, Stand vom 09.06.2011,
http://images.autodesk.com/emea_dach_main_germany/files/3ds_max_2012_whats_
new_brochure_a4_de.pdf.pdf.
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Colorado Plateau Geosystems Inc., Ronald Blakey, Stand vom 09.06.2011,
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H2 media factory GmbH, Netwelt, Stand vom 10.06.2011,
http://www.netzwelt.de/news/71429-erklaert-so-funktionieren-directshow-filter.html.
Paul Bourke, Stand vom 10.06.2011, http://paulbourke.net/dataformats/directx/.
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Google Inc., Google Earth, Stand vom 10.06.2011,
http://www.google.de/intl/de/earth/explore/products/desktop.html.
NASA, NASA World Wind, Stand vom 10.06.2011,
http://worldwind.arc.nasa.gov/index.html.
59
Geoinformations- und
Managementsysteme
60
Prof. Dr. Petra Sauer | Beuth Hochschule für Technik Berlin
Kurzfassung
Anwendungen mit Geodaten erleben seit einigen Jahren eine große Nachfrage. Gerade in Freizeitanlagen mit Parks werden zunehmend geodatenbasierte Dienste angeboten. Wie sieht hier
das Management der Geodaten aus? Welche Geodatenbanken werden genutzt und welche
Trends existieren? Der Beitrag gibt einen Überblick über die Themen.
Abstract
For several years a great demand for geospatial applications exist. Especially in leisure facilities with parks geospatial services are offered. How can the geographical data be stored
and managed? Which spatial database systems are used? This article provides an overview
of the issues.
1. Einleitung
Bereits seit vielen Jahren erleben Anwendungen mit Geodaten eine enorme Nachfrage. Spätestens mit der Entwicklung von Google Maps ist die Nutzung von Geodaten auch beim Endnutzer angekommen und erlebt momentan mit der zunehmenden Verbreitung von Smartphones
und mobilen Endgeräten, wie dem iPad, in Form von Navigations- und Positionierungsdiensten
eine rasanten Aufschwung. Unterstützt wird die Entwicklung durch eine große Anzahl von
Open Source Projekten. Das wohl bekannteste Open Source Projekt im Geodatenbereich ist
die freie Weltkarte OpenStreetMap (OSM). Seit ihrem Start im Jahr 2004 [Ram 09] haben sich
mehr als 350.000 Benutzer registriert und mehr als zwei Milliarden GPS-Punkte zusammen-
Abb. 1: Gegenüberstellung des Kartenmaterials von Teleatlas und OpenStreetMap für das FEZ Berlin (Juni 2011)
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getragen1, die die freie Weltkarte zunehmend detaillierter beschreiben. An vielen Orten ist
die freie Weltkarte genauer als die kommerzielle Konkurrenz. Dies trifft beispielsweise auf
viele Freizeitanlagen zu, wie in Abb. 1 für das FEZ Berlin gezeigt wird. Die gute Verfügbarkeit
von freiem, digitalem Kartenmaterial ermöglicht es, Anwendungen mit Geodaten anzubieten,
die eine Visualisierung auf einer Karte benutzen.
Im Beitrag sollen typische, geodatenbasierte Anwendungen für Freizeitanlagen vorgestellt
sowie ein Überblick über die Trends bei der Verwaltung der Geodaten in Datenbanken gegeben
werden. Die Technologien zur Entwicklung einer kartenbasierten Anwendung auf mobilen
Plattformen werden in einem weiteren Beitrag in diesem Band [Hol 11b] diskutiert.
2. Geodatenbasierte Anwendungen für Freizeitanlagen
In Freizeitanlagen mit Parks werden seit einigen Jahren geodatenbasierte Applikationen nachgefragt und bereitgestellt. Insbesondere bei Vorhandensein von umfangreichen Außenbereichen bieten sich Applikationen an, die Geodaten des Satellitenpositionierungsverfahrens
Global Positioning System (GPS) nutzen. Diese Anwendungen können sowohl internen als
auch externen Prozessen zur Verfügung gestellt werden.
Typische geodatenbasierte Anwendungen für die Unterstützung interner Prozesse sind u. a.:
· Identifizierungssysteme für verschiedene Kategorien von relevanten Standorten, als
Points of Interest (POI) bezeichnet, mit erheblichem Datenaufkommen wie Bäume, Wegekreuzungen oder Messstellen,
· Routing- und Navigationssysteme,
· Instandhaltungsplanungs- und Steuerungssysteme,
· Katalogsysteme für Bäume, Freiflächen, Spielplätze,
· Geodatenreferenzierte Bilderfassungs- und Zuordnungssysteme.
Typische geodatenbasierte Anwendungen für die Unterstützung externer Prozesse, insbesondere die besucherbezogenen Prozesse, sind u. a.:
· Navigationssysteme mit besuchergruppenbezogenen, besucherindividuellen oder auch
saisonalen Aspekten,
· Geodatenbasierte Besucherinformationssysteme,
· Tracking- und Nachverfolgungssysteme,
· Geocachingbasierte Spiele.
Auf je eine Beispielanwendung zur Unterstützung von internen und externen Prozessen soll
nachfolgend kurz eingegangen werden:
Als Anwendung, die sowohl für interne als auch externe Prozesse zur Verfügung gestellt werden sollte, ist ein Navigationssystem zu nennen. Navigationssysteme nutzen GPS-Koordinaten
1 Vgl.: „Open Street Map sprengt Fesseln“ In: Business Geomatics 1/2011, S. 13
zur eindeutigen Identifizierung von Objekten. Diese Identifizierung ist weltweit in allen Bereichen möglich, in denen der entsprechende Satellitenempfang verfügbar ist. Eine bestimmte
Toleranz der Genauigkeit muss dabei beachtet werden. GPS-Empfänger sind in Handys und
Smartphones sowie mobilen Endgeräten verfügbar und ermöglichen die Positionsbestimmung.
Stehen die GPS-Koordinaten von Wegen, Wegekreuzungen und wichtigen Points of Interest
zur Verfügung, so kann unter Nutzung von geografischen Funktionen die Bestimmung des kürzesten Weges, die Suche des nächsten Nachbars und Umkreissuche erfolgen. Dies ist die Basis
eines Navigationssystems, welches für das FEZ Berlin entwickelt wurde und Routing-, Lokalisierungs- und Umkreissuchdienste anbietet [Sau 10]. Im Zusammenspiel mit einem Besucherinformationssystem liefert es Besuchern den Weg zu Kinderspielplätzen, Grillplätzen oder
auch zur nächstgelegenen Haltestelle der Parkeisenbahn. Für interne Prozesse kann das Navigationssystem den Weg zu Hydranten, Hauseingängen oder auch Bäumen mit Schädlingsbefall oder weiteren Sachdatenkategorien wie Vitalität, Baumart, Kronendurchmesser etc.
berechnen 2.
Als Anwendung, die insbesondere die internen Prozesse unterstützt, wird nachfolgend ein Instandhaltungsmanagementsystem vorgestellt. Instandhaltungsmanagement ist eine wichtige
Aufgabe für Betreiber von Freizeitanlagen. Um Anlagen und Gebäude nachhaltig nutzen zu
können, ist die zeitnahe und ortsgenaue Erfassung von Schäden und deren personen- und
funktionsbezogene Meldung extrem wichtig. In Freizeitanlagen mit umfangreichen Außenbereichen ist eine flächendeckende Vernetzung nicht sinnvoll und möglich. Für die Schadenserhebung und -meldung, die möglichst vor Ort erfolgen soll, werden mobile Endgeräte
eingesetzt. Für den Allwetterzoo Münster wurde eine mobile Instandhaltungslösung entwikkelt, die sowohl die mobile Schadenserfassung als auch die Verfolgung der Schadensbehebung unterstützt. Basierend auf einer mobilen Datenbanklösung kann der Schaden vor Ort
aufgenommen und zunächst lokal gespeichert werden, um dann per Synchronisation mit dem
Datenbankserver in eine zentrale Datenbank mit den Stammdaten der Objekte und Schadenserhebungen übernommen zu werden. Wenn auch mehrere Nutzer einer mobilen Datenbank
bei parallelem Arbeiten unterstützt werden sollen, müssen für die Synchronisation entsprechende Konfliktfälle und deren Lösung definiert werden. Für die Schadensverfolgung bis -behebung wird ein workflowbasiertes Ticketsystem verwendet [Sau 10b]. Eine Auftragsverfolgung
kann angebunden werden.
3. Trends bei der Verwaltung von Geodaten in Geodatenbanken
Um geodatenbasierte Applikationen umsetzen zu können, muss i. d. R. eine umfangreiche Datenbasis aufgebaut werden, die in Geodatenbanken abgebildet wird. Ob die Geodatenbank
dabei fest mit der Anwendung verzahnt oder lose gekoppelt ist, ist der jeweiligen (Anwendungs-)Systemarchitektur vorbehalten. Viele Jahre wurden Geodatenbanken und Geografische
Informationssysteme (GIS) nebeneinander entwickelt. Die Datenhaltung der GIS wurde über
proprietäre Datenhaltungsformate und oftmals dateibezogen realisiert, während die Sachda2 Eine Anwendung eines Katalogsystems für Bäume wird im Beitrag von Sauer et al. in diesem Band gezeigt
[Sau 11].
63
64
ten in Datenbanken verwaltet wurden. Der Zugriff auf Sach- und Geodaten war bei dieser
Architektur nicht direkt möglich, wodurch deren integrierte Verarbeitung erschwert war. Seit
einigen Jahren existieren umfangreiche Standardisierungsbemühungen zur einheitlichen Beschreibung von Geodatenstrukturen sowie Verarbeitungs- und Zugriffsfunktionen auf diesen
Datenstrukturen. Inzwischen existiert ein umfangreicher Katalog von Geodatenformaten, der
in der ISO-Normenfamilie 19100 umgesetzt ist. Federführend im Normierungsprozess ist hier
das Open Geospatial Consortium (OGC), in dem Mitglieder aus der Wirtschaft, Verwaltung und
Wissenschaft gemeinsam an Spezifikationen für Geodatenmodelle arbeiten [Bri 05]. Sowohl
Datenbankhersteller als auch GIS-Anbieter setzen zunehmend die OGC-Standards um, sodass
eine hohe Interoperabilität von Geodatenbanksystem und GIS erreicht wird. Auch Entwicklungen, GIS aufzusetzen, ohne ein GIS zu benutzen, indem eine GIS-ähnliche Applikation mit den
Mitteln einer Geodatenbank entwickelt wird, existieren 3. Die Geodatenbank und die Web-Applikation werden hier über Webservices wie Web Mapping Service (WMS) oder Web Feature
Service (WFS) gekoppelt.
Neben dem aufgezeigten Trend zur stärkeren Orientierung auf Standards von Seiten der GISund Datenbanksystemhersteller sind die folgenden Trends bei der Verwaltung von Geodaten
zu sehen:
· Geodatenbanken werden gegenwärtig auf Basis verschiedener Datenbankdatenmodelle
umgesetzt. Neben Systemen auf Basis des klassischen relationalen Datenmodells werden
zunehmend auch objektrelationale und NoSQL-Datenbanken mit Geodatenfunktionalität
entwickelt bzw. um diese erweitert.
· Neben klassischen Datenbankservern unterstützen zunehmend mobile und eingebettete
Datenbanken die Verwaltung von Geodaten.
· Die Integration von Geodaten aus verschiedenen Quellen mit oftmals heterogenen Datenformaten erfolgt über Geo-Data-Warehouses. Neben der materialisierten Integration
existieren auch verschiedene Ansätze der virtuellen Integration von Geodaten.
· Im Bereich der Arbeit mit Geodaten werden neue Anwendungen wie Geomarketing und
Location Intelligence genutzt. Business Intelligence-Lösungen werden um ortsbezogene
Elemente erweitert. Dazu wird eine stärkere Verzahnung von Business Intelligence und
GIS-Systemen umgesetzt.
Nachfolgend sollen insbesondere die Unterstützung des Geodatenmanagements durch verschiedene Datenbankdatenmodelle und für den mobilen Bereich genauer analysiert werden.
3.1 Objektrelationale Datenbanksysteme für Geodaten
Mit Entwicklung des SQL-Standards SQL/MM Spatial 4 und der Umsetzung als ISO-Standard
13249 ist ein Datenmodell für Geodaten verfügbar, welches als Basis für objektrelationale Da3 In einem Artikel mit dem Titel:„Wie man eine GIS-Lösung ohne GIS realisieren kann“ wird in Business-Geo-
matics 1/2011, S. 4 eine Messstellenverwaltung für das Land Rheinland-Pfalz vorgestellt, bei der der Messstellenkatalog ausschließlich mit Mitteln des Datenbanksystems Oracle umgesetzt wurde.
4 SQL/MM ist ein Teil von SQL:2006 und definiert Multimedia-Erweiterungen von SQL. Dazu gehören beispielsweise Datenstrukturen zur Verwaltung von Bildern, Audio- und Videosequenzen.].
tenbanken gilt. Bereits zwei Jahre vor SQL/MM Spatial existierte die ISO-Norm „Simple Feature
Access“, die eine Spezifikation zur Beschreibung von zweidimensionalen Geometrien darstellt
und neben dem eigentlichen Datenschema auch zwei verschiedene Repräsentationsformen
für die Daten beschreibt: die textuelle Repräsentation Well-Known Text (WKT) und die binäre
Repräsentation Well-Known Binary (WKB). Beide Normen sind sich ähnlich, SQL/MM Spatial
weist einige zusätzliche Methoden und Subklassen auf [Kud 07, S. 505 ff.]. Beide Normen sind
die Grundlage für die Implementierungen von Geoobjekttypen in den meisten (objekt-)relationalen Datenbanken [Hol 11a, S. 14 ff.]. Datenbanksysteme mit Unterstützung der Geodatenverwaltung sind:
· Oracle Spatial ist eine Erweiterung der Enterprise Edition 11g und setzt beide Standards
korrekt um. Es werden 3D-Objekte und -Funktionen unterstützt und alle Arten von raumbezogenen Daten wie Vektor- und Rasterdaten. Zur Umsetzung von Routenplanungsanwendungen wird ein Netzwerkmodell angeboten. Daneben sind Topologien, lineare
Bezugssysteme sowie Koordinatentransformationen verfügbar. In der kostenfreien Version Oracle Express 11g wird mit Locator eine einfache Geodatenverwaltungslösung angeboten, die zwei- und dreidimensionale Geoobjekte verwalten kann und einfache
Anfragefunktionalität unterstützt.
· Die Datenbankmanagementsysteme (DBMS) Informix und DB2 von IBM besitzen mit dem
Spatial Extender bzw. dem Spatial DataBlade Module ebenfalls Geodatenfunktionalität.
Beide Systemerweiterungen setzen beide Standards um. Alle Klassen und Datentypen
sind verfügbar und standardkonform.
· Der SQL Server von Microsoft unterstützt ab der Version 2008 Geodatenverwaltung. Im
Gegensatz zu den weiteren genannten DBMS setzt der Microsoft SQL Server nur die „Simple
Feature Access“- Norm um.
· Die Sybase Datenbank SQL Anywhere enthält mit dem Spatial Support eine Geodatenerweiterung, die zwei- und dreidimensionale Objekte verwalten und verarbeiten lässt. Trakking und ortsbezogene Anfragen wie Punkt- und Distanzanfragen sind möglich. Beide
Standards werden unterstützt.
· Die am weitesten entwickelte Open Source-Datenbank mit Geodatenfunktionalität ist
PostgreSQL mit der Erweiterung PostGIS. Seit 2000 ist PostGIS bereits verfügbar und
unterstützt beide Standards vollständig.
· MySQL besitzt seit der Version 4.1 von 2004 Geodatenfunktionalität in Form des Spatial
Extenders. MySQL setzt nur die „Simple Feature Access“- Norm um und ist beschränkt
auf zweidimensionale Vektordaten. Die Verwaltung von Geodaten ist dem MyISAM-Tabellentyp vorbehalten.
Demnach existiert sowohl bei den kommerziellen als auch bei Open Source-Datenbanken eine
Vielzahl interessanter Systeme, um geodatenbasierte Applikationen umzusetzen. Obwohl die
genannten Systeme i. d. R. einen der beiden Standards unterstützen, arbeiten sie teilweise
mit Namenskonventionen, die von den Standards abweichen. Es ist insofern aktuell nicht möglich, SQL-Befehle zur Verarbeitung von Geodaten zu implementieren, die alle genannten DBMS
unterstützen. Eine Lösung dazu bietet die Geospatial Data Abstraction Library. Diese Bibliothek
stellt Methoden zum Konvertieren und Bearbeiten von Raster- und Vektordaten bereit und
65
66
unterstützt auch Konvertierungen zwischen Koordinatensystemen 5, sodass sie als Abstraktionsschicht für Geodatenbanken genutzt werden kann.
3.2 NoSQL-Datenbanksysteme für Geodaten
Parallel zur Entwicklung der relationalen (SQL)-Systeme entwickelten sich nicht-relationale
Datenbanken. Als NoSQL-Datenbanken werden diese erst seit 2009 unter einem einheitlichen
Namen genannt, obwohl der Begriff bereits 1998 erstmals auftaucht [Edl 10, S. 1]. Diese neuere
Datenbankbewegung ist stark dem Web 2.0 geschuldet und vielen dort vorliegenden Anforderungen an die Verwaltung von Daten:
· große Datenmengen,
· hohe Skalierbarkeit,
· große Mengen unstrukturierter (textbasierter) Daten, für die kein einheitliches Datenbankschema vorab entwickelt werden kann,
· hohe Anforderungen an die Verfügbarkeit,
· komplexe Datenstrukturen mit hoher Vernetzung.
Es existiert kein einheitliches Datenmodell, dafür vier Gruppen von Systemen mit ähnlichen
Strukturen [Edl 10, S. 5 ff.]:
· Wide Column Stores bzw. Column Families, wie z. B. das DBMS Apache Cassandra,
· Document Stores, wie z. B. die DBMS CouchDB oder MongoDB,
· Key/Value-Systeme, wie z. B. die DBMS Redis, Voldemort oder Scalaris,
· Graphdatenbanken, wie z. B. die DBMS Neo4J oder SonesDB.
In fast allen der genannten Gruppen existieren aktuell DBMS mit Geodatenfunktionalität:
· Zur dokumentenbasierten Datenbank CouchDB wird aktuell eine Erweiterung unter dem
Namen GeoCouch implementiert, die einen räumlichen Index und einen Anfrageprozessor
für Geodaten umfasst. Aktuell wird das Arbeiten mit verschiedenen Geometrien (Punkte,
Linien, Polygone etc.) und mit einfachen Funktionen wie Bounding Box und Polygonsuche
unterstützt.
· Die dokumentenbasierte Datenbank MongoDB bietet zweidimensionale Objektverwaltung und -anfragen.
· Zur Graphdatenbank Neo4J existiert eine Bibliothek NeofJ-Spatial, die die Verwaltung von
zweidimensionalen Geoobjekten erlaubt und räumliche Operatoren sowie einige topologische Prädikate umfasst, über die räumliche Anfragen wie Distanzberechnung, Umkreissuche realisiert werden können.
· Der Wide Column Store Apache Cassandra besitzt mit SimpleGeo eine Erweiterung um
Geodatenfunktionalität, über die ortsbezogene Applikationen abgebildet werden können.
Geodatenfunktionalität wird damit aktuell in einigen NoSQL-Systemen angeboten. Prädestiniert
sind NoSQL-Systeme für die Arbeit mit komplexen Datenstrukturen, wie sie bei geografischen
Daten vorliegen. Insbesondere Graphdatenbanken, die hochgradig vernetzte Datenstrukturen
5 Vgl. http://www.gdal.org
effizient verwalten können, finden hier breite Anwendungsbereiche. Aktuell sind allerdings
die objektrelationalen Datenbanksysteme den NoSQL-Systemen in Bezug auf den Umfang der
umgesetzten Funktionalität und die verfügbaren Indexierungsverfahren für die Geodatenverarbeitung überlegen.
3.3 Mobile und eingebettete Datenbanksysteme für Geodaten
Mit der Entwicklung von mobilen Endgeräten und deren nahezu standardmäßiger Ausstattung
mit GPS-Empfängern, ist hier die Verwaltung von Geodaten zunehmend ein Thema. Da es sich
bei mobilen bzw. eingebetteten Datenbanken i. d. R. um in Größe und Funktionsumfang eingeschränkte Systeme handelt, die sehr gut auf die begrenzten Ressourcen von mobilen Endgeräten
ausgelegt sind, ist nicht der volle Funktionsumfang der Standards zu erwarten. Trotz der physikalischen Einschränkungen bieten sie i. d. R. Datenbankfunktionalität wie Transaktionssicherheit,
Backup, Recovery und Integritätssicherung. Mobile Datenbanken sind als relationale, objektorientierte oder auch XML-Datenbanken verfügbar. Angeboten werden kommerzielle und OpenSource-Varianten. Beispiele für frei verfügbare, mobile relationale DB sind Apache Derby 6 oder
SQLite 7. Kommerzielle mobile DB sind u. a. Oracle Database Lite 8, DB2 Everyplace 9 von IBM
oder SQL Anywhere 10 von Sybase. Insbesondere die kommerziellen Produkte bieten ausgereifte
Synchronisationsmechanismen an, meist in Form eines Synchronisationsservers.
Insbesondere zwei objektrelationale Systeme sind mit guter Geodatenfunktionalität ausgestattet:
· Die Sybase SQL Anywhere Version 12 unterstützt die Kartendarstellung für das iPhone.
Als Kernkomponente der Sybase Mobility Plattform unterstützt SQL Anywhere die Synchronisation des Smartphones mit dem Datenbankserver. Der Datenbankserver bietet
mit dem Spatial Support eine Erweiterung zur Verwaltung von zwei- und dreidimensionalen Geoobjekten. Shapefiles als das traditionelle Austauschformat zwischen GIS
werden nativ unterstützt, ebenso ein Export im KML-, GML- und SVG-Format. Über KMLbasierte Dateien kann ein Export nach GoogleEarth realisiert werden.
· Für die eingebettete Datenbank SQLite, die als Standard für das Android-Betriebssystem
gesetzt ist, existiert mit SpatialLite eine Erweiterung für das Geodatenmanagement.
Unterstützt wird die „Simple Feature Access“-Norm. Interessant ist hier insbesondere die
sehr gute Anbindung von Shapefiles. Shapefiles werden als virtuelle Tabellen zugreifbar
gemacht, sodass SQL-Anfragen auf Shapefiles möglich sind, ohne diese in die mobile
Datenbank importieren und konvertieren zu müssen.
Mit Sicherheit werden in diesem Bereich neben den aufgeführten relationalen auch NoSQLImplementierungen folgen bzw. existieren bereits mit den objektorientierten Datenbanken
wie db4objects.
6
7
8
9
10
http://db.apache.org/derby
http://sqlite.org
http://www.oracle.com/lang/de/database/lite_edition.html
http://www.ibm.com/software/data/db2/everyplace
http://www.sybase.de/products/databasemanagement/sqlanywhere
67
68
4. Fazit
In Wirtschaftsunternehmen, Behörden und anderen Organisationen werden seit vielen Jahren
Geodaten genutzt. Anwendungen mit Geodaten sind auch aus dem privaten Lebensbereich
kaum noch wegzudenken. Auch in Freizeiteinrichtungen und Parks sollen Besucher ihren Besuch planen, aus der aktuellen Position Informationen zu nächstgelegenen Attraktionen oder
auch Öffnungszeiten von Restaurants in nächster Nähe beziehen können. Dazu müssen die
Betreiber entsprechende Geo- und Sachdaten vorhalten und verwalten. Die Geodaten können
von öffentlichen Diensten wie OpenStreetMap stammen und sind i. d. R. durch eigenes Datenmaterial zu ergänzen. Während noch vor wenigen Jahren die Verwaltung von Geodaten ausschließlich über proprietäre Formate der Geografischen Informationssysteme erfolgte und
oftmals nur einem eingeschränkten Nutzerkreis zur Verfügung stand, gewinnen Erweiterungen
von objektrelationalen Datenbankmanagementsystemen um Objekttypen für Geodaten und
auch Implementierungen im NoSQL-Bereich an Bedeutung. Geodatenbasierte Applikationen
können damit flexibel durch Datenbank- und Applikationsentwickler erzeugt werden. Die Verwaltung der Geodaten basiert hier auf anerkannten Standards und kann auch ohne großen
Kostenaufwand von kleineren Firmen umgesetzt werden. Durch diese Entwicklung können
neue Anwendungsbereiche erschlossen werden.
Literatur
[Bri 05]
[Edl 10]
[Hol 11a]
[Hol 11b]
[Kud 07]
[Ram 09]
[Sau 10a]
[Sau 10b]
[Sau 11]
Brinkhoff, Thomas (2005): Geodatenbanksysteme in Theorie und Praxis. Herbert
Wichmann Verlag, Heidelberg.
Edlich, Stefan; Friedland, Achim; Hampe, Jens; Brauer, Benjamin (2010): NoSQL.
Hanser Verlag, München.
Holtz, Frank (2011): Plattformübergreifende Visualisierung gemischter Geodaten.
Bachelorarbeit, Beuth Hochschule für Technik Berlin.
Holtz, Frank; Sauer, Petra (2011): Implementierung eines mobilen Geoinformationssystems – eine Technologiebetrachtung.
Abschlussbericht des BAER2FIT-Projektes, Berlin.
Kudraß, Thomas (2007): Taschenbuch Datenbanken. Fachbuchverlag Leipzig.
Ramm, Frederik; Topf, Jochen (2009): OpenStreetMap. Lehmanns Media, Berlin,
2. Auflage.
Sauer, Petra; Herrmann, Frank; Lammers, Steffi; Heuschkel, Steffen (2010): Navigations- und Informationssystem für Freizeitanlagen. Tagung Innovative Entwicklungen für Freizeitanlagen der Bildung und Erholung, Berlin, S. 96 – 101.
Sauer, Petra; Welk, Kerstin (2010): Instandhaltungsmanagement mit PDA und
mobiler Datenbank. Forschungsbericht der Beuth Hochschule Berlin, S. 111 – 115.
Sauer, Petra; Schwarz, Tobias; Roth, Steffen; Jahn, Sabine (2011): Konzeption und
Entwicklung eines digitalen Baumkatalogs für das FEZ Berlin. Abschlussbericht
des BAER2FIT-Projektes, Berlin.
Konzeption und Entwicklung eines digitalen Baumkatalogs für
das FEZ Berlin
Prof. Dr. Petra Sauer, Tobias Schwarz B. Eng., Steffen Roth B. Eng. | Beuth Hochschule
für Technik Berlin und Sabine Jahn | FEZ Berlin
Kurzfassung
Geodaten spielen in vielen Bereichen öffentlicher Einrichtungen eine wichtige Rolle. In Kooperation mit dem FEZ Berlin wurde der gesamte örtliche Baumbestand digital erfasst. Dazu zählen die geographischen Koordinaten der Bäume sowie baumspezifische Information. Die
Integration dieser Daten in einer relationalen Datenbank bietet die Grundlage für die Anwendungsentwicklung mit der Entwicklungsumgebung Application Express von Oracle, mit der
eine eigenständige Baumverwaltung realisiert wurde.
Abstract
Spatial information is a very important management tool for public institutions. In cooperation with the FEZ Berlin, the complete local tree population is visualized in digital maps, including geographical coordinates as well as tree-specific information (metadata). A relational
database is the base for the subsequence user interface of Oracle-Application Express (APEX)
whereby an independent tree management is realized.
1. Einleitung
Die Erfassung von Geodaten für verschiedenste Objekte gewinnt auch im Bereich von öffentlichen Einrichtungen eine große Bedeutung. Da für öffentliche Einrichtungen auch zunehmend
freies Kartenmaterial wie die freie Weltkarte des OpenStreetMap (OSM) – Projektes zur Verfügung steht [Ram 09], ist eine Darstellung der selbst erhobenen Objekte auf Kartenmaterial sehr
gut und mit geringem Aufwand möglich. Interessante Objekte sind hier u.a. Bäume. Ihre Verortung über digitale Karten und eindeutige Identifizierung über die geografischen Koordinaten,
wie beispielsweise die Koordinaten des Global Positioning Systems (GPS), bringt für die Einrichtungen einen enormen Mehrwert.
In den vergangenen Monaten wurde in Zusammenarbeit mit dem FEZ Berlin-Wuhlheide eine
digitale Erfassung des örtlichen Baumbestands vorgenommen. Neben den GPS-Koordinaten
wurden weitere Daten zur Beschreibung des Baumbestands aufgenommen und in einer einheitlichen Datenbank auf Basis des Datenbankmanagementsystems (DBMS) Oracle integriert
abgelegt. Die Anwendungsentwicklung eines digitalen und geodatenbasierten Baumkatalogs
erfolgte mit dem Rapid Development Tool APEX von Oracle, mit dem sehr effizient und schnell
Webapplikationen erstellt werden können. Im Beitrag wird das Projekt der Entwicklung des
digitalen Baumkatalogs ausgehend vom Stand der Baumkatalogisierung vor der digitalen Erhebung vorgestellt.
69
70
2. Baumverwaltung im FEZ Berlin
2.1 Baumbestand im FEZ Berlin
Der aktuelle Baumbestand des FEZ Berlin umfasst derzeit ca. 1400 Bäume und ist um das
Hauptgebäude des FEZ bis zum Badesee und Besucherparkplatz lokalisiert (vgl. Abb. 1). Die
Eiche bildet den Hauptanteil im Baumbestand. Es kommen des Weiteren Kiefern, Birken, Ahorn
und in geringerer Anzahl auch Buchen vor. Der Baumbestand im Bereich FEZ hat aktuell eine
feste Größe und es besteht nicht die Absicht, diesen weiter aufzuforsten.
Jedes Jahr kommt eine Vielzahl von Besuchern ins FEZ und nutzt die zahlreichen Freizeit- und
Bildungsangebote. Für die Sicherheit der Besucher ist es wichtig, alle Bäume in regelmäßigen
Abständen zu kontrollieren. Das FEZ hat die Verkehrssicherheit hierfür zu gewährleisten. Im
Winterhalbjahr wird durch Fachfirmen oder auch Mitarbeiter der eigenen Gärtnerei Todholz entfernt. In Bereichen mit Fahrzeugverkehr werden auch Ausästungsarbeiten vorgenommen. Diese
dürfen, aufgrund der Vogelbrutzeiten, nur von November bis Februar durchgeführt werden.
Gefährdendes Todholz kann ganzjährig entfernt werden. Die Mitarbeiter der Gärtnerei und anderer Abteilungen sind regelmäßig im Baumbestand unterwegs. Auf Grund der hohen Besucherzahlen müssen halbjährlich genaue Baumkontrollen erfolgen und entsprechend dokumentiert
werden. Bisher standen hierfür nur einfache Mittel zur Erfassung zur Verfügung. Vor der Entwicklung des digitalen Baumkatalogs wurde durch die Gärtnerei im FEZ mit einer handschriftlichen Dokumentation gearbeitet.
Abb. 1: Baumbestand des FEZ
Berlin
2.2 Anforderungen an die Erstellung eines digitalen Baumkatalogs
Im Herbst 2010 begann in Zusammenarbeit mit einem Team der Beuth Hochschule für Technik
Berlin die Erarbeitung eines digitalen Baumkatalogs. Dieser Katalog beinhaltet eine genaue
Kartierung der Bäume. Jeder Baum wird durch eine eindeutige Nummer identifiziert und kann
somit zweifelsfrei zugeordnet werden. Zusätzlich dienen die GPS-Koordinaten zur genauen Verortung und Identifizierung des Baums im Areal des FEZ Berlin. Der Baumstandort kann auf
Kartenmaterial oder über GIS-Systeme visualisiert werden (Abb. 1).

