Im Rahmen des OD Hackathons 20/21 hat die Projektgruppe sich mit einem Thema befasst, dass uns alle betrifft, der Luftqualität. Diese beschreibt die Beschaffenheit der Luft bezogen auf den Anteil der darin enthaltenen Luftverunreinigungen.
In Deutschland gilt für Feinstaub ein Grenzwert von 50 μg pro m3 einzuhalten. Dieser Wert darf an einem Standort nicht öfter als 35-mal im Jahr übertroffen werden. Definiert werden diese Grenzwerte vom Bundesimmissionsschutzgesetz (BImSchG). Leider werden diese Grenzwerte oftmals überschritten und damit die Gesundheit der Bürger*innen gefährdet.
Laut der Europäischen Umweltagentur sterben in der Europäischen Union jährlich mehr als 400.000 Menschen vorzeitig an den Folgen der Luftverschmutzung (EEA, 2020). Trotzdieser erschreckenden Zahlen ist der breiten Masse der Bevölkerung das Gesundheitsrisiko nicht bewusst. Das soll mithilfe der PolAR Anwendung geändert werden.
Ziel des Projektes war es, eine Anwendung zu entwickeln, die die lokale Luftverschmutzung in Form der PM10-Richtlinien (Feinstaub) verständlich präsentiert. Dafür wurde eine Augmented-Reality Webanwendung entwickelt, die die Feinstaubbelastung visualisiert, gesundheitliche Auswirkungen aufzeigt und einen Vergleich mit vorherigen Daten ermöglicht. Durch die Nutzung der App wird erwartet, dass das Bewusstsein für unsere Umwelt, insbesondere der Luft, gesteigert wird.
Aufgrund der Corona Pandemie unterschied sich die Vorgehensweise zu vorherigen Hackathons des Jils. Die Gruppenarbeit hat ausschließlich online stattgefunden. Mithilfe von Messengerdiensten wie Discord oder WebEx war eine agile Arbeitsweise und pair programming jedoch möglich.
Innerhalb von weniger als 31 Stunden entstand die PolAR App, welche im Folgenden weiter vorgestellt wird.
Umsetzung
Realisiert wurde die Anwendung durch die web-basierte Augmented Reality Technologie AR.js. Dieses Open-Source Framework ermöglicht die Implementierung von immersiven und Betriebssystem-unabhängigen Augmented und Virtual Reality Anwendungen in gängigen Webbrowsern. Durch die Verwendung moderner Hardware, wie sie in vielen Smartphones verbaut ist, ist es möglichden Nutzern individuelle und passgenaue Informationen über die Luftqualität in der Umgebung direkt auf dem Smartphone zu bieten. Den Nutzern wird die Möglichkeit gegeben vom aktuellen Zeitpunkt bis zu einem Jahr in die Vergangenheit die Feinstaub-Messwerte in Augmented Reality zu visualisieren. Mit Hilfe der Standortdaten der Nutzer wird ein gewichteter Mittelwert verschiedener Feinstaub-Messstationen ermittelt,um eine möglichstgenaue Aussage über die Luftverschmutzung am aktuellen Standort treffen zu können. Die Messwerte werden überdie frei zugängliche Schnittstelle von Opensense Network bezogen, welche standortabhängig bis zu hunderten von Messstationen bereitstellt.
Umgesetzt wurde diese Anwendung als schlanke Web-App, welche auf die Nutzung mit Smartphones optimiert ist. Dazu wurden neben dem Augmented Reality Framework gängige Webtechnologien wie JavaScript, HTML & CSS eingesetzt.
Ausblick
Im Rahmen des Hackathons wurde eine solide Basis mit viel Ausbaupotential erschaffen. Als erster Punkt lässt sich anführen, dass PolAR bisher nur eine Art der Luftverschmutzung visualisiert. Zukünftige Versionen könnten zusätzlich zu Feinstaub (PM10) auch andere Arten der Luftverschmutzung wie z.B. Stickstoffdioxid oder Ozon berücksichtigen. Außerdem könnte es in zukünftigen Versionen interessant sein, sich nicht nur die Daten für den aktuellen Standort anzeigen lassen zu können, sondern auch weit entfernte Orte auszuwählen.
Im Rahmen des Hackathons wurden die Größe und Anzahl der dargestellten Partikel so gewählt, dass Unterschiede zwischen hohen und niedrigen Werten möglichst gut erkennbar sind. In der Zukunft könnten diese beiden Variablen und die Optik der Partikel zusätzlich auf wissenschaftlichen Daten zu der Verschmutzungsart basieren. Dies wäre insbesondere dann sinnvoll, wenn tatsächlich weitere Verschmutzungsarten hinzugefügt werden.
Die Visualisierung der vergangenen und aktuellen Luftverschmutzung ist ein starkes Werkzeug, um diese besser begreifbar zu machen. Um den Nutzenden die Wichtigkeit ihrer eigenen Handlungen stärker bewusst zu machen, könnten Vorhersagen über die zukünftige Luftverschmutzung noch einen zusätzlichen Effekt erzielen. An diesem Punkt könnten dann Hinweise ansetzen, wie man selbst zu einer schwächeren Luftverschmutzung in der Zukunft beitragen könnte.
In der aktuellen Version verwendet PolAR Opensensemap als einzige Datenquelle. Diese weist hauptsächlich in Deutschland eine hohe Datendichte auf. Zukünftige Versionen könnten zusätzliche Datenquellen integrieren, um eine globale Funktionsfähigkeit der App anzustreben.
PolAR zeigt, dass frei verfügbare Daten zur Luftverschmutzung sinnvoll verwendet werden können. Nur wenn erhobene Daten auch genutzt werden, haben diese das Potential etwas zu bewirken und entsprechend entsteht dadurch Interesse daran, die Datenerhebung zu verbessern. Sollte PolAR also gut weiterentwickelt werden, besteht die Möglichkeit, dass zukünftig bessere Daten zur Luftverschmutzung (z.B. durch mehr Messstationen) zur Verfügung stehen und dadurch auch PolAR besser wird.
Eine Projektarbeit im Rahmen des Moduls „Open Data Hackathon“ im WS20/21 an der Universität zu Lübeck
Philipp Bzdok, Bennet Horn, Pascal Stieglitz
Masterstudenten der Medieninformatik, Universität zu Lübeck