Die Ziele, die mit der Baumkartierung erreicht werden sollten, bestanden einerseits in einer
genauen Erfassung des Ist-Baumbestandes. Hinzu kam aber auch die Ausrichtung auf zukünftige Anforderungen, wie die genaue Erfassung von Schädlingen und -bekämpfungsmaßnahmen,
die Erfassung des Baumwachstums, von Schädigungen durch Umwelteinflüsse und Stürme etc.
Zukünftig sollen aufwändige Schreibarbeiten vermieden werden. Eine genaue Zuordnung von
Sachdaten zum jeweiligen Baum soll erfolgen können. Die Daten der Kontrollgänge müssen
einheitlich und digital dokumentiert werden. Angebotsanforderungen sollen nach den Kontrollen zusammengefasst und gezielt abgearbeitet werden können. Auch die Übergabe von Aufträgen an Fremdfirmen kann durch die eindeutige Baumnummerierung und -kartierung
wesentlich effizienter erfolgen. Arbeiten von Fremdfirmen können nun auch ohne Anwesenheit
von Mitarbeitern der Gärtnerei erfolgen.
3. Entwicklung des digitalen Baumkatalogs
3.1 Vorgehen
Zur Entwicklung des digitalen Baumkatalogs fand einerseits eine umfangreiche Datenerhebung
statt, andererseits musste ein Datenbank- und Softwareentwurf erfolgen. Die Meilensteine im
Datenbankentwurf waren:
· Durchführung der Anforderungsanalyse,
· Entwicklung des konzeptuellen Schemas mit Hilfe der Datenmodellierungstools DB
Designer und Oracle Data Modeler,
· Entwicklung von Nutzersichten,
· Ableitung des logischen Schemas,
· Datendefinition und Implementierung der Datenbank auf Basis des DBMS Oracle,
· Entwicklung von Datenerfassungsskripten.
Mit dem Rapid Development Tool APEX von Oracle sollte die Entwicklung der Webapplikation
umgesetzt werden. Dazu wurden Formulare und Berichte sowie grafische Darstellungen über
verschiedene Diagrammtechniken entwickelt. Auch die Kartendarstellung wurde eingebunden.
Im Rahmen der Anforderungsanalyse wurden als wesentliche Bestandteile des Baumkatalogs
die folgenden Cluster identifiziert:
· Standortdaten, wie die Nummerierung des Baumes, die lagegenauen Standortdaten,
Eigentümer, Kontrollzuständigkeit, Status und Stand;
· Gehölzdaten, wie die Daten zur Familie, Gattung, Baumart, Pflanzjahr bzw. Alter, Höhe,
Stammumfang und Kronendurchmesser;
71
72
· Zusatzdaten, wie die Erfassung von Schädlingsbefall, Fotos, Vitalitätseinschätzung, etc.;
· Daten zur Baumkontrolle, wie die Historie der Pflegemaßnahmen, Datum der letzten
Kontrolle, Datum der nächsten Kontrolle etc.
Die Erfassung des Baumbestandes wurde mit GPS-Geräten vorgenommen. Die Lageinformationen aus dem Cluster Standortdaten wurden für die spätere Verwendung in der Datenbank mit
baumspezifischen Informationen aus den anderen Clustern ergänzt. Diese Sachdaten beinhalten die folgenden konkreten Bestandteile:
· BaumID (eine eindeutige Nummer, die den jeweiligen Baum beschreibt),
· Baumart (Art der botanischen Familie),
· Schädlingsbefall (Art und Anzahl der Schädlinge, die den Baum befallen haben),
· Vitalität (Lebenskraft auf einer Skala von 1 bis 5),
· Stammdurchmesser,
· Kronendurchmesser.
Die Entwicklung des konzeptuellen und logischen Datenschemas erfolgte unter Berücksichtigung der identifizierten Datencluster, die im konzeptuellen Datenschema als Regionen abgebildet wurden. Die aus dem logischen Schema resultierenden Relationen sind den Regionen
zugeordnet. Es wurde eine objektrelationale Implementierung mit dem DBMS Oracle 11g vorgenommen, um einerseits die Geodatenerweiterung Locator nutzen zu können und andererseits
Fotos von Bäumen und Baumschädigungen über den Objekttyp ORD_IMAGE abbilden zu können.
Oracle Locator stellt den Objekttyp SDO_GEOMETRY zur Verwaltung von zwei- und dreidimensionalen Geoobjekten bereit. Neben der strukturierten Ablage von Geodaten bietet der
Objekttyp ein großes Spektrum an Funktionen zur Verarbeitung der Geodaten wie Abstandsanfragen, Nachbarsuche und Positionsanfragen an. Der Objekttyp ORD_IMAGE ermöglicht die
Ablage der Bilddaten und von Metadaten des Bildes wie dessen Höhen- und Breitenangaben,
verwendetes Bildformat, Komprimierung, aber auch die geografische Position des Bildes, so
dass darüber eine gute Zuordnung zum fotografierten Objekt – hier der Baum – erfolgen kann
[Sau 09].
3.2 Verwendete Technologien
Nachfolgend sollen überblicksartig die für die Datenerhebung und die Anwendungsentwicklung
verwendeten Technologien vorgestellt werden.
Datenerhebung
Die Datenaufnahme erfolgte mit Handheld GPS-Geräten der Firma Garmin. Um die Lagegenauigkeit der GPS-Geräte optimal zu nutzen, war es wichtig, einen Termin zu finden, an dem das
Blattwerk an den Bäumen nicht ausgeprägt ist. Die Blätter der Bäume vermindern die Empfangsqualität des Satellitensignals, welches zu einer deutlichen Verschlechterung der Lagegenauigkeit der GPS-Messung führt. Bei den durchgeführten Messungen wurde die Lage jedes
Baumes aufgenommen, indem in seiner unmittelbaren Stammnähe die GPS-Koordinate im
Referenzsystem WGS84 ermittelt wurde. WGS84-Koordinaten werden von GPS bereitgestellt
und sind geografische Koordinaten [Kud 07, S. 507]. Bei den meisten Messungen liegt die er-
zielte Lagegenauigkeit im Bereich unter 3 m, was für den abzubildenden Sachverhalt vollkommen ausreichend war. Parallel dazu wurden die Metadatentabellen mit baumspezifischen Informationen befüllt. In der Summe wurden über 1.400 Bäume (vgl. Abb. 1) für den Baumkatalog
einschließlich der Metadaten aufgenommen.
Nach der Erhebung wurden die Daten in die Datenbank migriert. Die GPS-Geräte liefern GPXDateien mit den Informationen zur BaumID und den Lagekoordinaten. GPX ist ein XML-basierter
Sprachstandard für die Beschreibung von Geodaten. Die Firmensoftware von Garmin ermöglicht
den Export der GPX-Dateien von älteren Geräten (z. B.: Garmin etrex) auf den Rechner. Bei neueren Geräten (z. B.: Garmin GPS62) war lediglich ein USB Anschluss notwendig, um die Daten
zu übernehmen. Die GPX-Daten wurden über den Objekttyp XML_TYPE von Oracle eingelesen
und mit Hilfe von XQuery-Funktionen in die Zieltabellen transferiert [Wen 08], in denen weitere
Sach- und Metadaten gemäß Datenbankentwurfsschemata abgelegt wurden. Wesentlich für
den performanten Zugriff auf die Geodaten ist die Definition eines räumlichen Index, der für
den Objekttyp SDO_GEOMETRY zur Verfügung steht.
Anwendungsentwicklung
Die Anwendungsentwicklung erfolgte mit der Entwicklungsumgebung APEX. APEX ist die Abkürzung für APplication EXpress und ein Werkzeug zur effizienten Entwicklung von Datenbankanwendungen, die insbesondere datenzentrisch sind und Datenpflege und -suchoperationen
als wesentliche Bestandteile anbieten. Der Vorteil von APEX gegenüber anderen Entwicklungsumgebungen ist, dass die Benutzung auf SQL und PL/SQL, der prozeduralen SQL-Erweiterung
von Oracle, basiert und eine Verwendung von weiteren Programmiersprachen nicht notwendig
ist [Aus 10]. Applikationen werden in großen Teilen deklarativ und nicht prozedural entwickelt,
selbst wenn Schnittstellen in zu vielen Programmiersprachen verfügbar sind. APEX bietet die
Möglichkeit, u. a. Menüs, Formulare und Berichte sowie alle erforderlichen Navigationselemente für die spätere Anwendung auf einer Arbeitsfläche zu positionieren und deklarativ zu
definieren und konfigurieren (vgl. Abb. 2).
Abb. 2: APEX Anwendung mit verschiedenen Navigationsleisten und Eingabefeldern
73
74
Auch eine Unterstützung von Excel-Tabellen und ein PDF-Export werden im Funktionsumfang
direkt mitgeliefert, sodass selbst klassische Datenbank-Programmierkenntnisse in SQL nicht
unbedingt erforderlich sind.
Nachträgliche Änderungen innerhalb der Anwendung stellen kein größeres Problem dar, da nur
eine Änderung der Metadaten der Anwendung stattfindet. Somit kann eine APEX Anwendung
inkrementell wachsen und weiterentwickelt werden. Ein Export der Anwendung ist jederzeit
möglich und liefert ein ausführbares PL/SQL-Skript, welches in eine andere Oracle-Datenbankinstanz jederzeit importiert und ausgeführt werden kann.
APEX Anwendungen sind grundsätzlich immer dann erreichbar, wenn ein Internetanschluss zur
Verfügung steht. Die fertigen Anwendungen sind in der Steuerung komplett mit der Computermaus zu benutzen. Lediglich Eingaben von Daten erfolgen über die Tastatur. Menüs sollten bei
einer gut gemachten Anwendung selbsterklärend und einfach zu bedienen sein, sodass eine
kurze Einführung genügen sollte, um alle Bedienelemente und deren Möglichkeiten vollständig
zu kennen und nutzen zu können.
4. Fazit
Im Beitrag wurden Phasen des Entwicklungsprozesses eines digitalen Baumkatalogs aufgezeigt.
Dieser kann einen adäquaten und zukunftssicheren Ersatz von manuell geführten Dokumenten
darstellen und erbringt einen Mehrwert für die Verwaltung von Sach- und Geodaten eines Baumbestands. Die Kombination aus Sach- und Geodaten bringt viele Vorteile, wenn entsprechendes
Kartenmaterial zur Visualisierung zur Verfügung steht und mobile Endgeräte zur Datenerhebung
genutzt werden können.
Nach der Entwicklung einer Basisapplikation für PC’s soll eine Migration auf mobile Endgeräte
wie Smartphones oder Tablet-PC’s vorgenommen werden, um auch künftige Kontrollgänge
direkt und möglichst papierlos zu unterstützen.
Beim Datenbankentwurf wurde applikationsunabhängig und erweiterbar eine Schemastruktur
umgesetzt, die Daten für Verwaltungsprozesse, aber auch Besucherinformationssysteme bereithält und verwalten lässt. Insofern kann die erhobene Datenbasis auch weiteren Applikationen
zugänglich gemacht und in neuen Anwendungsszenarien genutzt werden.
Literatur
[Aus 10]
[Kud 07]
[Ram 09]
Aust, Dietmar; Kubicek, Denes; Pokolm, Jens-Christian: Oracle APEX und Oracle
XE in der Praxis. Mitp-Verlag, Heidelberg, 2010.
Kudraß, Thomas: Taschenbuch Datenbanken. Fachbuchverlag Leipzig, 2007.
Ramm, Frederik; Topf, Jochen: OpenStreetMap. Lehmanns Media, Berlin, 2. Auflage, 2009.
[Sau 09]
[Wen 08]
Sauer, P.; Heuschkel, S.: Datenbankbasierte Dokumentation des Schädlingsbefalls von Bäumen mit georeferenzierten Bildern.
Forschungsbericht der Beuth Hochschule Berlin, 2009, S. 129 – 132.
Wendland, Marc-Florian; Sauer, Petra: XQuery Update.
In: Entwickler Magazin, (2008), Nr. 2, S. 122 – 124.
75
76
Dipl.-Inf. (FH) Frank Herrmann | Beuth Hochschule für Technik Berlin
Kurzfassung
Freizeitanlagen der Bildung und Erholung unterliegen verschiedensten Anforderungen hinsichtlich der Pflege und Entwicklung ihrer Außenanlagen. Moderne Informationstechnologien
und hier speziell Geoinformationssysteme (GIS) können die Betreiber bei der Planung und zukünftigen Gestaltung unterstützen, wenn sie angepasste, leicht zu bedienende Werkzeuge bereitstellen. Die Open Source GIS Entwicklungsplattform uDig bietet einerseits interoperable
und standardisierte Schnittstellen für die Verarbeitung und Visualisierung von Geodaten und
andererseits eine ausgefeilte und modularisierte Architektur zur Anpassung und Erweiterung.
Abstract
Leisure and recreational facilities of education are subject to different requirements regarding
the maintenance and development of its open air spaces. Modern information technologies
and in this specific case geographic information systems (GIS) can be very helpful for the
operators to plan and design, if the tools provided by the system are adaptable and easy to
use tools. The Open Source GIS Development Platform uDig on one hand provides interoperable and standard interfaces for processing and visualization of geospatial data and on the
other hand a sophisticated and modular architecture for customization and extension.
1. Einleitung
Öffentliche Träger und Kommunen haben vielfältige Aufgaben und Pflichten hinsichtlich der
Nutzung und Bewirtschaftung der Außenanlagen ihrer Liegenschaften. Die Pflege und Entwicklung der Grünanlagen, des Gartenmobiliars oder auch der Spiel- und Sportplätze nimmt finanzielle und personelle Ressourcen in Anspruch und diese periodisch wiederkehrenden
Arbeitsprozesse sollen effizienter gestaltet werden. Der Einsatz geeigneter und kostengünstiger
Software für die Planung raumbezogener Gestaltungen kann ein Mittel der Wahl sein, um eigene Wirtschaftlichkeits- und Zielkriterien zu erreichen. Geografische Informationssysteme aus
dem Open Source Ökosystem sind von ihrer technischen und ergonomischen Basis her fähig,
die Lösung solcher Aufgaben adäquat zu unterstützen und darüber hinaus im Austausch zwischen Anwendern und der Entwicklergemeinschaft neue Impulse für die Weiterentwicklung der
Programme zu geben [She 08].
Die im Teilvorhaben Datenhaltung evaluierte und getestete GIS-Entwicklungsplattform uDig
(Akronym für nutzerfreundliches Desktop Internet GIS) soll im Weiteren einen Beleg dafür
geben.
2. Das freie Geoinformationssystem uDig – Userfriendly Desktop
Internet GIS
Seit 1994 arbeiten staatliche Institutionen, Firmen und Universitäten zusammen im Open Geospatial Consortium (OGC), um im Konsensprinzip Standards für die Interoperabilität von Geodiensten zu entwickeln. Eine wichtige Rolle im Prozess der Umsetzung und Anwendung dieser
Standards spielen Open Source Projekte, wie zum Beispiel die Serversoftware GeoServer, die
eine Referenzimplementierung des OGC ist, oder das freie geografische Informationssystem
uDig.
uDig ist eine Open Source Desktop GIS Entwicklungsplattform [Mit 08, S. 122]. uDig visualisiert
aus verschiedenen Quellen und Formaten Geodaten und besitzt die Funktionalität, Geometrie
und Sachdaten mit entsprechenden nutzerfreundlichen Desktop-Werkzeugen zu editieren.
Es kann Dank der Integration der Softwarebibliothek GeoTools Geodaten in lokal gespeicherten
Dateiformaten (wie z. B. Shape, GML Geography Markup Language), aus Geodatenbanken (wie
z. B. PostGIS, Oracle Spatial, ArcSDE) sowie über OGC-Webservices (Web Map Service, Web
Feature Service) verarbeiten. Es verfügt damit über vielfältige Möglichkeiten der Integration
von Daten in einer Ansicht/Karte. Es besteht des Weiteren die Unterstützung von KoordinatenReferenzsystemen aus den unterstützten Datenquellen und wenn nötig, eine Integration von
Daten verschiedener Referenzsysteme.
Abb. 1: Grafische Benutzeroberfläche von uDig
uDig unterstützt viele OGC-Standards, wie zum Beispiel Filter, Spatial Reference System und
Styled Layer Descriptor, welcher die Darstellung von Kartenebenen unabhängig von der Geometrie definiert. Damit eignet sich uDig entsprechend für die Erstellung eigener Symbolisierungen und Farbgebungen für Karten. uDig ist eine quelloffene Software (lizensiert nach Lesser
General Public License), die von einer wachsenden Benutzer- und Entwicklergemeinschaft gepflegt und eingesetzt wird. Entstanden aus einer Weiterführung eines staatlich geförderten kanadischen Programms im Jahr 2004 (Version 0.1) wurde die Software bis zum jetzigen Zeitpunkt
zu einer stabilen Version 1.2.1 gebracht. Im Laufe dieser Zeit haben einige Firmen aus dem GISUmfeld sich auf uDig spezialisiert und bieten Anpassungen und kommerziellen Support an.
77
78
Geschrieben ist die Software in der Programmiersprache Java und benutzt als Basisbibliothek
Java Topology Suite, welche eine Implementierung von Algorithmen für die Bearbeitung von
2D-Geometrien bereitstellt und den OGC-Standard Simple Features Specification for SQL
unterstützt.
uDig ist als Desktop GIS Entwicklungsplattform konzipiert, als Erweiterung der Eclipse Rich
Client Platform (RCP) programmiert und kann mittels eigener Module/Plug-ins mit Funktionalität erweitert werden.
Abkürzungen:
RCP – Rich Client Platform
EMF – Eclipse Modeling Framework
GEF – Graphical Editing Framework
WMS – Web Map Service
WFS – Web Feature Service
GML – Geography Markup Language
Abb. 2: Softwarearchitektur von uDig
Die Entwicklungsumgebung Eclipse basiert auf Equinox, der in Java implementierten OSGiArchitektur der Eclipse Foundation. Sie spezifiziert eine dynamische, komponentenbasierte
Serviceplattform für die Modularisierung und Verwaltung von Anwendungen und Diensten.
Module, sogenannte Bundles, beinhalten Klassen und Ressourcen, die mittels einer ManifestDatei und einer XML-Datei (plugin.mxl) beschrieben werden. Es werden Abhängigkeiten und
Sichtbarkeiten explizit festgelegt. Die Serviceplattform definiert einen Lebenszyklus für Module, womit jene zur Laufzeit hinzugefügt, ausgetauscht, aktualisiert oder ganz aus dem System
entfernt werden können. Vorteile für die Entwicklung von Softwaresystemen sind die Modularisierung und Entkoppelung, bessere Erweiter- und Wartbarkeit und der dynamische Austausch
von Modulen zur Laufzeit, die Versionierung und parallele Installation von Bundles sowie die
Wiederverwendbarkeit von Modulen zwischen unterschiedlichen OSGi-Implementationen.
3. Entwicklung von Plug-Ins mit Eclipse
Aufgrund der Vielfältigkeit, Ausgereiftheit und der guten Dokumentation der Funktionalität dieser GIS-Plattform konnte mit Hilfe der Programmierumgebung Eclipse anhand des Anwendungsfalls „Erstellung eines Lage- oder Standortplanes“ die Entwicklung des fachspezifischen GIS
„FEZPlaner“ in Betracht gezogen werden. Dazu wurden sogenannte Erweiterungspunkte innerhalb der uDig-Bibliotheken identifiziert, mittels derer man eigene Module/Plug-Ins hinzufügen
kann. Beim Anlegen eines neuen Plug-Ins werden innerhalb der Manifest-Datei und der
plugin.xml-Datei Einstellungsparameter und Erweiterungspunkte konfiguriert. uDig kennt
beispielsweise drei verschiedene Typen von Werkzeugen, die alle vom Erweiterungspunkt
net.refractions.udig.project.ui.tool abgeleitet werden:
· Action Tool: zum Ausführen einzelner Aktionen
· Modal Tool: Agiert im On/Off-Modus, verarbeitet Nutzereingaben
· Background Tool: Werkzeug das aktiv im Hintergrund arbeitet und z. B. auf einer Statusleiste Informationen ausgibt.
Um neue geographische Datenformate für die Verarbeitung innerhalb von uDig bereitzustellen,
kann auf die Erweiterbarkeit der GeoTools-Bibliothek zurückgegriffen werden. Dabei erfolgt
eine Transformation des ursprünglichen Datenformats in die GeoTools-Feature-Datenstruktur
durch die Implementierung der Schnittstelle DataStore.
GeoTools verarbeitet dabei:
· Feature, eine atomare geographische Einheit,
· FeatureType, Attribute eines Features,
· FeatureID, ein eindeutiger Identifikator für jedes Feature.
Zugriff auf die räumlichen Informationen erhält man über die Schnittstellen FeatureSource und
FeatureReader. uDig sammelt so angebundene Datenquellen in einem Katalog und macht sie
Plug-Ins zugänglich. Üblicherweise verfügen Datenbanken für den Zugriff mit Java über eine
JDBC-Schnittstelle. Auf diese Weise wird die im Kontext verwendete Oracle Datenbank mit
uDig/GeoTools verbunden und abgefragt.
4. Ergebnisse der Anwendungsfallanalyse und der Entwicklungsarbeit
Innerhalb des interdisziplinären Forschungs- und Entwicklungsprojekts BAER2FIT der Beuth
Hochschule für Technik Berlin wurden in Zusammenarbeit mit dem Freizeit- und Erholungszentrum (FEZ) innovative Informations- und Kommunikationslösungen entwickelt. Für die
Abb. 3: FEZPlaner
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80
ca. 100 Hektar große Waldparkanlage wurde folgendes Einsatzszenarium identifiziert, welches
folgende Anwendungsfälle umfasst:
· Erstellung von Lage- und Standortplänen,
· Entwicklung und Darstellung von Routen für typische Wegeverläufe für Veranstaltungen,
· Visualisierung von raumbezogenen Sachdaten wie Texte, Bilder, Videosequenzen,
· Entwicklung von Plänen für die zukünftige Gestaltung des Parks.
Anwender aus verschiedenen Abteilungen der Freizeiteinrichtung sollen, je nach fachspezifischer Anforderung, das Werkzeug „FEZPlaner“ für die Visualisierung und Bearbeitung der Geodaten benutzen. Ein erster Prototyp ist entstanden, der auf Basis der umfangreichen GISFunktionalität und angereichert um ein spezifisches Plug-In und einem Branding den Anwendungszweck erfüllt.
5. Zusammenfassung
Für die Entwicklung von spezialisierten GIS-Anwendungen in unterschiedlichen Themenbereichen,
wie zum Beispiel für Freizeiteinrichtungen und Parkanlagen, können Ansätze der klassischen
Verwendung von GIS-Funktionalität und anwendungsfallbezogene Anforderungen im Einklang
mit komponentenbasierten Entwicklungsumgebungen zum Erfolg führen. Dabei kommen die
Vorzüge einer objekt-relationalen Datenbank für räumliche Daten, wie Oracle Spatial und das
quelltextoffene Entwicklungsmodell der uDig-Plattform mit seiner Plug-In-Architektur zur
Geltung, wobei der Entwickler nicht ohne vertiefendes Wissen aus diesen Bereichen wird auskommen können.
Literatur
[Mit 08]
[She 08]
Mitchell, T., Christl, A., Emde, A. (2008): Web-Mapping mit Open Source-GIS-Tools.
O'Reilly, Köln.
Sherman, G.E. (2008): Desktop GIS: Mapping the Planet with Open Source Tools.
Pragmatic Programmers. O'Reilly, Köln.
Implementierung eines mobilen Geoinformationssystems –
eine Technologiebetrachtung
Frank Holtz B. Sc., Prof. Dr. Petra Sauer | Beuth Hochschule für Technik Berlin
Kurzfassung
Applikationen mit Geodaten auf mobilen Endgeräten sind ein wichtiger Trend. Probleme bei
der Umsetzung resultieren teilweise aus der Heterogenität der Mobilplattformen. Im Beitrag
werden einige Betrachtungen zur Umsetzung eines mobilen Geoinformationssystems auf Basis
der Software PhoneGAP angestellt. Die Software bringt Anwendungen auf Basis von HTML,
CSS und JavaScript als „App“ auf verschiedene Mobilplattformen und bietet eine Lösung für
das Heterogenitätsproblem.
Abstract
Applications with georeferenced data are an important trend. To some extent, problems in
realization occur due to the great diversity of mobile platforms. This article considers the
realization of a mobile system of geographical data on the basis of the software PhoneGAP.
This software brings applications on the basis of HTML, CSS and Java Script as an “App” on
different mobile platforms and provides a solution for the problem of heterogeneity.
1. Einleitung
Geodatenbasierte Anwendungen auf mobilen Endgeräten sind beim Endbenutzer angekommen.
Das Angebot von geodatenbasierten „Apps“ wächst permanent und wird entsprechend nachgefragt. Im Gegensatz zu den stationären Varianten ist die Heterogenität der Hardware und
Systemsoftware im mobilen Bereich für die Entwicklung von Applikationen nach wie vor ein
Problem.
Einen guten Lösungsansatz bietet die Entwicklungsumgebung PhoneGAP. Mit PhoneGAP können Applikationen einmal entwickelt und mit geringem Aufwand auf verschiedenen Mobilplattformen zur Verfügung gestellt werden. PhoneGAP nutzt die internen Browser der Mobiltelefone
um Anwendungen auszuführen und stellt einen Rahmen zur Verfügung, der es Entwicklern ermöglicht, die Software als „App“ zur Verfügung zu stellen. Die erstellte Software integriert sich
dabei fast vollständig in die Mobilplattform des Anwenders. Ein Anwender kann i. d. R. nicht
feststellen, ob die Software auf PhoneGAP basiert oder diese nativ für seine Plattform entwickelt wurde.
PhoneGAP stellt Schnittstellen für den Zugriff auf die Komponenten der einzelnen Mobilplattformen sowie ein Framework zur Paketierung der Applikation zur Verfügung. Die Applikation
läuft im Browser des Endgerätes und wird mit den Mitteln von HTML, CSS und JavaScript umgesetzt. Wenn man im Entwicklungsprozess Rücksicht nimmt, so kann mit wenigen Anpassungen
eine PhoneGAP Applikation auch im PC-Browser genutzt werden.
81
82
PhoneGAP besitzt zur Zeit leider keine Möglichkeit, native GUI-Elemente oder die Kartenschnittstelle der Mobilplattformen zu nutzen. Es gibt jedoch Planungen für die Implementierung von
Menüsystemen. Für die Umsetzung einer Kartenanwendung muss deshalb gegenwärtig eine
Alternative gefunden werden.
2. Performancebetrachtungen zu PhoneGAP
Die Entwicklungsumgebung PhoneGAP hat zwar den Vorteil weitestgehend plattformneutral zu
sein, jedoch gibt es durch den auf der Zielplattform zu interpretierenden HTML und JavaSciptCode Besonderheiten, die nachfolgend aufgeführt werden und durch eigene Implementierungserfahrungen belegt werden können.
Folgende Einschränkungen sollten bei der Entwicklung berücksichtigt werden:
· Verzicht auf große Bilder:
Wenn Bilder mit einer Größe über 500 k eingebunden sind, kann die Applikation ausgebremst werden [Bor 10]. Zu erklären ist dieses Verhalten durch den erhöhten Aufwand
an Arbeitsspeicher sowie das Extrahieren von Ausschnitten aus den Bilddateien und das
Skalieren. Damit muss die Karte in Kacheln aufgeteilt werden.
· Verzicht auf animierte GIFs:
Bei Verwendung von animierten GIF’s kann die Applikation ausgebremst werden. Animationen sollen mit CSS-Mitteln anstelle von JavaScript umgesetzt werden [Bor 10].
· Verzicht auf einen Online-Modus:
Im Onlinemodus werden Dateien, die für die Applikation benötigt werden, aus dem Internet nachgeladen [Bor 10]. Das Nachladen über Mobilfunkverbindungen kostet viel Zeit.
Mobilfunkverbindungen stehen auch nicht immer zur Verfügung. Aus diesen Gründen lehnt
Apple solche Applikationen ab [Maj 10, S. 6].
· Verwendung nur einer HTML-Seite:
Das Laden und Rendern von HTML-Seiten kostet Zeit und führt zu Verzögerungen. Elemente
sollen per JavaScript angezeigt beziehungsweise versteckt werden [Maj 10, S. 10].
· Reduktion des JavaScript-Codes:
Das iPhone nutzt nur 25 kb Speicher für den JavaScript-Interpreter. Durch Kompressionsprogramme und die Reduktion des Codeumfanges kann darauf Rücksicht genommen
werden [Maj 10, S. 10].
3. Relevante Kartenanwendungen
Es gibt verschiedene Kartenanwendungen, die für die Verwendung mit PhoneGAP und für den
Browser in Frage kommen. Im folgenden werden Google Maps, OpenLayers, khtmlib und touchMapLite hinsichtlich ihrer Verwendbarkeit auf Mobiltelefonen verglichen.
Die folgenden Daten beziehen sich auf die jeweiligen Beispiele mit eingebundener OpenStreetmap-Karte. Die übertragenen Kartenkacheln wurden bei der Größenbetrachtung nicht mitberechnet.
Zur besseren Vergleichbarkeit wurden die CSS-Dateien und der JavaScript-Code minimiert.
Durch das Minimieren wird der Code auf das Notwendigste reduziert. Für CSS-Dateien wurde
der Dienst CSSCompressor (http://www.cssdrive.com/index.php/main/csscompressor) genutzt. Für den JavaScript-Code wurde JSMin (http://jscompress.com/) eingesetzt. Die Daten
von Google wurden nicht nachbearbeitet, da diese nur online eingebunden werden dürfen.
Google Maps
OpenLayers
khtmlib
touchMapLite
Lizenz
Closed Source
Google
BSD
LGPL
Apache License
V2.0
Version
3
210
83
SVN: rac98
Größe Beispielumsetzung
JS: 58K/7
Dateien
CSS: 9K/2 D.
JS: 1,6MB/241 D.
Grafik: 32K/CSS:
9K/2 D.
JS: 41K/1 Datei
CSS: 12K/2
Dateien
JS: 60K/8
Dateien
Grafik: 12K/2 D.
Tab. 1: Vergleich Karten-Bibliotheken für Browser
Der Vergleich der Lösungen zeigt bereits in der Umsetzung gravierende Unterschiede. OpenLayers ist die leistungsfähigste Variante mit einem sehr großen Funktionsumfang, der sich jedoch in umfangreichem JavaScript-Code niederschlägt. Damit ist diese Kartenanwendung
verglichen mit den anderen Lösungen für mobile Endgeräte nicht so gut geeignet.
Google Maps steht nur online zur Verfügung und ist damit nicht für eine Lösung geeignet, die
auch ohne Internetverbindung funktionieren muss.
khtmlib und touchMapLite sind im Verhältnis zu OpenLayers sehr kleine Komponenten. khtmlib
besitzt Funktionalitäten wie stufenloses Zoomen und flüssiges Bewegen, wodurch sich eine
angenehmere Benutzung auf mobilen Endgeräten ergibt. Beim Test auf einem Android 2.2 Mobiltelefon erwies sich touchMapLite gegenüber khtmlib als etwas langsamer und unkomfortabler. TouchMapLite hätte im Zusammenhang mit den definierten Anforderungen den Vorteil
eines Cachings der Kacheln.
Seit Jahresbeginn wurde die Bibliothek khtmlib auf das Simple map API von OpenStreetMap
umgestellt. Die Bibliothek wurde hierbei umfangreichen Änderungen unterworfen. Durch diese
Veränderung kann die Software zur Kartendarstellung einfach gegen eine andere ersetzt werden.
khtmlib kann eine gute Wahl zur Darstellung von Karten in PhoneGAP Applikationen sein. Von
Vorteil wäre die einfache Schnittstelle, die hoffentlich weitere Implementationen bringt. Nachteilig ist die LGPL-Lizenz wenn die Software über die Plattform von Apple verbreitet werden
soll. Hier kann es Inkompatibilitäten zwischen der LGPL und den Nutzungsbedingungen von
Apple geben. Wer hier mehr Sicherheit möchte, sollte touchMapLite einsetzen.
83
84
4. Auswahl einer Benutzeroberfläche
Die Entwicklungsumgebung PhoneGAP stellt keine eigene Benutzeroberfläche zur Verfügung.
Die Benutzeroberfläche muss mit den Mitteln des Browsers emuliert werden.
Für die Emulation einer iPhoneoberfläche stehen das iPhone User Interface Framework (iui),
das unter der Adresse http://code.google.com/p/iui/ beheimatet ist, und iWebKit (http://iwebkit.net) zur Verfügung. Beide Bibliotheken erzeugen die Benutzeroberfläche durch Stylesheets
(CSS). Zur Darstellung werden spezielle Stylesheet-Erweiterungen der WebKit Browser Engine
genutzt. WebKit ist Basis für Apples Browser, Google Chrome, den Android-Browser und weitere
Browser. Im Gegensatz zu iWebKit nutzt iui mehr JavaScript, bietet dafür jedoch zusätzliche
grafische Effekte.
Zum Vergleich wurde ein Beispiel mit iui und iWebKit umgesetzt. Der JavaScript- und CSS-Code
von iui wurde durch den „Packer“ von Dean Edwards http://jscompress.com/ und
http://www.cssdrive.com/index.php/main/csscompressor reduziert. Der Code des iWebKit ist
bereits in der Downloadversion reduziert.
iui
iWebKit
Lizenz
New BSD Licencse
LGPL v3
Version
0.40-dev2
504
Umsetzung
HTML, CSS, JavaScript
HTML, CSS
Größe Beispielumsetzung
HTML: 2,5K/1 Datei
CSS: 8,4K/4 Dateien
JavaScript: 10,7K/1 Datei
Grafiken: 2,2K/6 Dateien
Gesamt: 23,8K/12 Dateien
HTML: 4,3K/2 Dateien
CSS: 21,4K/1 Datei
JavaScript: 0,3K/1 Datei
Grafiken: 2,7K/5 Dateien
Gesamt: 28,7K/9 Dateien
Funktionsumfang
Animationen
Buttons
Buttons
Footer
Formulare
Listen
Menüs
Navigation
Textboxen
Trio/Duo-Buttons
(Navigation)
Formulare
Listen
Menüs
Navigation
Tab. 2: Vergleich iui und iWebKit
Die Beispiele wurden mit Google Chrome getestet. Dieser Browser basiert, wie viele mobile
Browser, auf iWebKit. Das Ergebnis der Beispielimplementierung stellt sich mit Google Chrome
folgendermaßen dar:
Abb. 1: Vergleich Home iui (links)
und iWebKit (rechts)
Die Variante mit iWebKit kann gegenüber iui auf zusätzliche Elemente zurückgreifen. Verwendet
man andere Browser, die nicht auf iWebkit basieren, so ist die Darstellung von iui deutlich
besser, für Desktop-Browser sollte jedoch eine andere Oberfläche umgesetzt werden.
Die Darstellung von Textboxen wurde in der getesteten iui Version 0.4 noch nicht umgesetzt.
Die beste in den Tests erzielte Darstellung sieht folgendermaßen aus:
Abb. 2: Vergleich Textbox iui
(links) und iWebKit (rechts)
Abschließend ist festzustellen, dass sich im Moment iWebKit besser als Basis für eine iPhone
ähnliche Benutzeroberfläche eignet. Ein Menü und Informationsseiten können damit umgesetzt
werden. Darüber hinaus funktioniert iWebKit auch ohne JavaScript, was Vorteile bei der Verwendung von PhoneGAP aufgrund der Reduzierung des Codeumfanges bringt.
Mit iWebKit kann sowohl eine App-Version auf Basis von PhoneGAP als auch eine Online-Version für mobile Browser erstellt werden.
Android-Geräte können mit iWebKit ebenfalls versorgt werden. Da das Bedienkonzept von
Android sich von dem eines iOS-Gerätes unterscheidet, sollte die iWebKit Oberfläche nur als
85
86
Onlineversion für Mobile Browser zum Einsatz kommen. Installierbare Android-Applikationen
benötigen eine an Android angepasste Oberfläche, um eine einheitliche Benutzerschnittstelle
anbieten zu können.
Die Emulation von Android und iOS-Oberflächen könnte zum Beispiel durch sencha-touch
(http://www.sencha.com/) erfolgen, jedoch ist diese Bibliothek sehr JavaScript-lastig, was
eventuell zu einer schlechten Anwendungsperformance unter PhoneGAP führen kann.
5. Einschränkungen der ausgewählten Komponenten
Die ausgewählten Komponenten decken einen großen Teil der benötigten Funktionalität für ein
mobiles Geoinformationssystem ab. Eine entsprechende Applikation kann mit relativ geringem
Anpassungsaufwand für Browser und mobile Plattformen erstellt werden.
Beim Erstellen der Benutzeroberflächen muss auf jede Plattform Rücksicht genommen werden.
Für eine gute Bedienbarkeit müssen mindestens drei Oberflächen erstellt werden:
· PC Browser:
Diese Oberfläche kann von einem großen Bildschirm ausgehen und auch auf umfangreiche
JavaScript Bibliotheken zurückgreifen.
· Mobile Browser und iPhone:
Hierfür bietet sich iWebKit an. Diese Oberfläche ist schlank und auf kleine Bildschirme abgestimmt.
· Android Applikation:
Der Anwender merkt nicht, dass die Applikation im Browser ausgeführt wird. Dementsprechend sollte die Applikation auch das Aussehen an Android anpassen. Zusätzlich müssen
die Tasten [Menü], [Suche] und [Zurück] bedient werden.
6. Fazit und Ausblick
Der Beitrag zeigt auf, dass mithilfe der Entwicklungsumgebung PhoneGAP ein plattformübergreifendes Geoinformationssystem entwickelt werden kann. Da die Anwendung im Browser abgearbeitet wird und im Moment von PhoneGAP keine Schnittstellen für das Erstellen einer
plattformspezifischen Benutzeroberfläche angeboten werden, müssen an dieser Stelle einige
Besonderheiten berücksichtigt werden, die im Beitrag dargelegt wurden.
Zur Zeit entstehen zahlreiche Alternativen und Erweiterungen, sodass sich für die bestehenden
Besonderheiten zukünftig brauchbare Lösungen finden werden.
Literatur
[Bor 10]
Born: Phonegap / Performance tips for device.
http://phonegap.pbworks.com/Performance-tips-for-device.
[Maj 10]
[Hol 11]
Maj, Fil: PhoneGap Development Best Practices.
http://www.phonegap.com/wp-content/uploads/2010/04/SeattleBestPractices2010.pptx.
Holtz, Frank: Plattformübergreifende Visualisierung gemischter Geodaten. Bachelorarbeit, Beuth Hochschule für Technik Berlin, 2011.
87
88
Dr. Jana Chmieleski | Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde und
Dipl.-Inf. (FH) Frank Herrmann | Beuth Hochschule für Technik Berlin
Kurzfassung
Die Verfügbarkeit, Qualität, Zugänglichkeit und gemeinsame Nutzung von Geodaten ist für naturschutzfachliche Forschungsprojekte von zentraler Bedeutung. Zwei derzeit anlaufende Forschungsprojekte am Fachbereich Landschaftsnutzung und Naturschutz der Hochschule für
nachhaltige Entwicklung Eberswalde werden genutzt, um in einem Entwicklungsprozess ein
strukturiertes Geodatenmanagement sowie den Interessen der Nutzer (Fachnutzer, Öffentlichkeit) angepasste Abfrage- und Visualisierungsroutinen zu konzeptionieren und zu implementieren. Dies soll auf der Basis von Open Source Software erfolgen.
Abstract
The availability, quality, accessibility and sharing of spatial data for nature conservation research projects are of key importance. Two currently incipient research projects at the Department of Landscape Management and Nature Conservation of the University for
sustainable development of Eberswalde are used to conceptualize and implement a structured geodata management as well as the interests of the users (professional users, general
public) customized query and visualization of routines in a development process. This extension should be based on open source software.
1. Einleitung
Das Ursache-Wirkungsgefüge zwischen Ökosystemkomponenten ist von großer Komplexität,
regional differenziert, nicht linear und weist eine Vielzahl von Rückkoppelungen und Wechselwirkungen sowohl mit anderen Kompartimenten der Ökosysteme als auch mit anthropogenen
Einflüssen, wie z. B. der Landnutzung, auf [Sac 08; Fis 07]. Daher sind umfangreiche Datensätze
(sowohl hinsichtlich ihrer räumlichen Verbreitung als auch bezüglich der Erhebungsparameter
und -frequenz) nötig, um belastbare Trends zur Wirkung von z. B. Klimaänderungen auf die Ökosysteme identifizieren zu können. Zwei derzeit anlaufende Forschungsprojekte am Fachbereich
Landschaftsnutzung und Naturschutz der Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde
(1. Wissenschaftliche Begleitung des Entwicklungs- und Erprobungsprojektes „Rieselfeldlandschaft Hobrechtsfelde“ beauftragt durch das deutsche Bundesamt für Naturschutz sowie 2.
Naturschutzfachliche Dauerbeobachtung im Nationalpark Unteres Odertal) werden genutzt,
um einen Entwicklungsprozess in Gang zu setzen, der zum Ziel hat, ein strukturiertes Geodatenmanagement sowie den Interessen der Nutzer (Fachnutzer, Öffentlichkeit) angepasste Abfrage- und Visualisierungsroutinen zu konzeptionieren und zu implementieren. Dies soll auf
der Basis von Open Source Software erfolgen.
2. Erhebung von raumbezogenen Daten
In naturschutzfachlichen Projekten werden umfangreiche Daten mit Geobezug erhoben (siehe
Abb. 1, Tab. 1). Es handelt sich dabei sowohl um Punkt-, Linien- als auch Polygon bezogene
Daten mit unterschiedlichen Erhebungsfrequenzen. Die Erhebung von Vegetationsdaten erfolgt
beispielsweise ein- bis zweimal pro Jahr, hydrologische Daten werden oft im Monats-, Wochen
bzw. Tagesrhythmus erhoben, faunistische Erhebungen, wie z. B. eine Kartierung von Brutvögeln erfolgt an sechs Zeitpunkten im Jahr. Dies stellt nur einen kleinen Ausschnitt aus der
Variabilität der erhobenen Daten dar; für den konkreten projektbezogenen Fall erfolgt die Festlegung der Parameter und deren Erhebungsfrequenz in Abhängigkeit von der Fragestellung,
die es zu untersuchen gilt. Neben den konkret projektbezogenen Analysen dieser Daten, die
sich aus der Fragestellung des Projektes ergeben, sind die Daten oft von großem Interesse für
die Öffentlichkeit, da sie in entsprechend aufbereiteter Form Detailinformationen zu naturwissenschaftlichen Zusammenhängen, wie z. B. dem Erhaltungszustand und der Entwicklung von
Großschutzgebieten geben. Dies erfordert angepasste Abfrage- und Visualisierungsroutinen,
die sich an den Interessen der Nutzer orientieren. Der mögliche Aussagegehalt steigt mit der
Länge des Erhebungszeitraumes, sodass auch Altdaten mehr und mehr von Interesse sind, da
sie z. B. im Abgleich mit aktuellen Daten Aussagen zu klimainduzierten Veränderungen erlauben. Bei beiden o. g. Vorhaben geht es um die Dokumentation, Analyse und Bewertung mittelbis langfristiger Veränderungen des natürlichen Inventars sowie einer quantitativen Bilanzierung der Auswirkungen des Klimawandels und der Wirkung von Maßnahmen zur Gegensteuerung.
Das Projektgebiet „Rieselfeldlandschaft Hobrechtsfelde“ ist ein stadtnaher (Berlin) extrem anthropogen veränderter Naturraum, wobei ein gravierendes Problem der Wassermangel ist. In
enger Kooperation mit der örtlichen Forstverwaltung wird u. a. die Auswirkung von Waldumbaumaßnahmen untersucht. Dazu wird ein umfangreiches boden- und bestandshydrologisches
Messfeld mit kontinuierlicher Erfassung der Bodenfeuchte in verschiedenen Tiefen, der Grundwasserstände, des Stammablaufs, der Niederschlagsmengen und weiterer Parameter installiert, auf deren Basis die Grundwasserneubildungsrate modelliert wird. Schwerpunkt der
naturschutzfachlichen Dauerbeobachtung im Nationalpark Unteres Odertal (Bundesland
Abb. 1: Beispielhafte Visualisierung der Untersuchungsplots
(notwendigerweise Verknüpfung
mit Geobasisdaten)
89
90
Brandenburg) ist ein kontinuierliches Umweltmonitoring der Entwicklung bisher landwirtschaftlich genutzter Flächen in natürliche, vom Menschen nicht beeinflusste Biotope. Es handelt sich
um eine Auenlandschaft, die in ihrer Hydrologie stark durch die bisherige Nutzung geprägt ist
und zukünftig erheblichen Änderungen des Wasserhaushaltes im Zusammenhang mit klimatischen Änderungen unterliegen wird. Hierbei spielen insbesondere auch Untersuchungen zu
Überflutungsereignissen, deren Häufigkeit und Management im Kontext der Landschaftsnutzung eine Rolle.
Beispiele für
Datenerhebungen
Typ
Geodaten
Pflichtmodule im Studiengang Landschaftsnutzung
Naturschutz (Lanu2)
Lehre
jährliche Boden- und Wasseruntersuchungen
Studienpartner Ökobetrieb
Lehre
diverse
Bachelor- und
Masterarbeiten
Graduierungsarbeiten
diverse
Wissenschaftliche Begleitforschung Hobrechtsfelde
Forschungsprojekt
umfangreiche kontinuierliche
Daten zu Flora, Fauna,
Boden, Wasser
Solarboot Werbellinsee
Kooperationsprojekt
Solarboot-Daten (Energieverbrauch, Geschwindigkeit
etc.), Wasserdaten...
Naturschutzfachliche Dauerbeobachtung im Nationalpark Unteres Odertal
Forschungsprojekt
umfangreiche kontinuierliche
Daten zu Flora, Fauna,
Wasser, Boden
Fragebogenerhebungen, z. B. Lehre, Forschungsprojekte
aus dem Tourismusbereich,
Umweltbildung
bezogen auf administrative
Einheiten (z. B. Landkreise)
Tab. 1: Beispiele für Datenerhebungen
3. Anforderungen an das Geodatenmanagement
Die Verfügbarkeit, Qualität, Zugänglichkeit und gemeinsame Nutzung von digitalen Geoinformationen ist für naturschutzfachliche Forschungsprojekte von zentraler Bedeutung, da deren
Nachnutzung zum einen potenzielle Synergien bereithält und zum anderen im Sinne der Nachhaltigkeit langfristig verfüg- und nutzbar sein sollten.
Während bisher im Umweltbereich vor allem Desktop-GIS zum Einsatz kommen, stellt die Integration verteilter Daten, gerade bei interdisziplinär ausgerichteten Projekten, eine neue Anforderung dar. Dabei muss ein Zugriff aller Nutzer auf Daten der Projektpartner gewährleistet
sein, sodass alle Benutzer erfassen, editieren, analysieren, visualisieren und auswerten können. Das Retrieval der Daten erfolgt über ein semantisch verknüpftes Graphennetzwerk und
wird über eine zentralisierte Schnittstelle realisiert, die eine Verknüpfung der Daten erlaubt.
Es handelt sich dabei um eine Technologie, die auf offene Standards setzt. Ziel ist der Aufbau
eines Geodatenmanagements (Middleware), unter Verwendung der Normen und Standards ISO,
W3C, OGC, GDI-DE und GDI-Berlin/Brandenburg.
Zunächst werden Anforderungen an die Funktionalität, Ausgestaltung der Benutzerschnittstellen, Handhabung und Benutzerführung identifiziert (Anforderungsanalyse). Auf Grundlage
dieser Informationen erfolgt die Evaluation von bestehenden Metainformationssystemen und
gegebenenfalls Anpassung oder Neufassung von Metainformation für die Koppelung der strukturell äußerst heterogenen Informationsobjekte (Punkt-, Flächen- und Sachdaten, Dokumente,
Simulationsmodelle und Literaturzitate). Metadaten dienen dem Transfer, der Archivierung und
Auswertung von Daten und müssen daher folgende Bedingungen erfüllen: sie müssen verstehbar sein, informativ und nachhaltig auswertbar. In diesem Zusammenhang spielen auch neu
zu konzipierende oder bestehende Metainformationssysteme auf Basis von OGC-Standards,
wie z. B. GeoMIS BE/BB, für das Datenretrieval innerhalb einer Geodateninfrastruktur eine wesentliche Rolle. Neben Grundinformationen über ein Dokument, wie z. B. Angaben über Autor,
Titel oder Zeitpunkt der Veröffentlichung, ist gerade bei komplexen Daten eine aussagekräftige
Beschreibung der Daten durch die jeweiligen Fachleute von Bedeutung. Bestandteil des Konzeptes ist eine Beschreibung von Schnittstellen (u. a. zu bestehenden Datenbanken, Zugriff auf
verteilte Daten). Von großer Bedeutung für den nutzerfreundlichen Zugang zu den Daten ist
die Erarbeitung (Definition) von Datensichten als Datenteilmengen und Datenverknüpfungen
zwischen Datenbankinhalten sowie die Entwicklung komfortabler Abfragekomponenten insbesondere zu thematischen, zeit-, raumund textbezogenen Aspekten mit unterschiedlicher
Präsentation der Anfrageergebnisse (wichtige Informationen: Angaben zu den Monitoringstandorten, den laufenden Untersuchungsprogrammen und Aktivitäten sowie zu vorliegenden
Untersuchungsergebnissen). Die Konzeption wird eine Auswahl von Simulationen und Modellbildungen anhand fachlicher Kriterien enthalten sowie Vorschläge für Testszenarien. Abschließend wird eine Auswahl und Evaluation von entsprechender Hard- und Software (u. a.
Datenbanken, WebGIS) nach den Kriterien Wartbarkeit, Erweiterbarkeit, Modularisierung, Kosten, Sicherheit, Skalierbarkeit sowie Einhaltung von Standards (z. B. OGC = Open Geospatial
Consortium) durchgeführt.
4. Zusammenfassung
An der Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde gibt es eine Vielzahl von Aktivitäten,
in denen Ökosysteminformationen erhoben werden (z. B. Ökosystemare Umweltbeobachtung
des Landes Brandenburg, Naturschutzfachliche Dauerbeobachtung im Nationalpark Unteres
Odertal). Den unterschiedlichen Zwecken der Erhebungen entsprechend, liegt ein heterogener
(Methodik, Aufnahmeparameter und -frequenz) verteilter Datenbestand vor. Dieser birgt einerseits in seiner Gesamtheit ein großes Potenzial für die Auswertung von naturschutzrelevanten
Aspekten, ist aber wegen seiner Zersplitterung und methodischen Heterogenität bisher nicht
zielführend für umfassende und großräumige Auswertungen einsetzbar. Es besteht ein großes
öffentliches Interesse an Informationen und gesetzlich verpflichtenden nationalen und internationalen Anforderungen, z. B. der Berichterstattung über Natura2000 Gebiete oder die
91
92
Biodiversität von Ökosystemen. Zur Steigerung der fachlichen und finanziellen Effizienz und
Vergleichbarkeit aktueller Erhebungsprogramme ist eine verbesserte Zusammenarbeit zwischen
den autorisierten Institutionen der Datenerfassung notwendig.
Literatur
[Fis 07]
[Sac 08]
Fischlin, A., Midgley, G.F., Price, J.T., Leemans, R., Gopali, B., Turley, C., Rounsevelli,
M.D.A., Dube, O.P., Tarazona, J., Velichko, A.A. (2007): Ecosystems, their properties,
goods, and services. Climate Change 2007: Impacts, Adaptation and Vulnerability.
Contribution of Working Group II to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, M.L. Parry, O.F. Canziani, J.P. Palutikof, P.J.
van der Linden and C.E. Hanson, Eds., Cambridge University Press, Cambridge, 211 –
272.
Sachverständigenrat für Umweltfragen (2008): Umweltgutachten 2008: Im Zeichen
des Klimawandels. Hausdruck des SRU.
93
Pflanzenentwicklung und
-gesundheit im
Großen Tropenhaus
94
Populationsdynamische Untersuchungen zum Schädlingsaufkommen nach der Neubepflanzung des Großen Tropenhauses
im Botanischen Garten Berlin
Dipl.- Ing. (FH) Silke Schmolling, Prof. Dr. habil. Hartmut Balder | Beuth Hochschule
für Technik Berlin
Kurzfassung
Um die besondere Vielfalt der tropischen Gehölze den Besuchern in Freizeit- und Schauanlagen gesund und vital zu präsentieren, bedarf es vieler Kenntnisse über die Pflanzen und ihrer
Lebensweisen. Nach der Wiedereröffnung des Großen Tropenhauses im Botanischen Garten
Berlin im September 2009 eröffnete sich die Möglichkeit, die Pflanzen in der neuen Umgebung
unter veränderten Kulturbedingungen zu begleiten. Durch regelmäßiges Monitoring an ausgewählten Pflanzen sollten frühzeitig auftretende Pflanzenschäden und -schädlinge erkannt
und in ihrer phytopathologischen Bedeutung verstanden werden.
Abstract
Presenting the exceptional variety of tropical groves to the visitors of leisure and exhibition
facilities in a healthy and vital way requires special knowledge of the plants and their living.
The reopening of the large Greenhouse in the Botanical Garden Berlin in September 2009 offered the possibility of supervising the plants in their new environment under altered conditions in cultivation. Regular monitoring of selected plants is supposed to identify plant
damages and pests at an early stage and to understand their phytopathological meaning.
1. Einleitung
Im Tropenhaus des Botanischen Gartens herrschen besondere Bedingungen für die gesamte
Pflanzenvielfalt vor. Die sehr große Anzahl unterschiedlicher Pflanzen aus verschiedenen Teilen der Welt unter einem „Dach“ zum gesunden Wachsen zu bringen, stellt eine große Herausforderung der pflegenden Gärtner vor Ort dar. Zum einen müssen die abiotischen Faktoren
wie Temperatur-, Licht-, Wasser- und Nährstoffverhältnisse der tropischen Pflanzen beachtet
werden, um dem Besucher vitale und gesunde Pflanzen präsentieren zu können. Zum anderen
sollten Schadorganismen schnell und sicher bestimmt werden, um rechtzeitig gezielte Gegenmaßnahmen einzuleiten. Hierbei können biotechnische Methoden zur Überwachung des
Schädlingsaufkommens hilfreich sein. Im Monitoring werden im Pflanzenschutz, neben direkten Pflanzenuntersuchungen, Farbtafeln sowie Licht- und Pheromonfallen verwendet. Dabei
werden natürliche Reaktionen der Schadorganismen auf physikalische oder chemische Reize
ausgenutzt. Diese Verfahren dienen zur Manipulation bestimmter Verhaltensweisen von tierischen Schaderregern. Physikalische Signale in Form von akustischen oder optischen Reizen,
chemische Signale und Wirkstoffe in Form von Endo- und Exohormonen sowie allelochemische
Stoffe in Form von Kairomonen oder Allomonen finden in vielen pflanzenbaulichen Bereichen
eine erfolgreiche Anwendung [For 2000; Hal 2007].
95
96
Populationsdynamische Untersuchungen zum Schädlingsaufkommen
2. Überwachung der Schädlingspopulation durch biotechnische
Verfahren
2.1 Methodik
Im Zeitraum von April bis November 2010 wurde vierwöchentlich ein Monitoring zur Ermittlung
von Schädlingspopulation durchgeführt. Das Vorkommen fliegender Schadorganismen wurde
mithilfe verschiedener Farbtafeln untersucht. In zwei Bestandshöhen (stehend in ca. 1,5 m und
hängend in 6 m, s. Abb. 1 – 3) wurden gleichmäßig jeweils sechs rote, weiße, gelbe und blaue
Leimtafeln/Höhe ausgebracht. Die durch den optischen Reiz angelockten Tiere blieben an der
mit Insektenleim bestrichenen Oberfläche kleben.
Abb. 1: Farbtafeln im Pflanzenbestand (Foto: Schmolling)
stehende Farbtafeln
Annex 4
Rottafel
Gelbtafel
12
Moose
Blautafel
Weißtafel
Seitenbeet 1
1
Nepenthes
Grotte
Annex 1
2
11
21
2
1
21
2
17
22
8
3
20
10
16
23
19
14
15
7
3
16
9
8
9
4
15
3
24
10
4
19
11
9
D
22
C
12
24
14
B
13
A
10
11
7
4
18
23
5
5
16
20
12
6
18
8
Annex 3
Bromelien
5
13
7
1
Cycas rumphii
7 Erythrina sandwicensis
2
Zamia neurophyllidia
8 Munroidendron racemosum
9 Couroupita guianensis
4 Strophanthus divaricatus
10 Coccoloba pubescens
Welwitschia
Plumera rubra
19 Cedrela fissilis Mell.
Chrysophyllum cf. oliviform
20
Holocalyx balausae
15
Coccoloba diversifolia
21
Anthurium salvinicae
16
Aristolochia arborea
22
Lobelia salicina
Aristolochia tricaudata
23
Jatropha multifida L.
24
Thevetia ahouai
11
Heliconia caribaea
17
12
Parmentiera aculeata
18
Ficus religiosa
6 Combretum kraussii
6
14
13
3 Dombeya wallichii
5
6
Strelitzia nicolai
Annex 2
Abb. 2: Aufteilung der stehenden
Farbfallen, Nennung und Ver teilung der Indikatorpflanzen
Nach einem festgelegten Boniturrhythmus wurden die Tafeln getauscht und ausgewertet. Die
Organismen wurden quantitativ erfasst, den wesentlichen Insektenordnungen (Tab. 1) zugeordnet und nach Pflanzenschädlingen und Gegenspielern unterschieden. Fänge, die nicht eindeutig zugeordnet werden konnten, wurden nicht in die Auswertung miteinbezogen.
Hängende
H
ängende F
Farbtafeln
a rb ta fe l n
Gelbtafel
Rottafel
Nepenthes
12
Moose
Weißtafel
Weißtafel
Blautafel
Seitenbeet 1 17
1
Annex 1
2
Annex 4
15
16
11
14
Grotte
2
18
13
10
3
3
19
4
D
C
B
A
12
20
4
9
5
11
21
5
8
6
Annex 3
Bromelien
7
7
8
22
6
9
10
23
Welwitschia
Annex
Anne
Anne
ex 2
e
Abb. 3: Aufteilung der hängenden
Farbtafeln
Gespanntes Seil
Diptera (Zweiflügler)
Hemiptera (Schnabelkerfe)
Hymenoptera (Hautflügler)
Coleoptera (Käfer)
Neuroptera (Netzflügler)
Lepidoptera (Schmetterlinge)
Thysanoptera (Fransenflügler)
Tab. 1: Übersicht der Insektenordnungen
Abb. 4: Alkoholfalle am Umlufturm im
Großen Tropenhaus (Foto: Balder)
Des Weiteren wurden vier Trichterfallen (Abb. 4) mit einer 0,1-prozentigen alkoholischen Lösung an den Umlüfttürmen, ebenfalls in einer Höhe von 6 m, befestigt. Die Auswertungen erfolgten wöchentlich und die Erfassung der angelockten Tiere wurde wie bei den Farbtafeln
nach Insektenordnung, Schädling oder Nützling differenziert.
2.2 Ergebnisse
Die Auswertung der Farbtafeln erfolgte durch Auszählen der Tiere an der klebrigen Oberfläche
mit Hilfe von leistungsstarken Lupen. In den folgenden Diagrammen (Abb. 5 – 12) sind das
quantitative Auftreten der Insektenordnungen insgesamt und die Summe der verschiedenen
Farbtafeln je Boniturtag über den Zeitraum von April bis November des Jahres 2010 dargestellt.
97
98
Ordnung Diptera (Zweiflügler)
Diptera auf stehenden Farbtafeln
Diptera auf hängende Farbtafeln
232000000
900000000
inges. Summen
gelb
rot
blau
insges. Summen
weiß
gelb
rot
blau
weiß
176250000
Anzahl
Anzahl
675000000
450000000
120500000
225000000
64750000
0
22.04.
20.05.
10.06.
10.07.
07.08.
11.09.
15.10.
9000000
13.11.
22.04.
20.05.
10.06.
10.07.
Boniturdatum
07.08.
11.09.
15.10.
13.11.
Boniturdatum
Abb. 5 und 6: Populationsentwicklung von Diptera in Bodennähe und über dem Pflanzenbestand
Ordnung Hemiptera (Schnabelkerfe)
Hemiptera auf hängenden Farbtafeln
Hemiptera auf stehenden Farbtafeln
53000000
70000000
insges.Summen
gelb
rot
blau
insges.Summen
weiß
gelb
rot
blau
weiß
39750000
Anzahl
Anzahl
52500000
35000000
17500000
26500000
13250000
0
22.04.
20.05.
10.06.
10.07.
07.08.
11.09.
15.10.
0
13.11.
22.04.
Boniturdatum
20.05.
10.06.
10.07.
07.08.
11.09.
15.10.
13.11.
Boniturdatum
Abb. 7 und 8: Populationsentwicklung von Hemiptera in Bodennähe und über dem Pflanzenbestand
Ordnung Hymenoptera (Hautflügler)
Hymenoptera auf stehenden Farbtafeln
Hymenoptera auf hängenden Farbtafeln
80000000
45000000
insges.Summen
gelb
rot
blau
weiß
insges.Summen
rot
blau
weiß
33750000
Anzahl
Anzahl
60000000
gelb
40000000
20000000
22500000
11250000
0
0
22.04.
20.05.
10.06.
10.07.
07.08.
11.09.
15.10.
13.11.
22.04.
20.05.
10.06.
10.07.
Boniturdatum
07.08.
11.09.
15.10.
13.11.
Boniturdatum
Abb. 9 und 10: Populationsentwicklung von Hymenoptera in Bodennähe und über dem Pflanzenbestand
Ordnung Coleoptera (Käfer)
Coleoptera auf hängenden Farbtafeln
Coleoptera auf stehenen Farbtafeln
198000000
500000000
insges. Summen
gelb
rot
blau
weiß
insges.Summen
rot
blau
weiß
148500000
Anzahl
375000000
Anzahl
gelb
250000000
99000000
49500000
125000000
0
0
22.04.
20.05.
10.06.
10.07.
07.08.
Boniturdatum
11.09.
15.10.
13.11.
22.04.
20.05.
10.06.
10.07.
07.08.
11.09.
15.10.
Boniturdatum
Abb. 11 und 12: Populationsentwicklung von Coleoptera in Bodennähe und über dem Pflanzenbestand
13.11.
Über die gesamte Vegetationsperiode 2010 (April bis November) konnten viele Insekten mithilfe der farbigen Leimtafeln angelockt werden, ihr Auftreten war in Bodennähe stets höher
als über dem Bestand. Insekten aus der Ordnung Diptera waren mengenmäßig am häufigsten
vertreten. Im Allgemeinen handelte es sich hier um gewöhnliche Fliegen und Mücken. Die Anzahl der Tiere, die den Ordnungen Hemiptera, Hymenoptera (Abb. 7 – 10), Lepitoptera, Thysanoptera und Neuroptera zugeordnet werden konnten, waren im Verhältnis zu den gefangenen
Dipteren sehr gering.
Im August 2010 kam es zu einem deutlichen Anstieg der Käferpopulation, zunächst im unteren
Teil und ab September im oberen Teil des Pflanzenbestandes (Abb. 11 und 12). Hierbei handelte
es sich primär um den Kräuterdieb (Ptinus fur). Dieser ernährt sich von verschiedenen getrockneten pflanzlichen und tierischen Substanzen und richtet im Allgemeinen keinen nennenswerten Schaden an Pflanzen an [Bel 2009] .
Auch wenn über die gesamte Überwachungsperiode zahlreiche Insekten auf den farbigen
Leimtafeln nachgewiesen wurden, war aber zu keinem Zeitpunkt die Gesundheit der Pflanzen
gefährdet. Bei den meisten Fängen handelte es sich nicht um Schädlinge.
Die mit einer alkoholischen Lösung gefüllten Trichterfallen lockten hauptsächlich Spinnen,
Ameisen und Asseln an und das in sehr geringen Mengen. Daher wurde diese Art der Überwachung nach kurzer Zeit beendet.
3. Visuelle Untersuchungen zur Vitalitätsbestimmung von Indikatorpflanzen
3.1 Methodik
Während des gesamten Jahres 2010 wurden die im Vorfeld festgelegten Indikatorpflanzen
(n=24) (Abb. 2) nach einem festen Boniturschlüssel bonitiert. Durch diese regelmäßigen Kontrollen der oberirdischen Pflanzenteile sollten frühzeitig Symptome erkannt und dokumentiert
werden. Dabei wurden die in Tab. 2 aufgelisteten Daten über die Pflanzen gesammelt, ausgewertet und bewertet.
Was
Wo
Chlorosen
Blattspitze, Interkostalchlorosen, Blattrand, Neuaustrieb
Nekrosen
Blattspitze, Interkostalchlorosen, Blattrand, Neuaustrieb
Wuchsverhalten
Neuaustrieb erkennbar, scheint normal
Deformationen
Einzelne Blätter, gesamte Blätter
Blattwurf
Chlorotische Blätter, nekrotische Blätter
Absterben Pflanzen
Neuaustrieb zuerkennen, ohne Neuaustrieb
Schadorganismus
Tierisch, pilzlich
Tab. 2: Übersicht der pflanzenspezifischen Bonitur
99
Chlorosen
Schadorganismen
Anzahl der Indikatorpflanzen
100
Nekrosen
normales Wuchsverhalten
Blattdeformationen
Vitalität der Indikatorpflanzen
24000000
18000000
12000000
6000000
0
5
15
21
41
49
Kalenderwochen
Abb. 13: Boniturergebnisse der visuellen Beurteilung der 24 Indikatorpflanzen
3.2 Ergebnisse
Zu Beginn der Bonitur (5. KW) wurden an 21 Pflanzen Chlorosen, an 19 Pflanzen Nekrosen, an
18 Pflanzen Schadorganismen und an fünf Pfanzen Blattdeformationen festgestellt. Bei 23 von
25 Indikatorpflanzen waren keine Defizite im Wuchsverhalten zu erkennen. Im weiteren Verlauf
der visuellen Bonituren traten stets Chlorosen und Nekrosen sowie vereinzelt Schadorganismen und Blattdeformationen auf, die aber keine Auswirkungen auf die Pflanzengesundheit
hatten.
4. Zusammenfassung
Das Tropenhaus im Botanischen Garten bietet bestimmten Insekten durchaus Voraussetzungen, in den Pflanzenbestand einzudringen, sich zu entwickeln und sich zu etablieren. Nach
Abschluss der Erhebungen der fliegenden Insektenpopulation über den Zeitraum von April bis
November 2010 mithilfe der farbigen Leimtafeln waren jedoch keine nennenswerten Schäden
an den Pflanzen zu erkennen. Einschränkend muss erwähnt werden, dass mit dieser Methode
nur fliegende bzw. frei bewegliche Insekten angelockt wurden. Andere Schadorganismen wie
Spinnmilben, Napfschildläuse und Wollläuse etc. konnten mit diesem System nicht ermittelt
werden.
Durch die optischen Reize der Leimtafeln wurden als Nebenfänge auch Nützlinge wie Florfliegen (Chysoperla carnea) und australische Marienkäfer (Cryptolaemus montrouzieri) angelockt. Diese Methode der Überwachung sollte bei hohen Nebenfängen dieser Art überdacht
und zugunsten der Nutzorganismen abgebaut werden.
Untersuchungen zum Auftreten von Pflanzenschädlingen an den Pflanzen selbst zeigten immer
wieder, dass sich bislang nur sehr wenige Schädlinge an den Pflanzen etablieren konnten.
Hierzu zählt insbesondere die Langschwänzige Wolllaus (Pseudococcus longispinus) (Abb.
14) sowie Schildläuse (Abb. 15), Spinnmilben (Abb. 16), Blattläuse und Schnecken. Die Langschwänzige Wolllaus trat im Tropenhaus in einer sehr hohen Befallsdichte auf. Dieses massive
Auftreten war Anlass für weitere Versuche (siehe Beitrag „Untersuchungen zur biologischen
Bekämpfung der Langschwänzigen Wolllaus (Pseudococcus longispinus)“ in diesem Band).
Abb. 14: Wolllaus an Cycas
revoluta (Foto: Schmolling)
Abb. 15: Schildlaus an Heliconia
caribeae (Foto: Schmolling)
Abb. 16: Spinnmilben an Guapira
riedeliana (Foto: Schmolling)
Die Möglichkeiten zur Kontrolle und Regulierung des Schädlingsspektrums sind vielfältig. Um
einen umfassenden Überblick der Schadorganismen im Tropenhaus zu bekommen, müssen
mehrere Systeme und Methoden angewendet werden. Auch wenn die Situation sich momentan
als stabil erweist, ist ein kontinuierliches Monitoring zu empfehlen.
Literatur
[Hal 2007]
[For 2000]
[Bel 2009]
Hallmann, Johannes; Quadt-Hallmann, Andrea; von Tiedemann, Andreas (2007):
Phytomedizin. Verlag E. Ulmer, Stuttgart.
Fortmann, Mannfred (2000): Das große Kosmosbuch der Nützlinge: Neue Wege
der biologischen Schädlingsbekämpfung. Franckh-Kosmos Verlags-GmbH & Co.
KG, Stuttgart.
Bellmann, Heiko (2009): Der neue Kosmos Insektenführer. Franckh-Kosmos Verlags-GmbH & Co. KG, Stuttgart.
101
102
Untersuchungen zur biologischen Bekämpfung der Langschwänzigen Wolllaus
Untersuchungen zur biologischen Bekämpfung der Langschwänzigen Wolllaus (Pseudococcus longispinus)
Dipl.-Ing. (FH) Silke Schmolling, Prof. Dr. habil. Hartmut Balder | Beuth Hochschule
für Technik Berlin und Dr. Barbara Jäckel | Pflanzenschutzamt Berlin
Kurzfassung
Im Großen Tropenhaus des Botanischen Gartens Berlin müssen Schadorganismen mit mechanischen oder biologischen Maßnahmen bekämpft oder mindestens auf ein Maß reduziert werden, welches nicht schädlich für die Pflanzen ist und sich nicht auf die Attraktivität der
Pflanzen auswirkt. Der Einsatz von chemischen Pflanzenschutzmitteln stellt keine Alternative
dar, da das Haus täglich für die Besucher geöffnet sein muss. Daher ist es elementar, wirksame
Antagonisten gegen neue und etablierte Schädlinge zu finden und einzusetzen.
Abstract
At the large Greenhouse in the Botanical Garden Berlin pest organisms need to be controlled
by mechanical or biological methods or, at the least, reduced to a degree which does not
cause any plant damages. The use of chemical pesticides is not an option since the visitors
have access to the greenhouse every day. Thus, it is more important to find and apply antagonists against new and established pests.
1. Einleitung
Pseudococcus longispinus (Targioni Tozzetti) hat weltweit die Gewächshäuser und großen
Schauhäuser erobert, der Schädling ist sowohl an Pflanzen im Warmhaus als auch im Kalthaus
zu finden [Ric 09]. Aufgrund der versteckten Lebensweise und seines langen Entwicklungszyklus ist dieser Schädling sowohl mechanisch, chemisch als auch biologisch schwer bekämpfbar [Lin 07]. Anhand sichtbarer äußerer Merkmale lässt sich P. longispinus schnell bestimmen,
besonders wenn ältere Larvenstadien vorhanden sind. Die Weibchen durchlaufen drei Larvenstadien, die Männchen hingegen zwei Larven- und Nymphenstadien bis zum Adulten [Nab 07].
P. longispinus ist eine polyphage Art und befällt nahezu alle Zierpflanzen unter Glas.
Abb. 1: verschiedene Entwicklungsstadien von P.
longispinus (Foto: Schmolling)
Abb. 2: Larve von C. montrouzieri,
(Foto: Schmolling)
Unter Laborbedingungen des Pflanzenschutzamtes Berlin wurden Versuche zur biologischen
Bekämpfung von P. longispinus durchgeführt. Zum Einsatz kamen eine nicht einheimische
Marienkäferart und zwei Schlupfwespenarten:
Der australische Marienkäfer (Cryptolaemus montrouzieri) ist in der Zucht leicht zu vermehren und wird bereits von vielen Nützlingsherstellern/ -lieferanten weltweit als Antagonist angeboten. C. montrouzieri lebt räuberisch und wird gegen andere Schmier- und
Wolllausarten in der Innenraumbegrünung erfolgreich eingesetzt [For 00]. Die Larven und
adulten Käfer fressen alle Stadien von P. longispinus [Nab 07].
Leptomastix epona (Walker) und Allotropa musae (Buhl) sind als Schlupfwespen Endoparasiten, die ihre Eier in den Wirt legen. Dort entwickeln sich die Parasiten über Larvenstadien zum adulten Tier und schlüpfen nun aus der getöteten Wolllaus. L. epona ist eine
bräunlich bis schwarze, 3 mm große Schlupfwespe mit langen schwarzen Antennen. Sie
legt ein Ei pro Wolllaus und nach ca. zehn Tagen ist die Wolllaus durch die wachsende Larve
abgetötet. Parasitierte Wollläuse sind sehr leicht an der gelblichen Farbe der Kokons, die
wie Mumien aussehen, zu erkennen. Mit den Mundwerkzeugen fressen sie ein Schlupfloch
in das Kokon und verlassen so den Wirt. A. musae ist ein sehr kleiner, schwarzer aus dem
Mittelmeerraum stammender Parasitoid [Buh 2005]. Er parasitiert vorwiegend die jungen
Larvenstadien von P. longispinus.
In den folgenden Versuchen wird zum einen die Wirksamkeit der australischen Marienkäferlarven gegen die Wolllauspopulation an unterschiedlichen Versuchspflanzen beschrieben. Das
empfohlene Besatzverhältnis von 1:10 (Nützling-Schädling) und die zu wiederholende Behandlung wurde berücksichtigt [Nab 07]. Im weiteren Versuch soll erstmalig geklärt werden: Parasitieren die beiden Schlupfwespenarten verschiedene Entwicklungsstadien von P. longispinus?
2. Biologische Bekämpfung mit Cryptolaemus montrouzieri
(C. montrouzieri) an zwei Pflanzenarten
2.1 Methodik
Untersucht wurde die Wirksamkeit von C. montrouzieri gegen P. longispinus an unterschiedlichen Pflanzenarten. Im Zeitraum von Anfang April bis Anfang Mai wurden unter definierten
Klimabedingungen (relative Luftfeuchte 65 – 70 %, Temperatur 25 °C) fünf Crassula ovata
(Variante 1) und fünf Pflanzen aus der Ordnung Cycadales (Variante 2) in zwei Käfigen aufgestellt. Im Vorfeld wurden diese Versuchspflanzen mit P. longispinus infiziert, mithilfe einer
Lupe wurde der Ausgangsbefall ermittelt und dokumentiert. Danach wurden in einem Verhältnis von 1:10 (Nützling – Schädling) die Marienkäferlarven in den Versuchskäfigen ausgebracht.
Nach 21 Tagen wurden ein zweites Mal Marienkäferlarven auf den Pflanzen, im bekannten Verhältnis, ausgesetzt. Die Gegenspieler stammten aus der Zucht von Katz Biotech AG.
2.2 Ergebnisse
Bei der Vorbonitur zeigten beide Varianten unterschiedlich starken Ausgangsbefall, dement-
103
104
Abb. 3: Versuchspflanzen im Käfig
(Foto: Schmolling)
sprechend wurden die ausgebrachten Mengen der Marienkäferlarven berechnet. An den Pflanzen waren alle Wolllausstadien zu finden. In regelmäßigen Abständen erfolgten die Befallsbonituren, bei denen die Adulten und Larven gezählt wurden.
Am Ende des Versuches waren in beiden Varianten Veränderungen zum Ausgangsbefall festzustellen. In der Crassula ovata-Variante kam es zu einer deutlichen Reduzierung des Ausgangsbefalls. Wie in der Abb. 4 (linke Seite) deutlich zu erkennen, wurde die WollIauspopulation auf den Crassula ovata vollständig bekämpft im Gegensatz zur 2. Variante. Hier
konnten die Marienkäferlarven keine Reduktion erzielen. Der Befall der Wolllaus stieg mit
Dauer des Versuches an. Auffällig waren die vielen toten Marienkäferlarven bei der Variante
2. Sie waren überall im Käfig, vorwiegend in schmalen Ritzen, aber auch am Boden zu finden.
Nach vier Wochen musste der Versuch beendet werden. Auf den Pflanzen der Variante 1 waren
keine Wollläuse mehr und die Pflanzen aus der 2. Variante waren so stark befallen, dass das
Überleben der Pflanzen gefährdet war.
Abb. 4: Darstellung des Befalls mit P. longispinus auf den beiden Varianten (getrennt nach Pflanzenart:
Crassula ovata und Pflanzen der Ordnung Cycadales), pro Variante n=5, vor dem Einsatz und nach dem
Einsatz von C. montrouzieri
3. Biologische Bekämpfung mit zwei Schlupfwespenarten:
Leptomastix epona (Walker) und Allotropa musae (Buhl)
3.1 Methodik
Ziel dieses Versuches war es zu prüfen, ob Parasitierungen durch die zwei Schlupfwespenarten, L. epona und A. musae, stattfinden. Die Nützlinge wurden von Nijhof BGB, einem Nützlingshersteller aus den Niederlanden, zur Verfügung gestellt. Im Zeitraum von April bis Juni
fand dieser Versuch unter definierten Klimabedingungen (relative Luftfeuchte 65 – 70 %, Temperatur 25 °C) statt. In zwei voneinander getrennten Käfigen wurden jeweils fünf Versuchspflanzen (Crassula ovata) aufgestellt. Die Infektion der Versuchspflanzen erfolgte im Vorfeld.
Mithilfe einer Lupe wurde wieder der Ausgangsbefall ermittelt und dokumentiert. Danach wurden pro Versuchskäfig 60 A. musae und 60 L. epona freigelassen. Um den Schlupfwespen
einen guten Start zu gewährleisten, wurden in Honigwasser getränkte Wattepads in die Käfige
gehangen. Die Bonitur erfolgte wöchentlich mit einem Binokular.
Abb. 5: Honigwasser und Wattepads, Behälter mit
den Schlupfwespen (Foto: Schmolling)
3.2 Ergebnisse
Nach drei Wochen wurde die erste Parasitierung durch L. epona gesichtet (Abb. 6). Einzelne
Verfärbungen von Wollläusen kündigten weitere Parasitierungen an. Nach weiteren zwei Wochen wurden nochmals drei Schlupflöcher (L. epona) von parasitierten Wollläusen entdeckt.
Abb. 6: makroskopisch sichtbares Schlupfloch von
Leptomastix epona (Foto: Schmolling)
Abb. 7: Puppe der Allotropa musae mit Überresten
der parasitierten Wolllaus (Foto: Schmolling)
105
106
Nach insgesamt fünf Versuchswochen war nur eine Puppe von Allotropa musae (Abb. 7) deutlich zu erkennen. Ansonsten konnte keine weitere Parasitierung gesichtet werden. Hiermit ist
belegt, dass vorrangig Leptomastix nr. epona den Schädling zu parasitieren mag.
4. Zusammenfassung
Die Langschwänzige Wolllaus (P. longispinus) ist weltweit ein bedeutender Schädling an Zierpflanzen unter Glas und ist nur schwer zu bekämpfen. Untersuchungen zur biologischen
Bekämpfung unter definierten Laborbedingungen ergaben, dass der Australische Marienkäfer
auf infizierten Crassula ovata sehr gut einsetzbar und wirksam war.
Entgegen dazu stehen die schlechten Fraßleistungen der Marienkäferlarven auf den Pflanzen
der 2. Variante. Möglicherweise könnte der Ausgangsbefall zu hoch gewesen sein. Ebenso
können ungünstige Parameter in der Versuchsanlage als Ursache nicht ausgeschlossen werden. Des Weiteren wurden Beobachtungen zum Verhalten der Larven auf den Pflanzen der
Ordnungen Cycadales gemacht. Die Marienkäferlarven bewegten sich von der Pflanze fort.
Mehrmals wurden die Larven gezielt an die Wolllauskolonien gesetzt. Dennoch konnte keine
Fraßleistung erzielt werden, die eine bedeutende Auswirkung auf die Population von P. longispinus hatte. Eine mögliche Ursache hierfür könnten pflanzliche Inhaltsstoffe sein, die Repellentwirkungen auf den Nutzorganismus haben. Beide Schlupfwespenarten, L. epona und
A. musae, waren in der Lage P. longispinus zu parasitieren, auch wenn die Parasitierungsrate
zu gering war. Weitergehende Untersuchungen unter Praxisbedingungen müssen folgen, um
die Einsetzbarkeit der Gegenspieler dort zu überprüfen und gezielt zu optimieren.
Literatur
[Buh 05]
[For 00]
[Lin 07]
[Nab 07]
[Ric 09]
Buhl, Peter Neerup (2005): A new of Allotropa, a parastoid of Pseudococcidae
(Hemiptera) in banana on the Canary Islands.
Formann, Manfred (2000): Das große Kosmosbuch der Nützlinge, Neue Wege der
biologischen Schädlingsbekämpfung. Franckh-Kosmos Verlags-GmbH & Co.KG,
Stuttgart.
Lindemann, Sabine; Richter, Ellen (2007): Erfahrungen bei der biologischen
Bekämpfung von Pseudococcus longispinus (Targioni Tozzetti) an PhalaenopsisHybriden, Nachrichtenblatt Deutscher Pflanzenschutzdienst, Eugen Ulmer KG,
Stuttgart.
Naber, Wiebke (2007): Biologie und Bekämpfung von Pseudococcus longispinus
an unterschiedlichen Pflanzenarten der Innenraumbegrünung, Diplomarbeit,
Beuth Hochschule für Technik Berlin.
Richter, Ellen (2009): Nützlingseinsatz im Zierpflanzenbau unter Glas, Handbuch
zum praktischen Arbeiten: Ergebnisse aus den Verbundvorhaben „Nützling 1“ und
„Nützlinge 2“, DPG Selbstverlag, Braunschweig.
Befunde zur Wurzelentwicklung von tropischen Pflanzen
unter neuartigen Wuchsbedingungen
Prof. Dr. habil. Hartmut Balder, Dipl.-Ing. (FH) Silke Schmolling | Beuth Hochschule
für Technik Berlin
Kurzfassung
Die Etablierung von Pflanzen an neuen Standorten muss zügig erfolgen, um die sensible Anwuchsphase schnell zu überbrücken und die pflegeextensive Phase alsbald zu erzielen. Dies
setzt eine vitale, gesunde und weiträumige Wurzelentwicklung voraus, wie Untersuchungen
bei der Neubegrünung des Großen Tropenhauses im Botanischen Garten Berlin zeigten. Hier
wurde konventionell ein mehrschichtiger Bodenaufbau gewählt, der allein schon die fachgerechte Bewässerung und Steuerung der Luftfeuchte erschwert. Störungen u. a. in der Wasserversorgung hatten Blattchlorosen, -nekrosen und einen Blattfall nebst Wurzelschäden zur
Folge. Moderne Betreibermodelle müssen aber zu stabilen Vegetationsbeständen mit geringen
Betriebskosten führen. Die Nutzung innovativer Techniken und Materialien sowie das Verständnis für die Reaktionspotentiale der Pflanzen lässt neuartige Gesamtkonzepte erwarten.
Abstract
The development of plants at new locations must take place freely in order to bridge the sensitive first phase quickly and, to achieve the care-extensive phase directly. This presupposes
a vital, healthy and wide-spread root-development as examinations showed with the new
plantings of the tropics-house in the botanical garden Berlin. A more-layer ground-construction, that alone already impedes the professional irrigation and control of the humidity, was
chosen here conventionally. Disturbances among others in the water supply had chlorosis,
necrosis and a leaf-fall together with root-damages to the consequence. Modern time operator-models must lead to stable vegetation-continuances with low overheads however. The
utilization of innovative technologies and the understanding for the potential of the plants
reaction expect new concepts.
1. Einleitung
Die Wurzelentwicklung einer Pflanze wird bei der räumlichen Entwicklung am Standort von
zahlreichen bodenphysikalischen und -chemischen Faktoren gesteuert. Viele Pflanzen sind
dabei in der Lage, sich den lokalen Gegebenheiten anzupassen und standortbezogen individuelle Wurzelsysteme auszubilden. Dabei sind sowohl flachgründige als auch tiefreichende
Entwicklungen möglich, die bei Kenntnis der Regelmechanismen gezielt zur Optimierung einer
Pflanzenkultur sowohl im Forst als auch im urbanen Gartenbau bereits genutzt werden [Koe
68; Bal 98]. Bei Neupflanzungen ist es daher häufig Ziel ein weitvolumiges Wurzelsystem zu
entwickeln, um den Pflanzen möglichst schnell eine gute und ausgeglichene Wasser- und Nährstoffversorgung zu ermöglichen. Auf diese Weise kann gleichzeitig ein wassersparendes Vegetationssystem erzielt und die intensive Pflegephase schnell überbrückt werden.
107
108
Befunde zur Wurzelentwicklung von tropischen Pflanzen unter neuartigen Wuchsbedingungen
Für Innenraumbegrünungen wird als Begrünungsziel gefordert, dass die verwendeten Pflanzen
ein dem natürlichen Habitus entsprechendes Wachstum zeigen. Ihre Lebenserwartung ist nach
bisheriger Lehrmeinung hier umso größer und die erforderliche Pflege umso problemloser, je
mehr die Standortfaktoren des zu begrünenden Raumes dem natürlichen Standort der vorgesehenen Pflanzen entsprechen [Fll 02]. Daher werden auch tropische Pflanzen bislang u. a. in
botanischen Gärten entsprechend der heimischen Vegetationsbilder gezeigt und möglichst
originalgetreu kultiviert. So auch nach der Renovierung des Großen Tropenhauses im Berliner
Botanischen Garten. Als Pflanzgrund wurde in den Pflanzrabatten nach wie vor ein mehrschichtiger Bodenaufbau gewählt: Der Boden in allen vier Pflanzbeeten des Berliner Tropenhauses
besteht in der oberen Schicht (0 – 40 cm) aus Humus, in der Mittelschicht (40 – 80 cm) aus
Lavagrus (Abb. 1) und in der unteren Schicht (> 80 cm) aus Kieselstein.
Abb. 1: Konventioneller Substrataufbau: rein organischer Oberboden und nachfolgend eine mineralische Tragschicht (Foto: Balder)
In umfassenden Untersuchungen sollte analysiert werden, wie sich die Neupflanzungen unter
den neuen Bedingungen unterirdisch entwickeln und inwieweit sich hierauf die Pflege gezielt
einzustellen hat. Energetisch lassen sich hierdurch möglicherweise Einsparpotentiale bei der
Bewässerung im Rahmen der gärtnerischen Pflege und eine Reduktion der Betriebskosten
aufzeigen.
2. Untersuchungen zur Bestimmung der Bodenfeuchte
Zu Beginn wurde die praktizierte Wasserversorgung der Vegetation im neuen Großen Tropenhaus analysiert. Die gärtnerische Pflege zielt darauf ab, dass bezüglich der relative Luftfeuchte
ein Wert von 60 bis 70 % erreicht werden soll, dies erfolgt zum einen automatisch über die
sensorgesteuerte Nebelanlage sowie manuell über die Handbewässerung der Pflanzen und
des Oberbodens durch das Pflegepersonal (Abb. 2). Dabei ist es nicht möglich, die reale Bodenfeuchte zu verfolgen und gezielt zu steuern, vielmehr wird mit Blick auf die lokale Situation
und die individuellen Bedürfnisse der Pflanze entschieden.
Makroskopisch sichtbare Pflanzenreaktionen auf Schaderreger, Nährstoffdisharmonien,
Schadstoffbelastungen und auf mögliche Defizite in der Wasserversorgung sind ein Beleg für
das Wohlempfinden der Pflanzen, hierzu zählen insbesondere Chlorosen, Nekrosen und Blattabwurf (Abb. 3). Daher wurde der Gesamtbestand, vorrangig aber die im Vorfeld festgelegten
Indikatorpflanzen (Tab. 1) auf Symptome bonitiert. Bei der Neubepflanzung wurde ausschließ-
Abb. 2: Gärtner bei der manuellen Bewässerung der
Pflanzbeete (Foto: Balder)
Abb. 3: Blattrandrekrosen an
Myriocarpa cordifolia
(Foto: Schmolling)
lich auf Containerware zurückgegriffen, sodass die Wasser- und Nährstoffversorgung zunächst
aus dem Wurzelballen und erst zeitverzögert aus dem Substrat erfolgte. Von daher war die
Quantität und Qualität des Einwurzelns in das Substrat von essentieller Bedeutung.
2.1 Methoden
Zur Bestimmung der realen Bodenfeuchte wurden an unterschiedlichen Terminen in allen
Pflanzbeeten außerhalb der Wurzelbereiche der Pflanzen jeweils zehn Bodenproben/Beet in
einer Tiefe von 0-30 cm und ab 30 cm entnommen. Das Frischgewicht wurde bestimmt und die
Bodenproben nachfolgend im Trockenofen bei 100 °C für mind. 24 h bis zur Gewichtskonstanz
getrocknet. Danach erfolgte ein erneutes Wiegen der Proben und die entstandene
Differenz ergab die Bodenfeuchte. Aus den Werten wurde der Mittelwert/Beet und Bodentiefe
gebildet, zum besseren Verständnis erfolgte eine Angabe der Bodenfeuchtewerte auf 100 g
Frischmasse.
2.2 Ergebnisse
Bodenfeuchte
Abb. 4: Bodenfeuchtegehalte in
den Pflanzbeeten A bis D
getrennt nach Ober- und Unterboden zu verschiedenen
Terminen
Die ermittelten Bodenfeuchten lagen zu allen Terminen und in allen Pflanzrabatten zwischen
55 und 75 % Wassergehalt (Abb. 4). Im Sommer lagen die Werte höher als in den Wintermonaten,
109
110
die obere Bodenschicht von 0–30 cm Tiefe war stets die trockenere. Dies erklärt sich zum einen
aus der Verdunstung sowie der Wasseraufnahme durch die Vegetation, während im Unterboden
der verwendete Lavagrus als poröses vulkanisches Material eine sehr gute Wasserspeicherkapazität aufweist und somit beachtliche Wassermengen speichern kann. Zu Beginn der Etablierung von Neupflanzungen wird die reale Wasserversorgung jedoch wesentlich aus dem
Ballen heraus und aus dem bislang erschlossenen umgebenden Substrat sichergestellt. Bei
den Untersuchungen zur Wurzelentwicklungen wurde immer wieder festgestellt, dass die Wurzelballen und das unter dem Ballen sich befindende Substrat z. T. sehr trocken waren (s. 3.2).
Symptome zu Wasserdefiziten
Im Verlauf des 1. Standjahres traten in allen Pflanzbeeten immer wieder Chlorosen und Nekrosen sowie Blattfall (Abb. 5) als mögliche Reaktion von Wasserstress an verschiedenen Pflanzen
auf, darüber hinaus wurden Blattdeformationen und Schadorganismen festgestellt. Dennoch
war zu keinem Zeitpunkt die Vitaltität einer Pflanze so geschwächt, dass ihre Existenz gefährdet war. Der Zuwachs der Pflanzen war den individuellen Erwartungen entsprechend.
Abb. 5 : Abwerfen chlorotischer Blätter als Folge
von Störungen im Wasserhaushalt (Foto: Balder)
3. Untersuchungen der Wurzelentwicklung
3.1 Methode
Zu Beginn der umfassenden Untersuchungen wurden in Absprache mit den Betreibern des
Tropenhauses Pflanzen als Indikatoren festgelegt, die besonders intensiv untersucht werden
sollten (Tab. 1). Hierbei handelte es sich um solche Spezies, die nach den bisherigen Erfahrungen in der Kulturführung durchaus als problematisch gelten. Sie verteilen sich im ganzen
Tropenhaus.
Nach 1 -jähriger Standzeit wurden einzelne Wurzelbereiche der Indikatorpflanzen vorsichtig
in Handarbeit freigelegt, um die Qualität und Quantität der Wurzelsysteme sowie ihre räumliche Entwicklung untersuchen zu können. Dabei war ihre horizontale und ihre vertikale Orientierung bedeutend, aber auch ihre Vitalität und makroskopisch begutachtete Gesundheit. Zur
Erzielung eines Gesamtbildes wurden auch die oberirdischen Pflanzenteile sowie die Umgebung der Pflanze begutachtet.
3.2 Ergebnisse
Cycas rumphii
Ficus religiosa
Myriocarpa cordifolia
Dombeya wallichii
Pandanuss boninensis
Bontia daphnoides
Coccoloba pubescens
Schefflera pueckerli
Brunfelsia uniflora
Heliconia caribaea
Cecropia obtusifolia
Aglaonema commutatum
Anthurium salviniae
Chorisia speciosa
Hedychium gardnerianum
Thevetia ahouai
Tab. 1: Indikatorpflanzen für Schadentwicklungen
Die Untersuchung der sich entwickelnden Wurzelsysteme zeigt deutlich, dass die meisten Indikatorpflanzen sich nach wie vor im humusreichen Oberboden (Abb. 6) oder sich sogar an
der Oberfläche befinden (Abb. 7). Nur wenige Pflanzen haben vereinzelt erste Wurzeln im Folgehorizont gebildet, lediglich Cycas rumphii hat nennenswert den Unterboden durchwurzelt
(Abb. 8). Die tieferen Bodenschichten ab 80 cm wurden bislang bei den untersuchten Pflanzen
noch gar nicht erreicht. Dies ist zum einen auf die noch kurze Standzeit (1 ½ Jahre) zurückzuführen, belegt aber durchaus die nur geringe Tendenz zur Tiefenentwicklung. Dies prädisponiert die Pflanzen für Wasserstress, was die häufige Ausbildung von Chlorosen mehr als
verdeutlicht. Die Korrelation der Symptomausprägung mit der räumlichen Wurzelausbreitung
ist jedoch nur teilweise gegeben, da weitere Faktoren wie Wuchseigenschaften der Pflanzen,
ihre individullen Ansprüche sowie die Nährstoffversorgung einwirken. Im Falle erheblicher
Wurzelschäden sind jedoch die Vitalität von Wurzel und Pflanze wie bei der Aglaonema commutatum erheblich beeinträchtigt .
Die Wurzelvitalität und -gesundheit wird besonders vom Wasserhaushalt des Bodens beein-
Abb. 6: Wurzelorientierung im Oberboden bei Schefflera pueckleri, Cecropia obtusifolia, Pandanus boninensis oder Cycas rumphii
Abb. 7: Oberflächenwurzeln von Anthurium
salvinicae
111
112
flusst. Die gärtnerische Pflege eines heterogenen Pflanzenbestandes ist daher aufgrund der
unterschiedlichen Pflanzenbedürfnisse und der individuellen Standortentwicklung nur mit viel
Erfahrung zu leisten, technische Überwachungsmethoden zur Unterstützung sind kleinräumig
in der Praxis nur bedingt einsetzbar. Deswegen ist es nicht überraschend, dass bei der
flächendeckenden Analyse der Wasserversorgung aller Rabatten im Tropenhaus erhebliche
Differenzen ermittelt wurden, z. B. im Beet D. Von den sechs freigelegten Wurzeln waren vier
zu trocken und eine im oberen Bereich (ca. 20 cm) zu feucht. Auf Beet C wurden zwei Bodensituationen beurteilt, wovon eine zu feucht und die andere zu trocken war. Die Ergebnisse der
Beete A und B zeigen, dass von sieben geprüften Boden- und Wurzelsituationen nur eine zu
feucht war.
Abb. 8: Zusammenstellung der
Wurzelentwicklung der Indikatorpflanzen in Abhängigkeit von der
Tiefenentwicklung mit Angabe der
Wurzel- und Pflanzengesundheit
4. Fazit
Vegetationsgesellschaften unter Glas sind künstlich zu steuernde Systeme, die als Betreibermodell mit dem Ziel zu optimieren sind, Pflanzen in einem vitalen und gesunden Zustand bei
überschaubaren Betriebskosten zu präsentieren. Da hier nicht wie in der Pflanzenproduktion
der Zuwachs oder bestimmte Inhaltsstoffe maßgebend sind, sind die Wuchsbedingungen dahingehend abzustimmen, dass die gärtnerische Pflege sicher zu leisten ist und die mit der
Kultur verbundenen Betriebskosten, u. a. Heizung, Strom, Wasser, Pflanzenschutz, Personalkosten, möglichst gering sind. Dies setzt stabile Systeme mit einem großen Puffer für Störungen voraus. Konventionelle Betreibermodelle orientieren sich an natürlichen Pflanzengesellschaften, die eher energetisch aufwendig, instabil und kostenintensiv sind (Abb. 9). So
bewirkt hier u. a. die nur schwache Wurzelentwicklung eine intensive Bewässerung, sodass
je nach Jahreszeit und Tagesgang die technische Entfeuchtung der Luft zur Einhaltung von
Sollwerten für die Pflanzen die kostenintensive Konsequenz ist. Wünschenswert wäre aber
die großräumige unterirdische Wurzelentwicklung, sodass weniger Pflegeaufwand betrieben
werden muss und die Einhaltung der vorgegebenen relativen Luftfeuchte primär automatisch
gesteuert werden kann. Möglicherweise ist die Kultur vieler tropischer Pflanzen auch unter
anderen Klimabedingungen als bislang bekannt realistisch. Hierzu sind weitere Forschungs-
arbeiten mit interdisziplinärem Ansatz erforderlich, um der Praxis Sicherheit zu geben.
Betreibermodelle von Tropenhäusern
Ist
Soll
Entfeuchten
60 – 70 % rel. LF
Befeuchten
Verdunstung
Substrataufbau
mehrschichtig
flache Wurzelentwicklung
geringe Standfestigkeit
hoher Pflegeaufwand
hohe Störanfälligkeit
einschichtig
tiefe Wurzelentwicklung
hohe Standfestigkeit
geringer Pflegeaufwand
geringe Störanfälligkeit
Abb. 9: Gegenüberstellung unterschiedlicher Betreibermodelle für
Tropenhäuser
Literatur
[Bal 98]
[Koe 68]
[Fll 02]
Balder, Hartmut (1998): Die Wurzeln der Stadtbäume. P. Parey Bucherverlag,
Berlin.
Köstler, J. N., Brückner, E. und Bibelriether, H. (1968): Die Wurzeln der Waldbäume. P. Parey Verlag, Berlin.
FLL (2002): Richtlinie für die Planung, Ausführung und Pflege von Innenraum begrünungen. Bonn.
113
114
115
Makro-/Mikroklima:
Großes Tropenhaus
116
Das Gebäude-, Energie- und Untersuchungskonzept des Großen
Tropenhauses im Botanischen Garten Berlin
Prof. Dr.-Ing. Martin Behne, Dipl.-Ing. Klaus Hoffmann | Beuth Hochschule für Technik Berlin
Kurzfassung
Das Große Tropenhaus (GTH) im Botanischen Garten Berlin wurde 1906 errichtet und in den
Jahren 2007 bis 2009 vollständig saniert. Hierbei standen unter anderem die Energieeffizienz
und die Umweltentlastung mit im Vordergrund.
Abstract
The Great Tropical Greenhouse in the Botanical Garden Berlin was built in 1906 and has been
completely refurbished between 2007 and 2009. Energy efficiency and reducing the environmental impact were major priorities within the planning and realisation.
1. Einleitung
Das von dem königlichen Baurat Alfred Koerner und dem bekannten Bauingenieur Heinrich
Müller-Breslau entworfene und im Jahre 1906 errichtete Große Tropenhaus (GTH) im Botanischen Garten Berlin ist eines der größten freitragenden Gewächshäuser der Welt. Seine Konstruktion, die einzigartige botanische Vielfalt sowie die Kombination von Ausstellung,
Besucherinformation, Forschung und Lehre machen das GTH zu einem faszinierenden Ort für
Besucher und Wissenschaftler.
Im Zuge der Bombardierung Berlins wurde 1943 die Verglasung des Gebäudes zerstört. Das ursprüngliche Tragwerk überdauerte aber die Kriegszeit und bildet auch heute noch das „Rückgrat“ des Gebäudes. Erst Mitte der 1960er Jahre wurde das GTH wieder hergestellt, sodass es
seitdem wieder die Attraktion des Botanischen Gartens Berlin ist. Nach etwa 50 Jahren Nutzung
wurde es in den Jahren 2007 bis 2009 komplett saniert, wobei neben den Anforderungen des
Abb. 1: Ansicht Großes Tropenhaus (Sep. 09)
117
118
Das Gebäude-, Energie- und Untersuchungskonzept des Großen Tropenhauses
Denkmalschutzes und der Botaniker Wert auf Energieeffizienz und Umweltentlastung gelegt
wurde.
Wegen dieser Zielsetzung konnte eine finanzielle Förderung aus dem Umweltentlastungsprogramm des Berliner Senats für Stadtentwicklung und Umweltschutz (UEP) realisiert werden.
Hiermit verbunden ist auch eine Erfolgskontrolle in Bezug auf die Primärenergieeffizienz, die
nach Ablauf des Jahres 2011 eine Einsparung von 50 % aufzeigen soll.
Seit September 2009 ist das „neue, alte“ GTH wieder für Besucher geöffnet (Abb. 1).
2. Eckdaten Gebäude
Das GTH hat eine Ausdehnung von etwa 60 m Länge, 30 m Breite und 25 m Höhe. Es bietet
eine Nutzfläche von ca. 1.750 m² und die ungefähr 4.100 m² Gebäudehülle umschließen ein
Raumvolumen von ca. 37.000 m³ (Abb. 2).
Die Anforderungen an das zu sanierende GTH waren vielfältig, und es mussten Kompromisse
gefunden werden:
· Die äußere Gestalt des GTH sollte weitestgehend der ursprünglichen entsprechen,
wodurch gegenüber der bis 2006 existierenden Gestalt wieder eine kleinteiligere FensterRahmenkonstruktion notwendig wurde.
· Die Qualität der Gebäudehülle sollte einerseits möglichst geringe Transmissionswärmeverluste aufweisen und eine Kondensation von Tauwasser an der Innenseite weitgehend
ausschließen, andererseits sollte aber der Tageslichteinfall möglichst ungehindert sein.
· Das Innenraumklima sollte gezielt geregelt und überwacht werden können und der erforderliche energetische Einsatz für die Luftaufbereitung bzw. den Luftaustausch sollte so
gering wie möglich sein.
· Die baulichen Gegebenheiten bzw. das Platzangebot im Kellergeschoss des GTH waren
zu beachten.
10 Tropenhaus EG
K2437 Botanischer Garten / Berlin 20.05.10 12:45
Außenstrahlung
PAR-Strahlung
Außenfeuchte
Niederschlag
Windgeschw./-richtung
Lageplan
N
O
154 W/m2
154 umol
80,9 %rF
0 nein
1,5 m/s 7 NW
Außentemp.Mast/Nordwand
Min / Max
Sonnenauf-/-untergang
Sonnenschein
Helligkeit
14,1 oC
14,1 oC
5:05 h:min 21:02 h:min
4:47 h:min 3:10 h:min
7,7 klx
Lichtsumme 59 klxh
Tropenhaus
S
14,9 oC
11,6 oC
52 klxh
W
Ost
Mittelwert
Nord
Mittelwert
23,0 oC
74,2 %rF
Grotte
Turm N
25,5 oC
69,0 %rF
Ist:
24,5 oC
69,4 %rF
Soll Hzg:
Soll Lüftg:
Soll Bef:
23,6 oC
78,8 %rF
West
Mittelwert
23,7 oC
68,9 %rF
23,3 oC
73,1 %rF
21,0 oC
23,0 oC
60,0 %rF
23,5 oC
71,9 %rF
Turm S
23,7 oC
69,1 %rF
25,7 oC
71,7 %rF
23,1 oC
78,1 %rF
Süd
Mittelwert
23,1 oC
78,4 %rF
Abb. 2: Vereinfachter Grundriss
Großes Tropenhaus Berlin
(Schaltbild aus der Gebäudeleittechnik,
© Botanischer Garten Berlin)
3. Energiekonzept
Begleitet von diversen Untersuchungen und Messungen wurde ein Versorgungskonzept erarbeitet, welches drei unkonventionelle Besonderheiten enthält:
· Wasser durchflossene Pfosten und Riegel (Fassadenheizung, Abb. 3 und Abb. 4), mit
denen die Grundbeheizung des Hauses realisiert wird und eine weitgehende Tauwasserreduktion an der Verglasung erreicht werden soll,
· 2-Scheiben-Wärmeschutz-Verbund-sicherheitsglas mit sehr hoher Tageslichttransmission
und höherer UV-Durchlässigkeit als üblich,
· latente Wärmespeicherung (PCM) in einem der Umlufttürme, um die Wärme des Tages
zwischen zu speichern und in der Nachtzeit wieder abgeben zu können.
Abb. 3 (li.): Thermografieaufnahme GTH (Jan. 10)
Abb. 4 (re.): Thermografieaufnahme Fassadenabschnitt
(Jan. 10)
Das gebäudetechnische Konzept umfasst außerdem:
· Fußbodenheizung z. B. im Bereich der Wege sowie einiger Beete,
· Umlufttürme, mit denen die durch die Sonne erwärmte Luft aus den oberen Luftschichten
in den Aufenthaltsbereich transportiert werden kann,
· Lüftungsanlagen mit sorptiver Wärmerückgewinnung, die eine gezielte Feuchte- und
Temperaturregelung mit einen besonders energieeffizienten Betrieb ermöglichen sollen,
· Hochdruck-Nebel-Anlage zur Befeuchtung der Raumluft,
· komplexe Gebäudeleittechnik.
Darüber hinaus wurde für die dunkleren Zeiten eine leistungsstarke und den Ansprüchen der
Pflanzen angemessene Kunstbeleuchtung installiert. Die Bewässerung und Befeuchtung kann
10 Tropenhaus Messpunkte
Außenstrahlung
PAR-Strahlung
Außenfeuchte
Niederschlag/Schnee
Windgeschw./-richtung
Lageplan
O
N
155 W/m2
156 umol
80,8 %rF
0 nein 0 nein
1,2 m/s 7 NW
Min / Max
Sonnenschein
Tropenhaus
Helligkeit
14,9 oC
11,6 oC
4:47 h:min 3:10 h:min
7,8 klx
Lichtsumme 59 klxh
Klima
S
14,1 oC
14,1 oC
5:05 h:min 21:02 h:min
52 klxh
W
24,0 oC
24,4 oC
71,4 %rF
69,4 %rF
Zone Nord
Nord
Mittelwert
23,0 oC
74,3 %rF
23,3 oC
73,2 %rF
14m
Zone Ost
23,8 oC
Ost
Mittelwert
23,6 oC
72,0 %rF
69,5 %rF
23,9 oC
67,3 %rF
23,5 oC
70,0 %rF
8m
24,5 oC
69,3 %rF
(18m)
22,5 oC
82,0 %rF
21,2 oC
81,3 %rF
20m
14m
8m
Zone Süd
Süd
Mittelwert
23,1 oC
78,4 %rF
3m
3m
24,1 oC
76,1 %rF
24,2 oC
66,1 %rF
24,3 oC
62,6 %rF
23,9 oC
67,3 %rF
22,6 oC
79,8 %rF
20m
23,7 oC
69,1 %rF
14m
8m
3m
Zone West
West
Mittelwert
23,7 oC
68,9 %rF
(18m)
23,6 oC
73,6 %rF
21,6 oC
85,4 %rF
14m
8m
3m
Abb. 5: Zonierung Großes Tropenhaus Berlin (Schaltbild aus der
Gebäudeleittechnik,
© Botanischer Garten Berlin)
119
120
Das Gebäude-, Energie- und Untersuchungskonzept des Großen Tropenhauses
mittels einer Beregnungsanlage, einer Hochdrucknebelanlage oder manuell erfolgen. Das
Gebäude wurde sowohl technisch in vier Bereiche eingeteilt, sodass ggf. eine geringfügig
abweichende Konditionierung der Raumluft möglich ist (Abb. 5).
Mit einer umfangreichen Gebäudeleittechnik mit ca. 700 Datenpunkten sind nun eine gezielte
Steuerung, Regelung und Überwachung der technischen Anlagen möglich sowie eine qualifizierte Auswertung.
4. Untersuchungskonzept
Die vielseitigen Anforderungen und die komplexe Gebäudetechnik in Kombination mit dem
Wunsch, den Pflanzen eine bestmögliche Umgebung bei gleichzeitig energieeffizienten Betrieb
zu bieten, führten zu der Kooperation im Rahmen des Forschungsprojektes BAER2FIT.
Erstmalig arbeiten Botaniker, Gärtner, Gartenbauingenieure und Phytopathologen mit Energie- und Umwelttechnikern zusammen, um bei der Anpassung der Betriebsparameter alle Einflussgrößen fachlich angemessen zu berücksichtigen und letztendlich einen erfolgreichen
Betrieb zu garantieren. In regelmäßigen Abständen fanden interdisziplinäre Projektbesprechungen statt, bei denen die aktuellen Zwischenerkenntnisse diskutiert und das weitere Vorgehen angestimmt wurden.
Als Basis für eine laufende Optimierung werden kontinuierlich 256 Parameter in Messintervallen von zwölf Minuten gespeichert. Diese z. Zt. über 10 Mio. Datenpunkte machen es zusammen mit zusätzlichen Messpunkten an der Fassade u. a. möglich, die Raumluftzustände
im GTH, Oberflächentemperaturen oder die Betriebsweisen der gebäudetechnischen Anlagen
zu analysieren und in Abstimmung mit den Kooperationspartnern Anpassungen vorzunehmen.
Zu den vom Labor für Bausanierung und Energieeffizienz im Rahmen von BAER2FIT durchgeführten Untersuchungen gehören:
· Analyse des Innenraumklimas im Vergleich zu den Zuständen vor der Sanierung (in der
Zeit von Mai 2005 bis Juni 2006 wurden schon Lufttemperaturen und Feuchte in fünf verschiedenen Höhen in 5-Minutenintervallen erfasst und gespeichert, (Abb. 7)
· Begleitende Analyse der Raumluftzustände und Beratung mit der Betriebsführung und
den Botanikern
· Untersuchung der Qualität der Gebäudehülle unter Einsatz der Thermografie sowie Oberflächentemperatursensoren an Außen- und Innenseite der Fassade (Abb. 6)
· Vergleich der Raumluftzustände vor und nach der Sanierung
· Untersuchung der Lufttemperaturschichtung in verschiedenen Höhen
· Betrachtung der Raumluftzustände in den vier Zonen
· Analyse der Betriebs- und Wirkungsweise der Umlufttürme
· Analysen zur Bewertung der Effizienz der raumlufttechnischen Anlagen
Abb. 6: Messfühler für Oberflächentemperaturen
am Fassadenprofil
10 Tropenhaus
Außentemp.Mast/Nordwand 15,0 oC
Min / Max 11,6 oC
Lageplan
Tropen Mess
Trop.Hz N/W
Trop.Hz S/O
Sonnenschein 4:46 h:min 3:10 h:min
Helligkeit 7,6 klx
Klima
AS 22.2 6,0 %
AS 25 17,9 %
AS 22 6,7 %
AS 23 16,3 %
AS 22.1 6,4 %
AS 19 16,2 %
Lichtsumme 58 klxh
AS 20.2 12,5 %
52 klxh
AS 26 25,9 %
Außenstrahlung 152 W/m2
AS 20 12,7 %
PAR-Strahlung 152 umol
AS 24 24,1 %
AS 20.1 12,2 %
Außenfeuchte 81,0 %rF
AS 21 24,7 %
0 nein
Niederschlag/Schnee 0 nein
Tab. Bel.
Belicht.
Wind/Richtung 1,3 m/s
Hand
0 aus
0 aus
Beet+Unterw
0 aus
0 aus
AS 7
0,0 %
AS 9
0,0 %
0 aus
Befeuchtung
0 aus
59 umol
Nord
25,1 oC
Nord
0 aus
5,2 g/kg
25,4 oC
Ost
5,9 g/kg
0 aus
AS17 AS 16
0,0 % 0,0 %
7 NW
Hand
0 aus
Beregnung
AS 18
0,0 %
14,1 oC
14,1 oC
Sonnenauf-/-untergang 5:05 h:min 21:02 h:min
61 umol
Süd
Ost
23,0 oC
23,5 oC
23,1 oC
74,1 %rF
71,6 %rF
78,5 %rF
23,9 oC 68,7 %rF
24,4 oC 71,5 %rF 23,8 oC 69,4 %rF
23,5 oC 69,9 %rF 23,9 oC 67,2 %rF
21,2 oC 81,0 %rF 22,5 oC 81,3 %rF
23,3 oC
26,4 oC
West
23,7 oC 4,8 g/kg
25,4 oC
68,8 %rF
West
6,4 g/kg
0 aus
24,1 oC 65,8 %rF
24,1 oC 76,0 %rF 24,2 oC 62,6 %rF
23,6 oC 73,5 %rF 23,9 oC 67,4 %rF
21,7 oC 86,1 %rF 22,6 oC 79,5 %rF
47 umol
20,5 oC
459 ppm
AS 3 AS 4
0,0 % 0,0 %
21,2 oC 440 ppm
0000
20,9 oC
0000
CO2
89 hPa
CO2
85 hPa
AS 11 AS 10 AS 13
0,0 % 0,0 % 0,0 %
AS 14
0,0 %
48 umol
Soll Lftg:23,0 oC
Soll Hzg:21,0 oC
Soll Entf.70,0 %rF
Soll Bef:60,0 %rF
21,3 oC
22m 0 aus
18m 0 aus
Turm S 0 aus
Turm N 0 aus
Grotte 0 aus
AS 12
0,0 %
AS 15
0,0 %
73,1 %rF
AS5
0,0 %
AS9 AS1 AS 6
0,0 % 0,0 % 0,0 %
Süd
0 aus
83 hPa
Abb. 7: Übersicht installierte
Messwerte im GTH
(© Botanischer Garten Berlin)
75 hPa
Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden in den nachfolgenden Berichtteilen dargestellt:
· Analyse der raumklimatischen Bedingungen im Großen Tropenhaus des Botanischen
Garten Berlin
· Untersuchung der gebäudetechnischen Anlagen im Großen Tropenhaus des Botanischen
Garten Berlin
· Betriebserfahrungen mit dem neuen Großen Tropenhaus des Botanischen Garten Berlin
· Untersuchungen zur Wirkung moderner Gebäudetechnik auf das Pflanzenwachstum am
Beispiel des Großen Tropenhauses im Botanischen Garten Berlin
121
122
Analyse der raumklimatischen Bedingungen im Großen Tropenhaus
Analyse der raumklimatischen Bedingungen im Großen Tropenhaus des Botanischen Garten Berlin
Prof. Dr.-Ing. Martin Behne, Dipl.-Ing. Funda Bülbül M.A. | Beuth Hochschule für Technik
Berlin
Kurzfassung
Im Rahmen des Forschungsprojektes BAER2FIT wurden in Zusammenarbeit mit dem Botanischen
Garten die klimatischen Bedingungen im Tropenhaus untersucht, um eine hohe Pflanzenvitalität mit Energieeffizienz und Betriebssicherheit zu kombinieren.
Es zeigt sich, dass heute das Innenklima komfortabel und zuverlässig so eingestellt werden
kann, wie es die Pflanzen benötigen.
Abstract
In the scope of the BAER2FIT project the climatic conditions in the greenhouse were investigated in cooperation with the Botanical Garden. The main aim was to enhance plant vitality
together with energy efficiency and operational reliability.
Today the indoor climate can comfortably and reliably be controlled so that the plants flourish
properly.
1. Einleitung
Seit dem Frühjahr 2005 begleitete das Labor für Bausanierung und Energieeffizienz (LfBE) das
Sanierungsprojekt „Neues Großes Tropenhaus“ beratend und letztendlich führte die Begutachtung der Energieeffizienz und Umweltentlastung sowie der Ausführungsplanung im Rahmen des Förderantrags zum positiven Bewilligungsbescheid seitens der Senatsverwaltung für
Stadtentwicklung und Umweltschutz für die benötigten UEP-Mittel.
Gleich zu Beginn der Beratung wurden im GTH Messfühler für Temperatur und Feuchte in den Höhen
2,5 m, 7 m, 11,5 m, 16 m und 22,5 m installiert. Mehr als ein Jahr (31.05.2005 – 14.06.2006)
wurden die Messwerte kontinuierlich erfasst, um die tatsächlichen Raumluftbedingungen als
Vergleichsmaßstab für den späteren Betrieb kennen zu lernen. Diese Messergebnisse bildeten
u. a. die Basis für die neuen Planungsvorgaben in Bezug auf die Sollzustände im Tropenhaus:
· Lufttemperatur (Aufenthaltsbereich):
· Luftfeuchte (Aufenthaltsbereich):
tLuft ≥ 18 °C (nachts) bzw.
tLuft ≥ 21 °C (tags)
φLuft ≥ 60 % (nachts) bzw. φLuft ≥ 70 % (tags)
2. Untersuchungsergebnisse
Seit der Wiederinbetriebnahme des „neuen“ GTH werden die relevanten Einflussgrößen erfasst
und gezielt ausgewertet. Es zeigt sich (Abb. 1 und 2), dass nach der Einfahrphase die gewünschten Sollwerte sicher eingehalten werden.
Abb. 1: Verlauf der mittleren
Raumlufttemperatur

Die aktuellsten Messwerte zeigen, dass ab ca. Okt/Nov 2010 die relative Feuchte in sehr engen
Grenzen um 70 % – auch nachts – gehalten wird.
Abb. 2: Verlauf der mittleren
realtiven Raumluftfeuchte

Ein Vergleich mit den Zuständen vor der Sanierung zeigt (Abb. 3 und 4), dass die Werte im
neuen GTH weniger Extrema enthalten und dichter an dem gewünschten Bereich (orangener
Bereich) liegen. Die guten Möglichkeiten zur freien Lüftung über die regulierbaren Fensterklappen haben hierbei im Sommer vermutlich eine wichtige Rolle gespielt.
Die absolute Feuchtigkeit nach der Sanierung ist sehr viel niedriger als vor der Sanierung. Der
Grund dafür können evtl. unterschiedliche Befeuchtungsmethoden und Messeinrichtungen in
der Anwendung vor und nach der Sanierung sein.

Abb. 3: Raumluftzustände
im Aufenthaltsbereich vor der
Sanierung
123
124
Abb. 4: Raumluftzustände
im Aufenthaltsbereich nach der
Sanierung

Die statistische Auswertung der Raumluftzustände vor und nach der Sanierung (Abb. 5 und
6) zeigt deutliche Unterschiede, die im Hinblick auf das Wachstum und die Vitalität der Pflanzen zu bewerten sind (vgl. Bericht „Untersuchungen zur Wirkung moderner Gebäudetechnik
auf das Pflanzenwachstum am Beispiel des Großen Tropenhauses im Botanischen Garten Berlin“).
Lufttemperaturspitzen über ca. 26 °C sind nach der Sanierung nicht mehr vorhanden. Für die
Temperaturwerte über 30 °C vor der Sanierung spielen vermutlich Effekte wie eine schlechtere
Möglichkeit zur freien Lüftung und/oder ein wärmerer Sommer eine Rolle. Nach der Sanierung
funktioniert die Regelung über die Lüftungsöffnungen in der Fassade im Sommer und in der
Übergangszeit offensichtlich recht gut, denn nur sehr selten sind Temperaturwerte über 30 °C
vorhanden (siehe Abb. 5).

Abb. 5: Vergleich der Häufigkeiten der mittleren Raumlufttemperaturen vor und nach der
Sanierung
Abb. 6: Vergleich der Häufigkeiten der mittleren Raumluftfeuchte vor und nach der
Sanierung
Abb. 6 zeigt, dass vor der Sanierung eine typische Häufigkeitsverteilung mit einem Maximum
bei 60 – 69 % vorlag. Werte unter 50 % waren keine Rarität. Nach der Sanierung ist eine ausgeprägte Häufung der relativen Feuchte zwischen 70 – 79 % zu erkennen. Werte unter 60 %
treten sehr selten auf.

Der Tag-/Nachtvergleich zeigt (Abb. 7), dass die Nachttemperaturen nach der Sanierung gehäuft im Bereich von 18 °C – 23 °C auftreten, während vor der Sanierung häufiger 21 °C – 24 °C
vorlagen. Das belegt, dass die gewollte Nachtabsenkung der Temperatur nach der Sanierung
erreicht wird.
Abb. 7: Häufigkeit der Nachttemperaturen im GTH

Der Tagsollwert tLuft ≥ 21 °C (Abb. 8) wird nach der Sanierung gut eingehalten. Meist liegt die
Lufttemperatur zwischen 21 °C – 25 °C, während vor der Sanierung eher Werte von 22 °C – 24 °C
auftraten.
Diese Auswertung zeigt (siehe auch Tab. 1), dass vor der Sanierung die Tag- und Nachttemperaturen mit Ausnahme der Werte über 25 °C ähnlich oft vorlagen. Die Feuchtewerte vor der Sanierung waren tags und nachts praktisch gleich. Häufiger als nach der Sanierung wurden
nachts Werte unter und über dem gewünschten Bereich gemessen.

Abb. 8: Häufigkeit der Tagtemperaturen im GTH
3. Fazit
Aufgrund des enormen Datenumfangs sind die Auswertungen der Zustandsparameter sehr
zeitaufwändig. Insbesondere der Vergleich zweier unterschiedlich erstellter Datensätze erfor-
125
126
Tab. 1: Zusammenfassung der
Ergebnisse der Tag-Nacht-Analyse
dert leistungsstarke Rechner, gute Methoden und Kenntnisse. Bei dem vorliegenden Datenumfang stößt die Auswertung mittels MS Excel an Grenzen und bei weitergehenden Analysen
wäre die Zusammenarbeit mit IT-Fachleuten sinnvoll – so wie es im BAER2FIT-Projekt vorgesehen war, aber aus verschiedenen Gründen nicht praktiziert werden konnte.
Die Untersuchungen der raumklimatischen Bedingungen im GTH sind noch nicht abgeschlossen, z. Zt. werden Analysen der Sommer- und Winterbedingungen durchgeführt und der Austausch mit den Betreibern und Nutzern des Botanischen Gartens gehen weiter. Insbesondere
im Hinblick auf die Optimierung der klimatischen Bedingungen für die Pflanzen mit Berücksichtigung eines effizienten Anlagenbetriebs gibt es noch viel Untersuchungsbedarf. Die nachfolgenden Berichte geben weitere Einblicke in die Untersuchungen des AP1 und AP2 im Projekt
BAER2FIT..
Untersuchung der gebäudetechnischen Anlagen im Großen
Tropenhaus des Botanischen Garten Berlin
Prof. Dr.-Ing. Martin Behne, Rayk Rochow B. Eng., Stefan Schmidt B. Eng.,
Tino Simsch B. Eng. | Beuth Hochschule für Technik Berlin
Kurzfassung
Zur Sicherstellung einer hohen Energieeffizienz im Großen Tropenhaus Berlin ist ein angepasster
Betrieb der gebäudetechnischen Anlagen notwendig. Dazu wurden die raumlufttechnische Anlagen (RLT-Anlagen) mit Sorptionstechnik und konventioneller Wärmerückgewinnung (WRG), die
beheizte Gebäudehülle und Umlufttürme mit und ohne PCM (Phase Change Material) analysiert.
Abstract
To guarantee an energy efficient operation the building energy systems have to be optimized
and run in an adopted manner. Therefore, the HVAC systems are being analyzed i.e., the airconditioning systems with sorption and conventional heat recovery (HR), the building envelope and air re-circulation towers with and without phase change material.
1. Einleitung
Die Qualität der neuen Gebäudehülle war bei der Planung des „neuen“ Großen Tropenhauses
von zentraler Bedeutung. Neben einer optimalen Belichtung und einer denkmalgerechten Gestaltung der Fassade waren ein sehr guter Wärmeschutz im Winter, Tauwasser freie Verglasungen sowie eine ausreichende Wärmeabführung im Sommer wesentliche Aspekte. Gleichzeitig
sollte es gelingen, die für das Pflanzenwachstum wichtigen Einflussgrößen Luft- und Umschließungsflächentemperatur sowie Luft- und Bodenfeuchte in geeigneten Grenzen gezielt einzustellen und dann zu gewährleisten.
Abb. 1: Thermografieaufnahme (Jan. 10)
Diese vielschichtigen Aspekte wirken sich unterschiedlich auf die Energieeffizienz eines so
großen Gewächshauses aus. Nur mit einer den Anforderungen angepassten Betriebsweise der
gebäudetechnischen Komponenten sowie gärtnerischer Pflege ist eine hohe Vitalität der
beherbergten Pflanzen bei zuverlässig niedrigem Energiebedarf erreichbar.
127
128
Untersuchung der gebäudetechnischen Anlagen im Großen Tropenhaus
Untersuchungsschwerpunkte
Im Laufe des Projektes ergaben sich u. a. im Bereich der gebäudetechnischen Anlagen folgende
Untersuchungsschwerpunkte:
· Raumlufttechnische Anlagen mit Sorptionstechnik
· Konventionelle Wärmerückgewinnung (WRG) der raumlufttechnischen Anlagen
· Beheizte Gebäudehülle
· Umlufttürme mit und ohne PCM
Abb. 2: Innenansicht GTH mit Umlufttürmen
Untersuchungsergebnisse
Raumlufttechnische Anlagen mit Sorptionstechnik
In seiner Bachelor-Abschlussarbeit „Experimentelle Untersuchung von Lüftungsanlagen mit
latenter Wärmerückgewinnung“ untersuchte Stefan Schmidt B.Eng. im Rahmen der Initiative
ExzellenzTandem 2010 die Lüftungsanlagen im GTH.
11 RLT-Anlage 1
Min / Max
Lageplan
Lageplan UG
Sonnenschein
FO
Helligkeit
14,9 oC
11,6 oC
?
0,0 %
0,0 %
?
7,9 klx
Lichtsumme 59 klxh
21,1 oC 18,6 %rF
14,1 oC
14,1 oC
5:05 h:min 21:02 h:min
52 klxh
Außenstrahlung ?
PAR-Strahlung ?
AU
Außenfeuchte 80,7 %rF
Niederschlag 0 nein
0,0 %
Windgeschw./-richtung 0,5 m/s
M
7 NW
23,9 oC
0,0 %
0,0 %
100,0 %
M
M
M
4 Pa
100,0 %
M
23,3 oC 73,2 %rF
0,0 %
24,9 oC 43,6 %rF
+
AB
ZU
?
Soll Hzg:21,0 oC
Soll Lftg:23,0 oC
Soll Entf:70,0 %rF
0 zu
?
0 zu
M
0 aus
WMZ
0,0 %
Entr.Filter
29,0 oC
27,0 oC
0,0 %
WMZ
WäVers
WäVers
Abb. 3: Anlagenschema Teilklimagerät mit Außenluftanteil
(© Botanischer Garten Berlin)
Im GTH sind im Keller vier Lüftungsanlagen mit Außenluftanschluss und drei reine Umluftanlagen installiert. Alle diese Anlagen wurden mit sorptiven Wärmeaustauschkulissen ausgestattet, die laut Hersteller eine bessere Energieeffizienz als konventionelle Anlagen durch
Ausnutzung der latenten Wärme zur Wärmerückgewinnung bieten sollen.

Es zeigte sich, dass zur fundierten Bewertung der RLT-Anlagen weitere Messwerte erforderlich
waren. Exemplarisch wurden an zwei Anlagen zusätzliche Messfühler installiert, die Betriebsund Raumluftzustände erfasst und anschließend ausgewertet.
Zusammenfassung der Ergebnisse
· Die im GTH installierten drei Umluftanlagen mit Sorptionstechnik können als zusätzliche
Luftheizung eingesetzt werden. Energetische Vorteile gegenüber einer konventionellen
Nacherwärmung sind aufgrund des Energie-Erhaltungsatzes der Thermodynamik jedoch
nicht möglich. Die sorptiven Wärmeaustauscher der Umluftanlagen bieten eine begrenzte
Möglichkeit zur Feuchteregelung 1.
· Für die Regeneration des Sorptionsmaterials in den RLT-Anlagen ist eine Wärmezufuhr
über Fernwärme erforderlich. Da die Kulissenheizung an den gleitenden Leiter der Fernwärmeversorgung angeschlossen ist, kann in der Übergangszeit und im Sommer die Sorption nur bedingt oder gar nicht zur Entfeuchtung eingesetzt werden.
· Die Eigenschaften der konventionellen Wärmerückgewinner konnten auf Basis der zur
Verfügung stehenden Daten aus der Gebäudeleittechnik nicht bewertet werden.
Abb. 4: Darstellung der Temperaturen im Teilklimagerät 1 (Beispiel
für Auswertung, Bachelorarbeit
Schmidt)
1 Möglich ist, dass beim Übergang vom Tag- in den Nachtbetrieb eine gezielte Teilentfeuchtung der Raumluft
realisiert wird, in dem ein „Ladezyklus“ zum Beladen des Sorptionsmaterials mit Wasser aus der Raumluft
genutzt wird. Dann müssten die Umluftanlagen ausgeschaltet werden, um am nächsten Tag beim Umschalten von Nacht- auf Tagbetrieb einen „Entladezyklus“ lang die adsorbierte Wassermenge durch Beheizen des
Sorptionsmaterials mit Fernwärme wieder dem GTH zu zuführen. Bisher werden die Umluftanlagen so nicht
betrieben.
129
130
· Die vorhandenen Daten aus der Gebäudeleittechnik sind nicht ausreichend um die Betriebsweisen und Effizienz der RLT-Anlagen mit Außenluftanteil bewerten zu können. Darüber hinaus standen zu wenige Zeiträume zur Verfügung, in denen diese RLT-Anlagen mit
„vollem“ Sorptionsbetrieb gelaufen sind. Zur fundierten Bewertung der Anlagen sind weitere Messwertaufnehmer zu installieren und ganz gezielt Sorptionsbetrieb zu fahren.

Konventionelle Wärmerückgewinnung (WRG) der raumlufttechnischen Anlagen
Als Konsequenz aus der Bacherlorarbeit von S. Schmidt (s. o.) wurden im Winter 2011 zur Analyse der konventionellen WRG zusätzliche Messwertaufnehmer für Temperatur und Feuchte
installiert (Abb. 5).
: zusätzliche Messstelle
Abb. 5: Orte der Datalogger
Die vorläufige Auswertung dieser Messungen ergab, dass
· die Lüftungsanlagen nur zeitweise in Betrieb waren, sodass nur zu bestimmten Zeiten
aussagekräftige Daten vorliegen,
· die durch den WRG abgeführte Fortluftmenge scheinbar deutlich höher war als die angesaugte Außenluftmenge,
· der Austauschgrad des untersuchten WRG noch nicht ausreichend bewertet werden kann,
da die Messungen keine eindeutige Aussage zulassen (Abb. 6).
Abb. 6: Auswertung der
Betriebszustände am WRG des
RLT-Anlage 1
Zur fundierten Bewertung der raumlufttechnischen Anlagen sind noch weitere experimentelle
Untersuchungen erforderlich. Wichtig dabei ist, dass geeignete Randbedingungen vorliegen
und die Betriebsweisen so eingestellt werden, dass eindeutige Aussagen getroffen werden
können.
Beheizte Gebäudehülle
Die beheizte Stahl-Glas-Konstruktion, die in dieser Art noch nie gebaut wurde, soll gemäß der
Aussagen der Planer (vor Beginn der Sanierung) eine weitgehende Tauwasserfreiheit gewährleisten, für die Pflanzen bei niedrigeren Lufttemperaturen im Innenraum gute Wachstumsbedingungen bieten und dadurch zur Verbesserung der Energiebilanz beitragen.
Die bisherigen Betriebserfahrungen zeigen, dass durchaus Kondensation auftreten kann (Abb.
8) und diese stellenweise auch schon zu Algenbildung etc. geführt hat. Daher sollte die Einstellung der Feuchtesollwerte auch unter Berücksichtigung der Tauwasserbildung erfolgen.
Die Ausnutzung der akzeptierten Schwankungsbreite der Feuchtesollwerte besonders während kalter Perioden und nachts ist daher ratsam.
Abb. 7: Thermografieaufnahme (Feb. 11)
In seiner Masterarbeit „Untersuchung der beheizten Fassade des Großen Tropenhauses
Berlin“ untersucht Tino Simsch B.Eng. im Rahmen der Initiative „ExzellenzTandem 2011“ z. Zt.
Eigenschaften und Auswirkungen der Fassade. Kooperationspartner ist hierbei die Betriebsgesellschaft für die ZE BGBM mbH, Berlin.
Der Abschluss dieser Masterarbeit ist für September 2011 vorgesehen. Die Ergebnisse werden
im Rahmen des Abschlussworkshops „ExzellenzTandem 2011“ im November 2011 vorgestellt.

Abb. 8: Oberflächentemperaturen
an der Fassade im Vergleich zur
Taupunkttemperatur
131
132
Umlufttürme mit und ohne Latentspeichermaterial (PCM)
Bei hoher Sonneneinstrahlung waren im „alten“ GTH deutliche vertikale Lufttemperaturschichtungen zu beobachten. Gerade auf Höhe der damaligen Baumkronen, d. h. in etwa 15 – 18 m,
waren die Lufttemperaturen z. T. sehr erhöht (Abb. 9).
Die beiden Umlufttürme sollen im „neuen“ GTH nun für vergleichmäßigte vertikale Profile sorgen. In der Übergangszeit kann so die in Folge der Sonnenstrahlung erhöhte Lufttemperatur
mit zur Erwärmung der unteren Zonen beitragen. Das in einem der Türme eingesetzte Latentspeichermaterial (PCM) soll darüber hinaus eine Zeit versetzte Wärmerückgewinnung ermöglichen und somit noch weiter zur Energieeinsparung beitragen.
Abb. 9: Vertikale Profile für Lufttemperatur und
Feuchte an einem Sommertag mit starkem Sonnenschein (vor der Sanierung)
In seiner Masterarbeit „Untersuchung der Umlufttürme des Großen Tropenhauses Berlin“ untersucht Rayk Rochow B.Eng. z. Zt. diese Aspekte experimentell. Hierzu werden zahlreiche
Messwerte der Gebäudeleittechnik ausgewertet, Gespräche mit dem Hersteller Rubitherm und
der Betriebsgesellschaft für die ZE BGBM mbH geführt sowie gezielt Messungen an dem Umluftturm mit PCM durchgeführt.
Diese Masterarbeit wird voraussichtlich im September 2011 fertiggestellt sein.
Betriebserfahrungen mit dem neuen Großen Tropenhaus des
Dipl.-Ing. Dipl.-Kfm. (FH) Karsten Schomaker | Betriebsgesellschaft für die ZE Botanischer
Garten und Botanisches Museum mbH
Kurzfassung
Wegen der komplexen Wechselwirkungen zwischen Gebäudehülle, Anlagentechnik und des
Pflanzenwachstums sind für einen energieeffizienten Betrieb das Einfahren der Anlagen und laufende Überwachung mit Anpassungen erforderlich. Erste Betriebserfahrungen werden hier vorgestellt.
Abstract
Due to multilateral interactions between the building envelope, the HVAC systems and the
plant growth continuous monitoring and optimizations of the systems operation are required.
First operation experiences are being presented.
1. Einleitung
Im Mai 2009 startete der Rückzug von mehr als 4.000 Pflanzen in das sanierte Große Tropenhaus (GTH) und im September 2009 wurde das Haus feierlich wiedereröffnet. Gleich im ersten
Winter nach der Sanierung wurde die neue Gebäudehülle sowie die dahinter verborgene Technik auf eine harte Probe gestellt.
2. Erkenntnisse
Bei Außentemperaturen von bis zu minus 17 °C muss das Klima entsprechend der botanischen
Anforderungen konditioniert werden. Da zu diesem Zeitpunkt noch keinerlei Erfahrungen mit
der neuen Technik vorlagen, und die Pflanzen durch die provisorische Unterbringung von drei
Jahren sowie den Umzug geschwächt waren, wurde das Klima im GTH äußerst konservativ be-
Abb. 1: Histogramm für Raumund Außentemperatur
(01.07.2009 – 01.07.2010)
133
134
Betriebserfahrungen mit dem neuen Großen Tropenhaus des Botanischen Garten Berlin
trieben. Die ersten Monate hieß dies eine Mindesttemperatur von 22 °C (siehe Abb. 1) und
eine Annäherung an die optimale Luftfeuchtigkeit (Sollwert), ausgehend von 90 % auf ca. 70 %
ab Mitte Dezember 2009 (siehe Abb. 2).
Abb. 2: Histogramm Raumfeuchte
mit Raumsollwert für Befeuchtung und Entfeuchtung
(01.07.2009 – 01.07.2010 )
Die jeweiligen Anpassungen der Parameter wurden bewusst in größeren zeitlichen Abständen
vorgenommen, da die Trägheit des Gesamtsystems GTH nicht bekannt war und die entsprechenden Wirkungen untersucht werden sollten. Auch wenn die Gärtner/innen sich sorgten,
war es wichtig erste Erfahrungen in der Betriebsführung zu sammeln und langsam den Prozess
der Optimierung anzugehen.
Im Fokus stand hierbei zunächst die Vitalität und Aktivität der Pflanzen und in zweiter Reihe
die energetische Effizienz der Anlagenführung. Möglich wurde diese iterative Betriebsführung
insbesondere durch den Einsatz eines Regel-, Steuer- und Überwachungssystems der Firma
RAM GmbH Mess- und Regeltechnik (www.ram-herrsching.de). Insgesamt 13 dezentrale
Klimarechner regeln, steuern und überwachen die Anlagen und liefern die Daten an eine Zentrale im hinteren Bereich des GTH, die wiederum durch einen herkömmlichen PC direkt oder
via Internet bedient wird. Mithilfe der Software „VisuRAM“ zur Anlagenvisualisierung (siehe
Abb. 3) und „VisuData“ zur Langzeitdatenaufzeichnung ist die Bedienung der Anlagen gegenüber der vorherigen, eher manuellen Anlagenführung erheblich verbessert worden. Abfragen
der aktuellen Betriebszustände werden hierdurch „online“ ermöglicht und Auswertungen von
Einstellungsänderungen wesentlich erleichtert.
Eine ganz besondere Herausforderung im Betrieb des GTH stellt die energieeffiziente Konditionierung der Luftfeuchtigkeit, insbesondere in den Wintermonaten dar. Bedingt durch die
neue, sehr viel dichtere Gebäudehülle ist die Sättigung der Luft i. d. R. sehr viel höher als vor
der Sanierung. Problematisch für die Pflanzen sind konstante Werte von über 85 % relativer
Luftfeuchtigkeit, da hierdurch Schädlingsbefall und Schimmelbildung gefördert werden.
Nach den ersten Versuchen im GTH sowie phytopathologischen Untersuchungen (siehe Bericht
„Untersuchungen zur Wirkung moderner Gebäudetechnik auf das Pflanzenwachstum am Bei-
Abb. 3: Lageplan des Großen
Tropenhauses Berlin (GTH)
spiel des Großen Tropenhauses im Botanischen Garten Berlin„) sollte die relative Luftfeuchtigkeit im Bereich zwischen 60 % und 80 % liegen. Zur Entfeuchtung der Luft im GTH stehen
drei Möglichkeiten zur Verfügung:
· natürliche Lüftung (Fensteröffnung),
· Anhebung der Raumtemperatur und
· mechanische Lüftung (Raumlufttechnische Anlagen mit Sorptionstechnik sowie Wärmerückgewinnung).
Erste Erfahrungen in den Heizperioden 2009/2010 und 2010/2011 zeigen, dass der Einsatz der
RLT-Anlagen mit Wärmerückgewinnung energetisch das effizientere Verfahren ist. Weitere Untersuchungen sind meines Erachtens allerdings erforderlich um die optimalen Betriebsführungspunkte zu ermitteln.
3. Zwischenfazit
Zusammenfassend lässt sich aus Sicht der Nutzer feststellen, dass mit der Sanierung des GTH
eine erhebliche Verbesserung des Betriebs erreicht wurde. Die technischen Anlagen erlauben
eine sehr enge Klimaführung entsprechend den botanischen Erfordernissen und die moderne
Technik ermöglicht eine energetisch und zeitlich effizientere Regelung, Steuerung und Überwachung der einzelnen Prozesse.
135
136
Untersuchungen zur Wirkung moderner Gebäudetechnik auf das Pflanzenwachstum
Untersuchungen zur Wirkung moderner Gebäudetechnik auf
das Pflanzenwachstum am Beispiel des Großen Tropenhauses
im Botanischen Garten Berlin
Prof. Dr. habil. Hartmut Balder, Prof. Dr.-Ing. Martin Behne, Dipl.-Ing. (FH) Silke
Schmolling, Dipl.-Ing. Funda Bülbül M.A. | Beuth Hochschule für Technik Berlin
Kurzfassung
Die Entwicklung der Gebäudetechnik sowie neuartige Materialien eröffnen die Möglichkeit,
Pflanzen unter künstlichen Bedingungen noch gezielter in ihrer Entwicklung, Vitalität und
Gesundheit zu steuern. Bei der Präsentation von tropischen Pflanzen ist Ziel, ihr natürliches
Erscheinungsbild kulturtechnisch dem Betrachter zu ermöglichen, die damit verbundenen
Betriebskosten sollten dabei überschaubar sein. Die Erkenntnisse aus der Eingewöhnungsphase
der Pflanzen im neuartigen Berliner Tropenhaus zeigen, dass durch moderne Gebäudeleittechnik
stabile Wuchssituationen ohne Probleme in der Gesundheit der Pflanzen bei gleichzeitiger Energieeinsparung möglich sind.
Abstract
The development of the building-technology as well as new materials opens the possibility
to control plants under artificial conditions still aimed in their development, vitality and health. With the presentation of tropical plants, goal is be clear to make possible their natural
appearance for the observers, that should interconnected overheads with it. The realizations
from the starting point of the plants in the new Berlin tropics-house show that stable growthsituations are possible through modern technology without problems in the health of the
plants with simultaneous energy-saving.
1. Einleitung
Pflanzen in Gebäuden befinden sich in einer künstlichen Wuchssituation. Ihre genetisch fixierten Wachstumsansprüche werden hier nur unzureichend erfüllt, häufig werden die Temperatur- und Luftfeuchteoptima unter- bzw. überschritten, das Licht- und Strahlungsangebot ist in
der Regel zu gering. Die Folge sind eine wenig vitale Pflanzenentwicklung und eine hohe Anfälligkeit für Schaderreger mit der Folge von wenig ansprechenden Pflanzenbildern und erhöhten Pflegekosten. Dies gilt grundsätzlich auch für exotische Pflanzen in Tropenhäusern,
die z. B. in botanischen Gärten kultiviert werden. Ziel sollte aber durch eine gezielte Kultursteuerung sein – analog zur Pflanzenproduktion unter Glas im Erwerbsgartenbau – ein Pflanzenwachstum zu sichern, das optisch ansprechende Pflanzenbilder bei gleichzeitig geringen
Entwicklungspotentialen für Schaderreger ermöglicht.
Die bisherige Bau- und Betriebsweise von Tropenhäusern bewirkte häufig große Schwankungen bei den Klimabedingungen, hohe Unterhaltungskosten und große Probleme in der Gesunderhaltung der Pflanzen. Der hohe Energiebedarf, die Korrosion des Stahltragwerkes und
weitverbreitete Beschädigungen der Acryl-Verglasung des „alten“ Großen Tropenhauses Berlin
(GTH) erforderten in den Jahren 2006 bis 2009 eine Grundsanierung im Einklang mit dem Denkmalschutz und erheblicher Umweltentlastung (vgl. Bericht „Das Gebäude-, Energie- und Untersuchungskonzept des Großen Tropenhauses im Botanischen Garten Berlin“). So konnten
nach der Sanierung im GTH mittels moderner Gebäudetechnik (vgl. Berichte „Analyse der
raumklimatischen Bedingungen im Großen Tropenhaus des Botanischen Garten Berlin“ und
„Untersuchung der gebäudetechnischen Anlagen im Großen Tropenhaus des Botanischen Garten Berlin“) verbesserte Wachstumsbedingungen für die Pflanzen bei abgesenktem Energiebedarf geboten und in ihren Auswirkungen überprüft werden.
1.1 Der interdisziplinäre Ansatz
Die Möglichkeiten der neuen Gebäude- und Steuerungstechnik wurden nach der WiederInbetriebnahme des GTH im September 2009 schrittweise ausgelotet. Auf dieser Basis wurden
die Einstellungen der Betriebsweisen der Anlagen angepasst und es erfolgte die Festlegung
der gewünschten Klimaparameter im Inneren in Abstimmung mit Botanikern, Gärtnern,
Gartenbauingenieuren, Phytopathologen sowie Energietechnikern und Bauphysikern.
Als Basis der Abstimmungen dienten regelmäßige Analysen der Zustandsgrößen Raumlufttemperatur und -feuchte (vgl. Bericht „Analyse der raumklimatischen Bedingungen im Großen
Tropenhaus des Botanischen Garten Berlin“). Parallel dazu wurde die Entwicklung und
Gesundheit der Pflanzen im GTH visuell beobachtet und bewertet. Diese interdisziplinären
Analysen und die gemeinsame Auswertung der jeweiligen Untersuchungsphasen ermöglichten
weitere Parameterveränderungen.
1.2 Wechselwirkungen Gebäude – Technik – Pflanzen
Im GTH stehen sehr unterschiedliche Aspekte in Wechselwirkung miteinander. Da ein optimierter Gebäudebetrieb mit dem Ziel der gesunden Pflanzenentwicklung bei gleichzeitiger
Energieeinsparung angestrebt wird, müssen diese Wechselwirkungen und Abhängigkeiten
hinreichend erkannt und verstanden sein. Nur so können sie in ihren Auswirkungen in vielfältiger Sicht berücksichtigt werden. Folgende Wechselwirkungen sind z. B. vorhanden:
Temperaturextrema – Pflanzenvitalität und -gesundheit
Pflanzliche Stoffwechselprozesse sind temperaturabhängig, wobei jede Pflanze einen genetisch fixierten optimalen Wachstumsbereich besitzt. Bei Temperaturunterschreitung wächst
sie langsamer oder erleidet sogar Kälte- und im Extremfall Frostschäden. Mit steigender Temperatur hingegen steigert sie in einem gewissen Maße zunächst ihr Wachstum, um dann zu
stagnieren und später Hitzeschäden zu zeigen. Je mehr die Klimabedingungen vom optimalen
Bereich entfernt sind, desto mehr reagieren Pflanzen mit veränderten Stoffwechselprozessen
und verminderten Photosyntheseraten, was die Anfälligkeit (Prädisposition) gegenüber Schaderregern deutlich erhöhen kann. Insbesondere werden die pflanzeneigenen Abwehrmechanismen geschwächt und die Schaderregerpopulationen nehmen merklich zu. Gleichzeitig
haben auch Schaderreger ihre individuellen Temperaturansprüche, sodass ihre Aktivitäten,
Vermehrungsraten und damit schädigende Wirkungen direkt beeinflusst werden (Abb. 1).
137
138
Beeinflussende Faktoren der Pflanze-Erreger-Beziehung
Pflanze
Resistenz/Anfälligkeit
Art
Alter
Vitalität
Standort
Klima
Bodenverhältnisse
Grundwasser
Stadtarchitektur
Schadstoffe
Temperaturanstieg
Niederschläge
Luftbewegung
Licht
Schaderreger
Aktivität
Vermehrung
Parasitierung
Abb. 1: Vielfältiger Einfluss der
Klimaparameter auf die Gesundheit der Pflanze
Gleiches gilt für ihre natürlichen Gegenspieler. Die sog. Wirt-Parasit-Beziehung wird unmittelbar von der Temperatur gesteuert.
Lufttemperatur – Transmissions- und sensibler Lüftungswärmverlust
Je geringer die mittlere Raumlufttemperatur im GTH, desto geringer sind die Transmissionswärmeverluste sowie der sensible Lüftungswärmeverlust. Das wurde berücksichtigt bei der
Planung und dem Betrieb des neuen GTH, indem der Sollwert der Lufttemperatur auf 21 °C
tagsüber und 18 °C in der Nacht eingestellt wird. Darüber hinaus erfolgt eine Sollwertanpassung in Abhängigkeit der zu erwartenden Sonneneinstrahlung, sodass eine übermäßige Erwärmung vermieden wird.
Bewässerung – Pflanzenentwicklung – Transpiration
Wasser ist für die pflanzliche Entwicklung in vielerlei Hinsicht essenziell. Zum einen ist Wasser
Bestandteil jeder Pflanzenzelle und ist das Medium für viele Stoffwechselprozesse, zum anderen sorgt es im Boden für den Nährstofftransport an die Feinwurzelspitzen (vgl. Bericht „Das
Abb. 2: Makroskopisch sichtbare
Pilzbeläge auf Blättern der
Theventia ahouai
Gebäude-, Energie- und Untersuchungskonzept des Großen Tropenhauses im Botanischen
Garten Berlin“). Pflanzen des tropischen Regenwaldes benötigen eine hohe Luftfeuchtigkeit.
Gleichzeitig aber bewirkt eine hohe Luftfeuchtigkeit eine nur geringe Ausbildung der Blattabschlussgewebe, sodass Schaderreger einfacher durch diese hindurch in die Pflanze eindringen
können. Insbesondere viele Pilzarten benötigen zur Sporenkeimung auf der Blattoberfläche
eine hohe Luftfeuchte, sodass ihre Aktivität erst hierdurch möglich wird (Abb. 2). Zu viel Wasser im Boden verdrängt in den Poren die Bodenluft mit der Folge anaerober Bedingungen und
Feinwurzelsterben, zu wenig Wasser verursacht die Einstellung der Feinwurzelbildung. Bei
einer zu geringen Luftfeuchte schließen viele Pflanzen ihre Blattöffnungen (Stomata), sodass
die Transpiration merklich abnimmt.
Relative Luftfeuchte – latente Heizleistung und latenter Lüftungswärmeverlust
Je höher die gewünschte Raumluftfeuchte ist, desto mehr Wasser muss dem GTH in Form von
Gießwasser oder Hochdrucknebel zugeführt werden. Für die Verdunstung des Wassers wird
die Verdunstungsenthalpie benötigt, d. h. eine Wärmezufuhr, die üblicherweise aus der umgebenden Luft heraus erfolgt. Als Folge sinkt die Raumlufttemperatur (Verdunstungskühlung).
Um die Raumlufttemperatur aufrechtzuerhalten, ist also eine weitere Wärmezufuhr z. B. über
die Fassaden- oder Luftheizung erforderlich. Geht die befeuchtete Luft aufgrund des Außenluftwechsels verloren, so ist auch diese latente Wärme verloren.
Lufttemperatur – relative Feuchte
Die Aufnahmefähigkeit von Wasserdampf in der Luft ist stark von der Lufttemperatur abhängig.
Da warme Luft mehr Wasserdampf aufnehmen kann, ist zum Erreichen einer bestimmten relativen Luftfeuchte bei höheren Lufttemperaturen mehr Wasser erforderlich als bei niedrigeren
Temperaturwerten. Unter Berücksichtigung der bei der Verdunstung benötigten latenten
Wärme bedeutet eine höhere Lufttemperatur auch einen höheren Wärmebedarf für die Luftkonditionierung.
Raumklima – Taupunkttemperatur
Die Taupunkttemperatur ergibt sich aus den jeweiligen Raumluftzuständen (Abb. 3). Je feuchter die Innenluft ist, desto höher ist der Taupunkt und die Gefahr von Tauwasserbildung an
den kalten Stellen der Fassade steigt. Auch bei einer beheizten Fassade lassen sich diese
kälteren Stellen nicht mit Sicherheit vermeiden. Soll Kondensation an der Fassade vermieden
werden, ist es z. B. sinnvoll, nachts, wenn besonders leicht niedrigere Oberflächentemperaturen
Abb. 3: Verlauf der mittleren Taupunkttemperatur
139
140
an der Innenseite der Fassade auftreten können, die Raumluftbedingungen entsprechend abzusenken

Tauwasser – Lichteinfall – Korrosion
Kondensation an der Fassade ist aus mehrfacher Hinsicht nicht erwünscht. Tauwasser auf den
Verglasungen reduziert den Lichteinfall, was für die Pflanzen nachteilig ist (Abb. 4). Außerdem
bilden sich Algen und verschmutzen dadurch dauerhaft die Gläser. Bildet sich langfristig
Tauwasser auf Metallteilen, ist mit Korrosion zu rechnen.
Abb. 4: Kondensation an der Verglasung im Bereich des Messfühlers für Oberflächentemperaturen
(Nov 2010).
Nachtabsenkung – Entfeuchtungsleistung
Senkt man in der Nacht die Raumlufttemperatur in einem Gebäude ab, so reduzieren sich die
Wärmeverluste (vgl. oben) und man spart Heizenergie. Soll die Lufttemperatur einer sehr
feuchten Luft nachts abgesenkt werden, so ist eine gezielte Entfeuchtung der Luft nötig, da
sonst leicht eine Taupunktunterschreitung an den kältesten Teilen der Gebäudehülle auftreten
kann (vgl. oben).
Im GTH mit etwa 37.000 m3 Raumvolumen ist eine Nachtabsenkung z. B. von 21 °C und 70 %
auf 18 °C und 60 % mit der erforderlichen Abführung von ca. 140 Litern Wasser verbunden.
Entfeuchtung – Wärmerückgewinnung
Soll beim Übergang von Tag- zum Nachtbetrieb die Raumluft entfeuchtet werden, fällt eine
erhebliche Menge latenter Wärme (= Verdampfungsenthalpie) an, die abzuführen ist. Diese
Wärmemenge wird bei der Anhebung der Raumluftzustände am Morgen wieder benötigt. Sollen keine Energiemengen verschwendet werden, muss die vorhandene Lüftungstechnik über
eine leistungsfähige Wärmerückgewinnung und/oder über gute Speichermechanismen für
latente Wärme verfügen (vgl. Bericht „Untersuchung der gebäudetechnischen Anlagen im Großen Tropenhaus des Botanischen Garten Berlin“).
Oberflächentemperatur Gebäudehülle – erforderliche Lufttemperatur Innenraum
Beim Menschen wirkt sich die Oberflächentemperatur der einen Raum umschließenden Wände
durch den Strahlungswärmeaustausch auf die Wärmebilanz aus, sodass die thermische Be-
haglichkeit beeinflusst wird. Ob das auch für Pflanzen gilt, die einen anderen Wärmehaushalt
als der Mensch haben, ist bisher noch unklar. Dieser Zusammenhang ist jedoch wichtig, bietet
er doch beim GTH mit beheizter Fassade ggf. die Möglichkeit, geringere Raumlufttemperaturen
bei gleichem „Wohlbefinden“ der Pflanzen zu fahren und damit Energie einzusparen.
Luftzirkulation
Luftumwälzungen führen dazu, dass Klimaschichtungen in Pflanzenbeständen unter Glas weniger ausgeprägt sind. Von daher sind für die pflanzliche Entwicklung eher gleichmäßige Bedingungen gegeben. Dies ist aber mit der Gefahr verbunden, dass durch die Luftströmung
Insekten und Pilzsporen im Raum besser verteilt werden und auf diese Weise eine Verbreitung
gefördert wird.
2. Ergebnisse und Schlussfolgerungen
Botanische Sicht
Nach der Stressphase der Umpflanzung und Schwankungen direkt nach der Sanierung ergab
die Analyse der Pflanzenentwicklung, dass der Anpassungsvorgang nach etwa einem Jahr relativ überwunden war. Die zuwachsende Blattmasse ist nun deutlich grüner und vitaler und
kaum von Schädlingen befallen (Abb. 5).
Abb. 5: Vergleich von Indikatorpflanzen am Beispiel Heliconia carbaea vorher – nachher (März 2010 – März 2011)
Der Gesundheitszustand einer Pflanze umschließt auch den Zustand des unterirdischen Wurzelsystems. Da in diesem Bereich die Empfindlichkeit z. B. gegen Pilzbefall höher ist, war auch
die Wurzelentwicklung genauer zu beobachten.
141
142
Es wurden insgesamt drei Ausgrabungen an verschiedenen Stellen im GTH vorgenommen:
· Grabung im März 2010
· Grabung im Juli 2010
· Grabung im Juli 2011
Die freigelegten Wurzeln präsentierten sich fast in allen Fällen in einem gesunden und vitalen
Zustand. (vgl. Bericht „Das Gebäude-, Energie- und Untersuchungskonzept des Großen
Tropenhauses im Botanischen Garten Berlin“)
Technisch-energetische Sicht
Die Analyse der Raumluftzustände zeigte, dass die Zustandsgrößen etwa innerhalb des Auslegungsbereichs für Gebäude ohne mechanische Kühlung gemäß DIN EN 15251 (also z. B.
Bürogebäude!) lagen. Auf den ersten Blick erscheint das irritierend, erwartet man bei einem
tropischen Klima doch andere Bedingungen als solche, die für arbeitende Menschen noch als
vertretbar gelten (Abb. 6).
Abb. 6: Raumluftzustände im
Aufenthaltsbereich des GTH
W
enn aber bei diesen „neuen“ Raumluftbedingungen eine hohe Pflanzenvitalität und gute Bodenbeschaffenheit die Folge sind, gibt es aus botanischer und gärtnerischer Sicht keine Probleme.
Offensichtlich sind die Pflanzen nach einer gewissen Eingewöhnungszeit in der Lage, sich auch
auf veränderte Klimazustände einzustellen und gesund zu gedeihen. Natürlich lassen sich
Raumluftzustände mit abgesenkter Innentemperatur und -feuchte mit einem geringeren Energieaufwand für die Konditionierung der Innenluft erreichen. Somit tragen die Anpassungsfähigkeit
der Pflanzen und deren Ausnutzung zur Effizienzsteigerung nennenswert bei.
Für eine weiterhin optimierte Betriebsführung des Großen Tropenhauses mit einer Vegetationsperiode, die sich alle halbe Jahre ändert, ist eine ständige Anpassung der technischen
Gegebenheit gefragt. Das Blätterdach ändert sich kontinuierlich, damit auch die Transpiration
der Pflanze und das Mikroklima innerhalb des Bestandes. Sollen bestimmte Feuchtewerte im
Inneren eingehalten werden, z. B. um Tauwasserbildung an der Fassade zu verhindern, muss
die Gebäudetechnik in der Lage sein, darauf zu reagieren und die erforderlichen Behandlungen
durchführen (Heizen, Be- oder Entfeuchten, Lüften). Die dazugehörige GLT muss es nicht nur
ermöglichen diese Einstellungen vorzunehmen, sondern auch dem Betreiber eine Erfolgskontrolle, z. B. in Form von Effizienzkennwerten bieten. Nur so lässt sich ein energieoptimierter
Betrieb in Zukunft sicher gewährleisten.
3. Fazit und Ausblick
Das GTH bietet neuartige Rahmenbedingungen an, um eine moderne GLT in Hinblick auf eine
gesunde Vegetationsführung zu optimieren. Überregional könnten die Untersuchungsansätze
diesbezüglich einer Einführung von Standards für eine energieeffiziente Führung eines Schaugewächshauses sowie der Innenraumbegrünung eine Vorreiterrolle spielen.
Abschließend kann in Zukunft das Thema „generelle Führung von Schaugewächshäusern“
eine besondere Wichtigkeit gewinnen, indem die Zusammenführung von Gebäudetechnik und
Grünstruktur realisiert werden muss. Die Untersuchungen bis jetzt müssen dafür Anfangsstrukturen bilden.
Deshalb ist es wichtig in weiterführenden Projekten auf die gewonnenen Erkenntnisse im
BAER2FIT aufzubauen, um das Gesamtsystem GTH mit den weiteren Vegetationsperioden zu
begreifen.
Fragen die noch untersucht werden könnten, sind:
· Wie viel Blattmasse führt zu signifikanten Feuchteerhöhungen im GTH?
· Wie viel Blattmasse führt zur Reduzierung der Temperatur in großen Glashäusern?
· Wie hoch ist die Transpiration einer Pflanze und gibt sie dabei Wärme ab?
· Wie lassen sich die Abwehrmechanismen von Pflanzen unter Glas noch gezielter steuern?
· Wie kann ein biologisches Gleichgewicht zwischen Nützling - Schädling in großen Schauhäusern hergestellt werden?
Es ist zu erwarten, dass mit der weiteren Aufarbeitung der Thematik künftige vollständig steuerbare Vegetationsgesellschaften unter künstlichen Bedingungen zu realisieren und sicher zu
unterhalten sind.
143
144
145
Veranstaltungsgestaltung:
Ausstellung
146
Zwischennutzungskonzepte im Deutschen Technikmuseum:
Laborfeld Container
Projektarbeit Zwischennutzung Ladestraße/Entwicklung Technoversum
Justyna Czerniak | Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
Kurzfassung
In den kommenden Jahren wird das Deutsche Technikmuseum (DTM) die ehemalige Ladestraße
des Anhalter Güterbahnhofs, einst einer der wichtigsten Umschlagplätze für Güter aller Art in
Berlin, Zug um Zug in ein neues Museumsquartier – das Technoversum – verwandeln. In der
Ausbauphase nutzt das DTM die historische Ladestraße für Zwischennutzungsprojekte. Im
Rahmen der Kooperation mit der Beuth Hochschule für Technik Berlin werden Ideen für die
temporäre Nutzung der Ladestraße entwickelt.
Abstract
Over the next couple of years, the Deutsches Technikmuseum (DTM) will transform the old
loading area of the Anhalter freight station, formerly one of the most important transshipment points for goods of every description in Berlin, step by step into a new museum centre –
the Technoversum. During the expansion phase the DTM will open up the historic loading
platform for temporary projects. The ideas for the temporary usage of the loading area will
be conceptualised in cooperation with the Beuth Hochschule für Technik Berlin.
Zwischennutzungen für die Ladestraße
Die einstige Ladestraße des Anhalter Güterbahnhofs erfährt derzeit einen maßgeblichen Wandel. 2007 ist das Grundstück als Erweiterungsfläche für das Technoversum – das Museum der
Zukunft, an das DTM übergeben worden. Im vergangenen Jahr wurden zwei ehemalige Verladehallen zur Ausstellungs- und Servicefläche umgebaut. In den renovierten Räumen ist am
12. Mai 2011 die Ausstellung „Mensch in Fahrt. Unterwegs mit Auto & Co“ eröffnet worden.
Abb. 1: Richtfest in der Ladestraße 2010. Im künftigen
Eingangsbereich ist der neue Dachstuhl aus Stahl
gerade aufgerichtet worden (Foto: Kirchner)
Abb. 2: Blick in die Ausstellung „Mensch in Fahrt.
Unterwegs mit Auto & Co.“ (Foto: Kirchner)
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148
Abb. 3: Visualisierung des
Museumsareals.
Der blau markierte Bereich ist
für das Technoversum bestimmt
(Visualisierung: Bruns)
Die Konzeption des Technoversums ist von der Idee inspiriert, dass das Museum ein lebendiges Forum des Austauschs und der Kommunikation ist. Temporäre Bespielungen des Areals,
die Zwischennutzungen, sind ein wichtiges Element bei der Umwandlung der alten Industriebrache und dienen der Neu- und Wiederbelebung des Areals. Zwischenräume entstehen dort,
wo Flächen durch Prozesse der Deindustrialisierung, ökonomische Entwicklungen und politische Ereignisse frei werden. Es sind meistens Flächen, die sich noch im „rohen“ Zustand nach
Beendigung einer Nutzung befinden und sich vorübergehend nicht für eine herkömmliche Verwertung eignen. Verglichen mit anderen europäischen Großstädten besticht Berlin durch sein
umfangreiches Angebot an freiem Raum in zentralen Lagen – und wie in kaum einer anderen
europäischen Großstadt bereichern temporäre Nutzungen das Stadtbild Berlins. Zwischennutzungen steigern die Qualität der häufig reizvollen städtebaulichen Brüche. Es gibt in Berlin
Skateparks auf ehemaligen Industriearealen, Flohmärkte in ungenutzten Lagerhallen, Kletterparcours in Baulücken. Dem Museum erlaubt das Modell Zwischennutzung eine zeitlich
begrenzte und zur Experimentierfreude anregende Öffnung des Raumes.
Exkurs Anhalter Güterbahnhof
Dieser Teil Berlins war stadt- und verkehrsgeschichtlich von großer Bedeutung: Hier fuhren
die ersten Eisenbahnen in Preußen, hier fand die stärkste Verflechtung verschiedener Verkehrsträger des Nah- und Fernverkehrs statt. Zwischen 1874 und 1878 entstand der Güter-
Abb. 4: Rege Betriebsamkeit auf der Ladestraße um
1910 (Foto: SDTB)
Abb. 5: Frontansicht des Verwaltungstrakts für den
Anhalter Güterbahnhof, entworfen von dem Architekten Franz Schwechten (Foto: SDTB)
bahnhof der privaten Berlin-Anhaltischen Eisenbahn-Gesellschaft, die ein Streckennetz des
Personen- und Güterverkehrs zwischen Berlin und der Region Anhalt unterhielt. Von dort aus
führten weitere Verbindungsstrecken in den Süden Europas, zum Beispiel nach Griechenland
oder Italien. Ende des 19. Jahrhunderts wuchs die Stadt Berlin rasant und damit auch der Bedarf an Gütern aller Art. Berlin zählte um 1880 etwa 1,3 Millionen Einwohner, 20 Jahre später
waren es doppelt so viele. Der Güterbahnhof entwickelte sich um die Jahrhundertwende zum
zentralen Versorgungsknotenpunkt für den Import und Export von Gütern aller Art. Dreh- und
Angelpunkt des Treibens war die 300m lange Ladestraße, die zwischen zwei Reihen von Empfangs- und Versandhallen verlief.
Nach dem Zweiten Weltkrieg befand sich das Bahngelände durch die Aufteilung Berlins in Sektoren in „West-Berlin“. Vor allem aus politischen Gründen beschränkte sich der Zugverkehr
täglich nur noch auf wenige Züge in die „Sowjetische Besatzungszone“. Auch der Güterbahnhof wurde weniger genutzt. Zudem wurden die Anlagen im Zweiten Weltkrieg erheblich beschädigt. Ursprünglich bestand die Anlage aus zwei symmetrischen Kopfbauten, in denen die
Verwaltung untergebracht war. Die Ruine des westlichen Kopfbaus und der Verbindungstrakt
verschwanden endgültig 1963 im Zuge des U-Bahnbaus. Das Güterbahnhofsgelände wurde
allmählich stillgelegt und verwilderte. Seit 2007 ist es Museumsgelände.
Laborfeld Container
Das DTM führt mit verschiedenen Partnern Dialoge über Möglichkeiten und Potenziale für
Bespielungen der Ladestraße – auch mit der Beuth Hochschule für Technik Berlin. Für die Studierenden der Hochschule ist dieses Angebot reizvoll, weil es ihnen die Möglichkeit bietet,
Entwürfe für Stadträume zu entwickeln. Für das DTM liegt die Attraktivität der Kooperation
nicht zuletzt darin, einen gestalterischen Austausch voranzutreiben, bei dem realisierbare
Produkte für Zwischennutzungen der Ladestraße entstehen können. Seit dem Wintersemester
2009/2010 gibt es die Zusammenarbeit zwischen dem DTM, vertreten durch Prof. Joseph
Hoppe und Justyna Czerniak, und Studierenden des Studiengangs Veranstaltungstechnik und
-management unter der Leitung von Prof. Tina Kitzing. Gegenstand dieser Kooperation ist die
Untersuchung des Containers als Präsentations-, Ausstellungs-, und Kommunikationselement
für die Ladestraße.
Der Container als Symbol für Modularität und Mobilität reflektiert in vielfältiger Weise die
Ladestraße des ehemaligen Güterbahnhofs als historische Hauptschlagader Berlins für Transport, Handel und Verkehr. Zudem verweist der Container als Sinnbild für Bewegung, Raum und
Modul auf den Wandel des Ortes, den er aktuell erfährt. Die Studierenden der Beuth Hochschule für Technik Berlin entwickelten im Wintersemester 2009/2010 Vorschläge für ein temporäres Bespielungskonzept der Ladestraße. Das Spektrum der Ergebnisse war sehr
umfangreich: Entstanden sind architektonische Lösungen, die auf den ursprünglichen Gebäudekomplex verwiesen; eine Wanderausstellung mit Containern ist ausgearbeitet worden, die
das Technoversum überregional bekannt machen sollte – der Container war hier zugleich
Satellit des Technoversums und Werbemaßnahme für das Haus; es wurden auch rein virtuelle
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Abb. 6: Museumsburg – ein
Entwurf für die Fläche des ehemaligen westlichen Kopfbaus des
Güterbahnhofs (Visualisierung:
Peters)
Abb. 7: Aussichtsplattform als
Verweis auf die zerstörte Einfahrtssituation in die Ladestraße
(Visualisierung: Winkler)
Abb. 8: Lichtsäule aus fünf
Wassertanks für die Ladestraße
(Visualisierung: Löffler)
Containerentwürfe vorgestellt, die den Container als Kommunikationsplattform im Sinne eines
virtuellen Forums benutzt haben.
Auch wenn die Entwürfe im Einzelnen sehr unterschiedlich waren, ist den meisten Plänen ein
Ideenschwerpunkt gemein: der Gedanke, die Ladestraße als Treffpunkt zu etablieren. Es wurden
verschiedene Architekturen geschaffen, die sowohl der Kommunikation und Wissensvermittlung als auch der Erholung und Unterhaltung dienen: Bühnen, die sich mit Ausstellungsbereichen
abwechseln, Infrastrukturen für Abendveranstaltungen oder Cafés und Sitzgelegenheiten. Die
Tendenz verdeutlicht nicht zuletzt Wünsche, die junge Menschen an die Gestaltung öffentlicher
Räume haben und weist auf das Potenzial hin, das die Studierenden auf dem Areal der Ladestraße sehen. Das Ergebnis bestärkt das Deutsche Technikmuseum in seinem Vorhaben, Angebote zu schaffen, die eine Schnittmenge aus Wissensvermittlung und Unterhaltung bieten.
Dadurch wird sowohl eine Begegnung mit dem Exponat als auch die Stärkung von Kommunikationsplattformen gefördert. Grenzen zwischen Kultur-, Freizeit- und Lernort werden immer
weiter aufgeweicht, dafür rückt die Interdisziplinarität in den Vordergrund. Zwischennutzungen
sind ein tolles Laborfeld für die Auskundschaftung verschiedenster Umsetzungsformate.
Neue Wege
Berlins politische Geschichte der Teilung der Stadt spiegelt sich in den immer noch mitten in
der Stadt gelegenen Brachen. Die Narben der Vergangenheit erweisen sich heute als Glücksfall. Direkt an die Ladestraße angrenzend, belässt die Stadt Berlin ein 27 ha großes Gelände
als „grüne Lunge“. Dadurch entsteht zentral neben dem Potsdamer Platz ein Gebiet, das sowohl der Erholung und Freizeitgestaltung als auch der Bildung und Kultur dient. Da, wo sich
einst Transportwege kreuzten, werden in Zukunft neue Verbindungen zwischen den Bereichen
Wissenschaft, Kultur und Natur entstehen. Die Kooperation mit der Beuth Hochschule für Technik Berlin ermöglicht einen regen Austausch über Möglichkeiten für ihre Ausgestaltung.
Maike Kukies B.A. | Beuth Hochschule für Technik Berlin
Kurzfassung
Container sind viel genutzt, preiswert und tauchen immer häufiger im eigenen Umfeld auf.
Was sind Container? Wo kommen sie her? Können sie mehr, als nur auf einem Schiff um die
Welt fahren und Ladung mit sich führen? Wie können sie noch eingesetzt werden? Wie ist das
Image des Containers? Diese Fragen wurden in der Bachelorarbeit „Container als Ausstellungsraum“ erläutert. Außerdem wurde ein multifunktionaler Ausstellungsraum aus einem 20-FußFrachtcontainer entworfen und dessen Kosten kalkuliert.
Abstract
Containers are becoming an increasingly common item in our mobility-focused society. They
are a handy and low priced instrument for the modern transport business. But what exactly
is a container? How was it invented? Is its usage limited by being a simple box on a freighter
travelling across the oceans or can it be used in different ways? What is the image of a container to the people to both those working with it and those who are not? The bachelor thesis
`Container as an Exhibition Room` deals with these questions. Furthermore, a 20-freight container was redesigned for this purpose and the costs of this modification were calculated.
1. Einleitung
Container als Ausstellungsraum; die Idee mit dieser einzelnen Einheit zu arbeiten, stammt aus
einer Kooperation der Beuth Hochschule für Technik Berlin mit dem Deutschen Technikmuseum Berlin. Im Rahmen eines Semesterprojektes sollten mit dem Gestaltungselement „Container“ Entwürfe zur Zwischennutzung des Areals der Ladestraße, ein Teil des Anhalter
Güterbahnhofes, entstehen. Dieses Projekt bezog sich auf eine komplette Straße und es wurden mehrere Dutzend Container verwendet. Inspiriert von diesem Projekt kam die Frage nach
weiteren Verwendungsmöglichkeiten von Containern in Gestaltung, Kunst und Architektur auf.
Im Rahmen dieses Artikels werden zusammengestellte Auszüge der Bachelorarbeit veröffentlicht.
2. Eine Zeitreise
New York: 58 LKW stehen in Hoboken am Hafen von New York/New Jersey bereit. Ihre Chassis
können abgenommen werden und warten auf die Verladung mittels Krane ohne Zwischenlagerung direkt auf die Ideal X. Dieses Schiff von der Pan Atlantic Steamship Company (Eigner
Malcolm McLean) ist ein umgebauter T2-Tanker aus dem zweiten Weltkrieg. In ihrem mit einer
zweiten Stahlplatte verstärktem Deck befinden sich Durchbrüche, um die Aluminiumtransportkisten befestigen zu können. Die Kisten haben Zapfen an ihrer Unterseite, welche genau in
die vorgegebenen Aussparungen passen. Mit ihren 10 Metern Länge, 2,4 Metern Breite und
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2,6 Metern Höhe sind sie ein Kompromiss aus den Abmaßen des Schiffes, der angelaufenen
Häfen und der durchfahrenen Straßen der einzelnen Bundesstaaten. Die Ideal X wird fünf Tage
später in Texas im Hafen von Houston entladen, indem die Aluminiumkisten wieder auf typengleiche LKW gehoben werden. Von dort gehen die Waren in den Süden Amerikas. Dies war die
Geburtsstunde der ersten Container und des ersten Containerschiffs.
3. Beispiele der Containerverwendung
Oft werden Container in sehr einfacher und schlichter Verarbeitung als reine Provisorien verwendet. Sie finden zum Beispiel als Notunterkünfte für Asylbewerber oder bei Katastrophen
als schnelle, feste Unterkünfte Verwendung. Auch als Arztpraxen und mit spezieller Einrichtung, wie Stromaggregaten, Kläranlagen, Sanitäranlagen und Ähnliches, können sie mobil und
zügig vor Ort gebracht werden. Ein populäres Beispiel dieser Art ist der Baucontainer. Er ist
ein praktischer Baustein, um schnell, mobil und weiterverwendbar für eine kurze Zeit Arbeitsräume an wechselnden Orten zu schaffen. Doch all die genannten Verwendungen sind nur
praktisch, provisorisch, flexibel und haben keinen Anspruch an Ästhetik oder Gemütlichkeit.
Im Folgenden werden Frachtcontainer in anderen Situationen und positiverem Ambiente
gezeigt. Außerdem werden die gestalterischen und ästhetischen Möglichkeiten von Containern
aufgezeigt.
Abb. 1: Verschiedene Ansichten eines Messecontainers von Kreon
Ein Anwendungsbeispiel im Messebereich zeigt Kreon, ein Industrieleuchtenhersteller, in Abb.
1. In dem mobilen Ausstellungscontainer ist die gesamte Elektrik für Messen und die Präsentation ihrer Lampen integriert. Der 40-Fuß-Container wird mit einem LKW zum Ausstellungsgelände transportiert. Der „Deckel“ wird mittels vier 5-Meter-hohen hydraulischen,
computergesteuerten Zylindern in die Luft gehoben, der Boden und das Interieur bleiben
stehen. Die integrierten Schränke bilden neue Räume und Wände. Die Fassade ist komplett
ursprünglich belassen. Das Innere des Containers ist durch neue Materialien aufgelockert.
Die sieben Container der GAD-Kunstgalerie sind auf unterschiedlichen Ebenen verschachtelt
gestapelt. Dadurch ergeben sich Aussichtsplattformen, Balkone, Innenhöfe und weitere
unterschiedliche Innen- und Außenräume, wie in Abb. 2 sichtbar. Die Galerie kann innerhalb
weniger Tage abgebaut und andernorts wieder aufgebaut werden. Sie bietet durch ihre sehr
Abb. 2: Halb-temporäre GADKunstgalerie aus sieben
Containern
neutrale, weiße Innengestaltung, aufgrund der vielen großen Fenster am Ende der Container
und der begehbaren Oberlichter, Raum für Kunstausstellungen (siehe Abb. 2, unten rechts).
Aber auch das Gebäude selbst ist ein Kunstwerk. Das Konzept des Industriedesigns wird in
den Leitern, Treppen und Geländern fortgeführt.
Abb. 3: Klang!-Container von
außen und innen
Der KLANG!-Container (siehe Abb. 3) ist ein 40-Fuß-Frachtcontainer, der von Studierenden zu
einem Klangraum umgebaut wurde. Er ist ein ungewöhnlicher Veranstaltungsort für Solokonzerte und beinhaltet zeitgleich eine Ausstellung zum Thema „Neue Musik in Hamburg“. Der
KLANG!-Container reist im Rahmen einer Tournee zu belebten, reizvollen und außergewöhnlichen Orten. Die Klanginstallationen greifen das Thema der Umgebung auf. Der Container soll
Hemmschwellen senken und Neugierde wecken sowie die Schau- und Hörlust der Passanten
anregen.
4. Image
Im Rahmen der Bachelorarbeit wurde ein Fragebogen für zwei Personengruppen erstellt, zum
einen für Personen mit keinem besonderen Bezug zum Container, zum anderen für Personen,
deren Büro in einem Container untergebracht ist. Container werden von Menschen, die keinen
besonderen Bezug zum Container haben, mit einem negativen Image besetzt. Wird ihnen
jedoch aufgezeigt welche Möglichkeiten es für die Nutzung und Umnutzung des Containers
gibt, wandelt sich ihre Wahrnehmung. Sie stehen dem Container offener gegenüber. Die zweite
Befragung, bei der das Arbeiten im Container untersucht wurde, ergab hauptsächlich positive
Ergebnisse. Dies bestätigt, dass eine nähere Beschäftigung mit dem Container (zum Beispiel
als Arbeitsplatz) eine tendenziell positivere Betrachtungsweise hervorruft und für Offenheit
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sorgt. Diese beiden Haupterkenntnisse haben zur Folge, dass Gestalter, Planer, Architekten
und Künstler mit ihren Ideen und Projekten mit dem Element Container einen Teil der Zielgruppe nicht sofort erreichen können. Es liegt eine konträre Wahrnehmung des Containers zugrunde. Diese ambivalente Wahrnehmung des Containers sollte den Gestaltern bewusst sein,
wenn sie mit diesem Element arbeiten. Um die Zielgruppe direkt zu erreichen und anzusprechen, sollte nicht nur der Begriff des Containers genannt, sondern parallel dazu positive Beispiele gezeigt werden. An dem Aufbruch der Ambivalenz und an einer Änderung des Images
des Containers sollte gearbeitet werden. Nur dann ist eine breite Etablierung des Containers
fern von Häfen und Schiffen möglich.
5. Container als Ausstellungsraum – Ein Entwurf
Der Container ist ein flexibler Baustein, der in seiner Größe unverändert bleibt, aber sehr vielseitig eingesetzt werden kann. Diese Flexibilität soll bei dem folgenden Entwurf „Container
als Ausstellungsraum“ nicht nur erhalten bleiben, sondern in seiner Verwendung und Innengestaltung noch verstärkt werden. Er soll möglichst vielseitig für verschiedene Anwendungen
nutzbar sein. Der Container fungiert zum einen in verschiedenen Ausführungen als Ausstellungsraum. Er soll dabei nicht von den Besuchern betreten, sondern das Innere von außen erforscht werden. Mit und ohne Ausstellungsstücke soll er als Eyecatcher wirken. Zum anderen
soll der Container im nicht besetzten Zustand eine Infobox und mit Personal als Getränkeausschank und Informationsstelle nutzbar sein. Im Sommer kann er zum Freiluftcafé umfunktioniert werden. Der Container soll dabei als Lager für die Sitzmöglichkeiten dienen und den
Stromanschluss für Servicegeräte bieten.
Schon von weitem sieht der Passant eine dunkle Box, aus der an verschiedenen Stellen Lichtschein nach außen dringt. Bei der Annäherung erkennt er einen 20-Fuß-Frachtcontainer, der
mit Fenstern auf verschiedenen Höhen und in verschiedenen Ausführungen versehen ist. Die
Fenster sind mit Klappen versehen, die ein Verschließen der Fenster ermöglichen. Der Ausstellungsbesucher kann je nach Körpergröße und Neugierde durch eines der vielen Fenster in
das Innere des Containers hinein schauen. Sowohl die Fassade als auch der Innenraum des
gebrauchten Containers sind bewusst ursprünglich belassen und übertragen den Charme der
Weltreisenden, des Hafens und des Meeres. Im Inneren befinden sich wechselnde Ausstellungsstücke, präsentiert auf verschiedenen Elementen des Transports.
Abb. 4: Findungsprozess der
Fensterverteilung
Die Grundlage für die Höhenanordnung ist die durchschnittliche Körpergröße der deutschen
Bevölkerung. Männer sind mit 177 Zentimetern größer als Frauen mit 165,1 Zentimetern. In
Abb. 5 sind die optische Verteilung und die mittlere Höhe der Fenster graphisch dargestellt.
Abb. 5: Höhen- und optische
Verteilung der Fenster

Die magnetische Eigenschaft des Stahlcontainers wird insofern genutzt, dass Punkte zum
Anbringen von Lampen oder Hängepunkte über Magnete mit unterschiedlicher Haltekraft geschaffen werden. Durch die vollkommen beliebige Positionierung der Magnete mit Ösen oder
Haken kann eine völlig unabhängige Struktur der Lichtverteilung entstehen. Die Präsentation
der Ausstellungsstücke findet auf flexiblen Mobiliarvarianten statt. Der Container ist ein Symbol für Mobilität. Um dieses Thema auch in der Innengestaltung und Ausstellungsgestaltung
konsequent fortzuführen, besteht das Mobiliar aus Elementen des Transportwesens, wie beispielsweise Kisten, Umzugskartons, Weinfässern, Koffern, Kabeltrommeln u. Ä.
Abb. 6: Skizze des Innenraums mit Mobiliar (Variante A von innen)
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Der Container ist sehr variabel gestaltet und kann in vielen verschiedenen Varianten genutzt
werden, hier einige Beispiele.
Variante A: Die Klappen der Fenster des Containers sind geöffnet. Der Betrachter kann durch
die Fenster hineinschauen. Er sieht auf Objekte, die im Inneren auf den verschiedenen Varianten der Präsentationsflächen ausgestellt werden oder in Boxen direkt an dem Fenster hängen
(siehe Abb. 6).
Variante B: Die Containertüren sind geöffnet und der Betrachter kann durch die Glasschiebetür
auf den Tresen im Inneren blicken. Dieser kann als Kasse, Kartenverkaufsstelle, Getränkeausschank oder Informationsstelle dienen. Die Containertüren sind dabei als Fläche für Plakate
und Informationszettel vorgesehen.
Variante C: Der Container wird zum Freiluftcafé umfunktioniert. Dabei dient er selbst als Café.
Um ihn herum befinden sich Kabeltrommeln, gefüllte Kaffeesäcke, Weinfässer und Kisten, welche als Sitze und Tische dienen. Nachts wird das Mobiliar in den Container geräumt und mit
verschlossenen Klappen ist er der perfekte Lagerraum.
Abb. 7: Blauer Ausstellungscontainer vor der Beuth
Hochschule für Technik Berlin
Zur Kostenkalkulation wurden die verschiedenen Materialien angefragt. Der gebrauchte Container kostete aktuell ca. 2.500 €. Aufgrund der angenommenen Grundausstattung (Fenster,
Schiebetür, Strom, Licht, Tresen, Umzugskartons) errechnet sich der Materialwert auf 9.500 €.
Dabei sind die Arbeitsstunden und besonders die Schweißstunden nicht eingerechnet, eine
grobe Kalkulation ergibt hier 6.000 €. Der angenommene Gesamtpreis beträgt demnach ca.
15.500 €. Des Weiteren sind Änderungen der Lackierung, des Mobiliars (Fässer, Tonnen,
Kabeltrommeln, Heizlüfter) und der Präsentation in den oben beschriebenen Boxen vor den
Fenstern grob kalkuliert, aber nicht im Gesamtpreis eingerechnet worden, da dies variable (je
nach Ausstellung) eingesetzte Varianten sind.
6. Fazit
Auf Anfrage bei Architekten wurden Preisinformationen zu Ausstellungsräumen mit vergleichbaren Quadratmeterzahlen gegeben. Die Preise liegen deutlich höher, was zum Beispiel darauf
zurückzuführen ist, dass der Container bereits eine Statik besitzt, die bei anderen Konstruktionen erst erstellt werden muss. So betrachtet ist die vorhandene Statik eventuell der größte
Vorteil des Containers und macht ihn deshalb vergleichsweise günstig, schnell zu bearbeiten
und bringt einen hohen Nutzen. Als Fazit kann festgehalten werden, dass der Container eine
günstige Variante ist, um Ausstellungsräume zu schaffen. Ein weiterer Vorteil des Containers
ist seine Mobilität und Flexibilität, die auch der umgebaute Ausstellungscontainer aufweist.
Diesen Vorteil können feste Ausstellungsräume nicht bieten. Besonders die temporäre Bespielung von Geländen ist mit umgebauten Frachtcontainern möglich. Multifunktionale und
flexibel für den Besitzer des Containers einrichtbare Konzepte sind für solche Funktionen
besonders geeignet. Das Recyceln des einmal umgebauten Containers durch verschiedene
Kunden und Auftraggeber macht den multifunktionalen Ausstellungscontainer zu einer
kostengünstigen Lösung für temporäre Ausstellungsräume oder Wanderausstellungen. Diese
mobile Nutzung zeigt besonders gut das Beispiel des KLANG!-Containers. Seine Hülle, der einmal kostenintensive Umbau, bleibt immer gleich, doch wechselt der Container selbst den Ort
und die Künstler, die in ihm ihre Konzerte geben. Der KLANG!-Container zeigt einen guten und
einfachen Weg auf, um Menschen den Container fern von seiner ursprünglichen Funktion nahe
zu bringen.
7. Ausblick
Der Entwurf des Ausstellungscontainers bietet eine Grundlage, um ein Projekt mit Containern
in die Realität umzusetzen. Die wichtigsten Recherchen und Angebote wurden eingeholt, sodass nun eine Umsetzung folgen kann. Eine grobe Kalkulation ist durchgeführt worden, sodass
nun auch eine Budgetierung vorgenommen werden kann. Eine Erweiterung des Entwurfs um
Klimatechnik, die musealen Anforderungen entspricht, ist eine Möglichkeit, den Container
auch für wertvollere Objekte mit speziellen klimatischen Anforderungen zu öffnen. Der Frachtcontainer an sich wird weiterhin ein stilistisches Objekt in der Architektur sein und sich mehr
in unser Bewusstsein drängen. Deswegen ist eine Auseinandersetzung mit diesem Element
auch im musealen- und Ausstellungsbereich sinnvoll. Besonders die Flexibilität der Container
und die Schnelllebigkeit der Veranstaltungsbranche passen zueinander und bieten gute Verbindungsmöglichkeiten.
Details und genauere Ausführungen finden sich in der vollständigen Bachelorarbeit.
Quelle
„Container als Ausstellungsraum“ eine Bachelorarbeit von Maike Kukies B.A.
Betreut durch: Prof. Tina Kitzing
Fachbereich VIII Maschinenbau; Veranstaltungstechnik und -management
Abbildungsnachweis
Slawik 2010, S. 61
Abb. 2:
Slawik 2010, S. 138
Abb. 3:
links: http://imbissasia.files.wordpress.com/2010/11/ klang-container-im-hamburger-freihafenc2a9tanja-tangermann.jpg, rechts: Klang 2010
Abb. 4, 5, 6: Eigene Darstellung
Abb. 7:
Foto: Maike Kukies, Rendering: Maike Kukies, Bildbearbeitung: Julian Schütz.
Abb. 1:
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Prof. Tina Kitzing | Beuth Hochschule für Technik Berlin
Kurzfassung
Das Projekt „Technoversum – das Museum der Zukunft" steht für die Erweiterungspläne des
Deutschen Technikmuseums in Berlin. Die Erweiterungsbauten werden auf der ehemaligen
„Ladestraße“ des Anhalter Güterbahnhofs entstehen. Als Kooperationspartner des Deutschen
Technikmuseums entwickelten Studierende der Beuth Hochschule für Technik Berlin Konzeptideen für ein temporäres Zwischennutzungskonzept für dieses neue Areal. Die Entwürfe, wurden durch die Studierenden im nachfolgenden Semester im Fach Veranstaltungsgestaltung in
einer Ausstellung unter dem Titel „contain the world“ in Szene gesetzt. Nachfolgend werden
die gestalterischen Umsetzungsideen der Ausstellung erläutert.
Abstract
The Project ‘Technoversum’ is the next major expansion stage of the museum of technology
Berlin. The extension buildings are going to be created at the location of the former Anhalter
goods station. The University of Applied Sciences Berlin is partnering with the museum of
technology Berlin to develop a concept for a temporary use until the final buildings and exhibition ideas are realized. Students of the following semester presented the concept and
design ideas in an exhibition: contain the world. In the following article the exhibition design
will be introduced.
1. Einleitung
Die Studierenden des Bachelorstudiengangs Veranstaltungstechnik und –management (6. Semester) der Beuth Hochschule für Technik Berlin haben im Fach Veranstaltungsgestaltung im
Wintersemester 2008/09 bereits verschiedene Entwürfe für das neue Museumsareal des Deutschen Technikmuseums Berlin entworfen. Im Wintersemester 2009/10 schloss sich ein weiteres Projekt an mit dem Thema „Zwischennutzung: Ladestraße/Anhalter Güterbahnhof“ des
Deutschen Technikmuseums Berlin. Der Container stellte das Präsentations-, Ausstellungsund Kommunikationselement dar. Daneben galt es mithilfe des Elements Container am zukünftigen Eingangsbereich einen „Eyecatcher“ zu kreieren, der eine starke Signalwirkung besitzt und somit die Aufmerksamkeit auf das neue Gelände lenkt. Zur Präsentation der Exponate
in einer Ausstellung ließen sich die Studierenden des Wintersemesters 2010/11 weiterhin von
Containern unterschiedlicher Art inspirieren. Die Ausstellung mit dem Titel „contain the world“
war im Januar 2011 in der Beuth Halle zu erleben.

2. Hauptteil
Der Container, als standardisiertes Behältnis und Symbol der Globalisierung, sollte das gestalterische Bindeglied sein zwischen dem Gelände des Güterbahnhofs und der modernen
Abb. 1: Einblick in die Ausstellung
Welt. Er stand als gestalterisches Element im Vordergrund. Das Thema wurde durchgängig in
der Gestaltung des Zwischennutzungskonzepts als auch in der Ausstellungsgestaltung aufgegriffen und die Entwürfe, Modelle und Visualisierungen wurden in den weiteren Kontext des
Containers gesetzt.
2.1 Funktion des Containers
Der Container (lat. von continere: zusammenhalten, enthalten) - früher auch: cassa mobile =
der mobile Kasten im Italienischen - ist ein standardisiertes Behältnis zwischen Transportgefährt und Transportgut. Er ist in seinen Abmaßen normiert und soll von dauerhafter Beschaffenheit sein, zudem so widerstandsfähig, dass er wiederholt verwendet werden kann. Er soll
außerdem leicht zu be- und entladen sein und mit einer Vorrichtung versehen sein, die eine
leichte Handhabung beim Umladen ermöglicht. Dies geht aus den Anforderungen des Bureau
International des Containers (BIC) von ca.1950 hervor. Durch seine Modularität und Strukturierung ist er überall schnell und einfach zu transportieren. Seine Standardisierung trägt maßgeblich zur Globalisierung bei und sein Inhalt gelangt meist ungesehen von einem Ort zum
anderen.
2.2 Der Container aus gestalterischer Sicht
Der Container ist in unserer heutigen Zeit überall sichtbar. Sein Verwendungszweck wird ständig erweitert und an unterschiedlichen Orten tauchen Container auf, z. B. als Baucontainer,
Bürocontainer, Lagercontainer, Kioskcontainer, Informationscontainer, Ausstellungscontainer,
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Kunstcontainer. Immer neue Verwandlungsmöglichkeiten werden dem Container zugeschrieben und seine vielseitige Einsetzbarkeit macht diesen mobilen Kasten zu einer interessanten
Raumhülle. Er lässt viele Interpretationsmöglichkeiten in verschiedenste Richtungen zu. Was
den Container aus gestalterischer Sicht interessant macht, ist seine Struktur, scheinbar in
jeder Hinsicht variabel und kombinierbar. Auch die Veränderung des Images des Containers,
als Hafen-, bzw. Transportcontainer und trister Blechkasten bis hin zum Kunstwerk, hat einen
besonderen Reiz. Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Wiederverwertbarkeit unter dem Nachhaltigkeitsaspekt. Es zeichnet sich ein modischer Trend ab, dass mehr und mehr recycelte Gegenstände im Alltag und in der Kunst Verwendung finden. Dazu gehören auch Container in
ihrer unterschiedlichsten Art.
2.3 Prozess der Ausstellungsgestaltung
Die Auseinandersetzung im Fach Veranstaltungsgestaltung mit dem Container inspirierte die
Studierenden auch andere Containerformen für ihre Entwürfe zur Ausstellungsgestaltung
einzusetzen. Sie veränderten ihren ursprünglichen Verwendungszweck, um ihn nun als gestalterisches Mittel zu verwenden. So setzten sie die Exponate, z. B. Skizzen, Modelle und Visualisierungen in den weiteren Kontext des Containers. Auch im Zuge der Nachhaltigkeit und unter
besonderer Etat-Knappheit dienten wieder verwertbare Objekte und standardisierte Behältnisse z. B. Getränkekisten, Umzugskartons, Gitterkisten, Wassercontainer, Paletten, etc. für
die Präsentation der Exponate.
Abb. 2: Flyer
Die Studierenden benannten ihre Ausstellung „contain the world“ und gestalteten die entsprechenden Werbemittel, wie Plakat und Flyer. Den „Eyecatcher“ bildete eine beleuchtete
Säule aus Wassercontainern mit einem Titelbanner.
2.4 Mittel der Gestaltung
Für die Entwicklung der Ausstellungsgestaltung haben die Studierenden auf interdisziplinäre
Inhalte des Studiums zurückgegriffen und dadurch unterschiedlichste Techniken angewandt.
Aus den Inhalten des Fachs Veranstaltungsgestaltung haben sie die Kreativitätstechniken und
die künstlerische Ideenentwicklung praktiziert, gebündelt und umgesetzt. Die Visualisierung
der Ideen erfolgte mit Handskizzen und Scribbles oder computerunterstützten Verfahren wie
3D-CAD-Visualisierungen. Auch die Darstellung der Gestaltungsidee in Form eines maßstabgetreuen Modells war Gegenstand der Aufgabenstellung. Mit den Techniken des Projektmanagements wurden die Gruppen organisiert und Meetings protokolliert. Auch die Anwendung
von Kenntnissen aus Marketing, um die Ausstellung zu bewerben, zu eröffnen und zu betreuen, war Bestandteil der Aufgabe. Die Kenntnisse aus den technischen Bereichen, Konstruktion, Statik, Licht, Ton, etc. setzten die Studierenden in der Umsetzung und Durchführung
der Ausstellung ein. Auch das Kosten- und Zeitmanagement und vor allem die Teamfähigkeit
jedes einzelnen Studierenden wurde in diesem praktischen Projekt trainiert.
3. Ergebnisse
Am Informationsstand wurde gestalterisch auf unterschiedliche Behältnisse zurückgegriffen,
die auf Baustellen zu finden sind und immer wieder eingesetzt werden. Hier wurde auch das
Modell der Beuth Halle präsentiert, in welchem die einzelnen Ausstellungsstände im Modell,
im Maßstab 1:20, präsentiert wurden.
Abb. 3: Ausstellungsgestalter: A. Frenz;
P. Lorscheidt; S. Weikamp; T. Hagenrainer; J. Wolff
3.1 Getränkekisten
Getränkekisten, als weitere standardisierte Behältnisse, wurden hier als Ausstellungselement
eingesetzt. Mit ihnen wurde ein begehbarer Raum gebaut, in dem das Exponat präsentiert
wurde und der eine Verbindung von außen und innen zulässt.
Abb. 3: Getränkekisten
Ausstellungsgestalter: A. Frenz;
P. Lorscheidt; S. Weikamp;
T. Hagenrainer; J. Wolff
Abb. 4: Kartons
Ausstellungsgestalter:
K. Straakholder; R. Tauchmann
Abb. 5: Container
Ausstellungsgestalter:
M. Bux; B. Wäsch
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3.2 Kartons
Mit Umzugskartons wurde dieser Ausstellungs-Stand gestaltet. Das Portal als Eingang und
dessen Farbwahl gaben die Exponate vor. Eine Toninstallation, die den Umzugskarton in unterschiedlichen Geräuschkulissen erscheinen lässt, wurde für das Behältnis gewählt, das von
Ort zu Ort zieht.
3.3 Container
Diese Gestaltung ist der Rechtwinkligkeit und Geradlinigkeit eines Standard-Containers nachempfunden. Das Exponat wurde interaktiv durch den Besucher zu den unterschiedlichen Themen beleuchtet. Eine Computervisualisierung unterstützte die Inhalte des ausgestellten
Konzepts.
3.4 Paletten
Zu standardisierten Behältnissen gehören auch die Euro-Paletten, mit denen dieser Ausstellungsstand gestaltet wurde. Auf einer Transport-Gitter-Kiste wurde das Exponat präsentiert,
zu dem es eine Toninstallation gab. Die Computervisualisierung konnte durch den Besucher
individuell angesteuert werden.
Abb. 7: Paletten
Ausstellungsgestalter: J. Meißner;
A. Schniedergers
Abb. 8: Windrad
Ausstellungsgestalter: I. Schelder; J. Azaroglu
3.5 Windrad
Der Besucher tauchte ein in eine Miniaturwelt und konnte auf einem verkleinerten StandardContainer Platz nehmen. Hier hatte er aus Besuchersicht den direkten Blick in das Modell als
Exponat. Ein bewegtes Windrad deutete hier das Thema der Energieeffizienz und Nachhaltigkeit an.
3.6 Weltkarte
Die Container-Exponate bei diesem Ausstellungsstand standen hier auf klaren Stelen in den
Weltmeeren. Die leuchtende Weltkarte zeigte, dass der Container als Transportbehältnis um
die ganze Welt zieht, als Symbol der Globalisierung.
Abb. 9: Weltkarte
Ausstellungsgestalter: T. Hagenrainer; B. Köpke
Abb. 10: Wassercontainer
Ausstellungsgestalter: alle im
Kurs beteiligten Studierenden
3.7 Wassercontainer
Unter einer Großprojektion der Computervisualisierung des Gewinnerentwurfs zum Gestaltungswettbewerb „Zwischennutzungskonzept für die Ladestraße/Anhalter Güterbahnhof als
neues Areal des Deutschen Technikmuseums“, war das Modell als Exponat zu sehen. Es war
auf einem beleuchteten Wassercontainer präsentiert, der auf einer Empore thronte. Der Wassercontainer bildete bei diesem Entwurf das elementare gestalterische Symbol.

4. Ausblick
Die Exponate in dieser besonders gestalteten Ausstellung wurden einer breiten Öffentlichkeit
zugänglich gemacht. Praktische Projekte, die sich an eine tatsächliche Situationen anlehnen,
haben bei den Studierenden im Studienverlauf einen hohen Stellenwert, da die Umsetzung
einen erheblichen Erfahrungswert vermittelt. Zitat einer Studentin aus dem Gästebuch: „Bei
diesem Ausstellungsprojekt können wir viele unserer gewonnenen theoretischen Kenntnisse
endlich in die Praxis umsetzen. Projekte dieser Art sollten viel öfters im Studium angeboten
werden.“
Abb. 11 – 13: PQ 11, Länderausstellung
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164
Dass die Studierenden den gestalterischen Trend in der Ausstellungsgestaltung getroffen
haben, zeigen auch gestalterische Beispiele in anderen Ausstellungen, z. B. der Prager Quadriennale, PQ 11, internationale Ausstellung für Theater, Szenographie, Performance. Diese
wurde auf der diesjährigen Studienfahrt besucht und die Studierenden erkannten die Ähnlichkeit zu ihren Ausstellungsgestaltungen.
Auch soll im Herbst 2011 in Berlin eine neue, temporäre Kunsthalle entstehen. „Es ist geplant
sie aus 100 verschiedenen Überseecontainern zu bauen, die über- und aneinandergeschachtelt
sind. Eine Containerburg, 105 Meter lang, 15 Meter breit und 5 Container hoch, also ebenfalls
15 Meter. Ein Kunstprojekt.“ (Zitat aus dem Tagesspiegel, 23.5.2011)
Weitere Informationen
www.veranstaltungsgestaltung.de
www.sdtb.de
Abbildungsnachweis
Alle Fotos stammen von den Studierenden der einzelnen Gruppen.
Mobile Endgeräte
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Mobile Endgeräte
Quadrocopter
Mitunkumar Kantharia M. Sc., Severin Junker B. Eng., Prof. Dr.-Ing. Alfred Rozek |
Kurzfassung
Der Einsatz von Sensoren sollte nicht nur auf einen statischen Bereich beschränkt sein. Das
Erfassen von Umweltdaten über fest installierte Sensorknoten bietet Vorteile, dennoch kann
es hilfreich sein, ein System zu haben, das in unterschiedlichen Geländeformen zum Einsatz
kommen kann. Vor allem wenn es sich um unwegsames Gelände oder einen Bereich handelt,
in dem keine fest installierten Sensoren vorhanden sind. Hier ist der Einsatz von Dronen (unbemannten Flugobjekten) nützlich, die mittels einer Sensorbank verschiedenste Messungen
durchführen können.
In diesem Artikel möchten wir eine Einführung zu Quadrocoptern und deren Anwendung
geben. Beginnend mit einer Erklärung des abstrakten Begriffs Quadrocopter und daran anknüpfend die grundlegende Flugtheorie, soll im weiteren Verlauf der technische Aufbau des
Gerätes näher erläutert werden. Abschließend werden Einsatzmöglichkeiten, die ein Quadrocopter auf Basis eines Arduino Mikrocontrollers besitzt, diskutiert.
Abstract
The application of the sensors should not be limited to stationary environments. The collection of data from the static environments has its own advantages, but it would be interesting
to have dynamic systems that can move around to collect data. A sensor system that collects
data independent of the environment is challenging but more interesting. For such a situation, unmanned aerial vehicle (UAV) comes into picture. An unmanned aircraft can be used
for measuring various parameters using wide range of sensors. In this paper, we discuss
about an unmanned aircraft called Quadrocopter and its uses. It gives you a general overview
of construction and flight principles of an Quadrocopter. Arduino Mega microcontroller and
sensorboard, consisting of IMU and variety of other sensors, is the basic control element of
the aircraft.
1. Einleitung
Für das Freizeit- und Erholungszentrum in Berlin entstand die Idee ein Flugobjekt zu konstruieren, was einerseits für das SpaceCamp-Projekt zur spielerischen Erkundung von fremden
Planeten genutzt werden kann, aber auch für die gesamte Freizeitanlage von Interesse sein
könnte, um Umweltdaten zu erfassen. Die Steuerung sollte hierbei einerseits völlig autonom,
andererseits auch über mobile Endgeräte möglich sein. Diese sollen gleichzeitig zur Auswertung und zur grafischen Aufbereitung der gewonnenen Daten genutzt werden.
167
168
Quadrocopter
2. Was ist ein Quadrocopter?
Im Namen Quadrocopter verbirgt sich im Grunde der generelle Aufbau. Mit Quadro (vier) wird
die Antriebskraft, die dem Flugobjekt zur Verfügung steht, deklariert.
Der Quadrocopter gehört zur Familie der Hubschrauber, die, wie andere VTOL-Fahrzeuge (Vertical Take-Off and Landing) senkrecht starten und landen können. Bei einem Quadrocopter
bleibt die Lage der Rotoren immer gleich. Die Bewegung des Quadrocopter wird durch die Verhältnisänderung der Geschwindigkeit jedes einzelnen Rotors kontrolliert. Des Weiteren gehört
noch eine elektronische Steuereinheit (Mikrocontroller) zum Auswerten von Sensordaten und
zum Ansteuern der Motorregler dazu. Die einzelnen Sensoren sind auf einem Sensorboard zusammengefasst.
3. Grundlagen zur Flugtheorie
In diesem Abschnitt soll die Frage beantwortet werden: Wie kann ein Quadrocopter fliegen?
Dazu unterscheidet man zwei verschiedene Zustände: Schweben und Fliegen. Schweben ist
die Fähigkeit des Quadrocopters, sich kontrolliert in der Luft zu halten, ohne eine weitere
Bewegung auszuführen.
Ein Quadrocopter hat zwei Paar gegenläufige Propeller. Allgemein drehen sich der vordere
und hintere Propeller des Quadrocopter im Uhrzeigersinn. Die anderen zwei Propeller drehen
sich gegen den Uhrzeigersinn.
Es müssen sich nicht alle vier Motoren mit derselben Geschwindigkeit drehen, um eine stabile
Fluglage zu erreichen. Vielmehr wird dies durch Interpretieren der Sensordaten und geschickte
Ansteuerung der Motoren unter Zuhilfenahme eines PID-Softwarereglers (Proportional-integral-derivative controller) bewerkstelligt.
Der Auftrieb, welcher durch alle Motoren erzeugt wird, muss größer sein als das Gesamtgewicht des Quadrocopter. Ebenso muss sichergestellt sein, dass das Gleichgewicht bei Richtungsänderungen aufrecht erhalten bleibt. Der Quadrocopter besitzt die Fähigkeit sich um
seine drei Achsen zu bewegen. Um in eine gewünschte Richtung zu fliegen, wird die Drehzahl
des Motors, der gegenüber einer gewünschten Richtung liegt, erhöht. Aufgrund des Drehimpulses neigt sich der Quadrocopter in die gewünschte Richtung und setzt seinen Flug fort.
Ein Beispiel: Um in Vorwärts-Richtung zu fliegen, wird die Drehzahl des hinteren Motors verglichen mit dem vorderen Motor erhöht.
Die Drehung des Quadrocopter um seine Längsachse wird als Roll oder Nick, die Drehung um
die Querachse als Pitch und die Drehung um die vertikale Achse als Yaw, bezeichnet.
Zum Drehen des Quadrocopter um seine vertikale Achse muss sich die Geschwindigkeit von
zwei Motoren ändern. Möchte man beispielsweise den Quadrocopter im Uhrzeigersinn um
seine vertikale Achse drehen, muss die Drehzahl des linken und rechten Motors erhöht werden. Abb. 1 soll dies grafisch verdeutlichen.
Mobile Endgeräte
Abb. 1: Grundlegende Quadrocopter-Flugtheorie
Ein Mikrocontroller mit einem Sensorboard misst, berechnet und steuert den Flug des Quadrocopter und kann als die elektronische Steuereinheit des Luftfahrzeugs bezeichnet werden.
Der Quadrocopter kommuniziert über eine Funkverbindung z. B. mit einem Joystick oder einem
Computer, welche Kontrollbefehle an ihn senden. Es können unterschiedliche Verfahren zur
Kommunikation zum Einsatz kommen.
4. Aufbau eines Quadrocopter
Quadrocopter bestehen im Wesentlichen aus einem Rahmen, vier Motoren, Reglern und Propellern sowie einer Batterie und einer elektronische Kontrolleinheit. Man muss verschiedene
Parameter, bei der Auswahl der Komponenten in Betracht ziehen. Gewicht und Energieverbrauch der Komponenten sind wichtige Kriterien bei der Auswahl. Die Bausteine werden im
weiteren Verlauf detaillierter behandelt.
4.1 Der Rahmen
Die meisten Quadrocopter sind entworfen, um in '+'- oder 'X'-Konfiguration zu fliegen. Beide
Konfigurationen sind ebenso stabil, wie auch leicht zu konstruieren. Die 'X'-Konfiguration hat
den Vorteil, der Montage einer Kamera auf der Oberseite des Quadrocopters. Der Rahmen des
Quadrocopter hält die Motoren, die Batterie und weitere elektronische Teile zusammen. Es ist
notwendig, leichte Materialien wie Aluminium, Flussstahl oder PVC-Tuben zu verwenden. Aluminium ist wegen des günstigen Preises und der leichten Bearbeitung empfehlenswert. Der
Rahmen besitzt eine Zentralplatte, um die Elektronik und die Batterie zu halten. Die Motoren
sind auf die vier Arme des Rahmens montiert. Man kann Schutzdeckel für die Propeller und
ein Fahrwerk hinzufügen, um den Quadrocopter vor harten Landungen zu schützen.
4.2 Die Motoren
Es gibt zwei Arten von Motoren, Bürsten- und bürstenlose Motoren. Für Hobby-ModellflugProjekte ist es aufgrund der Einfachheit und der niedrigen Kosten für die Wartung empfeh-
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Quadrocopter
lenswert, bürstenlose Motoren zu verwenden. Bürstenlose Motoren werden durch eine 3-phasige Energieversorgung angetrieben. Sie unterscheiden sich in zwei Arten, dem Innen- und
Außenläufer. Innenläufer-Motoren benötigen ein Getriebe, das zum Gewicht des Flugzeuges
beitragen würde. Aus diesem Grund sind Außenläufer-Motoren vorzuziehen, da sie auch leichter zu kontrollieren sind. Bei der Auswahl eines Motors sollte man folgende Dinge berücksichtigen, das Gewicht, RPM/V (Umdrehungen pro Minute pro Volt) und den maximalen Laststrom.
Jeder Motor braucht unabhängige Regler, die auch als ESC (elektronische Drehzahlregler) bekannt sind.
4.3 Motorregler
Motorregler oder auch ESC's wandeln den Gleichstrom (DC) der Batterie in eine 3-PhasenSpannungsversorgung für die bürstenlosen Motoren um. Über die Batterie werden die Regler
angeschlossen, an denen zum einen drei Ausgänge für den Motor existieren und zum anderen
ein Eingang für ein Pulsweitenmodulation-Signal (PWM). Hierbei ist die elektronische Steuereinheit dafür verantwortlich, ein PWM-Signal für alle vier Motoren zu erzeugen. Der Regler
sollte gleichwertig zum maximalen Laststrom des Motors sein, um diesen auch unterstützen
zu können.
4.4 Die Propeller
Ein Quadrocopter braucht zwei Paare von gegenläufigen Propellern. Zwei der Propeller müssen
sich im Uhrzeigersinn und die anderen beiden gegen den Uhrzeigersinn drehen. Häufige Standardausführungen sind Größen mit Durchmessern von 8, 10 und 12 Zoll. Sie werden direkt an
den Motoren justiert. Die Größe des Propellers, zusammen mit der Motorstärke entscheidet
darüber, mit welcher Last der Quadrocopter fliegen kann.
4.5 Batterie
Allgemein werden Lithium-Polymer-Akkumulatoren (LiPo-Akku) zur Stromversorgung des Quadrocopter benutzt. Es ist wichtig, dass die Batterie leicht ist und genug Energie besitzt, damit
Flugzeiten von 20 bis 25 Minuten realisiert werden können. Die meisten Quadrocopter nutzen
3-Zellen- oder 4-Zellen-LiPo-Akkus mit Spannungskapazitäten von 11,1 V bis 14,4 V. Andere
wichtige Parameter sind der maximale Entladestrom und die Strombelastbarkeit. Die Gesamtsumme dieser Parameter ist entscheidend für die Flugzeit.
4.6 Elektronische Kontrolleinheit
Die elektronische Kontrolleinheit kann als Gehirn des Quadrocopter angesehen werden. Sie
besteht aus einem Mikrocontroller, einem Sensorboard und der Telemetrie. Für dieses Projekt
wurde ein Arduino Mega Mikrocontroller-Board wegen seiner Zuverlässigkeit, Benutzerfreundlichkeit und Vielseitigkeit eingesetzt.
Der Arduino-Mega bietet eine ausreichende Anzahl an Eingängen für die Verbindung mit Sensoren, um die verschiedenen Parameter des Quadrocopter messen zu können. Dem kommt
eine passable Speicherkapazität für die Erfassung von Flugdaten hinzu. Das Arduino-Board
allein besitzt keine
Mobile Endgeräte
Sensoren. Hierfür wird ein IMU-Shield, auf dem Beschleunigungs-, Gyroskop-, Druck- und andere Sensoren untergebracht sind, benutzt, welches dabei helfen sollen, die Höhe, Position
und Fluglage des Quadrocopter zu bestimmen. Der Winkel und lineare Beschleunigung des
Flugobjektes können hiermit gemessen werden. Das IMU-Shield hilft somit dem Mikrocontroller die Ausrichtung des Quadrocopter zu erkennen. Je nach Ausrichtung des Flugobjekts und
der Telemetrie-Signale, erzeugt der Mikrocontroller ein PWM-Signal für die Regler, um die
Drehzahl der Motoren zu steuern.
Damit wird die Geschwindigkeit des gewünschten Motors geändert und ein stabiler Flug ermöglicht. Ein IMU-Shield, das sechs Freiheitsgrade (DOF) misst, wird für einen stabilen Quadrocopter empfohlen.
Abb. 2: AR Drone
Abb. 3: Beuth Quadrocopter
Der Mikrocontroller ist auch verantwortlich für die Datenerfassung, um Flug- oder Fehleranalysen durchführen zu können.
Über eine Funkverbindung kann der Quadrocopter Steuerbefehle entgegennehmen oder Telemetrie-Daten zu einer Bodenstation senden. Für die kabellose Kommunikation bieten sich
folgende zwei Optionen an: Radio-Control-Funk (RC-Funk) und Xbee-Funkmodule. Die RC-Funkfernsteuerung kann mittels einer handelsüblichen 6-Kanal-Fernbedienung und Xbee-Kommunikation über einen Computer realisiert werden. Der Mikrocontroller sendet und empfängt
Informationen durch sein Radiomodul (Re-/Transceiver). Allgemein kann zur Übermittlung der
Telemetriedaten jegliche Art von Funktechnologie eingesetzt werden, wie zum Beispiel WLAN,
ZigBee, Bluetooth oder andere. Für dieses Projekt wurde auf die ZigBee-Technologie gesetzt,
da diese leicht zu handhaben ist und weite Funkstrecken ermöglicht.
5. Bodenstation
Der Quadrocopter wird vom Boden mit einer Hobby-Fernbedienung oder einem Computer gesteuert. Diese Fernbedienungen können PWM-Signale über einen Kanal oder mehrere Kanäle
zum Quadrocopter senden. Es ist leicht, das Flugzeug mit einer Joystick-Fernbedienung zu
steuern. Computer können für die grafische Darstellung der Sensoren sowie die Ausrichtung
171
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Quadrocopter
und Positionierung des Quadrocopter benutzt werden. Grafische Bedienfelder werden in den
Programmiersprachen LabVIEW oder QT programmiert. Für das FEZ-Projekt wurde das grafische Bedienfeld mit LabVIEW programmiert.
Abb 4 : Joystick
Abb 5 : LabVIEW Panel
6. Anwendungsgebiete und zukünftige Entwicklungen
Quadrocopter sind unbemannte Flugobjekte (Drohnen). Sie finden Anwendung in der Industrie
für Luftbildfotografie und -Videografie sowie im Freizeitbereich, z. B. Kunstfliegen. Ausgestattet mit einer Kamera und einem WLAN-Modul können sie zur Luftraumüberwachung eingesetzt
werden. Mit dem WLAN-Modul ist es möglich, den Quadrocopter über einen weiten Bereich
zu steuern und Live-Video-Bilder zu übertragen. Ein solches System ist nützlich für den Fall
von Terroranschlägen, Naturkatastrophen oder einfach nur zur Aufnahme von Bildern einer
Stadt aus der Vogelperspektive. Es kann auch für Hobby-Luftfotografie eingesetzt werden.
Wird ein Kinect-Sensor an den Quadrocopter montiert, lassen sich 3D-Bilder von Gebäuden
und anderen Objekten aufnehmen und stellt somit ein Anwendungsfeld für Bauingenieure
oder Architekten dar.
Auch finden Quadrocopter Verwendung als fliegende Wetterstationen. Mit Temperatur-, Luftfeuchtigkeit-, barometrischem Druck- und Luftpartikel-Sensoren ausgestattet, können Daten
für Wetterberichte für größere Areale in kurzer Zeit gesammelt werden.
Momentan erfordern die meisten Quadrocopter menschliche Führung. Ein autonom fliegendes
Objekt zu konstruieren bedarf einer Verbesserung des Steuerungprogramms und das Hinzufügen von Ultraschall- und GPS (Global-Positioning-System)-Sensoren. Diese Sensoren ermöglichen autonomes Fliegen von einem Ort A zu einem anderen Ort B und Ausweichen von
Hindernissen.
Die Lasttragfähigkeit und das Batterie-Management stellen immer noch Herausforderungen
für viele Hobby-Piloten dar. Alternative Energiequellen und Designs sollten für zukünftige Entwicklungen berücksichtigt werden.
Mobile Endgeräte
Darüber hinaus wäre es für die Zukunft interessant, die Quadrocopter mit Smartphones und
Kinect-Sensoren zu steuern. Smartphones der neuen Generation können als Kontrollstation
eingesetzt werden. Mithilfe der internen Sensoren der Smartphones kann der Quadrocopter
intuitiv durch den Bediener gesteuert werden. Mit dem Kinect-Sensor lässt sich der menschliche Körper als Controller verwenden.
4. Zusammenfassung
Das Orbitall im FEZ bietet den Besuchern Informationen zu verschiedenen Weltraummissionen.
Dieses Projekt ist ein kleines Beispiel und ein Sprungbrett in die Welt der Luftfahrttechnik.
Quadrocopter sind vergleichsweise einfach zu entwerfen, zu bauen und zu steuern. Aufgrund
ihrer geringen Größe und den einfachen Manövrierfähigkeiten, können sie im Innenbereich,
als auch im Außenbereich eingesetzt werden. Man braucht keine speziellen Fachkenntnisse
um diese zu fliegen. Alle diese Eigenschaften machen Quadrocopter attraktiv für AmateurFlugmodell-Projekte.
Literatur
[1]
[2]
[3]
Mikrokopter Einstieg Wiki: http://www.mikrokopter.de/ucwiki/MikroKopterEinstieg
#Einleitung
Mikrokopter und Quadrocopter: http://www.quadrocopter.us/links.php?cat=links
DIY Drones Arducopter Quad: http://code.google.com/p/arducopter/
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SpaceCamp
SpaceCamp
Severin Junker B. Eng., Mitunkumar Kantharia M. Sc., Prof. Dr.-Ing. Alfred Rozek |
Kurzfassung
Der Weltraum, das unbekannte Wesen. Das Orbitall im FEZ (Freizeit- und Erholungszentrum
Berlin) schickt sich an, diese Faszination interessierten jungen Forschern näher zu bringen.
Am Ende eines einwöchigen SpaceCamp Aufenthaltes steht die Fertigstellung eines Satelliten
zur Erkundung des Universums. Welche technischen Aspekte dahinter stecken, soll hier aufgezeigt werden. Dazu finden verschiedene Sensoren zur Erfassung von Umweltdaten, ein
MikroController-Board des Typs Arduino Duemilanove und Smartphones mit dem Android-Betriebssystem ihren Einsatz. Der Einsatz der Bluetooth-Funktechnologie verhilft dabei zur
Kommunikation zwischen Satellit und Bodenstation.
Abstract
The Universe, the unknown entity. The Orbitall of the FEZ (Freizeit- und Erholungszentrum
Berlin) will give young researchers an understanding of this fascination. At the end of a one
week SpaceCamp stands the completion of a satellite that should query the universe. This
paper give you an introduction of the technical aspects. The main parts are different sensors
to collect information of the environment, a microcontroller-board of the type arduino duemilanove and smartphones with the Android operating system. The assignment of bluetooth
radio technology helps to make a connection between satellite and groundstation.
1. Einleitung
Inmitten einer der größten Waldparks Berlins, der Wuhlheide, befindet sich das Freizeit- und
Erholungszentrum (FEZ). Betrieben durch das Kinder- und Jugendfreizeitzentrum in Kooperation mit der Landesmusikakademie, finden hier zahlreiche Veranstaltungen zu den Themen
„Globales Lernen, Nachhaltige Entwicklung, Kultur, Lebensweise, Ökologie, Technik, Raumfahrt, Spiel- und Bewegungspädagogik und internationale Begegnungen“ [1] statt.
Das SpaceCamp ist eine jährlich wiederkehrende Veranstaltung im Raumfahrtzentrum, dem
Orbitall, des FEZ. Die Teilnehmer des Camps bilden hierbei Gruppen in denen sie unterschiedliche Aufgaben und Berufe zugeteilt bekommen. Am Ende tragen alle kleinen Forscher ihre Erkenntnisse vor und präsentieren ihre Ergebnisse mithilfe des selbst zusammengebauten
Satelliten.
2. Eine kleine Satelliten-Geschichte
Der erste Satellit funkte seine Signale im Jahre 1957 zur Erde und hörte auf den Namen Sputnik. Gerade einmal mit einem Funksender (welcher ein Kurzwellensignal von 20 MHz bzw. 40
Mobile Endgeräte
MHz ausstrahlte) und einem Thermometer ausgestattet, bewegte sich der Sputnik 21 Tage
lang in einer Erdumlaufbahn, in der er die Erde in circa 96 Minuten umrundete. Es folgten weitere Satelliten, mit denen auch erste Versuche mit Lebewesen unternommen wurden und die
Anzahl der Messinstrumente erweitert wurde. So gelangten in etwa Sensoren zur Messung
von Druck, Temperatur, Strahlung und elektrischen sowie magnetischen Feldern ins Weltall
(Kosmos).
Heutzutage werden Satelliten für die vielfältigsten Aufgaben benutzt. Sei es zur Erdbeobachtung (z. B. das Wetter oder auch zur Spionage), zur Kommunikation (z. B. Telekommunikation
oder Amateurfunk), zur Navigation (z. B. GPS oder Galileo) und zur Forschung.
Dabei hat sich die Art, wie Satelliten in den Weltraum gelangen kaum verändert. Mittels einer
Trägerrakete wird dieser, als sogenannte Nutzlast, ins All geschossen. Idealerweise wird er
dort ausgesetzt, wo sich die Erdanziehungskraft und die Zentrifugalkraft des Satelliten gleichen.
3. Das FEZ Satellit-Projekt
Als eine kleine Hauptattraktion für das SpaceCamp wird in dessen Verlauf ein eigener kleiner
Satellit konstruiert und zusammengebaut. Dieser ist zwar nicht dafür gedacht die Erde real
zu verlassen, sollte aber den Teilnehmern die Technik und Funktionsweise hinter einer solchen
Apparatur näher bringen. Als simulatorischen Weg ins All, wurde dieser an einer Decke montiert, wo er von einer Bodenstation aus gesteuert werden kann und seine Signale (Messdaten)
zurücksendet. Der Satellit besitzt dabei eine Mechanik zum „Navigieren“, womit er in verschiedene Positionen gebracht werden kann. Eine kleine Kamera sendet Bildmaterial und Sensoren zur Messung von Druck, Solarlicht und Temperatur komplettieren die Umgebungsdaten.
Abb. 1: Satellit (außen)
Abb. 2: Satellit (innen)
Das Hauptaugenmerk für das erste SpaceCamp lag in der Entwicklung eines Systems, dass in
der Lage ist, die verschiedenen Sensordaten auszulesen und diese über eine Funkkommunikation auf einem mobilen Endgerät bereitzustellen.
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SpaceCamp
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3.1 Messen der Außenwelt
Der Satellit verfügt innerhalb über einen Druck- und Temperatursensor. Über den Drucksensor
wird der auftretende Druck im Weltraum simuliert und gemessen. Genauso der Temperatursensor, mit dem die vorhandene Umgebungstemperatur detektiert wird. Zum Vorspielen unterschiedlicher Klimazonen existiert eine Lampe, die direkt an dem Temperatursensor Wärme
freisetzt.
Im äußeren Bereich sind Solarpanele vorhanden, die Lichtquanten absorbieren und diese direkt in elektrische Energie umwandeln. Im Idealfall sollte hiermit die komplette Boardelektronik versorgt werden. Allerdings ist das, was diese Module auszeichnet, auch gleichzeitig ihre
größte Schwäche. Wenn kein Sonnenlicht vorhanden ist, kann dieses auch nicht umgewandelt
werden. Somit wurde als unterstützende Lösung die komplette Elektronik über einen herkömmlichen Stromanschluss versorgt. Die freigesetzte Energie der Solarmodule wurde aber
dennoch gemessen. Die Sonneneinstrahlung wurde mittels einer Lichtquelle imitiert.

3.2 Die Boardelektronik
Der Knotenpunkt sämtlicher Sensoren des Satelliten bildet ein Arduino MikroControllerboard
des Typs Duemilanove in der Bluetooth-Version. An dessen Eingänge die Sensoren verschaltet
sind. Zum Auslesen der Sensordaten existiert ein kleines C-ähnliches Programm, was die
Daten über die analogen Eingänge abfragt und in digitale Werte umrechnet. Die angelegten
Sensordaten liegen vorerst in analoger Form vor. Für eine weitere Verarbeitung müssen sie
zunächst digitalisiert werden. An diesem Punkt spielt der eingebaute 10 Bit Analog-/DigitalWandler und die 5V Referenzspannung eine Rolle. Mit der folgenden Formel kann ein analoger
Wert in sein digitales Pendant überführt werden.
Digitaler Wert=
Analoger Wert · Referenzspannung
A/D-Wandler – Wandler Auflösung
Manche Sensoren definieren in ihren Datenblättern weitere Eigenschaften, um einen korrekten
Sensorwert zu erhalten. Achten sollte man auf die Tatsache, dass das Arduino-Board für seine
Ein- und Ausgänge eine maximale Stromstärke von 40 mA anbietet.
Unter Verwendung der vorhandenen Ressourcen floss zusätzlich ein Smartphone mit in den
Satelliten ein, dessen interne Beschleunigungssensoren für die Rückmeldung der derzeitigen
Position des Satelliten fungieren. Um auch die Technik des Smartphones ein wenig auszureizen, betätigt es sich ebenfalls als eine Art Boardcomputer des Satelliten. Es stellt über Bluetooth eine Verbindung zum MikroController her und empfängt somit die Daten der übrigen
Sensoren. Ebenfalls kann über eine weitere Bluetooth-Verbindung eine Kommunikation zwischen Satelliten und der Bodenstation bereitgestellt werden. Dem Smartphone liegt dabei
das Android Betriebssystem in der Version 2.0 vor. Das beschreibt dabei auch die Mindestversion, da frühere Android-Bluetoothversionen keine Möglichkeit besaßen, mit einem unmodifizierten Zustand umzugehen.
Mobile Endgeräte
3.3 Bodenstation
Als Bodenstation kann jedes Endgerät eingesetzt werden, was über die Option verfügt, mittels
Bluetooth eine Kommunikationsverbindung aufzubauen und Daten empfangen zu können. Die
Übertragung der Daten findet in einem sehr einfachen Rahmen statt. Die einzelnen Werte werden über ein Trennzeichen separiert gesendet. Zum Dekodieren ist lediglich die Reihenfolge
der Daten zu beachten. Als erstes werden die Positionswerte des Satelliten in X-, Y- und ZAusrichtung übertragen. Daraufhin folgen die Temperatur-, Druck- und Solar-Werte.
Als erste Version der Basisstation wurde gleichwohl ein mit Android bestücktes Smartphone
herangezogen, für das die Software geschrieben wurde. Die App stellt eine Verbindung zum
Satelliten oder genauer zum integrierten Smartphone her und fordert die Daten an. Diese werden dann übersichtlich auf dem Display dargestellt.
Abb. 3: Prinzipieller Aufbau des gesamten Systems
Die Steuerung des Satelliten und somit die Änderung seiner Lage wird von einem analogen
Regler aus vorgenommen. Ein Motor im Inneren des Satellits führt dann die nötigen Bewegungen aus und fährt dann in die gewünschte Position.
Vom Satelliten aus können Bildaufnahmen von fingierten Objekten im Weltraum angefertigt
werden. Dahinter steckt eine handelsübliche USB-Kamera, die an einen Computer angeschlossen ist. Der Datenstrom kann dann über eine Software, die für solche Zwecke konstruiert
wurde, ausgelesen werden.
4. Sicherheitsaspekte
Wie schon oben angedeutet, wurde der Punkt der Datensicherheit nicht als oberster Kritikpunkt angesehen. Daraus resultiert auch, dass bei der Datenübertragung keinerlei Verschlüsselung oder das Prüfen auf Korrektheit der Daten stattfindet. Eine gewisse Sicherheit lässt
sich danach über Bluetooth selbst konfigurieren.
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SpaceCamp
5. Ausblick auf kommende Missionen
Für zukünftige SpaceCamp-Missionen soll auch die Technik des Satelliten angepasst und verbessert werden. Überlegungen gehen in die Richtung, die Steuerung des Satelliten ebenfalls
per Smartphone zu realisieren. Hierbei sollen die internen Beschleunigungssensoren dafür
genutzt werden, je nach Lage des Smartphones, eine Änderung des Satelliten durchzuführen.
Eine Erweiterung der Bodenstationssoftware steht ebenfalls zur Diskussion. Die Daten sollen
nicht nur numerisch angezeigt, sondern auch über Verlaufsgraphen visualisiert werden. Ein
weiterer Punkt ist die Übertragung der Bilddaten direkt auf das Smartphone (Bodenstation)
unter Nutzung der im Satelliten verbauten Kamera des Smartphones. In Hinblick auf die Übertragungsgeschwindigkeit von Bluetooth wird es eher einen Trend dazu geben auf eine performantere Übertragungstechnik zu setzen. Vorstellbar ist hier die Nutzung von WLAN, was
allerdings auch die Komplexität der Infrastruktur, die das FEZ bereitstellen müsste, erhöht.
6 Zusammenfassung
Das FEZ bietet mit dem SpaceCamp eine verspielte, aber auch zugleich eine pädagogisch wertvolle Möglichkeit, heranwachsenden Wissenschaftlern, Ingenieuren oder auch nur Interessierten den Weltraum näher zu bringen.
Auf diese Weise bieten die Bereiche der Physik, Mathematik, Biologie, Astronomie, Informatik
und weitere für jeden Geschmack etwas. Es zählt dabei nicht, dass ein einzelnes Teammitglied
hervorsticht, sondern vielmehr, dass ein Gruppengefühl entsteht. Jedem soll das Gefühl vermittelt werden, Teil eines großen Ganzen zu sein.
Dahingehend fließen Informationen aus einem Bereich nahtlos in einen anderen ein und es
können unter Umständen neue Wege eröffnet werden, die man vorher vermutlich nicht in Erwägung gezogen hatte.
Dementsprechend soll auch das Gemeinschaftsprojekt, der Satellit, dazu beitragen. Über die
verschiedenen Instrumente, die in dem Satelliten verbaut wurden, soll eine Symbiose der einzelnen Bereiche geschaffen werden, an der alle teilhaben.
Betrachtet man den technischen Aspekt, auf dessen Seite vorerst über einen MikroController
und dann mittels eines mobilen Endgerätes Sensordaten erfasst und ausgewertet werden,
kann folglich mit Wachsen des SpaceCamps auch die Technik reifen, um so einen größeren Informationsaustausch zu erhalten.
Mobile Endgeräte
Literatur
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
FEZ: www.fez-berlin.de.
Android: www.android.com.
Arduino: www.arduino.cc.
Junker, Severin; Todorovic, Goran: Android basierte und modulare Sensorerweiterung
von mobilen Endgeräten; Bachelorarbeit, Beuth Hochschule für Technik Berlin;
WS2009/2010.
Paramonov, Ludmila: Android-basierte Remote Control für eine bionische Hand;
Bachelorarbeit, Beuth Hochschule für Technik Berlin; WS 2009/2010.
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Nikitas Aposporidis | Lunatic Interactive GmbH und
Prof. Dr.-Ing. Alfred Rozek | Beuth Hochschule für Technik Berlin
Kurzfassung
In diesem Projekt liegt der Schwerpunkt in der Entwicklung von iPhone Apps zur Darstellung
von Exponaten in einer virtuellen Museums- oder Ausstellungsumgebung. Sowohl die Objekte, als auch eine Panoramadarstellung der Räumlichkeiten werden in Echtzeit berechnet
und auf dem Touchscreen ausgegeben. Die grafische Realisierung in 3D wird mit OpenGL ES
und mit Hilfe von Unity-iPhone realisiert. Dem Nutzer stehen umfangreiche Navigationsmöglichkeiten zur Verfügung
Abstract
In this project the focus is on the development of iPhone Apps for the illustration of exhibits
in a virtual museum or exhibition environment. The objects as well as a panorama representation of the rooms within the building are calculated in real time and displayed on the
touchscreen. The graphic realization in 3D is carried out with OpenGL ES and the help of
Unity-iPhone. A wide choice of navigation options is available to the user.
1. Einleitung
Ein Ziel dieses Projektes ist ein Panorama-App. Dabei wurde eine App entwickelt, welche in
einer TableView eine Beschreibung mit Titel, Untertitel und ein kleines Vorschaubild anzeigt.
Wird eine Zeile ausgewählt, kommt eine neue 'View' ins Fenster, in dem ein Panorama im Vollbild angezeigt wird. In dieser 'View' kann mit dem Finger nach links und rechts gescrollt werden. Das Scrollen nach oben und unten soll nur möglich sein, wenn in das Bild hinein gezoomt
wurde.
Das besondere an dieser App soll sein, dass das Bild in sehr guter Qualität geladen und dargestellt wird.
2. Anpassen der Ausstellung App
Für das Vorschaubild in der TableView wird ein Extra Vorschaubild erstellt. Das hat den Vorteil,
dass das Aussehen des Bildes bestimmt werden kann.
Nachdem die Grundfunktion steht, wird die Applikation um ein paar Standards erweitert:
· Rotation für die TableView und ScrollView
· Mit einem Tap auf dem Panorama Bild soll für fünf Sekunden die Navigationsleiste eingeblendet werden, ansonsten soll sie ausgeblendet sein, um den ganzen Bildschirm nutzen zu können.
Mobile Endgeräte
· Mit einem Doppeltap im Bild soll in das Bild hinein gezoomt werden. Ist das Bild bereits
gezoomt, geht das Bild mit einem Doppeltap aus dem Zoom heraus.
Abb. 1: Links die TableView mit
den Ausstellungen, rechts die
Detailansicht
Abb. 2: Bei der Rotation wird das
Bild mit der neuen Höhe skaliert
und abgebildet.
3. Der XML-Parser
Ein wichtiger Punkt in der Applikation ist das Laden von neuen Inhalten. Es soll vom Server
der Firma eine XML-Datei eingelesen werden, in dieser stehen weitere XML-Dateien, in denen
alle Informationen zu einer Ausstellung stehen, also Bild, Vorschaubild, Titel und Untertitel.
Das Parsen einer XML-Datei kann bei großen Datenmengen sehr lange dauern. Um nicht unnötig mit jedem Update alle Daten auszulesen, wird eine Haupt XML-Datei angelegt, in der
jede Ausstellung mit einer XML-Datei und einem Zeitstempel implementiert ist.
Wird ein Update durchgeführt und neuer Inhalt geladen, erzeugt die Applikation einen Zeitstempel und speichert diesen. Beim nächsten Update werden dann nur die Einträge der HauptXML-Datei geladen, dessen Zeitstempel aktueller ist als der vorhandene.
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4. Anpassen des Designs
Es wurden design-technische Aspekte evaluiert. Zum einen sollte ein Info-Button in die Navigationsleiste der Hauptansicht eingebracht werden. Bei Betätigung lässt er eine „Message
Box“ aufkommen, die ein Impressum anzeigt.
Des Weiteren ist es schön, wenn das Bild in der „Detailansicht“ die gesamte Höhe des iPhoneBildschirms nutzen kann. Dafür soll die Navigationsleiste direkt nach dem Laden der „Detailansicht“ einmal kurz eingeblendet werden. Nach 5,5 Sekunden (5,5 Sekunden ist die Zeit, die
auch die Foto-Applikation von Apple verwendet) wird sie ausgeblendet. Danach kann die Navigationsleiste durch einen Tap auf den Bildschirm wieder für 5,5 Sekunden angezeigt werden
(Abb. 4).
Abb. 3: Nach 5,5 Sekunden wird
die Navigationsleiste (links) ausgeblendet.
Mit einem Tap auf dem Bildschirm kann sie wieder für 5,5
Sekunden eingeblendet werden.
(rechts).
5. Unity iPhone
Eine Möglichkeit, iPhone Apps im 3D-Bereich zu entwickeln, bietet die Software Unity iPhone.
Hierbei werden zum Programmieren des Inhaltes Skripte verwendet. Der Inhalt des Unity Projektes wird in ein XCode Projekt portiert.
Am Ende des Projektes sollte das bestehende Unity-iPhone-Projekt erweitert werden. Ein dargestellter Ausstellungsraum soll per Knopfdruck seine Ausstellung wechseln können und einen
Info-Button bekommen, dessen Betätigung ein Impressum anzeigt. Des Weiteren soll die
Steuerung der Kamera angepasst werden, um insbesondere das seitliche Driften möglich zu
machen. Die App besteht aus einem Ausstellungsraum, in dem eine Person in der Ego-Perspektive gesteuert werden kann.
Mobile Endgeräte
Mithilfe von Javascript wurde der Infobutton seiner Funktionalität bereichert. Die Steuerung
wurde ebenfalls in Javascript angepasst.
Für die Steuerung wird ein rechteckiger Bereich definiert. Berührt der Finger den Bildschirm
innerhalb dieses Bereiches, wird die Kamera bewegt. Die Abweichung des Fingers von dem
definierten Bereich bestimmt die Laufrichtung. Da es sehr schwierig ist, den Finger so genau
zu bewegen, ist immer eine Abweichung in beide Richtungen da, auch wenn die Bewegung
nur in eine Richtung gewünscht ist. Um die Steuerung zu vereinfachen, wurde das Skript so
erweitert, dass es die Bewegungen in die jeweilige Richtung erst nach Überschreiten einer gewissen Abweichung von dem definierten Bereich in x- oder y- Richtung durchführt.
Abb. 4: Mit dem linken Daumen auf
dem Kontrollelement links unten
kann man sich bewegen. Den rechten Daumen kann man irgendwo
im Bild bewegen, um die Sicht zu
ändern (Copyright beantragt).
Abb 5: Mit dem Recycle-Button
rechts oben kann man die Ausstellung wechseln. Die Position
der Kamera entspricht der in
Abb. 4 (Copyright beantragt).

Das Projekt hat viel Aufschluss über die Möglichkeiten der Informationsdarstellung auf dem
iPhone gegeben.
Mithilfe der TableView können in verschiedenen Designs einzelne Themen wie in diesem Beispiel die Ausstellungen übersichtlich dargestellt werden.
Auch die Detailansicht, in der das Bild in seiner vollen Auflösung dargestellt werden kann,
bietet verschiedene Optionen, so können z. B. sehr große Bilder durch Paging implementiert
werden. Dabei wird dann nur der Bereich des Bildes in den Arbeitsspeicher geladen, der gerade angezeigt wird, was jedoch weniger Komfort in der Bedienung bedeutet. Für die grafische
Realisierung dreidimensionaler Räumlichkeiten bietet Unity-iPhone eine gute Möglichkeit
schnell und vergleichsweise zur Programmierung in OpenGL ES, einfach zu entwickeln.
Jedoch ist die Bedienung auf Dauer etwas unkomfortabel, da Unity-iPhone nicht die Möglichkeit einer Simulation auf dem PC erlaubt, wodurch ein Test des Programms einige Minuten in
Anspruch nehmen kann.
183
184
Literatur
[Apo 11]
[APP1]
[APP2]
[APP3]
[WIKI]
Aposporidis, Nikitas (2011); Praktikumsbericht: Lunatic Interactive GmbH
itunes U iPhone: http://itunes.apple.com/us/itunes-u/iphone-application-development/id384233225.
Apple Dokumentation TableViews: http://developer.apple.com/library/ios/navigation/.
Apple Dokumentation XML Parsing: http://developer.apple.com/library/ios/#documentation/cocoa/Conceptual/XMLParsing/XMLParsing.html.
Wikipedia: www.wikipedia.de.
Mobile Endgeräte
Prof. Dr.-Ing. Alfred Rozek | Beuth Hochschule für Technik Berlin
Kurzfassung
Webdienste gewinnen wegen ihrer Pattformunabhängigkeit zunehmend an Bedeutung. Jedes
Endgerät, das mit einem Browser ausgestattet ist (PC, Tablet-PC oder auch Smartphone), kann
auf diese Webdienste zugreifen. Die Programmierung solcher Webdienste erfolgt in der Regel
mit textbasierten Programmiersprachen wie beispielsweise „C“. Gewöhnlich werden Sockets
eingesetzt, die eine standardisierte Schnittstelle (API: Application Programming Interface)
zwischen der Netzwerkprotokoll-Implementierung eines Betriebssystems und der eigentlichen
Anwendungssoftware zur Verfügung stellen. Die Verwaltung der genutzten Sockets erfolgt
durch das Betriebssystem. Der hier vorgestellte Webdienst basiert auf LabVIEW, einer grafisch
orientierten Programmierumgebung und ist sehr leicht und schnell zu implementieren.
Abstract
Web services have become increasingly important because of their platform independence.
Each device equipped with a browser (PC, Tablet-PC or Smartphone) can access these web
services. The programming of such web services is usually made with the help of text based
programming languages e.g. “C”. Commonly sockets are used that offer a standardised interface (API: Application Programming Interface) between the network protocol implementation of an operating system and the actual application software. The administration of the
utilised sockets is handled by the operating system. The web service presented here is based
on LabVIEW, a graphical programming environment, which can be implemented quickly and
easily.
1. Einleitung
Webdienste bieten sich wegen ihrer vielfältigen und plattformunabhängigen Einsatzmöglichkeiten als IT-Lösung für die im FEZ (Freizeit und Erholungszentrum) ausgeführten Projekte an.
Sowohl für die Datenübertragung im Satellitenprojekt „SpaceCamp“ als auch für die Kommunikation mit dem Kontrollzentrum und der Besatzung eines Raumschiffes in einer geplanten
„Mars-Mission“ lassen sich die hier vorgestellten Webdienste erfolgreich einsetzen.
Über Webdienste werden Daten zwischen einer Server-Applikation und einem oder mehreren
Web-Clients über ein Netzwerk ausgetauscht. Die Daten können beispielsweise in einem Messsystem über Sensoren erfasst oder auch, wie im nachfolgenden Beispiel gezeigt, simuliert
werden. LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) ist eine Entwicklungsumgebung und graphische Programmiersprache zugleich. Die graphische Programmierung erfolgt nach dem Datenflussprinzip und verwendet umfangreiche Funktionsbibliotheken.
Ein VI (Virtual Instrument) besteht aus einem Frontpanel und einem Blockdiagramm. Über das
Frontpanel, kurz Panel genannt, wird die Benutzeroberfläche des Programms dargestellt. Im
185
186
Blockdiagramm wird die umzusetzende Funktion - das eigentliche Programm - in einer graphischen Form beschrieben. Die Benutzeroberfläche beinhaltet sowohl die für die Eingabe von
Parametern entsprechenden Bedienelemente als auch die für die Darstellung der Ergebnisse
unterschiedlichen Ausgabefenster.
2. Systembeschreibung
Mit einem LabVIEW Webdienst lassen sich Daten zwischen einem Applikations-VI und einem
Browser - über ein Netzwerk - austauschen. In Abb. 1 ist ein typischer Systemaufbau dargestellt. Auf dem Server läuft ein Applikations-VI, das entweder Sensorwerte erfasst oder wie
im vorliegenden Fall Sensorwerte simuliert und diese den Clients zur Verfügung stellt. Der
LabVIEW Web-Server ist über Ethernet mit einem WLAN-Router verbunden. Die Abfrage der
Sensorwerte kann einerseits über Client 1 (Laptop) via Ethernet oder andererseits über Client
2 (Smartphone) via WLAN erfolgen. Von den Web-Clients werden HTTP-Anfragen (Requests)
an den Webserver geschickt und diese im Webserver mithilfe von Webmethoden-VIs bearbeitet. Die Anfrageergebnisse werden dann vom Webserver als Antwort (Response) an die Clients
zurückgeschickt und dort zur Anzeige gebracht.

3. Applikation
Die Applikations-VIs werden in einem LabVIEW-Projekt (satelliten monitor.lvproj) organisiert
und über den Projekt-Explorer in Abb. 2 wiedergegeben.
3.1 Web Server
Im Projekt-Explorer sind unter „Mein Computer“ die zwei folgenden VIs aufgeführt:
· spacecamp data web service.vi
· update spacecamp data.vi
Diese werden im Folgenden näher betrachtet.
3.1.1 Webservice-VI ´spacecamp data web service.vi´
Für die Konfiguration des Webservices sind sowohl die Definitionen der Sensordaten notwendig,
Mobile Endgeräte
Abb. 2: Projekt-Explorer
die unter ´spacecamp data.lvlib´ zusammengefasst sind, als auch deren Zuordnung einerseits
zu den Umgebungsvariablen (shared variables) und andererseits zu den Anschlussbelegungen. Das Panel des ´spacecamp data web service.vi´ wird in zwei unterschiedlichen Darstellungen wiedergegeben. Während Abb. 3 das Panel in seiner Standarddarstellung mit dem
selbstdefinierten Symbolzeichen in der rechten oberen Ecke zeigt, wird in Abb. 4 anstelle des
Symbols die Anschlussbelegung der zu übertragenden Sensordaten dargestellt. Sowohl die
Sensordaten als auch die Stations-ID (Identity) werden im Blockdiagramm nach Abb. 5 als Umgebungsvariablen definiert. Über ein CASE-Konstrukt wird die Anfrage vom Client mit der in-
Abb. 3: Panel des Web Services
Symboldarstellung
Abb. 4: Panel des Web Services
187
188
Abb. 5: Blockdiagramm (ID-Match)
Abb. 6: Blockdiagramm (ID-Mismatch)
ternen Stations-ID verglichen. Bei einer Übereinstimmung der IDs wird das Blockdiagramm
nach Abb. 5 bearbeitet und die Umgebungsvariablen dem Netzwerk zur Verfügung gestellt.
Im anderen Fall wird das Blockdiagramm nach Abb. 6 bearbeitet und die Meldung Únknown
Station´ ausgegeben.
Für das Satellitenprojekt im SpaceCamp wurden die vier Sensorwerte für Geschwindigkeit,
Temperatur, Druck und Richtung vorgegeben.
3.1.2 Sensordaten-VI úpdate spacecamp data.vi´
Das úpdate spacecamp data.vi´ hat die Aufgabe, die Sensordaten zyklisch für die Datenübertragung zu generieren. Mithilfe von sogenannten Express-VIs, auf die hier nicht näher eingegangen werden soll, werden die gewünschten Sensorwerte im Sekundenrhythmus simuliert
und über die Umgebungsvariablen, entsprechend der Abb. 8, an den Webserver weitergegeben. Gleichzeitig gibt der Webserver die Werte zu Kontrollzwecken auf dem Panel nach Abb. 7
auf dem Webserver-Rechner aus. Die Werte werden auch dann auf dem Bildschirm des Servers
ausgegeben, wenn kein Client-Zugriff auf die Daten erfolgt.

Abb. 7: Frontpanel
Datenerzeugung

Abb. 8: Blockdiagramm Datenerzeugung
Mobile Endgeräte
Nachdem die Vorarbeiten durchgeführt worden sind, kann der Webserver unter ´Werkzeuge
> Optionen´ gestartet werden. Danach läuft der Webserver im Hintergrund. Im Projekt-Explorer
(siehe Abb. 2) findet sich der Eintrag ´Build-Spezifikation´. Mit einem Rechts-Click auf ´BuildSpezifikation > Neu > Webdienst (RESTful)´ wird der Webdienst erstellt und verteilt. Nachdem
die Erstellung erfolgreich abgeschlossen ist, wird dem Projekt-Explorer unter ´Build-Spezifikationen´ der Eintrag ´Mein Webdienst´ hinzugefügt (siehe Abb. 2). Jetzt kann schließlich der
Update-Service ´update spacecamp data.vi´ gestartet werden. Ab jetzt stellt der Webserver
den gewünschten Webdienst zur Verfügung und wartet auf die Anfragen der Clients.
3.2 Web-Client
Die Sensordaten können von jedem HTTP-fähigen Web-Client mit Standard-Browser durch die
Eingabe der nachfolgenden URL (Uniform Resource Locator) vom Webserver abgerufen werden:
http://192.168.2.105:8080/webdienst/spacecamp_data_web_service/530710
Die strukturierte Sensordatenausgabe ist in Abb. 9 dargestellt.
Abb. 9: Sensordatenausgabe
über einen PC-Browser
Zu Testzwecken kann der LabVIEW-Webdienst selbstverständlich auch lokal über ´localhost´
(IP-Adresse 127.0.0.1) aufgerufen werden. Bei der Erstellung des Webdienstes kann man alternativ zum HTML-Ausgabeformat auch das XML-Format auswählen.

Das eigentliche Ziel der Arbeit aber war es, die von einem Modell-Satelliten erfassten Sensorsignale nicht nur mit Standardbrowsern auf PCs, sondern auch mit modernen Smartphones
oder Tablet-PCs kabellos abrufen und darstellen zu können. Die gesamte Prozesskette von
der Sensorerfassung über die Datenübertragung, bis hin zur Signalausgabe auf mobilen Endgeräten unterschiedlicher Hersteller wurde erfolgreich bearbeitet. Das Ergebnis wird in den
nachfolgenden Abbildungen 10 und 11 beispielhaft auf einem Android-basierten Gerät von HTC
(Desire) gezeigt. Die Funktionsfähigkeit konnte auch auf dem iPhone und dem iPad von Apple
nachgewiesen werden.

189
190
Abb. 10: Sensordatenausgabe über ein Android Smartphone
Landscape
Abb. 11: Portrait
Durch den hier vorgestellten Webservice eröffnen sich interessante Kommunikationsmöglichkeiten zwischen beliebig vielen Clients und unterschiedlich aufgebauten Web-Serversystemen.
Der in diesem Beitrag dargestellte PC-basierte Webserver lässt sich durch andere Targets ersetzen.
So sind auch echtzeitfähige Target-Systeme als Webserver einsetzbar, wie beispielsweise cRIO
(compact Reconfigurable Input Output) oder sbRIO (single board Reconfigurable Input Output). Bei diesen Systemen wurden Embedded-Echtzeit- und -FPGA-Technologien zusammengeführt. Dadurch wird eine hohe Leistungsfähigkeit in einem kleinen, robusten Formfaktor für
industrielle Anwendungen erreicht. Darüber hinaus sind aber auch kleine ARM-basierte Embedded Boards als Webserver einsetzbar.
Aber auch auf Clientseite lassen sich anstelle von Smartphones einfache und preiswerte mobile Endgeräte auf Basis von Embedded Systemen wie mbed (ARM-Prozessor) oder Arduino
(Atmel-Prozessor) einsetzen.
Mit diesen erweiterten Möglichkeiten bietet sich ein großes Potenzial für die beim FEZ geplante „Mars-Mission“. Sowohl die Einbindung einer MySQL-Datenbank in die Systemarchitektur, als auch mögliche Forderungen an die Sicherheit lassen sich über SSL (Secure Sockel
Layer) leicht realisieren. Auch der Wunsch nach einer graphisch hochwertigen Darstellung von
Streamingdaten auf dem Client lässt sich mit einem WEB-UI-Builder von LabVIEW (UI: User Interface) komfortabel umsetzen.
Mobile Endgeräte
Literatur
[Web 1]
[Web 2]
LabVIEW Web Services:
http://zone.ni.com/wv/app/doc/p/id/wv-810/nextonly/y.
Web Services in LabVIEW: http://zone.ni.com/devzone/cda/tut/p/id/7350.
Abbildungsnachweis
alle Fotos: Rozek
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192
193
Facility Management:
Nachhaltige
Bewirtschaftung
194
Nachhaltige Bewirtschaftungskonzepte in Freizeitanlagen der
Bildung und Erholung
Prof. Kai Kummert | Beuth Hochschule für Technik Berlin
Kurzfassung
Das Forscherteam im Arbeitspaket Facility Management hat die Nachhaltigkeit von Einrichtungen der Freizeit, Bildung und Erholung erforscht. Ziel war es, den Akteuren in diesem Wirtschaftszweig Handlungsempfehlungen und Lösungsansätze bereitzustellen, die zu einer
weiteren Professionalisierung der Branche führen. Während bei Nachhaltigkeitsbewertungen
und -zertifikaten für Büro- und Handelsimmobilien bereits eine messbare Marktdurchdringung
nachweisbar ist, stehen Einrichtungen der Freizeit, Bildung und Erholung noch am Anfang.
Abstract
The research team of work package Facility Management has been investigating the sustainability of facilities for leisure, education and recreation. The aim was to provide the actors
of this branch of economy with suitable recommendations for action and approaches which
lead to further professionalization of this industry. While for sustainability assessment and
certification for office and trading facilities reliable market penetration is recorded, facilities
for leisure, education and recreation are still at the beginning.
Forschungsschwerpunkt
Der Schwerpunkt der Forschung des Arbeitspaketes Facility Management war die ganzheitliche
Analyse und Bilanzierung der Facilities von Freizeiteinrichtungen der Bildung und Erholung,
deren Prozesse und Dienstleistungen. Dem Management und damit den Betreibern wurden
Instrumente zur Entscheidungsunterstützung aufgezeigt, die die Gesichtspunkte Ökologie,
Ökonomie, soziokulturelle und prozessorientierte Aspekte einbeziehen.
Ein System der unternehmerischen Verantwortung, das so genannte Corporate Responsibility
System (CSR), bildete die methodische Grundlage der Forschung. Die Analysen im Bereich der
Abb. 1: Das System unternehmerischer Verantwortung für Freizeiteinrichtungen der Bildung und
Erholung
195
196
Nachhaltige Bewirtschaftungskonzepte in Freizeitanlagen der Bildung und Erholung
Corporate Process Responsibility beziehen sich auf Prozesse, Verfahren und Produkte/Dienstleistungen über die gesamte Wertschöpfung des jeweiligen Unternehmens. Es wird überprüft,
ob beherrschte Prozesse gewährleistet sind. Als Hilfsmittel dienten integrierte Managementsysteme, die neben einem Qualitätsmanagement- auch Umweltmanagement- und Arbeitssicherheitssysteme sowie branchenspezifische Managementkonzepte wie zum Beispiel GMP
(Good Manufacturing Practice) enthalten. Darüber hinaus spielen zunehmend auch Risikomanagement- und Betreiberverantwortungssysteme eine wesentliche Rolle.
Bestandteil einer Corporate Environmental Responsibility-Prüfung ist unter anderem die Ökobilanz. Die Ökobilanz, englisch Life Cycle Assessment (LCA), ist eine systematische Analyse
der Umweltwirkungen von Produkten, Prozessen und Dienstleistungen entlang des Lebenszyklus. Dazu gehören sämtliche Umwelteinwirkungen, die während der Produktion, der Betriebsphase und der Entsorgung sowie den damit verbundenen vor- und nach- sowie
zwischengeschalteten Prozessen entstehen. Die Methode der Ökobilanzierung ist ein Tool zur
Fundierung umweltorientierter Entscheidungen. Sie wird angewendet, um umweltbewusste
Produkte/Dienstleistungen zu entwickeln beziehungsweise zu verbessern. Eine Standardisierung hat die Ökobilanz in der DIN EN ISO 14040 ff. erfahren. Die vorliegende Case Study zu
einem Carbon Footprinting Modell für Freizeiteinrichtungen der Bildung und Erholung zeigt
zukunftsweisende Bilanzierungsmöglichkeiten ökologischer Nachhaltigkeit für Freizeitanlagen
auf.
Neben der ökologischen Nachhaltigkeit sind es vor allem wirtschaftliche Aspekte, die bei Entscheidungen zur nachhaltigen Weiterentwicklung von Freizeiteinrichtungen der Bildung und
Erholung zwingend mit einbezogen werden müssen. Die Lebenszykluskostenrechnung, englisch Life Cycle Costing (LCC), ist dabei als entscheidende Methode der Corporate Economical
Responsibility anzuführen. Sie eignet sich als Methode zur Unterstützung nachhaltiger Entscheidungsszenarien. Als Konto zur Ökobilanz bietet sie die Möglichkeit, die wirtschaftlichen
Aspekte unter den gleichen Systembedingungen zu analysieren. Voraussetzung hierfür ist,
dass der Lebenszyklus dem Betrachtungszeitraum der Ökobilanz entspricht. Mit der LCC
können die über den gesamten Lebenszyklus anfallenden Kosten einer Dienstleistung/eines
Produkts beziehungsweise eines Prozesses analysiert werden.
Im Rahmen der Prüfung der Corporate Social Responsibility definiert die ISO 26000 ein internationales Verständnis für soziale unternehmerische Verantwortung. Dieses Konzept ergänzt
die drei anderen Prüfungen im Rahmen des ganzheitlichen Corporate Responsibility Systems
für Freizeiteinrichtungen der Bildung und Erholung. Soziale Aspekte werden größtenteils in
unternehmerischen und organisatorischen Kontext gestellt. Eine Bereitstellung sozialer Daten
auf der Ebene der Prozesse und Abläufe entlang der Wertschöpfungskette stellt noch eine
große Herausforderung dar, die weitere Forschungen notwendig macht. Denkbar sind Modelle,
in denen soziale Aspekte in die Lebenszykluskostenanalysen einfließen.
Zur Umsetzung dieses ganzheitlichen Konzeptes des Corporate Responsibility Systems wurden
zusammen mit den Entscheidern und Mitarbeitern des Freizeit- und Erholungszentrums (FEZ)
Wuhlheide konkrete Projekte im Rahmen des BAER2FIT-Projektes gestartet. Der Fokus der
Zusammenarbeit lag auf den Bereichen Geschäftsprozesse und -felder der Corporate Process
Responsibility und Möglichkeiten der Umsetzung von Corporate Environmental Responsibility
jeweils unter der Berücksichtigung der Besonderheiten von Freizeitanlagen der Bildung und
Erholung. Die Erfahrungen und Ergebnisse der Forschungsarbeit werden in den folgenden
Berichten vorgestellt.
197
198
Public Process Responsibility
Public Process Responsibility – Grundlagen der FM-Prozesse
und Dienstleistungen in Freizeitanlagen
Sandra Seefeldt M. Sc., Prof. Kai Kummert | Beuth Hochschule für Technik Berlin
Kurzfassung
Freizeitanlagen können verschiedenen Nutzungen unterliegen. Daher variieren auch die Immobilien stark. Um eine allgemeingültige Analyse durchzuführen, wird eine Betrachtungsgrundlage ermittelt, die den Aufbau eines prozessorientierten und optimal auf die Bedürfnisse
der Freizeitanlage ausgerichteten Facility Management erlaubt. Die Komplexität der Aufgaben
und Leistungen wird verdeutlicht und grundlegende Methoden für effizientes Facility Management in Freizeitanlagen beschrieben.
Abstract
Leisure facilities have different uses; thus their properties do vary to a certain degree as well.
For a universal perspective, a basis for analysis was identified. This analytical basis enables
the design of a process oriented and optimized Facility Management which really meets the
needs of a leisure facility. The complexity of tasks and services is elucidated and basic methods for efficient Facility Management in leisure facilities are described.
1. Einleitung
Das Facility Management (FM) für Freizeitanlagen der Bildung und Erholung muss spezifisch
an die Anforderungen jeder Freizeitanlage angepasst werden. Die Anlagenvielfalt reicht von
ausgedehnten Wald- und Seenlandschaften über Freizeitparks mit Fahrgeschäften bis zu Gebäudekomplexen. Darüber hinaus sind auch die Nutzungsarten und Attraktionen dieser Einrichtung sehr unterschiedlich: Kinderspielplätze, Lehreinrichtungen oder Wellnesscenter
gehören gleichermaßen zum Sektor der Freizeitgestaltung. Die Bewirtschaftung der Einrichtungen ist deshalb genauso vielfältig wie umfassend. Zudem hat das FM einen besonderen
Stellenwert in Freizeitanlagen, da es nicht zum Hauptgeschäft gehört, jedoch einen unmittelbaren Einfluss auf die Zufriedenheit des Besuchers hat.
Der Kooperationspartner des Arbeitspaketes Facility Management ist das FEZ Wuhlheide, eine
seit Jahrzehnten bestehende Einrichtung, welche umfassende Projekte von Migration über
Freizeitgestaltung bis zu Bildung betreut und so zur gesellschaftlichen Entwicklung beiträgt.
Die Anlage verfügt über große Baumbestände, einen See, zwei Wasserbecken sowie zahlreiche
Gebäude und Spielplätze im Außenbereich.
Diese Forschungsarbeit erfasste zunächst die Vielfalt in der Ausprägung der Anlagen. Anschließend wurden die hierarchischen Beziehungen und Zusammenhänge erläutert sowie auf die
Bedeutung, Gründe und Leistungen des FM für Freizeitanlagen eingegangen.
2. Freizeitanlagen der Bildung und Erholung
Freizeitanlagen können Organisationen mit unterschiedlichen Ausprägungen sein. Privatwirtschaftliche Parks können wie Unternehmen betrachtet werden. Neben den privaten Freizeitanlagen gibt es öffentliche Einrichtungen, die von einer Betriebsgesellschaft gesteuert
werden. Kernaufgabe für beide Freizeitanlagentypen ist die Anziehung von Besuchern. Beim
ersten Typ steht die Erwirtschaftung von Gewinn, beim zweiten Typ das Beitragen zur gesellschaftlichen Entwicklung im Vordergrund.
Ein Unterschied ist, dass private Anlagen zumeist selbst genug Umsatz erwirtschaften müssen,
um alle Kosten zu tragen. Geförderte Anlagen hingegen brauchen nur einen Teil ihrer Ausgaben
selbst zu decken. Sie erhalten Bezuschussungen von öffentlichen Körperschaften und privaten
Förderern.
Unabhängig von dieser Einteilung gibt es viele verschiedene Arten von Freizeitanlagen. Im
Projekt wurden zunächst vier grundlegende Arten definiert, welche die Betrachtungsgrundlage
bildeten. Eine Analyse ergab, dass die Attraktion die entscheidende Komponente zur Ausprägung einer Freizeitanlage ist, denn sie bestimmt die Anforderungen an die Anlage – geprägt
durch Kundenwünsche, den Anlagentyp selbst und die Organisationsform (zum Beispiel ob
öffentliche oder private Einrichtung) (siehe Abb. 1).
Diese Erkenntnis und eine Untersuchung typischer Freizeitanlagen (Zoos und Tierparks, Tropenhäuser, Badestellen und Seen, Gartenausstellungen, Fahrgeschäfte, Showparks sowie Fitund Wellnesseinrichtungen) führt zu vier Hauptarten von Freizeitanlagen: Natur, Tiere, Fitness
und Unterhaltung (Abb. 3). Diese vier sind immer eine Hauptattraktion einer Freizeitanlage.
Neben der Hauptattraktion können noch weitere Nebenattraktionen bestehen. Beim FEZ Wuhlheide ist die Hauptattraktion die Natur, wird jedoch mit Elementen der Unterhaltung und Fitness sowie auch in besonderem Maße der Bildung kombiniert.
Abb. 1: Die Attraktion als zentraler Einflussfaktor
Abb. 2: Hauptnutzungsarten (Attraktionen) von
Freizeitanlagen
199
200
Das FM muss prozessorientiert auf das Hauptgeschäft und die Nebengeschäfte ausgerichtet
werden. Es gibt jedoch auch eine Vielzahl anderer Facilities, die nicht zwangsweise einem
Haupt- oder Nebengeschäftsfeld zugewiesen werden können, jedoch zum Betrieb der Freizeitanlage notwendig sind. Auch diese umliegenden Facilities müssen im FM berücksichtigt werden, solche Facilities sind zum Beispiel:
· Zaun oder Abgrenzung der Immobilie nach außen;
· Eingangsbereich, Verkaufs- oder Überwachungsbau;
· Parkplatz und Überwachungstechnologie sowie bei Bedarf ein Überwachungsgebäude;
· Sanitäranlagen für die Besucher;
· Grünflächen und Bepflanzung auf dem Gelände (nicht zu Geschäftsfeldern gehörend);
· Mitarbeiteraufenthaltsräume auf dem Gelände;
· Zentrale der Technik in einem Funktionsgebäude;
· Leitungsführung der Ver- und Entsorgungstechnik sowie Anschlüsse zu den Abnehmern;
· Bau(ten), in denen die Mitarbeiter der Verwaltung untergebracht sind;
· Spielplätze für die angesprochenen Altersgruppen;
· Shop-, Restaurant- und andere Mieterbauten;
· Wegesystem sowie parkinternes Leitsystem;
· Werbeschilder und Anfahrtsschilder außerhalb des Parks;
· Transportmittel innerhalb des Parks wie Shuttle- oder Bahnservice;
· Lager- und Abstellflächen auf der Anlage.
3. Prozessorientiertes Facility Management
Im vorhergehenden Abschnitt wurden Hauptgeschäftsfelder identifiziert. Auf diese muss das
FM angepasst werden, da es ein Unterstützungsprozess ist - daher wurden zunächst die Primärprozesse von Freizeitanlagen abgebildet. Diese Prozesse wurden nach dem Wertkettenmodell von Porter [POR 00] identifiziert. Den vier Hauptnutzungsarten wurden jeweils die von
Porter beschriebenen Stufen eines Primärprozesses zugeordnet: Eingangslogistik, Operation,
Ausgangslogistik, Marketing & Vertrieb sowie Kundendienst. Beim Geschäftsfeld Natur kann
diese Wertkette verallgemeinert wie folgt abgebildet werden:
Abb. 3: Mustergeschäftsprozess Natur
Hier wird auch die Sensibilität des FM für Freizeitanlagen ersichtlich. Bei Industrie oder Verwaltungsimmobilien wären einige der beschriebenen Aktivitäten (wie die Grünpflege) Bestandteile des FM bzw. der sekundären Tätigkeiten. Bei einer Freizeitanlage mit dem Geschäftsfeld
Natur sind sie jedoch eindeutig dem Primärprozess zuzuordnen. Klassische FM-Aufgaben
sowie die Ebenen des FM werden in der DIN EN 15221-1 [DIN 06] und dem Prozess-, Leistungsmodell für FM [IFM 08] zusammenfassend abgebildet.
3.1 Geschäftsfeld Natur – ein Beispiel
Die Analyse des Mustergeschäftsprozesses Natur auf benötigte Unterstützungsleistungen (orientiert an den oben genannten Standardwerken) aus dem Bereich der Immobilien- und Anlagenbewirtschaftung liefert folgende Hauptaufgaben für das FM:
Abb. 4: Immobilienbezogene Unterstützungsleistungen für das Hauptgeschäftsfeld Natur
Die in der Abb. 4 dargestellten Unterstützungsleistungen sind Oberbegriffe. Hinter jedem dieser Begriffe steht wiederum eine komplexe Abfolge von Einzelaktivitäten. Der Prozessablauf
zur Aufgabe „Lagerfläche bereitstellen“ umfasst mindestens zehn Unterschritte, die sich über
die strategische, taktische und operative Ebene erstrecken und sich gegenseitig beeinflussen
können. So wird in der strategischen Ebene durch das strategische Flächenmanagement der
gegenwärtige und zukünftige Flächenbedarf überwacht und geplant. Ohne korrekte Planung
kann die Lagerfläche knapp werden und im schlimmsten Fall kann keine Lagerfläche bereitgestellt werden. Auf taktischer Ebene werden Aufträge angenommen und erteilt, die im Zusammenhang mit der Bereitstellung, Zuweisung, Koordinierung und Einleitung von baulichen
Maßnahmen stehen. Zudem werden Kontrollfunktionen eingenommen, welche die Lagerfläche
und die Güter betreffen, zum Beispiel Service Level und Dokumentation. Die operative Ebene
arbeitet der taktischen Ebene zu. Sie erstellt Varianten und Vorschläge zur Lösung, ermittelt
Bedarfe und übernimmt Transport, Bau und Einlagerung.
3.2 Empfehlungen zu ausgewählten Kontrollmechanismen und Methoden
Für die effiziente und nachhaltige Bewirtschaftung müssen strategische Instrumente und Methoden verwendet werden. Die Planung und Durchführung von operativen Diensten ist nicht
ausreichend, um der Freizeitanlage die Unterstützungsleistungen im benötigten Maße bereitzustellen.
201
202
Controlling ist ein wichtiges, meist in Freizeitanlagen nicht ausreichend ausgeprägtes Instrument zur fortwährenden Überwachung der Abläufe, Leistungen und Kosten in der Organisation.
Grundlage sollte ein laufender Vergleich von Soll-/Ist-Kennwerten sein, zum Beispiel Kennzahlen aber auch Monatsvergleiche, Zeitaufwände, Verbräuche etc. Der ausschließliche Vergleich
von Jahresabschlüssen hingegen ist nicht ausreichend, um tatsächliche Rückschlüsse auf Leistung und „Gewinn“ zu erhalten. In vielen öffentlichen Anlagen beschränkt sich das Controlling
auf die Jahreskosten, da nicht genügend Verwaltungskapazitäten vor Ort zur Verfügung stehen.
Dabei kann Controlling einen wichtigen Anteil daran haben, frühzeitig Missstände zu erkennen.
Durch Analysen und Auswertungen aller Kosten, Leistungen und Prozesse wird FM zentral kontrolliert und koordiniert. Ungeplante Kostenverursacher werden aufgedeckt und der wirtschaftliche Schaden für die Organisation minimiert. Durch das frühzeitige Reporting an die
strategische Ebene bzw. die Organisationsleitung können Handlungsbedarf und Korrekturmaßnahmen schnellstmöglich eingeleitet werden.
Die Bildung von Kennzahlen hat im Controlling einen besonderen Stellenwert. Durch die zunehmende Bedeutung der Nachhaltigkeit ist auch der Bedarf an einem präzisen, kompakten
Kennzahlenkatalog, der die Anforderungen der Freizeitanlagen widerspiegelt, groß. Existierende Kennzahlensysteme sind zu umfangreich und kompliziert für die relativ geringen Ressourcen, die zur Verwaltung der Immobilien verfügbar sind.
Besonders wichtig ist die Kennzahl beim Vergleichen von internen Leistungen und Kosten mit
denen anderer Unternehmen (Benchmarking). Durch die sehr stark unterschiedlichen Ausprägungen von Freizeitanlagen ist es sinnvoll, einen Kooperationspartner für Teilbereiche zu finden. Vor allem ist bei Freizeitanlagen ein langfristiger Vergleich ratsam, da durch ein geringeres
Investitionsvolumen die Maßnahmenumsetzung über mehrere Jahre andauern kann.
Die Bedeutung von Kennzahlen ist, dass Werte vergleichbar gemacht werden. Sie bieten die
Möglichkeit, Schwachstellen, Potentiale und Optima aufzudecken. Deshalb soll die Bildung
von Kennzahlen nicht nur sporadisch, sondern in allen Bereichen des FM realisiert werden,
um so stets die Entwicklung der einzelnen Bereiche beurteilen zu können.
Entscheidet sich der Betreiber der Freizeitanlage Leistungen extern zu vergeben (Outsourcing),
so müssen Standards und Service Level vereinbart werden. Auf diese Weise kann einfach und
transparent über operative Leistungen entschieden werden. Außerdem ist die Kontrolle der
Leistungen leichter möglich. Auch in einer Freizeitanlage ist es sinnvoll, verschiedene Service
Level im Besucher- und Mitarbeiterbereich einzuführen. Dabei können die Service Level detaillierte Vorgaben zum Erscheinungsbild und so einen gleichbleibenden Qualitätsstandard
definieren oder bestimmte Intervalle festlegen.
Die Service Level für Dienstleistungen werden durch Standards für Einrichtungen und Anlagen
ergänzt, beispielweise einem individuellen Bestellkatalog. Dieser enthält Vorgaben für bestimmte Eigenschaften der Einrichtung, wie Stabilität, Verarbeitung und Sicherheit.
Im Bereich Kinderbetreuung sind Schrankscharniere mit einem Öffnungswinkel von 270 Grad
langfristig besser geeignet als 90 oder 180 Grad. So wird die Verletzungsgefahr reduziert und
die Haltbarkeit der Möbel verlängert, da die Scharniere nicht bis zum Anschlag strapaziert
werden. Auch die Verarbeitung und Stabilität der Möbel ist zu beachten. [TRU 09]
Hier gilt, dass die Anschaffungskosten im Zusammenhang mit der Haltbarkeit (Lebenszyklus)
betrachtet werden müssen.
· Benchmarking mit anderen Objekten im Bereich Ausstattung, interne Prüfung der Gegenstände auf Belastbarkeit [BIL 09] oder
· Bildungsstättenberatung und regionale Gründungsberatungen [RGR 09].
Besondere Bedeutung hat auch die elektronische Datenhaltung. Nur so ist eine zentrale und
weiträumig verfügbare Datenhaltung gewährleistet. Derzeit ist dies in vielen Freizeitanlagen
noch nicht umgesetzt. Auch die Abbildung der Prozessabläufe erfolgt derzeit nur selten. So
sind Verwaltungsschwachstellen nur schwer zu erkennen und auch nur schwer Konzepte für
eine gleichbleibende, qualitativ hochwertige und richtige Bewirtschaftung von Freizeitanlagen
zu erstellen.
4. Zusammenfassung
Freizeitanlagen der Bildung und Erholung sind komplexe Immobilien mit ebenso komplexen
Anforderungen. Die Unterscheidung der primären und sekundären Aufgaben hat besondere
Bedeutung beim Aufbau einer FM-Abteilung. Im Forschungsprojekt wurde gezeigt, dass eine
prozessorientierte Sichtweise auf die Geschäftsfelder der Freizeitanlage zielführend ist und
die optimale Unterstützung des Tagesgeschäfts der Freizeitanlage ermöglichen. Die Forschungsarbeit lieferte einen ersten Ansatz zur Einordnung und Ausprägung des FM in Freizeitanlagen und stellte die Komplexität der Aufgaben und Leistungen heraus. Ferner wurden im
Rahmen der Untersuchung verschiedene Ansatzpunkte für eine optimierte Immobilienbewirtschaftung aufgedeckt. So sollten die Methoden des Controllings, die Verwendung von Kennzahlensystemen, spezifischen Standards sowie die verstärkte Einbindung der elektronischen
Mittel und die Abbildung der Prozesse verbessert werden, um so ein gleichbleibendes Maß
an Qualität im FM gewährleisten zu können.
Literatur
[BIL 09]
[DIN 06]
[RGR 09]
Krause & Böttcher Bildungsstättenberatung GmbH, Schlossplatz 4, 91217 Hersbruck, www.bildungsstaettenberatung.de.
Deutsches Institut für Normung (2006): DIN 15221-1. Facility Management – Teil 1:
Begriffe.
regionale Gründungsberatungen,z.B.: Kinderladen-Initiative Hannover e.V.,Goseriede 13a,30159 Hannover, www.kila-ini.de.
203
204
[IFM 08]
[POR 00]
[TRU 09]
International Facility Management Association – Schweiz, Schweizer Zentralstelle
für Baurationalisierung (2008): ProLeMo- Prozess-, Leistungsmodell im Facility Management, vdf Hochschulverlag Zürich.
Porter, Michael (2000): Wettbewerbsvorteile. Spitzenleistungen erreichen und behaupten, 6. Aufl. Campus Verlag Frankfurt a.M.
Aussage von Dipl.-Ing. (FH) Wilfried Trutz, Senatsverwaltung für Bildung, Wissenschaft und Forschung.
Public Environmental Responsibility in Freizeitanlagen umsetzen
– Case Study: Carbon Footprint
Sandra Seefeldt M. Sc., Prof. Kai Kummert | Beuth Hochschule für Technik Berlin
Kurzfassung
Der CO2-Fußabdruck ist eine zentrale Komponente der ökologischen Nachhaltigkeit von Facilities. Freizeitanlagen verfügen über verschiedenste Gebäude und Maschinen zur Pflege der
Grünanlagen, die CO2 verursachen. Gemeinsam mit dem FEZ Wuhlheide sollte die CO2-Bilanz
einer Freizeitanlage aufgestellt werden. Wegen Hindernissen bei der Datenerfassung und Ressourcenmangel muss das Forschungsvorhaben als Langzeitprojekt betrachtet werden.
Abstract
The carbon footprint is a central factor in determining a facility’s ecological sustainability.
Leisure facilities possess various buildings and machines for gardening which release CO2
emissions. In cooperation with the FEZ Wuhlheide a CO2 balance was to be established. However, due to issues in data collection and a lack of resources the research has had to be
considered long-term project.
1. Einleitung
Treibhausgase sind die Hauptverursacher des drohenden Klimawandels. Um diesem entgegen
zu wirken, wurden internationale und nationale Abkommen beschlossen, welche die Reduzierung des Ausstoßes der auch Green House Gases (GHG) genannten Treibhausgase vorschreiben.
Die Bundesrepublik Deutschland hat das Ziel bis 2020 40 % des CO2-Ausstoßes von 1990 einzusparen [REG 10]. Um dieses Ziel langfristig erreichen und halten zu können, müssen alle
Aspekte des täglichen Lebens einbezogen werden. Immobilien gehören zu den Hauptverursachern des Gesamtenergieverbrauchs und damit des CO2-Ausstoßes, zum Beispiel werden in
den Vereinigten Staaten von Amerika 39 % [USG 05] des gesamten CO2-Ausstoßes durch die
Konstruktion und den Betrieb von Gebäuden verursacht.
Auch Freizeitanlagen der Bildung und Erholung bestehen zu einem hohen Anteil aus Gebäuden
und müssen umweltfreundlich gestaltet werden, bzw. die Einträge zum Klimawandel müssen
besser gemanagt werden. Deshalb soll ein System entwickelt werden, durch welches CO2Emissionen, unter Berücksichtigung der CO2-Bindung durch Vegetation, erfasst und vergleichbar gemacht werden. Der so errechnete Carbon Footprint (CF), CO2-Fußabdruck oder auch
CO2-Bilanz, ist ein Instrument, um ökologische Nachhaltigkeit zu messen, zu demonstrieren
und zu verbessern.
205
206
2. Grundlagen und Vorgaben
Für das Forschungsprojekt waren verschiedene Literatur- und Forschungswerke relevant. Der
folgende Abschnitt und die anschließende Grafik geben eine Übersicht über die wichtigsten
Veröffentlichungen:
Die internationale Grundlage für CF-Berechnungen sind die ISO Normen der 14040iger Reihe
[DIN 09]. Sie beschreiben das Vorgehen für Ökobilanzierungen und CF-Berechnungen, sind
aber in Bezug auf die Berechnung nicht eindeutig. Die ISO Normen empfehlen für die Berechnungen die Verwendung der Festlegungen und Werte für GHG des Green House Gas Protocols
(GHG-Protokoll) [GHG 04]. Das GHG-Protokoll hat sich als international verbreitete Grundlage
für CF-Berechnungen etabliert, gibt jedoch keine konkreten Handlungsanweisungen, wie der
CF berechnet wird. Ähnliche Grundlagenwerke sind die Veröffentlichungen des Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) [IPC 07]; sie enthalten strategische Konzepte und
geben daher ebenfalls keine genauen Handlungsweisen vor.
In Großbritannien hat sich der Carbon Trust [CAR 07] als Reglement zur Erfassung und Berechnung von CFs durchgesetzt. Er bietet Anleitungen dazu, wie die Berechnungen durchgeführt
werden sollen und stützt sich auf die Festlegungen des GHG-Protokolls. In Anlehnung an die
ISO Normen, gibt es in Großbritannien die „Publicly Available Specification 2050“ (PAS 2050)
[PAS 08], welche seit 2008 in der Endfassung als Richtlinie vorliegt. Die PAS 2050 und die Festlegungen des Carbon Trust verweisen aufeinander und bieten gemeinsam das derzeit wohl
vollständigste und praktikabelste System zur CF-Berechnung und sind der gesetzliche Standard in Großbritannien.
Die aktuell umfassendste Studie zu CF in Deutschland ist das „PCF Pilotprojekt Deutschland“
[PCF 09]. In diesem engagieren sich zehn Firmen mit unterschiedlichen Produktpaletten und
untersuchen den CF ausgewählter Produkte von der Herstellung über den Konsum bis zur Entsorgung. Begleitet wurde die Studie vom Öko-Institut e.V. [ÖKO 11], der auch im BAER2FITForschungsprojekt CF für Freizeitanlagen eine beratende Funktion einnahm. Der Öko-Institut
e.V. veröffentlicht außerdem die kostenfreie Datenbank GEMIS, die zur Berechnung von Ökobilanzen verwendet werden kann. In Deutschland gibt es derzeit keine eigene gesetzliche Regelung und es kann nur auf Projekterfahrungen zurückgegriffen werden.
Abb. 1: Überblick über die
wichtigsten Veröffentlichungen
zu CO2-Bilanzen
Auch wenn sich die deutschen und britischen Ansätze ähneln und auf der gleichen Normenfamilie basieren, gibt es Unterschiede in Aus- und Durchführung der Messungen und Kalkulationen.
Eine Zertifizierung des CF in Deutschland ist nur bei Einhaltung der ISO Normenfamilie 14040
möglich. Sie stellte deshalb die Grundlage für die Forschungsarbeit dar, wobei Einflüsse aus
den anderen Publikationen verarbeitet wurden. Beispielsweise sind die Arbeitsschritte, die in
den Veröffentlichungen des Carbon Trusts beschrieben werden, am einfachsten verständlich,
umsetzbar und mit den Vorgaben der ISO Normen kompatibel.
3. Carbon Footprinting
Der CF summiert alle Verursachungen und Speicherungen von CO2 auf. Dies kann sowohl für
ein bestimmtes Produkt über den gesamten Lebenszyklus, als auch in bestimmten Perioden
erfasst werden. Für das FEZ Wuhlheide ist ein CF in der Bewirtschaftungsphase vorgesehen.
Ziel ist es, eine Berechnungsmethode zu etablieren, die jährliche Vergleiche der CO2-Werte
zulässt.
In Anlehnung an die Regelungen des Carbon Trusts und der ISO Normen wurden die folgenden
Schritte als Grundlage für die CF Berechnung eingeführt:
Abb. 2: Aufgaben der Projektpartner bei der CO2-Bilanzierung
3.1 Vorbereitung
Zu Beginn werden in Abstimmung mit dem Kooperationspartner FEZ die Grenzen und Ziele des
Systems festgehalten: Die Betreiber des FEZ haben das Ziel, die nachhaltige Entwicklung, insbesondere auch in der ökologischen Komponente, stark voran zu treiben. Aus diesem Grund
wurde ein großes Sanierungsprojekt mithilfe von EU-Fördermitteln angestoßen, welches im
Sommer 2011 startete. Ein weiteres Ziel im BAER2FIT-Projekt zur Durchführung der CF-
207
208
Messung war es auch, die Bedeutung des Baumbestandes und grüner Freizeitanlagen für die
Luftqualität und Nachhaltigkeit im Allgemeinen zu verdeutlichen. Deshalb wurden die Bäume
auf dem FEZ-Gelände positiv in die Berechnung mit einbezogen.
Als Grenze des Systems wurde vereinbart, dass nur der Betrieb der Freizeitanlage betrachtet
wird (nicht der gesamte Lebenszyklus) und jährliche Vergleiche angestrebt werden. Die in die
Bilanz einzuberechnenden Größen wurden nach dem GHG Protokoll („Scopes“) festgelegt und
um die Vegetation erweitert. Einzuberechnen waren demnach:
Abb. 3: Komponenten der CO2-Bilanz von Freizeitanlagen
Zur Vorbereitung der Datenerhebung wurden Checklisten erstellt, welche die in Abb. 3 dargestellten Daten abfragen – jeweils die verbrauchte Menge und den Hersteller (für eventuelle
Nachverfolgung der genauen Produktdaten). Dies geschieht für jedes Gebäude oder auch
Gebäudeteil extra. So wird gewährleistet, dass später eine detaillierte Analyse der CO2-Verursachungen durchgeführt werden kann und durch Vergleiche Handlungsmöglichkeiten entwickelt werden.
Bezüglich der Software wurde entschieden, die kostenlose Datenbank GEMIS des Öko-Institut
e.V. als Grundlage zu verwenden. So ist eine langfristig gleichbleibende Methodik umsetzbar
und dem Kooperationspartner entstehen keine weiteren Kosten. Als Kontrollfunktion sollte
außerdem die Software LEGEP verwendet werden, die umfangreiche, lebenszyklusorientierte
Ökobilanzierung ermöglicht. LEGEP wurde zu diesem Zweck im Rahmen des Projektes zur ausschließlichen Verwendung durch die Hochschule und deren Studierenden angeschafft.
3.2 Berechnung
Zur Berechnung werden die Daten aus den Checklisten verwendet und mit den im GHG-Protokoll vorgegebenen Faktoren hochgerechnet. Auch die Datenbank GEMIS liefert Berechnungswerte. Bei der Datenerhebung gab es jedoch einige Herausforderungen, die im Abschnitt 4
„Besonderheiten bei der Erhebung des Carbon Footprints für Freizeitanlagen“ näher erläutert
werden. Bis zum Abschluss des Projektes konnten keine vollständigen Jahreswerte für einen
zertifizierbaren CF ermittelt werden. Daher wurden auch keine Berechnungen vollzogen. Die
Erhebung begann im Mai 2011, die ersten Jahreswerte für die Berechnung werden im Juni 2012
zur Verfügung stehen. Mitte 2011 begann parallel eine energetische Sanierung des FEZ Haupt-
gebäudes, daher sind die bis 2012 erhobenen Werte nicht repräsentativ für die tatsächliche
CO2-Bilanz. Die Daten werden deshalb auch in den Folgejahren erhoben.
3.3 Nachbereitung
Die Nachbereitung der CO2-Analyse beginnt mit der Einordnung der Ergebnisse. Da bisher
kaum Vergleichsdaten vorliegen, ist dies jedoch nur schwer möglich. Die Berechnung der CO2Bilanz sollte deshalb nach dem gleichen Maßstab auch in anderen Freizeitanlagen erfolgen.
Das FEZ Wuhlheide ist in seiner Ausprägung wohl einzigartig. Teile der Anlage wie Restaurant
oder Schwimmhalle könnten hingegen mit geeigneten Referenzobjekten gebenchmarkt werden.
Sinnvoll ist hierzu die Erarbeitung einer Skala wie in den Energieausweisen nach EnEV [ENE
09], die eine Einteilung anteilig nach bebauter/unbebauter Fläche ermöglicht. Bis eine solche
Einteilung möglich ist, muss die stetige Verbesserung der aktuellen CO2-Bilanz das Ziel sein
– bis hin zum Null-Emissions-Gebäude.
Die Ableitung von Verbesserungsvorschlägen zum CF geschieht über die Sensitivitätsanalyse.
Dabei werden einzelne Variablen verändert und die Auswirkung auf das Endergebnis beobachtet. GEMIS ermöglicht das Errechnen solcher so genannten Varianten und das Vergleichen
dieser hinsichtlich verschiedener Komponenten wie dem Energieverbrauch, den Kosten und
den CO2-Emissionen.
· Mögliche Variablen im FEZ sind:
· die Heizungsanlagen der Gebäude;
· die Lüftungsanlage im Hauptgebäude;
· Dämmwerte der Gebäude;
· die zur Grünpflege verwendeten Maschinen;
· die verwendeten Treibstoffe.
Für die Auswertung und Ableitung von Handlungsempfehlungen ist genaue Kenntnis der
verwendeten Anlagen wichtig. Diese Angaben können auch mithilfe der Checklisten bei der
Datenerhebung erfasst werden.
Durch die energetische Sanierung im FEZ-Hauptgebäude können die Komponenten Dämmwerte im Hauptgebäude sowie die Lüftungsanlage des Hauptgebäudes als Verbesserungsoptionen vernachlässigt werden. Eine erneute Veränderung würde unverhältnismäßig hohe
Aufwände bedeuten im Vergleich zu den möglichen Einsparungen des CO2-Ausstoßes. Hingegen könnte eine Analyse der Maschinen, der Treibstoffe sowie des Transportverhaltens der
Mitarbeiter Verbesserungspotentiale mit geringerem Aufwand aufdecken.
Wurden Aufwand und erwarteter Nutzen berechnet, so können die Verbesserungsvorschläge
dem FEZ Wuhlheide übergeben werden. Dieses muss dann in Abhängigkeit der vorhandenen
Fördermittel (Drittmittelfinanzierungen möglich) entsprechende Projekte zur Verbesserung
des CF einleiten. Auch hierbei muss eine Kontrolle der CO2-Bilanz durch die Hochschule er-
209
210
folgen, um den tatsächlichen Erfolg nachzuweisen und Erkenntnisse für weitere Projekte zu
erhalten.
Die Dokumentation ist ein sensibler Bereich im Forschungsprojekt. Festgehalten werden müssen alle in Abb. 2 genannten Schritte wie die Ziele und Grenzen, die erhobenen Daten, die Berechnungen und deren Ergebnisse, deren Interpretation, die Ergebnisse und Varianten der
Sensitivitätsanalysen und die Prüfungen von Handlungsempfehlungen. Nur so sind Transparenz und Reproduzierbarkeit der CF-Berechnung gewährleistet.
Energieausweise werden in öffentlichen Gebäuden ab 1.000 m2 ausgestellt. Nach diesem Vorbild sollte auch der CF in einem Infoblatt ausgestellt werden. Dabei müssen CO2-Emissionen
und die Speicherung durch Bäume getrennt ausgestellt werden, dies ist eine Festlegung der
ISO 14040. Die Ausstellung des CF kann mit der oben beschriebenen Skala oder aber im Vergleich mit durchschnittlichen CO2-Emissionen eines Einfamilienhauses oder eines Bürogebäudes erfolgen.
4. Besonderheiten bei der Erhebung des Carbon Footprints für
Freizeitanlagen
Bei der Durchführung des Forschungsvorhabens ergaben sich Hindernisse. Diese sind nicht
spezifisch für Freizeitanlagen, werden jedoch bei vielen Freizeitanlagen der öffentlichen Hand
eintreten und müssen deshalb in Folgeprojekten (zur CO2-Bilanzierung in Freizeitanlagen) beachtet werden.
4.1 Besonderheiten
Der CO2-Fußabdruck erfasst alle CO2-Emissionen, die durch die Aktivitäten der Organisation
verursacht werden. Bei einer Freizeitanlage umfasst dies auch die Maschinen zur Grünpflege.
Um eine möglichst genaue Hochrechnung der CO2-Emissionen durch diese Geräte zu erhalten,
muss der Verbrauch an Treibstoff erfasst oder eingeschätzt werden, um die Abgabe berechnen
zu können. Eine genaue Auflistung dieser Daten konnte nicht kurzfristig bereitgestellt werden.
Mit dem Kooperationspartner wurde vereinbart, dass diese Daten zukünftig gesondert gesammelt werden, um die Berechnung des CF zu ermöglichen.
Die Medienverbräuche können nicht nach Verursachern getrennt erfasst werden, dies ist vor
allem auf den langen Bestand der Anlage zurückzuführen. So sind Sensitivitätsanalysen und
die Ableitung von Handlungsempfehlungen aus diesen erschwert. Daher sollte von vornherein
eine genaue Aufnahme der beteiligten Anlagen, deren Leistungen und Energieverbräuche erfasst werden, um dennoch für die Freizeitanlage effektive Handlungsempfehlungen geben zu
können.
Bei einer öffentlichen Freizeitanlage besteht, verglichen mit modernen Büroneubauten, oft
ein geringeres Investitionsvolumen. Die im CF errechneten Werte könnten deshalb verhältnismäßig schlecht erscheinen. Daher sind die Anreize diese CO2-Werte zu präsentieren eher ge-
ring. Es ist außerordentlich positiv zu bewerten, dass das FEZ Wuhlheide eben diesen Wert
aktiv mitgestalten wird und so den Weg für CO2-Bilanzierungen anderer Freizeitanlagen ebnet.
Das geringere Investitionsvolumen wird auch auf die Verbesserung des CF einen Einfluss
haben, da Handlungsempfehlungen in Form von Neuanschaffungen und eventuellen Umbauten nicht kurzfristig erfüllt werden können. Langfristig gesehen und insbesondere durch weitere Kooperationen mit Hochschulen und Wirtschaftsunternehmen kann das FEZ einen
wertvollen Beitrag zur CO2-Einsparung leisten und eine Vorreiterrolle einnehmen.
4.2 Neue Ausrichtung der Projektarbeit
Aufgrund der beschriebenen Gegebenheiten wurde gemeinsam mit dem Kooperationspartner
FEZ entschieden, die Datenerhebung im Mai 2011 zu starten und über die gesamte Dauer der
energetischen Sanierung zu erfassen. Nach Abschluss der Sanierung soll die Berechnung des
CF in einem ausgekoppelten Studierendenprojekt erfolgen. In dieser Arbeit wird nicht nur die
CO2-Bilanz berechnet, sondern auch die Auswirkungen einer energetischen Sanierung auf den
CF einer Freizeitanlage analysiert.
Abb. 4: Übersicht langfristiges
Forschungsvorhaben
5. Zusammenfassung
Die CO2-Bilanzierung ist zukunftsweisend. Neben der Bedeutung für die ökologische Nachhaltigkeit bringt die Erfassung der Daten auch einige ökonomische Vorteile für Freizeitanlagen.
So werden Umwelteinwirkungen minimiert, die Bedeutung des Baumbestandes und damit der
grünen Freizeitanlagen verdeutlicht. Zudem werden die Möglichkeiten zum Benchmarking der
Freizeitanlagen untereinander und das Management gestärkt. Jedoch birgt die Ersterfassung
der CO2-Bilanz hohe Aufwände: für die Freizeitanlage in der Verwaltung und für die begleitende Hochschule im Bereich der Forschungsvorbereitung und -auswertung. Deshalb müssen
die Projekte langfristig ausgelegt werden und für wirkliche Erfolge über mehrere Erfassungsperioden andauern. Im Forschungsprojekt wurde der Anstoß zur langfristigen Datenerfassung
zur Berechnung des CO2-Fußabdrucks des FEZ Wuhlheide gelegt und wird in weiterführenden
studentischen Arbeiten vollendet.
211
212
Literatur
[CAR 07]
[ENE 09]
[GHG 04]
[IPC 07]
[ÖKO 11]
[PAS 08]
[PCF 09]
[REG 10]
[USG 05]
[VER 97]
Carbon Trust (2007): Carbon Footprinting. An Introduction for Organisations, verfügbar über http://www.carbontrust.co.uk [DIN 09] Deutsches Institut für Normung (2009): DIN EN ISO 14040. Umweltmanagement – Ökobilanz – Grundsätze
und Rahmenbedingungen.
Bundesregierung (2009): Energie-Einspar-Verordnung 2009, Bundesgesetzblatt,
Jahrgang 2009, Teil I, Nr. 23., Bundesanzeiger Verlag, 30. April 2009, Seite 954
bis 989, verfügbar über http://www.enev-online.org/enev_2009_volltext/
index.htm.
The Green House Gas Initiative (2004): Corporate Accounting and Reporting Standard, verfügbar über http://www.ghgprotocol.org/standards/publications.
Intergovernmental Panel on Climate Change (2007): IPCC Fourth Assessment
Report: Cliamte Change, verfügbar über http://www.ipcc.ch/publications_and_data/
publications_and_data_reports.shtml.
Öko-Institut e.V. (2011): Globales Emissions Modell Integrierter Systeme (GEMIS)
Version 4.6, verfügbar über http://www.gemis.de/de/index.htm.
Publicly Available Specification (2008): PAS 2050. Specification for the assessment of the life cycle greenhouse gas emissions of goods and services.
Product Carbon Footprinting Pilotprojekt Deutschland (2009): Ergebnisbericht:
Product Carbon Footprintig – Ein geeigneter Weg zu klimaverträglichen Produkten
und deren Konsum, verfügbar über http://www.pcf-projekt.de/main/results/
results-reports/.
REGIERUNGonline (2010): Das Energiekonzept 2050, verfügbar über
http://www.bundesregierung.de/Content/DE/HTML/Breg/Anlagen/infografikenergie-textversion,property=publicationFile.pdf.
U.S. Green Building Council (2005): Buildings and Climate Change, verfügbar über
http://www.documents.dgs.ca.gov/dgs/pio/facts/LA%20workshop/climate.pdf.
Vereinte Nationen (1997):Protokoll von Kyoto zum Rahmenübereinkommen der
Vereinten Nationen über Klimaänderungen, verfügbar über http://www.bmu.de/
klimaschutz/internationale_klimapolitik/kyoto_protokoll/doc/5802.php.
213
214
Nachweisverfahren und Methoden für die Auslegung und das
Betreiben von Sonderbauten
Teilaspekt: Energieeinsparungen und Prozessoptimierung in Tiergehegen
Prof. Dipl.-Ing. Katja Biek | Beuth Hochschule für Technik Berlin und
Dipl.-Ing. (FH) Thomas Tian | Ingenieurgesellschaft Prof. Michael Lange mbH
Kurzfassung
Die Entwicklung von „Innovativen Methoden und Verfahren für den Bau und Betrieb von Tierund Freizeitanlagen“ ist für den wirtschaftlichen und ökologischen Betrieb von Sondergebäuden notwendig. Seit 2006 werden im Rahmen von EFRE und ESF geförderten Forschungsprojekten und Kooperationen Daten erhoben und ausgewertet. Ziel dieser Datenerhebungen ist
die Entwicklung von nachhaltigen und ressourcenschonenden Betriebsweisen für bauliche
und technische Anlagen. Diese Anlagen sollen für alle Nutzergruppen das Optimum hervorbringen. Die Nutzergruppen lassen sich im Spannungsdreieck Tier/Zoologie – Besucher – Gebäude und Technik darstellen. Die Nutzergruppen Tier- und Besucher haben völlig
unterschiedliche Behaglichkeitsempfindungen. Schwerpunkt der Forschung und Entwicklung
ist hierfür einen geschlossenen Kreisprozess zu generieren, Handlungsempfehlungen zu erstellen und Standards für den Bau und Betrieb zu entwickeln.
Abstract
The development of the “innovative methods and procedures for the construction and operation of animal and leisure time facilities” is necessary for the economic and ecological operation of special constructions. Since 2006 in line with the EFRE and ESF funded research
projects and cooperation data are compiled and evaluated. The aim of the data collection is
the development of sustainable and resource friendly operation methods for structural and
technical facilities. These facilities should perform their optimum for their user groups. The
user groups are displayed in the triangle animal/zoology- visitors- buildings. The user group’s
animal- and visitors have a completely different comfort feeling. Focus of the research and
development is to generate a closed circular process, to create process recommendations
and standards for the construction and operation.
1. Einleitung
Für die Mehrzahl der bestehenden und der neu zu errichtenden Gebäuden gibt es gesetzliche
und technische Regeln sowie Berechnungsgrundlagen. Betrachtet man Sonderbauten wie die
Tiergehege (Bsp.: Orang-Utan-Haus) gibt es keine bindenden Auslegungs- und Berechnungsgrundlagen. Die existierenden Definitionen können auf diese Gebäude selten angewandt werden. Die Praxis zeigt, dass Planungs- und Ausführungsfehler zu Bauschäden und technischen
Fehleinschätzungen kommen. Die Folgen sind hohe Betriebskosten, kurze Lebenszyklen, teilweise Krankheitsfeststellungen und Unbehaglichkeitsempfindungen bei den Besuchern: „SickBuilding-Syndrom“. Die Notwendigkeit neuer Verfahren spiegelt sich auch auf der politischen
215
216
Nachweisverfahren und Methoden für die Auslegung und das Betreiben von Sonderbauten
Ebene wieder. Im Rahmen des Klimaschutzprogramms der Bundesrepublik Deutschland sollen
die Treibhausgasemission bis zum Jahr 2020 um 36 % und bis zum Jahr 2050 sogar um 80 % bis
95 % reduziert werden. Bezugsjahr ist das Jahr 1990. Diese Forderungen müssen auch von den
Betreibern der Tier- und Freizeiteinrichtungen mit ihren Sonderbauten umgesetzt werden. Das
Energieeinspargesetz regelt die Wärmeverbrauchswerte (Primär- und Endenergie) für Wohn- und
Nichtwohngebäuden. Die Energieausweise veranschaulichen die Bedarfswerte des jeweiligen
Gebäudes mit einem Referenzobjekt gleichen Typs. Für Tiergehege gibt es weder Nutzungsprofile
noch Referenzgebäude. Ein Vergleich oder Bezug der Gebäude unter- und zueinander ist nicht
möglich. Erste Ansätze zur Erstellung eines Referenzgebäudes werden im Rahmen dieses und
ergänzende Forschungsprojekten zum Thema „Innovative Methoden für den Bau und Betrieb
von Sonderanlagen in den Bereichen der Tier- und Freizeitanlagen“ entwickelt.
2. Nachweisverfahren und Methoden
Der Allwetterzoo Münster erkannte als erster Zoo die Notwendigkeit einer „zukunftsorientierten und unabhängigen Energieversorgung mit möglichst hoher CO2-Minderung“. Der Allwetterzoo Münster befindet sich auf einem 30 Hektar großen Areal. Der Zoo besitzt mehr als 35
Gebäude, ca. 3050 Tiere aus über 300 Arten. Die Versorgung der Gebäude erfolgt über drei
Heizkessel mit einer gesamten Heizleistung von 4,7 MW, einem städtischen Blockheizkraftwerk und einer Fernwärmetrasse mit einer Länge von Rund 4,8 km. Der Zoo einschließlich der
technischen Versorgung wurde im Jahr 1974 errichtet.
Seit 1995 hat der Zoo prospektiv Energiedaten gesammelt und archiviert. Diese fundierten
Daten hat der Allwetterzoo Münster dem Teilvorhaben Bau und Betrieb zur Verfügung gestellt.
Sie sind Grundlage für die ersten theoretischen Betrachtungen. Anhand der Datenanalyse werden Einsparpotenziale herausgearbeitet. Für eine umfassende Analyse sind sämtliche Wärmeverteilungen zu betrachten; dazu gehören die hydraulische Analyse der Fernwärmetrasse,
Berechnung zum Strömungsverhalten und die Herleitung von Lastprofilen. Die drei Heizkessel
werden auf ihre Wirtschaftlichkeit, die Kesselfolgeschaltungen und Leistungen hin untersucht.
Das Blockheizkraftwerk wird auf Wirtschaftlichkeit, thermische und elektrische Leistung hin
überprüft. Von den 35 Häusern wurden für 28 Gebäude Datenblätter entwickelt, um Wartungsintervalle zu optimieren und eine FM-gerechte Betreibung in den Ablauf zu implementieren.
Für die 28 Häuser sind Bestandsschaltschemen erstellt. Diese Schaltschemen dienen der hydraulischen Analyse der Installationen im Gebäude. Auch hieraus werden Energieeinsparpotenziale entwickelt und in ein umfassendes Instandsetzungskonzept eingearbeitet. Die seitens
des Allwetterzoos Münster erfolgten wärmedämmtechnischen Instandsetzungsmaßnahmen
sowie die Einführung einer zentralen Gebäudeleittechnik, haben auf der Betreiberseite bereits
zu ersten Energieeinsparungen geführt. Die Systematisierung und die weiterführenden Planungen und Forschungen erfolgen im Rahmen des Projektes ZoÖko.
2.1 Objektbeispiel – Orang-Utan-Haus
Nachfolgend wird am Orang-Utan-Haus die Vorgehensweise zum Energieausweis aufgezeigt.
Hierfür ist es notwendig Nutzungsprofile und Nutzeranforderungen zu kennen und zu reali-
sieren. Für die Tierhaltung ist im Orang-Utan-Haus ganzjährig eine Raumlufttemperatur von
24 °C und 70 % relativer Feuchte notwendig. Das sind die Anforderungen auf der Gehegeseite
(Tierseite). Auf der Besucherseite sollen für den Menschen behagliche Zustände erzeugt werden. Nach DIN EN ISO 7730 ist dies bei leichter Bekleidung im Sommer 26 °C Raumlufttemperatur und 40 % bis 60 % relativer Feuchte. Die Raumluftgeschwindigkeit sollte die 0,2 m/s im
Nackenbereich nicht überschreiten. Eine Analyse der Besucherzeiten ergibt jedoch, dass die
Besucher meist in den Wintermonaten in die Gehege hineingehen. Im Winter ist die Bekleidung
warm, d. h. die Besucher fühlen sich unter den vorherrschenden Zuständen unwohl.
v.links:
Abb. 1: Innenaufnahme eines Heizkörpers,
(Quelle: Beuth HS, Prof. Biek, FA V T.Tian)

Abb. 2: Glasfassade, (Quelle: Beuth HS, Prof. Biek, FA V T.Tian)
Abb. 3: Außenaufnahme des Windfanges,
(Quelle: Beuth HS, Prof. Biek, FA V T.Tian)
2.2 Vorgehensweise
Im ersten Schritt werden die äußere Hülle mittels thermografischer Aufnahmen auf Gebäudeundichtigkeiten und Wärmebrücken hin untersucht und analysiert. Es wird festgestellt, dass
die Wärmedämmung und die Attikaeinbindung undicht sind. Des Weiteren werden Wärmebrücken in der Glasfassade festgestellt. Die Aufhängung des bestehenden Foliendaches ist
thermisch nicht getrennt. Diese bauphysikalische Analyse der Außenhaut wird mit der der Innenhaut des Geheges abgeglichen. Die Tore (auf der Tierseite) und die Innenseiten der Glasfassade zeigen Materialschädigungen durch Kondensat und Wärmebrücken auf. Im nächsten
Schritt werden alle physikalischen Größen auf verschiedenen Höhenniveaus gemessen. Die
Kenntnis über die Raumtemperaturen im Gebäude über die Höhe gibt Aufschlüsse, wie diese
auf die Behaglichkeit der Tiere und Besucher einwirken. Zur erkennen ist, dass sowohl auf der
Gehegeseite als auch auf der Besucherseite annähernd gleiche Temperaturschichtungen herrschen. Im weiteren Verlauf werden die Luftgeschwindigkeiten im Gebäude an ausgewählten
Stellen und Höhen, mit und ohne mechanische/r Lüftung, gemessen. Es sind Verwirbelungen,
Turbulenzen und lokale ruhende Luftschichten festzustellen. Anhand dieser Ergebnisse lassen
sich Strömungsprofile im Gebäude nachbilden. Tiergehege weisen in der Regel komplexe kubische Formen auf. Deshalb ist eine detailgetreue Nachbildung ohne Plangrundlagen nur bedingt möglich. Zur Verifizierung und Nachbildung werden im Gebäude Rauchversuche
durchgeführt, aufgezeichnet und ausgewertet. Feststellbar ist, dass die Aussagen der Tierpfleger und der Besucher hinsichtlich der unbehaglichen Zustände auf der Gehege- und Besucherseite visualisiert widergespiegelt werden. Im Besucherbereich ist ein Großteil der
217
218
Fläche mit stehenden Luftschichten „befüllt“. Auf der Gehegeseite sind Turbulenzen im Hauptaufenthaltsbereich der Orang-Utans festzustellen. Die Herausarbeitung der Energieeinsparpotentiale erfolgt mittels der gemessenen Größen. Es werden die Gebäudegeometrien in 2D
und 3D modelliert. Die 2D Modulation fungiert als klassischer Planstand für die FM-gerechte
Betreibung. Das 3D-Modell wird für die Ermittlung zonenbezogener Heiz- und Kühllasten verwendet. Weiterhin wird auf Basis des 3D-Modells die numerische Simulation generiert. Es
werden die gemessenen Zustände als thermische und strömungstechnische Simulation nachgebildet. Parallel dazu werden in der Simulation Parameter verändert, um Einsparpotentiale
und Optimierungen herauszuarbeiten. Auf Basis dieser Werte kann ein theoretischer bedarfsabhängiger Energieausweis erstellt werden. Die vorliegenden gemessenen Verbrauchsdaten
ermöglichen die Erstellung eines verbrauchsabhängigen Energieausweises. Der Vergleich dieser beiden Ausweise sowie die rechnerische Optimierung des bedarfsabhängigen Ausweises
geben Aufschluss über das Einsparpotential. Für das Orang-Utan-Haus können beim Einsatz
von regenerativen Energien sowie einer wärmedämmtechnische Instand gesetzten Fassade
26 % Primärenergie und 26 % C02 Ausstoß eingespart werden. Diese bedarfsabhängigen Energieausweise werden erstmalig für Tiergehege erstellt. Die Eingabedaten können als Grundlage
für ein entsprechendes Referenzgebäude für ein Orang-Utan-Haus genutzt werden. Weiterhin
können andere Zoos auf diese zugreifen und „ihre“ Gebäude bedarfsabhängig optimieren.
Abb. 4: Innenaufnahme eines
Heizkörpers, (Quelle: Beuth HS,
Prof. Biek, FA V T.Tian)
Abb. 5: Wärmebildaufnahme Außenfassade, (Quelle: Beuth HS,

Abb. 6: Außenaufnahme des
Windfanges, (Quelle: Beuth HS,
2.3 Strömungssimulationen OpenFOAM®
Die Simulation des Innengeheges des Orang-Utan-Hauses ist mit dem analytischen Ansatz
einer instationären Reynolds gemittelter Navier-Stokeschen Gleichung mit dem BoussinesqAnsatz für den thermischen Auftrieb durchgeführt. Im ersten Schritt der Computer Fluid
Dynamics (CFD) Simulation muss ein geeignetes Netzgitters erstellt werden. In der freiprogrammierbaren Software OpenFOAM ist ein einfaches Netzgenerierungstool für blockstrukturierte Gitterformen integriert. Für die üblicherweise komplexeren Geometrien, die in der
numerischen Strömungssimulation benötigt werden, ist diese Applikation wenig geeignet.
Das für das Orang-Utan-Haus verwendete strukturierte Berechnungsnetz besteht aus ca. 3
Millionen Hexaeder-Kontrollvolumen, die sich an den dreidimensionalen Geometrienoberflächen anpassen. Das erschaffene Netzgitter ist entscheidend für die Qualität der Voraussage
einer Simulation. Je feiner das Netz ist, umso kleiner sind die Diskretisierungsfehler bei der
numerischen Lösung. Das 3D-Modell ist Grundgerüst für die adaptive Netzgenerierung. Die
Abb. 7: Simulation des Innengehege der Orang-Utan, (Quelle:
Beuth HS, Prof. Biek, FA V T.Tian)
Abb. 8: vernetztes Orang-UtanHaus, (Quelle: Beuth HS, Prof.
Biek, FA V T.Tian)
Abb. 9: Simulation des Zuluftstrahls, (Quelle: Beuth HS, Prof.
Biek, FA V T.Tian)
Rauchversuche und die Messreihen dienen zum einen der Verifizierung der numerischen
Simulation und zum anderen sind sie Kalibriermaß.
2.3 Referenzgebäude/Nutzungsprofile
Die umfangreiche Vornorm DIN EN 18599 besteht aus 10 Teilen. In Teil 1 werden alle möglichen
Energieflüsse für alle Gewerke bezogen auf ein Nichtwohngebäude aufgeführt. Der Teil 10 beschreibt Nutzungsprofile und Referenzgebäude. Die übrigen Teile befassen sich mit den einzelnen technischen Gewerken. Schwerpunkt dieser Forschung und Entwicklung ist die
Erstellung eines allgemeingültigen Nutzungsprofils für Sondergebäude. Das beschriebene
Orang-Utan-Haus kann hierfür herangezogen werden. Es können Nutzungszeiten sowohl jährlich als auch täglich benannt werden. Hierbei ist zu unterscheiden, ob es sich um die Gehegeoder Besucherseite handelt. Die Gehegeseite wird in den Wintermonaten 24 h genutzt, die
Besucherseite nur zu den Öffnungszeiten des Zoos; saisonal schwankend. Des Weiteren können für diese beiden Bereiche Raumkonditionen festgelegt werden. Forschungs- und Entwicklungspotential liegt hierbei in der „Trennstelle“ zwischen den Anforderungen durch das
Tier/Zoologie und den Besucher auf der anderen Seite; vgl. Spannungsdreieck. Die technischen Anlagen müssen nicht nur für ein personenbezogenen, sondern auch für einen tierbezogenen Mindestluftwechsel ausgelegt werden. Weiterhin sind die dynamischen Zustände
durch das ständige Öffnen und Schließen der Türen durch die Besucher einzubeziehen. Die
Beleuchtung hat in Tiergehegen eine besondere Bedeutung. Auf der Besucherseite müssen
die Beleuchtungsstärken für Wegebeleuchtung mind. 100 Lux eingehalten werden. Die Tiere
und die Vegetation wiederum erfordern Beleuchtungsstärken ähnlich des Tageslichts (10.000
Lux bis 20.000 Lux) und UV-Durchlässigkeiten, die von denen der Wegeanforderungen abweichen. Die Personenbelegung ist für Tiergehege völlig neu zu definieren. Eine Einteilung in
„gering, mittel, hoch“ kann nicht angewandt werden. Ähnliches gilt für die internen Wärmequellen. In diesen beiden Punkten sind Analogien aus den Bereichen Versammlungsstätten
und Veranstaltungsräume herzustellen. Aktuell werden von weiteren zoologischen Einrichtungen Daten erfasst, um für diese Bereiche Systematiken und Nutzungsprofile zu erstellen.
3. Zusammenfassung
Die Nachbildung von Lebensräumen und die Errichtung von Klimahüllen sind ein weites und
weitgehend unerforschtes Gebiet. Im Rahmen dieser Forschung und Entwicklungstätigkeit
219
220
Abb. 10: Energieausweis des
Orang-Utan- Haus, Deckblatt,
(Quelle: Beuth HS, Prof. Biek, FA
V T.Tian, BanTec GmbH)
Abb. 11: Energieausweis Ist-Verbrauch, (Quelle: Beuth HS, Prof.
Biek, FA V T.Tian, BanTec GmbH)
Abb. 12: Energieausweis beim
Einsatz von regenerativen Energien, (Quelle: Beuth HS, Prof.
Biek, FA V T.Tian, BanTec GmbH)
liegt der Schwerpunkt auf den Schnittstellen zwischen den einzelnen Nutzergruppen. In weiteren Verlauf müssen die Schnittstellen zwischen den baulichen, den materialtechnischen und
den technischen Bereichen weiter untersucht werden. Die Entwicklung der Foliendächer und
deren Konstruktionen haben ebenfalls Einfluss auf den Bau und Betrieb dieser Sondergebäude. Der Klimawandel und die Notwendigkeit der ressourcenschonenden und nachhaltigen
Energieverwendung erfordern die konsequente Weiterentwicklung von regenerativen und
energieeffizienten Techniken. Dazu gehören neue Speichermöglichkeiten wie Latentwärmespeicher, Vakuumdämmung, der Einsatz von Solarenergien zum Kühlen und Heizen sowie moderne und gebäudebezogene Betreiberkonzepte. Im weiteren Verlauf werden diese Themen
auf und für andere Sonderbauten und Tiergehege untersucht. Verschiedene Tierarten haben
unterschiedliche klimatische Anforderungen, die jeweils baulich und technisch nachgebildet
werden müssen. In diesen Zusammenhang ist auch die Verwendung der natürlichen Ressource
Wasser zu benennen. Es gilt der Leitsatz, moderne Lebensräume bedürfen zeitgemäßer Ansätze in allen Bereichen.
Literatur
[DIN 1859]
[BIEK]
[BIEK]
[BIEK]
DIN V 18599; (2005): Energetische Berechnung, Bilanzierung, Bewertung von
Gebäude und Erstellung von Energieausweisen, Beuth Verlag.
BAER2FIT; (2010):Innovative Entwicklungen für Freizeitanlagen der Bildung und
Erholung, Beuth Hochschule für Technik Berlin.
BAER-Projekt; (2008):Innovative Entwicklungen für Freizeitanlagen der Bildung
und Erholung, Beuth Hochschule für Technik Berlin.
Forschungsbericht; (2010): Forschungsbericht 2010, Beuth Hochschule für Technik Berlin.
[ZOO]
[ISO 7730]
[TIA 2009]
[TIA 2010]
Energiebericht Allwetterzoo; (2011): Zukunftsorientierte und unabhängige Energieversorgung im Allwetterzoo Münster mit möglichst hoher CO2-Minderung.
DIN EN ISO 7730; (1995): Ergonomie der thermischen Umgebung, Beuth Verlag.
Anwendung eines 6-DOF RANSE-Solver; (2010), Dipl.-Ing. (FH) Thomas Tian.
Tian, De Villiers, Jackson, Campos, Schumacher; (2010): Climate control and HVAC
simulation for occupied spaces, Engys Ltd.; London.
221
222
Dipl. Agr. Ing., Dipl. Vet. Ing. (FH) H. Jörg Adler, Dirk Heese | Allwetterzoo Münster
Kurzfassung
Der Allwetterzoo Münster wurde am 2. Mai 1974 auf dem Gelände in der Sentruper Straße 315
eröffnet. Die Fläche des Allwetterzoos Münster beträgt 30 Hektar. Auf diesen 30 ha befinden
sich 35 Gebäude. Derzeit hat der Allwetterzoo rund 3050 Tiere aus über 300 Arten. Der Allwetterzoo Münster hat sich dem Umweltschutz verpflichtet. Neben der Nachbildung von Lebensräumen zum Wohle der Tiere soll auch Energie gespart werden. Nur so ist die Umwelt und
der Lebensraum von Tier und Mensch zu schützen. Der Allwetterzoo Münster entwickelt zur
Erreichung der Ziele reichhaltige Energiesparkonzepte, welche individuell für die einzelnen
Gebäude und Gehege ausgearbeitet und dem Publikum zugänglich gemacht werden. Auf diese
Art und Weise kann der Besucher sowohl den Lebensraum der Tiere nachempfinden als auch
den Weg der „Energie“ nachvollziehen.
Abstract
Allwetterzoo Münster was opened on May 2nd 1974 on the grounds at the Sentruper Straße
315. The area of the zoo amounts to 30 hectares. On these 35 hectares 35 buildings are located. Presently the zoo houses about 3050 animals in 300 species. Allwetterzoo Münster
has committed to environmental protection. When constructing enclosures, not only the wellbeing of the animals is considered by modelling their natural habitats, but also energy saving
measures are significant. Thus the environment as well as the habitats of man and animal
can be protected. For the realization of these aims, Allwetterzoo Münster develops far-reaching energy saving concepts. These are worked out individually for each house and enclosure and are explained to the public. Thus the visitors can understand the animal habitat as
well as comprehend the path of energy.
1. Einleitung
Der Allwetterzoo Münster hat 1995 begonnen, die Verbrauchsdaten aufzuzeichnen und aufzuschlüsseln. Die energetische Versorgung des Allwetterzoo Münster erfolgt über drei Heizkessel sowie ein städtisches Blockheizkraftwerk. Insgesamt stehen den Gebäuden und
Gehegen des Allwetterzoos rund 4,7 MW Heizleistung zur Verfügung. Die Wärmeverteilung erfolgt mittels einer Fernwärmetrasse, welche rd. 4,8 km lang ist. Die Fernwärmetrasse wurde
ebenfalls im Jahre 1974 errichtet. Eine systematische Analyse der Verbrauchs- und Anschlussdaten ergibt auf der Energieseite Einsparpotentiale. Eine Umstellung auf regenerative und
ressourcenschonende Energieträger sowie einen reinen Gasbetrieb der Kessel hat CO2-Einsparungen auf der Erzeugerseite zur Folge. Der Allwetterzoo Münster setzt somit konsequent
die Forderung der Bundesregierung zur CO2-Einsparung 36 % bis zum Jahre 2020 um und folgt
seinem Leitsatz „Zukunftsorientierte und unabhängige Energieversorgung im Allwetterzoo
Münster mit möglichst hoher CO2-Minderung“.
2. Realisierungsmaßnahmen
2.1 Wärmeerzeugung und Wärmeverteilung
Im Rahmen der Modernisierungs- und Instandsetzungsmaßnahmen wird die Fernwärmetrasse
energetisch beurteilt. Gemeinsam mit der Beuth Hochschule für Technik Berlin, der BAnTec
GmbH, ein Institut für Planung und Beratung, diversen Studentenprojekten sowie Bachelorund Masterarbeiten werden moderne und zeitgemäße Verfahren für den Betrieb und die Instandsetzung entwickelt. Eine Nachrechnung und eine hydraulische Analyse der Fernwärmetrasse sowie ein hydraulischer Abgleich mit den einzelnen Abnehmern ergibt, dass die
Fernwärmetrasse, bezogen auf die bereits realisierten Energieeinsparmaßnahmen, überdimensioniert ist. Des Weiteren handelt es sich bei der Fernwärmetrasse um eine 1974 errichtete Leitung, welche zum damaligen Zeitpunkt für Betriebstemperaturen von 110/90 °C
ausgelegt wurde. Heute wird die Trasse mit einer Vorlauftemperatur von 90 – 80 °C und einer
Rücklauftemperatur von 70 – 60 °C betrieben. Bereits realisierte Instandsetzungsmaßnahmen
lassen theoretisch eine Betreibung als reine Niedertemperaturanlage zu. Weitere energetische
Analysen der Fernwärmetrasse ergeben, dass die zwei Hauptabnehmer, Naturkundemuseum
und Pferdemuseum, wärmetechnische Anforderungen auch in den Sommermonaten haben.
Heizstation und Trasse werden während der Sommermonate vor allem für diese Abnehmer
betrieben. In der kalten Jahreszeit stellen sich Temperaturspreizungen von 18 K (Kelvin) ein.
In den Übergangsmonaten sinkt die Temperaturdifferenz auf 12 K, in den Sommermonaten auf
8 – 10 K (vgl. Abb.1). Unter energetischen Gesichtspunkten besteht hier ein Optimierungspotential. Es werden Einzelmaßnahmen entwickelt, um dieses Einsparpotential herauszuarbeiten und gleichzeitig den CO2-Ausstoß für die Umwelt zu reduzieren. Nach VDI 2067 besitzt
das Nahwärmenetz eine störungsfreie Nutzungs- und Lebensdauer von 30 Jahren. Ziel ist die
Kombination einer technisch optimierten und wirtschaftlichen Nahwärmetrasse in Verbindung
mit regenerativen Energien und Photovoltaikanlagen, die die Heizenergieanforderungen für
das benötigte Warmwasser im Sommer decken.
Abb. 1: Monatliche Temperaturverläufe der Nahwärmetrasse
im Jahr 2009
(Quelle: Daten Allwetterzoo
Münster „Jahresverbrauch 2009“,
BAnTec GmbH)
Weiteres Potential liegt in den zooeigenen Gebäuden. Die Auswertung der Verbräuche sowie
die Einbeziehung der prospektiven Sofortmaßnahmen ergibt eine optimierte Betreibung der
Trasse. Für das Naturkundemuseum (LWL Landschaftsverband Westfalen-Lippe) wird eine
223
224
separate und dezentrale Energieversorgung eingeführt. Diese Optimierungen ergeben bereits
für das Jahr 2012 ein Einsparpotential von 753,75 kWh/a CO2- 157 kg/a (ca. 0,2 t/a). Mit den
Stadtwerken wird ein neues Blockheizkraftwerk (BHKW) für den Allwetterzoo Münster generiert, welches mit Biogas betrieben wird. Somit wird die Energieerzeugerseite um ein Vielfaches verbessert. In den Sommermonaten kann die Wärmeerzeugung vollständig über das
thermisch geführte BHKW erfolgen (vgl. Tab. 1).
Wärmeverbrauchsdaten des Allwetterzoo Münster Mittelwert 2005 – 2009
gemittelter Jahresverbrauch an Wärme
7027165
kWh/a
benötigte Kesselleistung (thermische Anschlussleistung)
des BHKWs zur Deckung des sommerlichen Wärmebedarfs
1278
kWth
gemittelter Jahresverbrauch an Strom
675960
elektrische Anschlussleistung des BHKWs
150
kWelektr
Stromerzeugung des BHKWs (sich ergeben Stromausbeute)
825000
kWh/a
Tab. 1: Verbrauchsdaten und Anschlusswerte für das BHKW (Quelle: Daten Allwetterzoo Münster, BAnTec GmbH)
2.2 Auswirkung auf den Nutzer; Beispiel: Orang-Utan-Haus
Das Orang-Utan-Haus wurde im Jahre 2000 errichtet und hat ein Gebäudevolumen von rund
6.700 m3. Es ist eines der ersten Tierhäuser, die den Lebensraum von Orang-Utans nachbildeten. Es werden Vorteile von Foliendächern zu konventionellen Dächern genutzt. Im Jahre 2000
ist das Orang-Utan-Haus eines der modernsten Gebäude für Tiere. Die Anforderungen an die
Technik und den Bau zum einen durch die Zoologie und zum anderen durch den Besucher
haben zur Folge, dass das Gebäude und die Gebäudehülle bauphysikalisch stark beansprucht
werden. Des Weiteren werden aufgrund der Luftführung, der Heizsysteme sowie der tropischen
Vegetation im Gebäude hohe Luftfeuchtigkeiten gemessen. Die bauphysikalischen Schädigungen haben Wärmebrücken zur Folge. Eine systematische Untersuchung der Bauteile der
technischen Anlagen sowie des Besucherverhaltens im Abgleich mit den Tieren ergeben Einsparpotentiale, die sich positiv auf die Nahwärmeversorgung auswirken. Die wärmedämmtechnisch instandgesetzte Fassade spart rund 26 % Primärenergie ein. Hierbei wird der
Abb. 2: Einsparpotenzial beim Einsatz von erneuerbaren Energien über die Übergangsmonate
März – Oktober (Quelle: BAnTec GmbH)
Abb. 3: tatsächlicher CO2-Auststoß
(Quelle: BAnTec GmbH)
Abb. 4: Einsparprognose des CO2-Austoßes
(Quelle: BAnTec GmbH)
CO2-Ausstoß um 26 % vermindert. Des Weiteren werden für technische und bauliche Instandsetzungen konsequent regenerative und ressourcenschonende Energiequellen angesetzt,
welche dem realen Bedarf angepasst werden. Somit ergeben sich weitere Einsparungen von
35,2 % für den Wärmeverbrauch und CO2-Ausstoß.
Im nächsten Schritt der energietechnischen Instandsetzungsmaßnahmen werden neben der
wärme- und lufttechnischen Versorgung die elektrischen Anschlussgrößen untersucht; hierzu
zählen:
· Beleuchtung
· Elektrische Tür- und Fensteröffnungen
· Ventilatoren
· Heizungspumpen
· Stellantriebe, Kompressoren
Abb. 5: Lastengang des Stromverbrauchs im Jahr
2008 (Quelle: Verbrauchsdaten der Allwetterzoos
Münster, BAnTec GmbH)
Abb. 6: Lastengang des Stromverbrauchs im Jahr
2009 (Quelle: Verbrauchsdaten der Allwetterzoos
Münster, BAnTec GmbH)
Abb. 7: Rauchversuche im Orang-Utan-Haus zur Optimierung der Luftführung und zur Verifizierung der
Simulationsrechnungen (Quelle: Beuth HS, FA V Prof. K. Biek FA V T. Tian)
225
226
Der Abgleich aller Verbraucher mit dem Nutzer (Tier und Besucher) erfolgt mittels Simulationsrechnungen. Im weiteren Verlauf werden diese mit den realen Bedingungen abgeglichen
und als Instandsetzungsmaßnahme ausgebildet. Die Realisierung ist für die Jahre 2012/2013
geplant.
2.3 Energieausweise
Die systematische Vorgehensweise, die hydraulischen Analysen, die thermischen und strömungstechnischen Simulationen, die Analyse der lufttechnischen Versorgung und der Bauphysik im Zusammenspiel mit dem Tier und Besucher ergeben verlässliche Daten, um erste
bedarfsabhängige Energieausweise zu generieren. Bis dato ist es nur möglich, verbrauchsabhängige Energieausweise zu erstellen, da der große Bereich der Sonderbauten, zu denen die
Tiergehege zählen, nicht genormt ist. Es gibt keine Bezugs- bzw. Referenzgebäude, die für die
Erstellung von Energieausweisen gem. der Vornorm DIN EN 18599 notwendig waren. Die gemessenen Daten, die Datenanalyse und die Implementierung der Daten in eine Datenbank,
wie am Beispiel des Orang-Utan-Hauses geschehen, erlauben die Erstellung eines bedarfsabhängigen Energieausweises. Anhand der IST-Situation sind dann die vorstehend aufgeführten
Einsparkonzeptionen auch im Energieausweis darstellbar. Die Neuheit dieser Vorgehensweise
ist, dass erstmalig für Tiergehege im Bestand und durch die verlässlichen Daten der Numerik
auch für Neubauten Bedarfsausweise erstellt werden können; vgl. dazu Forschungskooperation mit der Beuth Hochschule für Technik Berlin und der BAntec GmbH.
Abb. 8: Energieausweis
Ist-Zustand, Aushang
(Quelle: Beuth Hochschule, FA V
Prof. K. Biek, BAnTec GmbH)
Im September 2010 hat der Allwetterzoo Münster als erster Zoo in Deutschland die ersten
bedarfsabhängigen Energieausweise im Rahmen einer Pressekonferenz vorgestellt. Diese
können als Referenz für andere Zoos gelten.
3. Regelungs- und Gebäudeleittechnik
Im Zooalltag und für Veranstaltungen sind individuelle Bedarfsanpassungen notwendig. Hierfür ist eine Gebäudeleittechnik installiert, welche die Regel- und Stellgröße abbildet und
Abb. 9: Gebäudeleittechnik (GLT) – Ansicht Seite 1
(Quelle: Allwetterzoo Münster)
Abb. 10: Gebäudeleittechnik (GLT) – Ansicht Seite 2
(Quelle: Allwetterzoo Münster)
ebenso als Störmeldung fungiert. Wie die Primär- und Endenergieverbräuche werden sämtliche
Lastzustände auf eine Gebäudeleittechnik aufgeschaltet und aufgezeichnet.
Im Allwetterzoo sind auf der Heizungsseite rund 140 Pumpen installiert. Die hydraulische Analyse der einzelnen Stationen in Verbindung mit intelligenten Betreiberfunktionen und -zeiten
sind Grundlage für eine bedarfsorientierte Pumpensteuerung. Förderpumpen mit hohen
Stromverbräuchen und ohne Drehzahlregelung werden sukzessiv durch differenzdruckgeregelte Pumpen ausgetauscht. Eine Untersuchung sämtlicher installierter Pumpen hat ergeben,
dass bei 100 %-Austausch eine Reduzierung von 10 MWh/a Strom möglich wäre. Die nachstehende Tabelle stellt die Priorität des Austausches dar. Hierbei sind drei Kategorien aufgeführt:
sofortiger Tausch, Tausch in zwei bis vier Jahren und Tausch in fünf bis zwölf Jahren; Laufzeiten
gem. VDI 2067 sind berücksichtigt. Die hydraulische Analyse der jeweiligen Unterstationen
im Abgleich mit dem Bedarf und optimierten Laufzeiten gibt weitere stromseitige Einsparungen.
Abb. 11: Baujahre der Pumpen im Allwetterzoo
Münster (Quelle: E. Baumgart und B. Manz,

Bachelorarbeit: Hydraulische Optimierung und
energetische Bewertung von aus gewählten Unterstationen im Allwetterzoo Münster; Sept. 2010)

Abb. 12: Baujahre der Pumpen im Allwetterzoo
Münster (Quelle: E. Baumgart und B. Manz,
Bachelorarbeit: Hydraulische Optimierung und energetische Bewertung von ausgewählten Unterstationen im Allwetterzoo Münster; Sept. 2010)
227
228
In diesem Zusammenhang ist das Aquarium zu benennen. Hier wurden im Jahr 2010 alle Pumpen auf differenzdruckgeregelte Pumpen umgestellt. Parallel dazu erfolgte die Aufschaltung
auf die Gebäudeleittechnik (GLT) sowie eine optimierte, auf den Bedarf angepasste, Laufzeit
der Förderpumpen. Die begonnenen pumpentechnischen Optimierungen werden für die Fernwärmetrasse über die einzelnen Gebäude bis in die Zentrale hinein aufgebrochen.
4. Ausblick
Der Allwetterzoo Münster versteht sich als Umweltbewahrungsraum und wird die bereits 1995
begonnene energetische Instandsetzung der technischen Anlagenteile weiterführen. Im Jahr
2011 beginnt der Neubau eines Elefantenparks. Hier werden alle Erfahrungen zum Wohle der
Tiere und dem Erhalt der Natur eingesetzt. Vom Gründach bis hin zum Badebecken werden
ressourcenschonende Materialien und Techniken verwendet. Der Erhalt der Bestandgebäude
erfolgt ebenfalls nachhaltig und regenerativ. Zu benennen sind für die nächsten Jahre die
Sanierung der Nahwärmetrasse in mehreren Bauabschnitten, ein erweitertes und optimiertes
Wassermanagement, die wärmedämmtechnische Instandsetzung vom Giraffenhaus sowie eine
biologische Beckenwasseraufbereitung für die Robben und Pinguine mittels bepflanzter
Bodenfilter.
Forschungs- und Kooperationspartner
Fachhochschule Münster (regional)
BAnTec GmbH, Institut für Planung und Beratung
Prof. Dipl.-Ing. Katja Biek, Hardy Krüger M. Eng | Beuth Hochschule für Technik Berlin und
Dipl.-Ing. (FH) Martin Keuters | BAnTec GmbH
Kurzfassung
Im Freizeit- und Erholungszentrum (FEZ Berlin in der Wuhlheide) im Berliner Bezirk Köpenick
gibt es viele Möglichkeiten der Freizeitgestaltung. Das FEZ Berlin ist eine Natur- und Umweltanlage. Die Besucher der Wuhlheide generieren sich aus Kindergärten, Schulen, Freizeiteinrichtungen, Familien und Senioren. Veranstaltungen wie das Musikfestival, Konzerte und
Thementage locken weitere Besuchergruppen an. Lehr- und Lernpfade in und um den Bereich
der Natur gehören zu den Angeboten und sollen weiter ausgebaut werden. Sie sichern intern
Arbeitsplätze und wirken extern als Besuchermagnet. Ein zentraler Punkt ist der Badesee. Um
ihn rankt sich eine Vielzahl von Veranstaltungen. Gleichzeitig kann hier der Themenpfad Klima
und Wasser real für die Nutzer und Besucher dargestellt werden. Der Badesee wurde künstlich
angelegt und muss den hygienischen Anforderungen an Naturbadeseen entsprechen. Das
Wasser wird derzeit gechlort. Um die Attraktivität zu steigern und die Betriebskosten zu senken, ist man bestrebt hier eine nachhaltige Lösung in naher Zukunft zu realisieren. Dies soll
in Form einer biologischen Wasseraufbereitung erfolgen und wird von der Beuth Hochschule
für Technik Berlin wissenschaftlich begleitet.
Abstract
There are many possibilities of recreational activities in the leisure time and recreational centre (FEZ Berlin in the Wuhlheide) in the Berliner borough Köpenick. The FEZ Berlin is a natural
and environmental facility. The visitors of the Wuhlheide are from kindergartens, schools,
leisure time facilities, families and seniors. Events such as music festivals, concerts and
theme days attract other visitor groups. Nature trails in and around the visitor’s area is part
of the offers, which should be enlarged. They save in-house jobs and externally appear as
magnet for visitors. A central point is the swimming lake. Many want to organize events at
the swimming lake. Simultaneously them-paths of climate and water can be realistically created for the visitors. The swimming lake was created artificially and needs meet the hygienic
requirements of a swimming lake. At present the water is chlorinated. To increase its attractiveness and decrease operation costs, a sustainable solution in near future is looked for.
This should be in for biological water treatment and is scientifically accompanied by the
Beuth Hochschule for technology Berlin.
1. Einleitung
Das Grundmodell einer biologischen Wasseraufbereitung ist der Beginn einer langjährig angelegten Versuchsreihe, die sowohl im Labor als auch als Feldversuch durchgeführt werden
wird. Es werden verschiedene Wasser „gereinigt“ und unter verschiedenen klimatischen Zu-
229
230
ständen bewertet. Insgesamt werden fünf Hauptklimazonen der Erde nachgebildet. Die warmgemäßigte Zone, die boreale Zone, die tropische Regenzone, die kalte Zone und die trockene
Zone (vgl. Abb. 1). Im FEZ Berlin werden diese als begehbare Klimazonen aufgebaut, durch die
die Besucher wandeln können. Dauermessungen hinsichtlich Wasserqualität und Luft werden
anschaulich als Lehrpfad entwickelt. Hier werden den Besuchern, die Einflüsse der Umwelt
(Hauptklimazonen) durch eine biologische Filterung dargestellt. Diese können sie „hautnah“
erleben. Es wird ein Wassermanagement für die Freizeitanlage aufgebaut, beginnend am Badesee. Das Wasser des Badesees wird über bepflanzte Bodenfilter gereinigt. Hierfür wird im
ersten Schritt ein Grundmodell entwickelt, um die Möglichkeiten im Labor zu erproben und
auszuwerten. Ziel ist, die fünf Hauptklimazonen durch Versuche darzustellen und Ergebnisse
in Bezug auf die Funktion und Arbeitsweise einer solchen Wasserreinigungsanlage zu erhalten.
Mit dem Modell werden im Labor in der Klimakabine verschiedenste Parameter erforscht. Es
werden Versuche und Simulationen durchgeführt. Dazu gehören der Einfluss von Temperatur,
Luftfeuchte und Sonneneinstrahlung, die in der Klimakabine simuliert werden. Ein wichtiger
Aspekt wird das Pflanzenwachstum sein, da die Durchwurzelung der Pflanzen (in der Regel
Schilf ) in den Filter von entscheidender Bedeutung ist.
2. Naturnahe Wasseraufbereitungsanlagen
In der kommunalen, gewerblichen und industriellen Schmutzwasseraufbereitung werden seit
vielen Jahren naturnahe Wasseraufbereitungsanlagen als betriebssichere Alternative zu konventionell-technischen Verfahren eingesetzt. Die hierbei gemachten Erfahrungen finden ihren
Einsatz in der Badewasseraufbereitung für Naturbadeseen und für Naturfreibäder. Es lassen
sich drei Grundtypen hinsichtlich ihres Filteraufbaus, der Beschickungs- und Ablaufvorrichtungen, der verwendeten Materialien, der verwendeten Pflanzen sowie der Betriebsweisen
unterscheiden:
· Wasser-Pflanzen-System: Mikroorganismen in freiem Wasserkörper, Algen und Filtrierer
· Kies-Pflanzen-System: Röhrichtpflanzen als Nährstoffzehrer und Sauerstofflieferanten
· Boden-Pflanzen-System: Mikroorganismen in belebtem Boden sowie Adsorptionsprozesse
Die unterschiedlichen Systeme haben deutlichen Einfluss auf die hydraulische Leistungsfähigkeit der Filter sowie deren Reinigungsleistung.
2.1 Aufbau und Funktion
Bodenfilter sind im Rahmen dieser Systematik Boden-Pflanzen-Systeme, in denen ein mehrschichtiger Bodenkörper unterschiedlicher Korngrößen mit Röhricht bepflanzt wird. Bodenfilter werden hinsichtlich ihrer Betriebsweisen und Wasserführung (horizontal oder vertikal
bzw. horizontal und vertikal) unterschieden. Bei Horizontalanlagen strömt das Wasser von
einem Einlaufbereich horizontal auf einen Auslaufbereich zu, bei Vertikalanlagen durchfließt
das oberflächlich aufgebrachte Wasser den Filter von oben nach unten. Während bei Horizontalfiltern der Bodenkörper nahezu kontinuierlich beschickt wird, werden Vertikalanlagen intervallweise beschickt. Dabei entleert sich der vertikal beschickte Filter regelmäßig, mit
entsprechenden Auswirkungen auf die Bodendurchlüftung. In Bodenfiltern erfolgt durch die
hohe Dichte unterschiedlichster Mikroorganismen und vielzähliger Prozesse eine hochwirksame Wasserreinigung. Die für den Bodenfilter verwendeten Schilfpflanzen können über luftführende Gewebe Sauerstoff bis tief in den Boden zu den Wurzeln führen und darüber hinaus
wurzelnahe Bereiche mit Sauerstoff versorgen. Daher können auch im wassergesättigten
Zustand im Boden die benötigten aeroben und anoxischen Prozesse nebeneinander wirken.
Die grundsätzliche Eignung von Bodenfiltern, für die Wasserreinigung, ist durch zahlreiche
Anlagen in der Schmutz- und Badewasseraufbereitung dokumentiert. Bepflanzte Bodenfilter
sind für den Abbau organischer Belastungen bestens geeignet, sie haben die Fähigkeit, Stickstoff in hohem Maße umzuwandeln, die Bindung von Phosphat im Bodenkörper ist in großen
Mengen und über einen langen Zeitraum möglich. Bepflanzte Bodenfilter bewirken zusätzlich
eine Hygienisierung des Wassers. Neu sind die Vergleiche der Auswirkungen verschiedener
klimatischer Verhältnisse und deren Einflüsse auf
· die unterschiedlichen Reinigungsleistungen bezogen auf die relevanten Parameter,
· die hydraulische Leistungsfähigkeit eines Bodenfilters, die in starkem Zusammenhang
zum Pflanzenwachstum steht,
· die spezifischen Flächenbelastungen in Zuordnung zu den unterschiedlichen klimatischen
Verhältnissen.
Resultierend aus den Untersuchungsergebnissen können Empfehlungen für den Bau von
bepflanzten Bodenfiltern in Zuordnung zu den unterschiedlichen klimatischen Verhältnissen
erarbeitet werden. Zur effizienten Badewasserreinigung in einem stark frequentierten Badesee
gehört, ebenso wie in einem konventionellen Freibad, ein Wasserkreislauf, der eine rasche
und möglichst den gesamten Wasserkörper umfassende Umwälzung und Ableitung ermöglicht,
sowie ein auf den Wasserkreislauf abgestimmtes Filter- und Reinigungssystem. Die Beckendurchströmung kann in Abhängigkeit der Anordnung der Zulaufbereiche simuliert werden.
Abb. 1: Die fünf Hauptklimazonen der Erde (Quelle:
www.hoelzel.at/thema/archiv/klima_jan2002/thema02b.htm)
231
232
3. Grundmodell
3.1 Aufbau
Das Modell des bepflanzten Bodenfilters ist als Vertikalfilter aufgebaut. Die erste Pflanzschicht
besteht aus einem Bodenkörper mit einer Körnung von 1 – 4 mm. Die Bepflanzung erfolgt mit
Schilfpflanzen vom Typ Phragmites australis. Die zweite Schicht weist eine Körnung von 5 – 8 mm
auf und dient als Stützschicht. Die dritte Schicht bildet die Drainageschicht, in der sich Drainagerohre befinden. Durch die Drainagerohre wird das gereinigte Wasser gesammelt und in den
Wasserkreislauf des Badesees zurückgeführt. Der Bodenfilter wird zum Untergrund hin mit
einer PE-Folie abgedichtet.
3.2 Funktionen des Grundmodells
Im Grundmodell wird der Filter in vertikaler Richtung durchströmt. Das verunreinigte Wasser
wird auf der gesamten Filterfläche verteilt. In der obersten Schicht erfolgt eine mechanische
und physikalische Reinigung von Grobstoffen. In dieser Ebene sind die Schilfpflanzen eingepflanzt. Das Rhizomgeflecht der Schilfpflanzen bewirkt durch seine Wachstumsdynamik eine
Auflockerung des Bodenkörpers. Durch Luftleitgewebe gelangt Luftsauerstoff in den Wurzelraum und schafft somit einen Lebensraum für Mikroorganismen, sodass aerobe und anoxische
Abbauprozesse stattfinden können; z. B. Nitrifikation und Denitrifikation. Die Forschungsgesellschaft Landesentwicklung Landschaftsbau e.V. (FLL) empfiehlt einen Schmutzwassereintrag von 1 m3 Wasser auf 1 m2 (1 m Wassersäule) Bodenfilterfläche. Da jedes Gewässer
unterschiedliche Verschmutzungen aufweist, muss dieser Wert den Gegebenheiten angepasst
werden. Ebenso kann der Filteraufbau und die Zusammensetzungen der Filterschichten variiert
werden.
Das Grundmodell hat eine Filterfläche von 0,32 m2. Damit wird eine Schmutzwasserbestückung
und Reinigung von 0,32 m3 (320 Liter) pro Tag möglich. Die Schichtdicken des Filters im Grundmodell weichen gegenüber denen der späteren Realisierung ab. Es wird untersucht, inwieweit
die Beschickungsmenge in Abhängigkeit der untersuchten Parameter im Auslauf variiert werden kann (vgl. Abb. 2). Mit dem Grundmodell können folgende Untersuchungen durchgeführt
werden:
Abb. 2: geplante Klimabox; Tropische Klimazone, Indonesien
· verunreinigtes Wasser wird dem Filter zugeführt und gereinigt,
· Simulation einer natürlichen Beregnung,
· Simulation der Wasserverdunstung im Schilfraum,
· Messung von Lufttemperatur und relativer Luftfeuchte,
· Einfluss der Untersuchungsbedingungen auf den Reinigungsgehalt,
· Einfluss unterschiedlicher Bodensubstrate auf die Reinigungsleistung,
· Einfluss der Beschickungsmengen auf die Reinigungsleistung,
· Einfluss der Beschickungsintervalle auf die Reinigungsleistung,
· Einfluss der Wassersättigung des Bodenkörpers auf die Reinigungsleistung
4. Modellaufbau
Für den Versuchsaufbau wird ein Plexiglasbehälter mit dem Abmaßen 0,8 x 0,4 x 0,4 m verwendet. In diesen Behälter sind in Bodennähe zwei Löcher für die Wasserentnahme eingebracht worden. Die Auslasslöcher sind durch ein Drainagerohr von drei Metern Länge
miteinander verbunden (Abb. 3). Es erfolgte die Einbringung der ersten Kiesschicht von 5 cm
der Körnung 5 – 8 mm. Darauf eine Stützschicht von 5 cm mit einer Körnung von 2 – 4 mm (Abb. 4).
Auf die mittlere Kiesschicht werden jeweils vier Pflanzen der Arten Schilf (Phragmite
saustralis) und dem kleinen Rohrkolben (Typha minima) eingesetzt. Die Bepflanzung mit der
dritten Kiesschicht von 10 cm und einer Körnung von 1 – 4 mm aufgefüllt (Abb. 5).
Abb. 3: Drainagerohr
Abb. 4: Untere und mittlere
Abb. 5: Bepflanzung
Kiesschicht
Für die Nebelerzeugung sorgt ein Ultraschallvernebler. Er ist unter dem Behälter angeordnet
und fördert den Wasserdampf mittels eines Ventilators und einer PVC-Verrohrung zum Versuchsaufbau (Abb. 6). Auf dieser Ebene werden weitere Plexiglasbehälter aufgestellt. Der erste
dient als Einlauf- und Sammelbecken des gefilterten Wassers. Dieses Wasser kann mittels
einer Pumpe dem Behälter als „Regenwasser“ wieder zur Verfügung gestellt werden. Des Weiteren werden dort die Wasserqualität und der Reinheitsgrad untersucht. Im zweiten Behälter
befindet sich das „verschmutzte“ Wasser, das über eine Pumpe den Kiesfilter in festzulegenden Zeitabständen beschickt (Abb. 7). Die Befüllung des „Schmutzwasserbehälters“ erfolgt
mittels einer Pumpe mit dem zu reinigendem Wasser (Abb. 8).
Auf der „Langen Nacht der Wissenschaften“ am 28. 05. 2011 konnte der Versuchsstand erfolgreich vorgeführt werden und fand reges Interesse beim gesamten Publikum (Abb. 9).
233
234
Abb. 6: Ultraschallvernebler
Abb. 7: Plexiglasbehälter
Abb. 8 Versuchsaufbau
Abb. 9: Lange Nacht der Wissenschaften 28.05.2011
Der hier dargestellte Versuchsaufbau stellt ein Modell einer biologischen Wasseraufbereitung
dar. Es werden in einer Klimakabine der Beuth Hochschule für Technik Berlin Versuche über
den Einfluss von Lufttemperatur und relativer Luftfeuchte durchgeführt. Weiterhin werden die
fünf Hauptklimazonen der Erde simuliert. Hieraus sollen Aussagen über die Arbeitsweise und
Funktion solcher Anlagen weltweit erlangt werden, um hilfreiche Erkenntnisse zu erhalten und
Richtlinien für die Realisierung zu entwickeln.
Die Ergebnisse aus den Laborversuchen werden im FEZ Berlin unter realen Bedingungen nachgestellt. Es sind regelbare Versuchsaufbauten geplant, die als Lehr- und Lernpfad ausgebildet
werden. Des Weiteren werden die Erkenntnisse aus den Laborversuchen für die biologische
Reinigung des Badesees herangezogen. Es ist eine biologische Reinigung des Sees geplant.
Die bepflanzten Bodenfilter und der Reinigungsprozess werden im FEZ Berlin realisiert. Die
wissenschaftliche Begleitung und das Monitoring erfolgt durch die Beuth Hochschule für Technik Berlin (Projektleitung Prof. K. Biek).
Die biologische Wasseraufbereitung ist ein weiteres Mittel, um die Umwelt und Lebensqualität
etwas in den Vordergrund zu rücken. Es ist dringend notwendig, auf die von Menschen erfolgten Eingriffe in die Natur einzugehen, um auch den nachfolgenden Generationen ein Leben in
und mit einer gesunden Natur zu ermöglichen.
Literatur
[DVGW 03]
[Richt 06]
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Baumann, Jörg; Schmidt, Carsten (2008): Schwimmteichbau Planung Technik und
Betrieb, Patzer Verlag Berlin – Hannover.
235
236
Touristische Entwicklungen und Konzeptionen in Freizeitanlagen
– Beispiel FEZ Berlin in der Wuhlheide
Prof. Dipl.-Ing. Katja Biek | Beuth Hochschule für Technik Berlin und
Arite Koch M. Sc., Matthias Bartknecht M. Sc. | Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin
Kurzfassung
Das FEZ Berlin in der Wuhlheide legt einen besonderen Fokus auf das Zusammenspiel von Bildung, Erlebnis und Kultur. Durch spezielle Maßnahmen soll das Angebot erweitert und die
touristische Erschließung gefördert werden. Zielstellung ist, das Gebiet rund um das Hauptgebäude des FEZ Berlin vertieft zu entwickeln und teilweise neu zu gestalten. Die Darstellung
der Ergebnisse erfolgt mit der Verwendung des „magischen Dreiecks“ der Nachhaltigkeit. Als
Beispiel wird die Verbesserung des Badesees erläutert.
Abstract
The FEZ Berlin in the Wuhlheide focuses on the interaction of education, experience and culture. Through special measurements the offers should be enlarged and the tourist development should be encouraged. The aim is to develop and partially redesign the area around
the main building of the FEZ Berlin. The illustration results with the use of the “magical triangle” of sustainability. The improvement of the swimming lake is used as example.
1. Einleitung
Ausgehend vom Bestreben des FEZ Berlin in der Wuhlheide nach einer nachhaltigen, zukunftsund kundenorientierten Freizeit- und Erholungsanlage, wird in Kooperation mit der Beuth
Hochschule für Technik Berlin das Areal der Wuhlheide unter touristischen Gesichtspunkten
entwickelt. Im Rahmen des BAER2FIT-Projekts sowie des Masterstudiengangs Facility Management im Fach Portfoliomanagement erfolgen Vorschläge zur weiteren Gestaltung des Areals.
Aufbauend auf den Standortfaktoren vor Ort, sowie einer IST- und Zielgruppenanalyse werden
Schwächen und Stärken aufgezeigt und bewertet. Der Fokus wird dabei auf einzelne Maßnahmen gelegt, die im Abgleich mit den vorherrschenden Ziel- und Besuchergruppen den größten,
anzunehmenden Nutzen bzw. das größtmögliche Potenzial besitzen. Dieser soziale Faktor und
auch die ökologische Betrachtungsweise sind Teil des allgemeinen Bildungsauftrages, der
dem FEZ Berlin zu Grunde liegt. Neben den Besuchern/Kunden des FEZ Berlin werden auch
wirtschaftliche Gesichtspunkte, durch Anregungen und Wünsche von der Betreiberseite aus,
berücksichtigt. Die Verbindung beider Sichtweisen führt zu gezielten Optimierungs- und Verbesserungsmaßnahmen insbesondere im Bereich des derzeit stillgelegten Badesees sowie
eines nachhaltigen Wassermanagements auf dem Gelände des FEZ Berlin. Teil dieses Wassermanagements ist eine vorgesehene biologische Pflanzenkläranlage, die den in der Vergangenheit finanziell aufwendig bewirtschafteten Badesee auf natürlichem Weg reinigt. Diese
Maßnahme ist auch mit dem Bildungsauftrag des FEZ Berlin zu vereinbaren, da eine Veranschaulichung der einzelnen Ablaufschritte der biologischen Reinigung in einem Lehrpfad dargestellt
wird. Um die Attraktivität und die Benutzerfreundlichkeit des Badesees nach außen hin zu
steigern, erfolgen neben der gesteigerten Badewasserqualität auch Verbesserungsvorschläge
im angrenzenden Uferbereich sowie darüber hinaus.
2. Maßnahme - Entwicklung Areal um Badesee und biologische
Pflanzenkläranlage
Der Badesee auf dem Gelände der Wuhlheide ist ein künstlich angelegter Naturbadesee. Aufgrund hygienischer Vorschriften ebenso wie erhöhter Betriebskosten, die auf die chemische
Wasseraufbereitung, sowie die jährliche Entleerung in den Wintermonaten und die Trinkwasserauffüllung im Frühjahr zurückzuführen sind, wurde die Entscheidung getroffen den Badesee
für den Besucherstrom zu schließen. Dieser Schritt erfolgte vor zwei Jahren. Ein Rückgang der
jährlichen Besucherzahlen besonders in den Sommermonaten, welche der Hauptsaison des
FEZ Berlin entsprechen, war die unangenehme Folgeerscheinung. Dieser Zustand ist auf längere
Sicht nicht mehr hinnehmbar, da der Badesee ein wichtiger und charakteristischer Teil des FEZ
Berlin sowie der gesamten Wuhlheide darstellt. Nicht umsonst ist der Badesee als Naturdenkmal ausgewiesen. Dieser Umstand birgt gleichzeitig auch Schwierigkeiten für die weitere Entwicklung des Sees und der umgebenden Flächen. Nachträgliche, charakterverändernde Bauten
sind nicht zulässig, ebenso wenig wie starke bauliche Eingriffe, da sich der See zudem in einem
Wasserschutzgebiet befindet. Vorschläge und Optimierungsmaßnahmen müssen deshalb in
Einklang mit den örtlichen Vorschriften und Vorgaben gebracht werden. Als wichtigste Maßnahme, um eine hohe Badewasserqualität zu gewährleisten, ist die Einrichtung einer biologischen Pflanzenkläranlage zu nennen. Jeder Besucher und speziell die Nutzer des Badesees
wünschen und fordern eine gesunde Badewasserqualität. Neben den weitgefächerten Altersstrukturen der Besuchergruppen von Kleinkindern bis Senioren muss der See auch behördlichen
Auflagen wie Hygieneanforderungen entsprechen. Ungenügende hygienische Bedingungen
stellen ein K.O.-Kriterium für jeglichen Betrieb dar. Als Teil eines umfassenden Wassermanagements auf dem Areal des FEZ Berlin stellt die Pflanzenkläranlage eine wartungsarme
und betriebskostenschonende Verbesserung dar. Hygienische Auflagen werden zudem erfüllt.
Interessierte oder Schulklassen können sich die einzelnen Filterstufen sowie Vorgänge der biologischen Reinigung in einem Lehrpfad ansehen und einen bewussteren Umgang mit dem
natürlichen Gut „Wasser“ lernen. Damit wird nachhaltig etwas für den Erhalt der Umwelt getan.
Neben dem Alleinstellungsmerkmal der Pflanzenkläranlage soll auch die touristische Anbindung des Sees und gleichzeitig die Attraktivität für die Besucher erhöht werden. Als Maßnahmen sind dazu das Aufstellen von ansprechenden Umkleiden im Uferbereich oder die
Einführung von Zeitkarten, die den Besucher dazu führen sollen, nicht nur ein einziges Mal den
Badesee zu besuchen und zu nutzen. Gleichzeitig können auch Rabattangebote erfolgen, die
ebenfalls als Anreizfunktion dienen. Aufgrund der nachhaltigen Wasseraufbereitung ist eine
ganzjährige Nutzung des Sees möglich, da das Wasser in den Wintermonaten nicht mehr abgelassen werden muss. Somit lassen sich auch Besuchergruppen z. B. zum Eislaufen anlocken.
Weitere Veranstaltungen sind auf der nahegelegenen freien Wiese möglich. Die einzelnen Verbesserungsmaßnamen fügen sich in ein ganzheitliches Bild des Areals um den Badesee ein
und generieren Synergien, die auch für die gesamte Wuhlheide Vorteile mit sich bringen.
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3. Bewertungsverfahren
Die Bewertung der Maßnahmen basiert auf den drei Dimensionen der Nachhaltigkeit. Aus diesem wurde ein Bewertungs- und Veranschaulichungstool entwickelt, welches die einzelnen
Maßnahmen nach ihren jeweiligen Auswirkungen im Hinblick auf die Nachhaltigkeit aufzeigen.
Diese werden im „magischen Dreieck“ der Nachhaltigkeit vereint und dargestellt. Die drei
Seiten des Dreiecks spiegeln die ökologischen, sozialen und ökonomischen Aspekte der Nachhaltigkeit wieder. Dabei lässt sich leicht die jeweilige Schwerpunktverlagerung hin zur ausschlaggebenden Seite erkennen.
In Bezug auf Ökologie liegen die Bestrebungen darin, dass Natur und Umwelt für nachfolgende
Generationen erhalten und die Artenvielfalt gesichert bleibt. Dies wird durch die Einhaltung
des Klimaschutzes, Ressourcenschonung, Einsatz von erneuerbaren Energien sowie durch die
Pflege von Natur- und Landschaftsräumen erreicht. 1 Im Mittelpunkt des sozialen Aspekts
stehen die Gesellschaft, ihre Entwicklung und das vorhandene soziale Kapital. Als soziales
Kapital bezeichnet man die Beziehungen zwischen Individuen und Institutionen. Die Erfüllung
der sozialen Nachhaltigkeitsforderung kann im Rahmen der Ermittlung der Sozial-Effektivität
analysiert werden. 2 Die ökonomische Komponente beachtet den Einsatz von Geldmitteln.
Damit ist die Art von Wirtschaften gemeint, durch die eine Grundlage für den Erwerb und den
Wohlstand gegeben ist.3
Mit dem Bewertungsverfahren sollen die Maßnahmen und Verbesserungsvorschläge veranschaulicht, messbar sowie vergleichbar gemacht werden. Des Weiteren ist die Machbarkeit
und Priorität je Maßnahme einzeln bewertbar und erleichtert dem Betreiber die Priorisierung
und Entscheidungsfindung der Umsetzung. Zusätzlich ist ersichtlich, auf welchen Bereich der
Nachhaltigkeit die Maßnahme den größten Einfluss und damit die meisten Auswirkungen auf
das FEZ Berlin hat. Dafür werden die drei Sichten separat mit maximal drei Punkten bewertet.
Damit ergibt sich eine Gesamtpunktzahl von neun Punkten. Die Darstellung erfolgt, wie in
folgendem Bild zu sehen, in dem „magischen Dreieck“ der Nachhaltigkeit. Die Punkte werden
je nach Dimension auf den Achsen abgetragen und somit hervorgehoben.
1 Vgl.: http://www.dr-frank-schroeter.de/soziales.htm.; Abruf: 26.10.10; 21:46.
2 Vgl.: Wilkens, Effizientes Nachhaltigkeitsmanagement, 2007, S. 13.
3 Vgl.: http://de.wikipedia.org/wiki/Nachhaltigkeit; Abruf: 26.10.10; 21:50.
Für die Bewertung der Priorität (kurz „Pr“) ist analog eine maximale Punktevergabe von 3 möglich,
dabei entspricht eine Priorität mit der Gewichtung 1 einer Maßnahme mit geringer Dringlichkeit, bei 2 einer mittleren und bei 3 einer hohen Priorität. Um die Wirtschaftlichkeit und den
höchsten voraussichtlichen Nutzen zu bewerten, wird die Gesamtwirtschaftlichkeit (kurz
„GW“) mit der jeweiligen Priorität multipliziert, dies führt zu einer maximal erzielbaren Bewertung von 27 Punkten.
Für die Umsetzbarkeit/Machbarkeit (kurz „Umsetzb.“) wurde ein Zeitraum mit <1 Jahr für kurzfristig, zwischen 1 bis 3 Jahre für mittelfristig und >3 Jahre als langfristig angesetzt. In der
nachfolgenden Tabelle sind für den Badesee drei Maßnahmen beispielhaft bewertet und analysiert worden.
Tab. 1: Maßnahmen für den Badesee
Die Maßnahme mit der höchsten Gesamtpunktzahl für den Badesee wurde bereits im „magischen Dreieck“ dargestellt. Daraus ist ersichtlich, dass der Einbau einer Pflanzenkläranlage
ökologisch und sozial mit drei Punkten am höchsten zu bewerten ist. Die Klärung des Wassers
des Badesees ist für die Höchstpunktzahl im Bereich Ökologie verantwortlich. Die sozialen
Aspekte werden durch die positive Wirkung auf die Besucher erreicht. Durch die schon beschriebenen Möglichkeiten der Darstellung und Veranschaulichung des Klärvorganges sowie
der Schaffung des Naturbadesees können drei Punkte vergeben werden. Die ökonomische
Seite kann nur zwei Punkte erreichen, da die Anschaffung einer Kläranlage höhere Kosten mit
sich bringt. Allerdings entfallen so die Kosten für das Chlor, die Entnahme des Grundwassers
mit Pumpen, die Energie verbrauchen, und die Wartungskosten für die Chloranlage und die
Pumpen. Die Gesamtpunktzahl von 24 spiegelt den hohen Nutzen des Einbaus wieder.
4. Maßnahmen
Auf dem Gelände des FEZ Berlin in der Wuhlheide gibt es weitere Potenziale um den Bildungstourismus zu fördern und zu unterstützen. Neben dem Einbau einer Pflanzenkläranlage kann
das Thema Wasser auch mit einer Regenwassersammelanlage aufgegriffen werden. Durch
Darstellungen der Funktionsweisen mit Modellen und Infotafeln kann den Kindern und Jugendlichen der Sinn und Zweck dieser Anlagen näher gebracht werden.
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Weitere Maßnahmen die zur Erweiterung des Angebotes beitragen, sind die Umgestaltung
und der Ausbau der Umwelterfahrungsräume durch Sanierung der bestehenden Spielplätze
und Anlegen von einem Naturlehrpfad und einer Kneippanlage. In der Bauruine der HO Gaststätte am Hauptweg von der Straße An der Wuhlheide zum Hauptgebäude des FEZ Berlin kann
ein Besucherzentrum integriert werden, in dem sowohl variable Ausstellungs- und Projekträume entstehen können, aber auch weitere Infostände über die Wuhlheide. Die Ausschilderung zum FEZ Berlin von den öffentlichen Verkehrsmitteln sowie zu den Parkplätzen kann
durch Banner und FEZlinge, Steine mit dem FEZ-Logo und anderen Bildern erweitert werden.
So kann die Orientierung innerhalb der Wuhlheide erleichtert und kinderfreundlicher gestaltet
werden. Auch der Parkplatz selbst kann mittels spezifischer Veränderungen wie zum Beispiel
einem anderen Belag, mehr Beleuchtung und einer eindeutigeren Beschilderung sicherer
gemacht werden. Neben den Verbesserungen auf dem Gelände des FEZ Berlin bietet auch die
Erschließung der Wasserwege durch eine Steganlage zusätzliche Möglichkeiten weitere
Besucher anzulocken. Dabei sollen sowohl private Boote als auch große Linienschiffe dort anlegen können. Die nachfolgende Abbildung zeigt eine Übersicht über die geplanten Maßnahmen.
!!
Abb. 2: Maßnahmenübersicht im Tourismusraum
FEZ Berlin
5. Ausblick
Alle Maßnahmen werden unter Beachtung von ökologischen, sozialen und ökonomischen Gesichtspunkten im FEZ Berlin realisiert. Die dazu notwendigen Realisierungskonzepte werden
weiterhin durch Studierende der Beuth Hochschule als wissenschaftliche Begleitung entwik-
kelt und weiter ausgebaut. Unter Berücksichtigung der Zielgruppen Kinder und Jugendliche
kann zusätzlich viel für die Bildung von Kindergarten- und Schulgruppen getan werden. Auch
sollen so Familien außerhalb des Bezirkes Treptow-Köpenick und über die Grenzen Berlins
hinaus für das FEZ Berlin begeistert werden. Die Kinder lernen auf spielerische Art bei verschiedenen Projekten und Veranstaltungen das Leben kennen. Sie können sich ausprobieren
und Erlerntes anwenden. Durch die Verbindung von Natur, Erholung und Wissen entsteht eine
spezielle Art des Bildungstourismus auf dem Gelände des FEZ Berlin.
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Die Zukunftsmacher: Die Wuhlheide
Die Zukunftsmacher: Die Wuhlheide - ein offenes Labor - ein
Experimentierfeld mit wissenschaftlichen Know-how - ein öffentlicher Raum zur Wahrnehmung von Modellprojekten der Nachhaltigkeit
Dipl.-Ing. Wilfried Trutz | Senatsverwaltung für Bildung, Wissenschaft und Forschung
Kurzfassung
In diesem Beitrag wird berichtet, wie wissenschaftlich-technischer Austausch einen Praxisbezug der Lehre an den Hochschulen sichert und Transfer von Know-how aus den Hochschulen
die erfolgreiche Umsetzung von Vorhaben garantiert.
Beschrieben wird die Arbeit der Zukunftsmacher der Wuhlheide mit ihren Planungen und Ergebnissen und der Werdegang eines Modellprojektes der Berliner Verwaltung, insbesondere
der Senatsverwaltung für Wirtschaft, Technologie und Frauen, des Bezirksamtes TreptowKöpenick, der Senatsverwaltung für Bildung, Wissenschaft und Forschung mit der Beuth Hochschule für Technik Berlin und mit dem FEZ Berlin zur touristischen Entwicklung des Areals
Wuhlheide. Beschrieben wird das gemeinsame Fördermittel-Projekt aus der Gemeinschaftsaufgabe Regionale Wirtschaftsförderung (GRW).
1. Einleitung
Seit vielen Jahren besteht die Zusammenarbeit der Beuth Hochschule mit den Einrichtungen
der Berliner Jugendhilfe in der Wuhlheide. Bereits im Herbst 2007 erarbeiteten Studierende
des Fachbereiches IV, Architektur und Gebäudetechnik, gemeinsam mit Professorin Dr. Angelika
Banghard Unterlagen, wie FM-gerechte Raumhandbücher und FM-gerechte Planungen für
Gebäude. Dies dient dem Praxisbezug der Lehre an der Hochschule und verbessert durch
wissenschaftliches Know-how das Gebäudemanagement.
Das war der Beginn der erfolgreichen Zusammenarbeit in der Wuhlheide, die sich fortsetzt.
Die im Juli 2010 vereinbarte Kooperation der Beuth Hochschule mit dem FEZ Berlin zur Durchführung des Forschungs- und Entwicklungsprojektes BAER2FIT („Innovative Entwicklungen
für Freizeitanlagen der Bildung & Erholung“) mit der Projektleitung der Beuth Hochschule,
Professorin Dr. Gudrun Görlitz, und der Geschäftsführung des FEZ Berlin, Lutz-Stephan Mannkopf, führt zu hervorragenden Ergebnissen:
Der Aspekt der Nachhaltigkeit in der Wuhlheide gewinnt immer mehr an Bedeutung – es ist
eine Aufforderung, die Wuhlheide zu einem öffentlichen Raum zur Wahrnehmung von Modellprojekten mit Nachhaltigkeit zu entwickeln.
2. Die Zukunftsmacher der Wuhlheide und ihre verantwortungsvolle
Aufgabe
2.1 Die Verknüpfung der Aspekte Ökologie – Soziales – Wirtschaft
„Nachhaltige Entwicklung heißt, Umweltgesichtspunkte gleichberechtigt mit sozialen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten zu berücksichtigen. Das eine ist ohne das andere nicht zu haben.
Zukunftsfähig wirtschaften bedeutet: Wir müssen unseren Kindern und Enkelkindern ein intaktes ökologisches, soziales und ökonomisches Gefüge hinterlassen“ [1].
Die Planung und Umsetzung einer ökologischen und klimagerechten Gebäude- und Freiflächengestaltung und die Entwicklung der Infrastruktur in der Wuhlheide ist in vollem Gange.
Zukünftig wird es ein energetisch saniertes FEZ-Gebäude geben, es wird energieeffizienter,
wirtschaftlicher gestaltet und es ist ein Beitrag zur Entlastung der Umwelt. Das Projekt wird
im Rahmen des Umweltentlastungsprogramms Berlin (UEP II) gefördert.
Ein weites Panorama über das grüne Spiel- und Veranstaltungsgelände der Wuhlheide bietet
seit 2010 die Architektur eines „Gläsernen Fahrstuhls“ am FEZ-Gebäude den Besuchern (Abb.
1). Mit diesem Außenaufzug und den Rampen ist insbesondere Familien mit Kinderwagen und
auch Rollstuhlfahrer/innen der Zugang zu allen Etagen des FEZ-Gebäudes in der Wuhlheide
leichter möglich. Dies ist im Sinne eines barrierefreien Natur- und Kulturerlebens mit pädagogischen Programmangeboten in der naturnahen Umgebung. In seinem Programm verbindet
das FEZ Berlin, als Europas größtes gemeinnütziges Kinder-, Jugend- und Familienzentrum,
Bildung - Erlebnis - Kultur mit seinen Angeboten zu den Themen: Globales Lernen, Bildung zur
Nachhaltigen Entwicklung, Kultur, Europa- und internationale Bildung sowie Technik.
Es ist ein Konzept, dessen Nachhaltigkeit überzeugt und es wurde durch das beherzte Handeln
eines engagierten Kollegiums geschaffen, deren Leistungen auf die gesamte Wuhlheide ausstrahlen. Es ist ein Konzept verantwortungsvollen, ökologischen, sozialen und wirtschaftlichen
Handelns.
Zukünftige Entwicklungen dieses familienfreundlichen Areals mit den Einrichtungen der Berliner
Jugendhilfe in der Wuhlheide enthält das Entwicklungskonzept Wuhlheide, welches im „Planwerk Südostraum der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung“ [2] mit Aussagen zu Flächenreserven und Flächenpotenzialen verankert ist.
In der „Strategie Stadtlandschaft Berlin“ der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung wird das
zukünftige Vorhaben als ein Entwicklungsprojekt mit der Wissenschaft wie folgt beschrieben:
„Die Bereiche Bildung - Erlebnis - Kultur mit einer Reihe von Projekten sozialer, ökologischer
und nachhaltiger Stadtentwicklung, die den drei Leitbildthemen Schöne Stadt, Produktive
Landschaft und Urbane Natur zuzuordnen sind, bilden die Schwerpunkte der Arbeit.“ [3]
Der Weg zur weiteren Entwicklung des Areals Wuhlheide ist gut vorbereitet.
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Abb. 1: Der Gläserne Fahrstuhl am FEZ-Gebäude (Foto: Trutz)
2.2 Die Verknüpfung der Aspekte Bildung - Wissenschaft - Tourismus
Die Wuhlheide mit dem FEZ mit Musik, Theater, Sport, Orbitall-Raumfahrt, Öko-Garten, Kunst,
Kindermuseum, Film, Badesee, Parkeisenbahn, Haus Natur und Umwelt u. v. m. ist ein lebendiger junger Ort, der noch mehr Touristen anlocken soll, z. B. Familien mit ihren Kindern, die
hier auf Erkundung gehen. Hier findet Berlins größtes Ferienspiel für das Abenteuer Ferien alljährlich mit folgenden Attraktionen statt: „SpieloFEZien“ - Kreatives, Spiel, Spaß und Erholung
für die ganze Familie - oder „FEZitty“ – die Hauptstadt für Kinder, in der Kinder zeigen, wie sie
ihre Stadt gestalten.
Die Zukunftsmacher entwickeln die Wuhlheide zu einem Tourismusraum und dabei stellen sich
folgende Fragen:
Wie sehen die Ergebnisse der Zusammenarbeit mit der Beuth Hochschule zur Entwicklung der
Wuhlheide aus?
Die Beuth Hochschule ist eine Wissenschaftseinrichtung mit Studierenden, gut ausgebildeten
und kreativen Fachkräften und die Wuhlheide ist ein idealer Ort für ein offenes Labor für neue
Entwicklungen, es ist ein Experimentierfeld mit wissenschaftlichem Know-how.
Das ist eine ideale Voraussetzung für eine erfolgreiche Fortführung oder Verstetigung konzeptioneller Maßnahmen des Entwicklungsraums Wuhlheide, die von der Beuth Hochschule seit
dem Jahr 2007 im Rahmen der praxisnahen Lehre mit FM-gerechten Planungen, mit vielen
Ideenentwicklungen, mit dem Aufzeigen von Entwicklungsmöglichkeiten, mit Master- und
Bachelorarbeiten und seit dem Jahr 2010 im Rahmen des Kooperationsprojektes BAER2FIT
und des GRW-Fördermittelprojektes erreicht wurde.
Wie sehen die Ziele aus zur Entwicklung der Wuhlheide zu einem Tourismusraum?
Ziel ist die weitere Entwicklung der Wuhlheide zum Tourismusraum mit regionaler und überregionaler Bedeutung.
Ziel ist die Gestaltung der Wuhlheide als einen attraktiven Besuchermagnet für den Freizeit-,
Erholungs- und Bildungstourismus, für den Familientourismus, Naturtourismus, Veranstaltungstourismus u. v. m. Neue Zielorte in der Wuhlheide sind mit Erlebnisräumen zu entwickeln,
z. B. die Erlebbarkeit der Wasserlandschaft (Wasser als fließendes Element), das sowohl bildlich am Badesee (Abb. 3) als gestalterisches Element wirkt, als auch sinnbildlich fließt, wegweisend zum neuen Besucherzentrum (Abb. 2) und zu anderen Attraktionen, die in der
Wuhlheide erfolgreich angesiedelt sind, wie z. B. dem Projekt „Das fröhliche Brot“1.
So könnte z. B. „Fröhlichkeit“ zur Marke werden für diesen Tourismusraum. Die Wuhlheide
wahrzunehmen – vor allem als einen Ort des Familien- und Bildungstourismus mit der Marke
Fröhlichkeit – dies wäre eine Chance, die diesem Entwicklungsraum ein ganz besonderes Profil
verleiht. Das Wort „Fröhlichkeit“ suggeriert etwas: die Magie des Lächelns, des Lernens mit
Spaß bei Freizeit und Erholung: Der fröhliche Lernort im Grünen.2
Ziel ist die Vernetzung des Tourismusraumes Wuhlheide auch mit anderen Stadtquartieren,
z. B. mit Schöneweide und dem BBI Berlin Brandenburg International, mit anderen Bundesländern und z. B. auch mit dem Nachbarland Polen.
Abb. 2: Eine Vision zum Gebäude Besucherzentrum (Entwurfszeichnung von Heusner Melmert Architekten)
1 http://www.elpanalegre.blogspot.com
2 Vhttp://www.energie-fuer-bildung.de/files/zukunftsvision-fez
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Besucherinformationssysteme sind zu entwickeln, sog. bedürfnisorientierte und zielgruppengerecht gestaltete Reise- und Informationsketten mit einer Vernetzung der Angebote, zumal
die Wuhlheide gut zu erreichen ist von der Bahn, vom Spreeufer und auch die Nähe zur Innenstadt ist touristenfreundlich.
Die Beuth Hochschule mit der GRW-Projektleitung Professorin Katja Biek hat ausgezeichnete
Vorbereitungen getroffen für das gemeinsame Vorhaben zur touristischen Entwicklung des
Areals Wuhlheide mit den Verwaltungen und dem FEZ Berlin. Das Projekt wird im Rahmen der
Gemeinschaftsaufgabe Regionale Wirtschaftsförderung (GRW) gefördert. Landes- und Bundesmittel sind bewilligt. Im Planungsprozess bezieht die Beuth Hochschule mehrere Studiengänge ein. Die Fachkompetenz der verschiedenen Studiengänge wird zusammengeführt. Aus
anderen Forschungs- und Entwicklungsprojekten, z. B. BAER2FIT, wird wissenschaftliches
Know-how einfließen.
Es ist der Weg zur touristischen Erschließung des Areals Wuhlheide.
Abb. 3: Der Badesee im FEZ–Berlin in der Wuhlheide (Foto: Brigitte Hahn)
3. Danksagung
Für die erfolgreiche Kooperation zwischen der Beuth Hochschule mit dem FEZ Berlin zur Durchführung des Forschungs- und Entwicklungsprojektes BAER2FIT („Innovative Entwicklungen
für Freizeitanlagen der Bildung & Erholung“) und für die erfolgreiche Durchführung des GRWProjektes „Touristische Erschließung des Areals Wuhlheide“ bedanke ich mich bei allen
Beteiligten.
Die Gemeinsamkeit besteht darin, dass sowohl mit dem BAER2FIT-Projekt, als auch mit dem
GRW-Projekt aufgezeigt wird, wie sich ein öffentlicher Raum zur Wahrnehmung von Modellprojekten der Nachhaltigkeit entwickelt.
Ich danke den Professoren/innen der Beuth Hochschule, den Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern und den Studierenden und ich wünsche uns allen auch weiterhin viel Erfolg.
4. Zusammenfassung
Der Beitrag ist ein Resümee und eine Betrachtung der Arbeit in Blickrichtung Zukunft:
Die Wuhlheide
· ein offenes Labor für neue Entwicklungen - ein Experimentierfeld mit wissenschaftlichem
Know-how,
· ein öffentlicher Raum zur Wahrnehmung von Modellprojekten der Nachhaltigkeit,
· ein öffentlicher Raum, in dem zukunftsträchtige stadt- und sozialraumorientierte Strategien in der Stadtplanung und Jugendhilfeplanung umgesetzt werden.
Es ist ein Praxisbeispiel nachhaltiger Stadtentwicklung und damit eine Investition in die
Zukunft.
Literatur
[1]
[2]
[3]
Der Rat für Nachhaltige Entwicklung.
Planwerk Südostraum der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung, Juni 2009.
Strategie Stadtlandschaft Berlin – natürlich. urban. produktiv (Senatsvorlage vom Juli
2011).
· Gesetz zur Ausführung des Kinder- und Jugendhilfegesetzes AG KJHG
· Berlins Zukunft gestalten, Flächennutzungsplanung Berlin (FNP), Nov. 2009, letzte Änd.
Febr. 2011
· Tourismuskonzept Berlin 2011, beschlossen vom Senat Berlin am 25.01.2011
· Rahmen- und Maßnahmenplan für die Entwicklung der Tourismuswirtschaft des Bezirks
Treptow-Köpenick von Berlin 2007 bis 2015
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Ausblick
Ausblick
Eine moderne Industriegesellschaft ist ohne attraktive und bezahlbare Freizeitanlagen nicht
mehr vorstellbar. Die Besucher erwarten altersgerechte und themenbezogene multimediale
Präsentationen sowohl in klassischen Freizeitanlagen als auch in Bildungseinrichtungen wie
Museen. Gerade in Ballungsräumen ist das Angebot groß, sodass die Betreiber sich in steter
Konkurrenz befinden und sich die Kundschaft durch permanente Optimierungen gewogen
halten müssen.
Auch in Zukunft nimmt der Besucher zunächst eine Freizeiteinrichtung durch die Werbung
wahr. Damit verbunden ist zwangsläufig die grundlegende Struktur einer Einrichtung, d. h. die
Gestaltung des Areals, die Gebäude, ihre Exponate und die Erlebbarkeit durch Medien und
Technik oder auch durch Natürlichkeit. Dabei sind innovative Ideen gerade auch aus der Kunst
stets willkommen, da diese oft eine andersartige Sichtweise auf Gewohntes oder Neues
bieten. So war im Technikmuseum interessant zu beobachten, wie Container immer neu bespielt werden, sei es als Ausstellungsraum, Infobox oder Kunstwerk. Nachdem die berechneten
finanziellen Mittel für die Realisierung eines Ausstellungscontainers zu hoch waren, entstand
die Idee einen virtuellen Ausstellungscontainer zu erstellen - das ”contain-the-world-project”.
Mit dieser Informationsplattform soll ein weltweites Netzwerk zum Austausch von Kreativen
im Theater- und Veranstaltungsbereich entstehen. Dabei sind Container mit Inhalten zu bestücken, die dann um die Welt geschickt werden. Derzeit läuft die Einrichtungs- und Testphase.
Nicht mehr weg zu denken sind bei jedem Besucher mobile Endgeräte, sie werden sich zunehmend auch als Benutzerschnittstelle etablieren (MMS: Mensch-Maschine-Schnittstelle oder
englisch HMI: human-machine-interface) und erweitern somit die Interaktionsmöglichkeiten
zwischen Mensch und Maschine. Mit modernen Smartphones lassen sich Maschinen über die
Touchscreens komfortabel bedienen, aber auch Anlagezustände – über große Entfernungen
hinweg – beobachten. In Zukunft werden Smartphones auch mit integrierten RFID-Readern
(radio-frequency identification) bestückt sein und gestatten somit die automatische Identifizierung und Lokalisierung von Objekten. Das können Gegenstände aber auch Lebewesen sein.
Die Erfassung von Daten wird wesentlich erleichtert und somit das „Internet der Dinge“ erst
ermöglicht. Das Internet wird durch die Einbindung von Sensoren und Aktuatoren in seiner
Funktionalität erweitert und ermöglicht damit auch einen automatisierten Informationsaustausch zwischen Endgeräten wie Maschinen aber auch Fahrzeugen. Diese sich neu entwickelnde Technologie basiert auf Embedded Systemen und wird machine-to-machine (kurz
M2M) genannt. Sie nutzt die modernen Kommunikationsmöglichkeiten des Internets.
Freizeitanlagen werden auch künftig ihren Betrieb kostengünstig gestalten müssen, von daher
ist ein interdisziplinäres Facillity Management unabdingbar. So lassen sich Bezahlsysteme
durch den Einsatz von NFC (Near-Field-Communication), einem Übertragungsstandard zum
kontaktlosen Austausch von Daten über kurze Strecken, realisieren. Denkbar sind auch Indoor-Navigationssysteme, die in Museen und Ausstellungen zum Einsatz kommen könnten.
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Ausblick
Insbesondere aber der Klimaschutz, der ressourcenschonende Einsatz von Energie, die
Verwendung von regenerativen Energien und die Energieeffizienz werden zur Kernaufgabe
der Einrichtungen. Gleichzeitig lassen sich die technologischen Fortschritte als Lehr- und Lernpfade für den Besucher verwenden. Die Freizeiteinrichtungen erhalten so eine neue Profilierung – moderne Lebensräume brauchen zeitgemäße Ansätze in allen Bereichen. Interdisziplinäre Forschungsansätze sind daher unabdingbar, um die Einsatzmöglichkeiten
technischer Innovationen, z. B. in der Gebäudetechnik, in ihren vollständigen Auswirkungen
auf die Präsentation von Pflanzen in botanischen Gärten oder Tieren in Zoos zu analysieren.
Konventionelle Unterhaltungsformen sind dabei durchaus mutig zu hinterfragen und in modellhaften Projekten zu überprüfen. So haben die umfassenden Ansätze der Optimierung der
klimatischen Bedingungen für Pflanzen in Tropenhäusern mit Berücksichtigung eines effizienten Anlagenbetriebes noch viel Untersuchungsbedarf aufgezeigt, zumal sich mit fortschreitender Vegetationsperiode die Rahmenbedingungen der Parameter ständig verändern und
angepasst werden müssen. Gezielte Analysen einer auf die Bedürfnisse der Pflanzen ausgerichteten Betriebsweise versprechen noch erhebliches Optimierungspotential sowohl in botanischer als auch energetischer Hinsicht. So könnte eine gezielte Züchtung von Pflanzen
bezüglich effizienter Klimaparameter in diesem Forschungsvorhaben eine Grundlage für weitere
Ansatzprojekte sein. Ein weiterer Ansatz in zoologischen Gärten ist den Besucher und das Tier
mit einzubeziehen. Die Pflanze ist dann Teil der Präsentation. Im Vordergrund steht hier die
Nachbildung des Lebensraumes der Tiere. Sukzessive werden die einzelnen Stufen untersucht
und erforscht. Die natürlichen Medien Luft und Wasser werden im Zusammenspiel mit den verschiedenen Aspekten ressourcenschonend und zum Wohle der Lebewesen eingesetzt. Biologische Wasseraufbereitung sollte in Freizeitanlagen zu den Standards gehören, ebenso wie
der Schutz der Klimahülle.
Ein Betreiber wird mit einer Fülle von Daten konfrontiert, die permanent und aktuell zur Verfügung stehen müssen. Die Entwicklung geodatenbasierter Anwendungen für Freizeitanlagen
wie Trackingsysteme, Parkinformationssysteme etc. wird weitergehen müssen wie auch die
Entwicklung weiterer datenbankbasierter Applikationen, z. B. als eine QR-Code-gestützte Fundusdatenbank. Viele Systeme und Prozesse sind noch zu integrieren, bereits erfolgreich realisierte Anwendungen in weiteren Freizeitfeldern zu adaptieren. Wünschenswert wäre ein
Katalog wieder verwendbarer Datenmodellierungsmuster für Freizeitanlagen.
Die Beuth Hochschule für Technik Berlin hat mit einer interdisziplinären Forschungsgruppe
gezeigt, wie innovative Forschungseinrichtungen die Zukunft von morgen erfolgreich gestalten
können. Der besondere Praxisbezug, die enge Verzahnung der Fachgruppen untereinander
und die Kompetenz in der Entwicklung von Bildungs-, Freizeit- und Tieranlagen befähigen
gerade die Beuth Hochschule für Technik Berlin für weiterführende Innovationen in der Forschung und Entwicklung.
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Anhang
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Anhang
Liste der Abschlussarbeiten, die im Rahmen des BAER2FITProjektes angefertigt wurden
2009
Alt, Stefanie
Untersuchungen zur Fraßleistung von Macrolophus pygmaeus (Rambur) an verschiedenen Weiße-Fliegen-Arten unter Randbedingungen
Masterarbeit, Betreuer: Prof. Dr. habil. Hartmut Balder, Studiengang: Urbanes Pflanzen- und
Freiraum-Management
Braiche, Nour
Untersuchung und Auslegung von unterschiedlichen Solaranlagen für ein Einfamilienhaus
Diplomarbeit, Betreuerin: Prof. Dipl.-Ing. Katja Biek, Studiengang: Gebäude und Energietechnik
Giermann, Kay und Demberg, Martin
Recherche und Untersuchung von Energieeinspar potentialen in Sonderbauten;
speziell für Tiergehege
zwei Diplomarbeiten, Betreuerin: Prof. Dipl.-Ing. Katja Biek, Studiengang: Gebäude- und
Energietechnik
Heuschkel, Steffen
Management von georeferenzierten Multimediadaten in objektrela tionalen Datenbanken
Diplomarbeit, Betreuerin: Prof. Dr. Petra Sauer, Studiengang: Medieninformatik
Kopf, Tobias
Nachhaltiger Umgang mit Bäumen bei Gartenschauen
Freiraum-Management
Makowski, Dirk
Problemorientierte Leistungsmessung von Oracle 11g und weiterer objektrelationaler und objektorientierter Datenbanksysteme
Seefeldt, Sandra
Facility Management für Freizeitanlagen der Bildung und Erholung
Bachelorarbeit, Betreuer: Prof. Kai Kummert und Wilfried Trutz, Studiengang: Facility
Management
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Liste der Abschlussarbeiten, die im Rahmen des BAER2FIT-Projektes angefertigt wurden
2010
Baumgart, Eric
Hydraulische Optimierung und energetische Bewertung von ausgewählten Unterstationen im Allwetterzoo Münster – Giraffe, -Löwen im Abgleich mit ElefantenGehege
Bachelorarbeit, Betreuerin: Prof. Dipl.-Ing. Katja Biek, Studiengang: Gebäude- und Energietechnik
Danks, Sebastian
Einführung eines Umweltmanagementsystems
Bachelorarbeit, Betreuer: Prof. Kai Kummert, Studiengang: Facility Management
Herbers, Jens
Entwicklung eines Prä-Tests zur Beurteilung der Nachhaltigkeit von Immo bilien
Bachelorarbeit, Betreuer: Prof. Kai Kummert, Studiengang: Facility Management
Kukies, Maike
Bachelorarbeit, Betreuerin: Prof. Tina Kitzing, Studiengang: Veranstaltungstechnik- und
management
Lammers, Steffi
Entwicklung einer datenbankbasierten Routenplanungskomponente für Freizeitanlagen
Land, Anne-Kathrin
Untersuchungen zur Baumscheibenbegrünung in modernen Substraten
Freiraum-Management
Manz, Sebastian
Hydraulische Optimierung und energetische Bewertung von ausgewählten Unterstationen im Allwetterzoo Münster – Giraffe, -Löwen im Abgleich mit OrangUtanGehege
Möhring, Sven
Optische Erfassung von Raumströmungen
Bachelorarbeit, Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Janssen und Prof. Dipl.-Ing. Katja Biek, Studiengang:
Gebäude- und Energietechnik
Anhang
Murawa, Tino
Wasseraufbereitung für Tieranlagen/-gehege, Schwerpunkt Eigenwasser erzeugungsanlagen
Diplomarbeit, Betreuerin: Prof. Dipl.-Ing. Katja Biek, Studiengang: Gebäude- und Energietechnik
Parche, Hendrik
Untersuchung zur Optimierung von Nährstoff- und Bewässerungsstrategien in
modernen Substraten
Freiraum-Management
Paramonov, Ludmila
Android-basierte Remote Control für eine bionische Hand
Bachelorarbeit, Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Alfred Rozek, Studiengang: Technische Informatik
Pillmayer-Klemm, Katrin
Professionalisierung ausgewählter Facility Management Prozesse für Anlagen
der Freizeit, Bildung und Erholung: Interdisziplinäre Analyse der Facility Management Bereiche der gemeinnützigen Freizeit- und Erholungsanlage FEZ-Berlin
Masterarbeit, Betreuer: Prof. Kai Kummert und Wilfried Trutz, Studiengang: Facility Management
Schmidt, Stefan
Experimentelle Untersuchungen von Lüftungsanlagen mit latenter Wärmerück gewinnung
Bachelorarbeit, Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Martin Behne, Studiengang: Gebäudetechnik
Stech, Angelika
Recherche von experimentellen Strömungsnachweisverfahren in Räumen und
Sonderanlagen
Todorovic, Goran; Junker, Severin
Android basierte und modulare Sensorerweiterung von mobilen Endgeräten
Bachelorarbeiten, Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Alfred Rozek, Studiengang: Technische Informatik
Wegner, Inga
Wirkung von wiederholten Pflanzenschutzmittelapplikationen an Zierpflanzen auf
die Raubmilbe Amblyseius californicus MCGREGOR (Acari: Phytoseiidae)
Freiraum-Management
255
256
Liste der Abschlussarbeiten, die im Rahmen des BAER2FIT-Projektes angefertigt wurden
Welk, Kerstin
Mobiles Instandhaltungsmanagement für den Allwetterzoo Münster
Masterarbeit; Betreuerin: Prof. Dr. Petra Sauer, Studiengang: Medieninformatik
Zozmann, Christian
Einfluss erhöhter Temperaturen auf die präimaginale Entwicklung und Mortalität
der Larven und auf das Körpergewicht der adulten Blattlausprädatoren Coccinella septempunctata und Harmonia axyridis
Freiraum-Management
2011
Holtz, Frank
Plattformübergreifende Visualisierung gemischter Geodaten am Beispiel eines interaktiven Parkführers mit Karten-, Routing- und Informationsfunktion
Bachelorarbeit, Betreuerin: Prof. Dr. Petra Sauer, Studiengang: Medieninformatik-Online
Sabet, Zahra
Untersuchungen zur Wirkung von arbuskulären Mykorrhizapilzen auf die Pflanzengesundheit von Rosen auf urbanem Boden sowie Kompost unter Salzstress
Freiraum-Management
Simsch, Tino
Analyse der Fassade mit Berücksichtigung der Beheizung mit der Betriebsgesellschaft BGBM
Masterarbeit, Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Martin Behne, Studiengang: Gebäudetechnik
Rochow, Rayk
Untersuchung der Umlufttürme
Masterarbeit (Kooperation mit Fa. Rubitherm), Betreuer: Prof. Dr.-Ing. Martin Behne,
Studiengang: Gebäudetechnik
Anhang
Liste der Publikationen, die im Rahmen des BAER2FITProjekts veröffentlicht wurden
2008
Görlitz, Gudrun; Schmidt, Anja:
Digital Signage: Informal Learning in Animal Parks and Zoos
In: World Conference on E-Learning in Corporate, Government, Healthcare, and Higher Education, Hrsg.: Bonk, C. J.; Lee, M. M.; Reynolds,T., 2008, S. 841 – 847.
2009
Kummert, Kai:
Nachhaltiges FM – ist das nicht doppelt gemoppelt?
In: Facility Management, Ausgabe 3/2009, S. 4.
Kummert, Kai:
Kann Facility Management „Made in Germany“ ein Exportschlager werden?
In: Facility Management, Ausgabe 4/2009, S. 4 – 5.
Kummert, Kai; Petri, Jörg; Schroeder, Henriette:
Analyse von Kriterien zur qualitativen Bewertung von Laborgebäuden unter
Berücksichtigung ihrer Nutzung
In: ExzellenzTandem Wissenstransfer im Dialog III, Hrsg.: Thümer, R.; Görlitz, G.; Joneleit,
H., Berlin, 2009, S. 21 – 27.
Kummert, Kai, Petri, Jörg, Breywisch, Thomas:
Entwicklung eines Bewertungsmodells zur Entscheidungsunterstützung im
Rahmen der Fragestellung: Sanierung oder Abriss und Neubau von Bestands immobilien?
In: ExzellenzTandem Wissenstransfer im Dialog III, Hrsg.: Thümer, R.; Görlitz, G., Joneleit,
H., Berlin, 2009, S. 21 – 27.
Kummert, Kai:
Klimagerechte Qualitätsoffensive im kommunalen Immobilienmanagement
In: Forschungsbericht 2009 der Beuth Hochschule für Technik Berlin, S. 102 – 104.
Kummert, Kai:
Nachhaltigkeit im Facility Management – Entwicklung eines Zertifizierungs programms
In: ExzellenzTandem Wissenstransfer im Dialog III, Hrsg.: Thümer, R.; Görlitz, G., Joneleit,
H., Berlin, 2009, S. 40 – 48.
257
258
Liste der Publikationen, die im Rahmen des BAER2FIT-Projekts veröffentlicht wurden
Kummert, Kai; Minoa, Andra:
Umweltgerechte Qualitätsoffensive im kommunalen Immobilienmanagement
In: Tagungsband Facility Management, Offenbach, 2009, S. 137 – 146.
Sauer, Petra; Heuschkel, Steffen:
Datenbankbasierte Dokumentation des Schädlingsbefalls von Bäumen mit geo referenzierten Bildern
Sauer, Petra; Heuschkel, Steffen:
Georeferenzierte Bilddaten per WebServices mit Oracle Technologien
6. GI/ASQF/IRC Schloß-Steinhöfel-Seminar, 2009.
2010
Balder, Hartmut:
Die funktionale Bedeutung des Grüns in Freizeitanlagen
In: Innovative Entwicklungen für Freizeitanlagen der Bildung und Erholung, Berlin, 2010,
S. 29 – 31.
Behne, Martin; Hoffmann, Klaus:
Experimentelle Untersuchung des Makro- und Mikroklimas im Großen Tropenhaus des Botanischen Garten Berlin
Behne, Martin; Schmidt, Stefan:
Messung betriebsrelevanter Parameter im neuen Großen Tropenhaus des
Botanischen Gartens Berlin
S. 24 – 28.
Biek, Katja:
Innovative Methoden und Verfahren für den Bau und Betrieb von Tier- und
Freizeitanlagen
Biek, Katja; Tian, Thomas:
Klimaschutz hautnah angewandt – Energieeinsparung und Wassermanagement
S. 38 – 42.
Anhang
Görlitz, Gudrun; Stark, Thorsten; Kaltofen, Sandra; Kudraß, Eva:
Multimediale und mobile Services als zeitgemäße Ausstellungsgestaltungs elemente
S. 73 – 78.
Görlitz, Gudrun; Kaltofen, Sandra; Stark, Thorsten:
Touchscreen-Technologie für Museen
In: Forschungsbericht 2010 der Beuth Hochshcule für Technik Berlin, S. 106 – 110.
Gräbner, Nina:
Mobile Steuerung in der Freizeit
In: Beuth Presse, Ausgabe 3/2010, S. 18.
Herrmann, Frank; Sauer, Petra; Heuschkel, Steffen:
Komponentenbasierte Entwicklung einer GIS-Anwendung mit Oracle Spatial
DOAG-Konferenz, Nürnberg, 2010.
Heuschkel, Steffen; Sauer, Petra; Herrmann, Frank:
Management von Geo- und Standortdaten in Freizeitanlagen mit OracleTechnologien
DOAG-Konferenz, Nürnberg, 2010.
Heyde, Denise:
Innovative Entwicklungen für Freizeitanlagen.
Einblicke gibt es am 4. und 5. November an der Beuth Hochschule
Heyde, Denise:
Bildung, Erholung und kleine Roboter. Interdisziplinärer Wissensaustausch auf
der BAER2FIT-Tagung
Kukies, Maike; Kitzing, Tina:
Der Container der Zukunft
S. 79 – 82.
Kummert, Kai; Dittmar, Anika:
Nachhaltigkeit im Immobilien- und Facility Management – ein Bewertungsmodell
In: Facility Management Messe und Kongress Tagungsband, Berlin/Offenbach, 2010,
S. 107 – 114.
259
260
Erfolgsfaktoren von Internationalisierungsstrategien deutscher FM-Dienstleister
In: Facility Management Messe und Kongress Tagungsband, Berlin/Offenbach, 2010,
S. 147 – 156.
Kummert, Kai; Hagner, Charlotte:
Ein Gütesiegel für nachhaltiges FM – warum nicht?
In: Immobilienzeitung, Ausgabe 9/2010, S. 13.
Kummert, Kai:
Facility Management nachhaltig in die Pflicht genommen
In: Green Building, 10/10, S. 21 – 25.
Kummert, Kai:
Nachhaltigkeit als Herausforderung für Einrichtungen der Freizeit, Bildung und
Erholung
S. 59 – 62.
Kummert, Kai; Viebig, Joachim; Walter, Patrick:
Entwicklung und Implementierung einer Service-Orientierten-Architektur (SOA)
bei einem Immobiliendienstleister
In: ExzellenzTandem Wissenstransfer im Dialog III, Hrsg.: Thümer, R.; Görlitz, G.; Joneleit, H.,
Berlin, 2009, S. 94 – 102.
Kummert, Kai; Ponick, Martin; Dittmar, Anika:
Facility Management nachhaltig in die Pflicht genommen
In: Green Building, Ausgabe 10/2010, S. 26 – 29
Nachhaltigkeit im Facility Management – eine Verständniserweiterung im Sinne
der Ganzheitlichkeit
In: Handbuch Facility Management, München, 2010.
Kummert, Kai; Burseg, Tim; Brandt, Sebastian:
Bewertung der Nachhaltigkeit von Facility Management-Prozessen
In: ExzellenzTandem – Wissenstransfer im Dialog IV, Berlin, 2010, S. 27 – 31.
Kummert, Kai; Maier, Dirk; Brandt, Sebastian:
Bewertung der Nachhaltigkeit von Facility Management-Prozessen
Anhang
Kummert, Kai; Gallas, Anika; Schenk; Michael:
Value Added Maintenance als Erfolgsfaktor für Facility Management gerechte
Planung im Bestand von Freizeitimmobilien
Kummert, Kai; Herbers, Jens; Zehr, Werner J.:
Entwicklung eines Prä-Tests zur Beurteilung der Nachhaltigkeit von Immobilien
Kummert, Kai; Dittmar, Anika; Ponick, Martin:
Bewertungsgrundlagen zur Quantifizierung von Gebäudenachhaltigkeit
Kummert, Kai; Henkel, Raimund; Schenk, Michael:
Entwicklung von Strategien zur Finanzierung von Bau- und Instandhaltungsmaßnahmen in der Immobilienwirtschaft
Rozek, Alfred:
Gestengesteuerte LabVIEW Bedienung
In: Tagungsband zur VIP, 2010, S. 552 – 556.
Rozek, Alfred; Kantharia, Mitunkumar; Junker, Severin:
Einsatz mobiler und modularer Endgeräte zur flexiblen Erfassung und Darstellung
von Sensordaten
S. 83 – 87.
Sauer, Petra; Herrmann, Frank; Lammers, Steffi; Heuschkel, Steffen:
Navigations- und Informationssystem für Freizeitanlagen
S. 96 – 101.
Sauer, Petra; Welk, Kerstin:
Instandhaltungsmanagement mit PDA und mobiler Datenbank
2011
Balder, Hartmut; Behne, Martin; Schmolling, Silke:
Untersuchungen zur Pflanzengesundheit in modernen Tropenhäusern
In: BHGL – Schriftenreihe Band 28, 2011, S. 184.
261
262
Digitales Veranstaltungs- und Raummanagement für Ausstellungen, plattformübergreifend für Information Points und Smartphones
In: Kultur und Informatik: Multimediale Systeme, Hrsg.: Sieck, J., Boizenburg, 2011,
S. 65 – 73.
Interactive, Informal Learning in Museums, Computer Aided by Multi-Touch
Screen Techno logies
In: Proceedings of World Conference on Educational Multimedia, Hypermedia and Telecommunications, Hrsg.: Bastiaens, T.; Ebner, M., 2011, S. 1073 – 1077.
Anhang
Autor/innenverzeichnis
Dipl. Agr. Ing., Dipl. Vet. Ing. (FH) H. Jörg Adler
Allwetterzoo Münster
E-Mail: [email protected]
Nikitas Aposporidis
Lunatic Interactive GmbH
Prof. Dr. habil. Hartmut Balder
Matthias Bartknecht M. Sc.
Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin
Sebastian Becker B. Sc.
Prof. Dr.-Ing. Martin Behne
Prof. Dipl.-Ing. Katja Biek
Beuth Hochschule für Technik
Dipl.-Ing. Funda Bülbül M.A
Dr. Jana Chmieleski
Hochschule für nachhaltige Entwicklung Eberswalde
Justyna Czerniak
Stiftung Deutsches Technikmuseum Berlin
263
264
Mark Gebler B. Sc.
Dirk Heese
Allwetterzoo Münster
Dipl.-Inf. (FH) Frank Herrmann
Frank Holtz B. Sc.
Dipl.-Ing. Klaus Hoffmann
Dr. Barbara Jäckel
Pflanzenschutzamt Berlin
Sabine Jahn
FEZ Berlin
Severin Junker B. Eng.
Sandra Kaltofen B. Sc.
Mitunkumar Kantharia M. Sc.
Anhang
Katja Karau
Dipl.-Ing. (FH) Martin Keuters
BAnTec GmbH
E-Mail:
Prof. Tina Kitzing
Arite Koch M. Sc.
Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin
Maike Kukies B.A.
Prof. Kai Kummert
Hardy Krüger M. Eng.
Jessica Louka B. Sc.
Rayk Rochow B. Eng.
Steffen Roth B. Eng.
Prof. Dr-Ing. Alfred Rozek
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266
Prof. Dr. Petra Sauer
Stefan Schmidt B.Eng.
Dipl.-Ing. (FH) Silke Schmolling
Dipl.-Ing. Dipl.-Kfm (FH) Karsten Schomaker
Betriebsgesellschaft für die ZE Botanischer Garten und Botanisches Museum mbH
Tobias Schwarz B.Eng.
Sandra Seefeldt M.Sc.
Tino Simsch B.Eng.
Thorsten Stark M.Sc.
Dipl.-Ing. (FH) Thomas Tian
Ingenieurgesellschaft Prof. Michael Lange mbH
Dipl.-Ing. Wilfried Trutz
Senatsverwaltung für Bildung, Wissenschaft und Forschung
[email protected]
[email protected]
Anhang
267
Dieses Vorhaben wurde von der Europäischen Union kofinanziert.
Europäischer Fonds für regionale Entwicklung
Investition in Ihre Zukunft!
Senatsverwaltung für
Bildung, Wissenschaft und Forschung