Smart Campus: Die ETH Zürich setzt auf Indoor GIS

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Die ETH Zürich, eine der weltweit führenden Hochschulen, möchte ihren Campus in einen Smart Campus verwandeln. Ziel ist es, ein Indoor-Geoinformationssystem (Indoor GIS) zu implementieren, das es ermöglicht, alle Daten im Zusammenhang mit dem Campus und den Einrichtungen an einem Ort zu visualisieren, zu analysieren und zu verwalten – auch bekannt als digitaler Zwilling. Ein wesentlicher Antrieb für das 2021 initiierte Projekt war das Bedürfnis, das Campusleben inklusiver und barrierefreier zu gestalten.

Die ETH Zürich suchte nach einem ganzheitlichen System, um den Campus sowohl innen als auch aussen zu analysieren und zu verwalten. Das vorherige Facility-Management-System unterstützt zwar das Campus-Datenmanagement und die Servicebereitstellung, erlaubt jedoch keine räumliche Datenanalyse zur Optimierung von Prozessen. Zudem bot es keine visuelle Darstellung der Innenräume, um das Standortbewusstsein zu verbessern und ein effektives Wegleitsystem zu unterstützen. Daher musste die ETH Zürich oft auf veraltete und ineffiziente Methoden zurückgreifen, um die Navigation zu realisieren.

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Eine der zentralen Herausforderungen auf dem Campus liegt in der Orientierung, da sich das Projekt über 58 Gebäude mit 412 Stockwerken und insgesamt 400’000 m2 an zwei Standorten in der Stadt Zürich und externen Standorten erstreckt. Das Finden des richtigen Raums im richtigen Gebäude kann sich dabei zu einer Herkulesaufgabe entwickeln. Nicht nur für die 25’000 Studierenden der Hochschule, sondern auch für die Mitarbeitenden und Lieferanten, die sich täglich auf dem Campus bewegen.

Was die Schwierigkeit zusätzlich erhöht, ist, dass viele der historischen Campusgebäude unter Denkmalschutz stehen und daher architektonisch nicht verändert werden können. Diese Gebäude sind oft der Grund für langwierige Wege, die auf dem Campus zurückgelegt werden müssen.

Bisher stützte sich die Wegleitsystemlösung der ETH Zürich hauptsächlich auf Beschilderungen, die in Eingangsbereichen zu finden waren, sowie zusätzliche Schilder, die während Veranstaltungen angebracht wurden, um Besuchern den richtigen Weg zu weisen. Die Komplexität des Campus in Verbindung mit alten und verschachtelten Gebäuden hat in der Vergangenheit jedoch deutlich die Grenzen physischer Beschilderungen und statischer Karten gezeigt, da sie weder einfache Aktualisierungen ermöglichen noch barrierefreie Navigation unterstützen.

Neben Menschen mit körperlichen Beeinträchtigungen muss eine „barrierefreie“ Wegleitsystemlösung auch andere Beeinträchtigungen berücksichtigen, wie zum Beispiel neurologische Entwicklungsstörungen wie das ADHS-Syndrom (Aufmerksamkeitsdefizit-/Hyperaktivitätsstörung). Betroffene Studierende oder Mitarbeitende können sich durch komplexe statische Karten oder die Anwesenheit zu vieler Schilder überfordert fühlen. Digitale Lösungen erleichtern es, den spezifischen Bedürfnissen aller Campusbesuchenden gerecht zu werden.

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"Wir wollten die Digitalisierung vorantreiben und dabei unter anderem ein hochmodernes Indoor-Positionierungssystems implementieren, um technologisch an vorderster Front zu bleiben."

Ricardo Roch, M.Eng. Geoinformatik
ETH Zürich

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Mit dem Ziel, die ETH Zürich barrierefrei für Studierende, Mitarbeitende und Besuchende zu gestalten, wurde das Projekt für einen Smart Campus einschliesslich einer digitalen Wegleitsystemlösung ins Leben gerufen. Ein digitaler Zwilling ist eine virtuelle Darstellung der Realität, einschliesslich physischer Objekte, Prozesse und Beziehungen. Sie ermöglicht es den Nutzenden, die Gebäude besser zu verstehen und die Abläufe zu optimieren. Die Erstellung eines operativen digitalen Zwillings, der nicht nur die Aussen-, sondern auch die Innenumgebung visualisiert, ermöglicht es der ETH Zürich, ihre Innenräume besser zu verstehen und das Nutzererlebnis zu verbessern.

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Mit ArcGIS Indoors konnte die ETH Zürich ihre Innenräume in einem interaktiven digitalen Format genau visualisieren, das leicht verwaltet und geteilt werden kann. Die Umwandlung von CAD- und BIM-Daten in geschossbezogene Karten legte den Grundstein für ihr Indoor GIS. In Kombination mit ArcGIS IPS (Indoor Positioning System) bereicherte die ETH Zürich ihre Innenkarten mit einem Indoor-Positionierungssystem, das die Live-Position des Nutzenden innerhalb der Einrichtung als blauen Punkt auf der Karte in der mobilen App visualisiert.

Die genaue Standortbestimmung hilft den Nutzenden, ihre Umgebung sofort zu verstehen und zu wissen, wohin sie gehen müssen. Durch die Auswahl eines Ziels auf der Karte erhalten sie die schnellste oder eine barrierefreie Route mit Schritt-für-Schritt-Anweisungen. Die Überwachung des blauen Punktes hilft ihnen, auf dem richtigen Weg zu bleiben und Ziele in Echtzeit zu erreichen.

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Die linke Seite dieses Videos zeigt die reale Ansicht eines Nutzers, der durch ein Gebäude des ETH Zürich Campus navigiert. Die rechte Seite zeigt, wie sich sein blauer Punkt, der mit ArcGIS IPS abgebildet wird, in Echtzeit auf der Indoor Karte bewegt.

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Derzeit nutzt die ETH Zürich ArcGIS Indoors mit ArcGIS IPS, um alle ihre Indoor Daten zu kartieren und eine Live-Indoor-Positionierung sowie Navigation zu ermöglichen. Das Team arbeitet auch daran, die Funktionen in die offizielle ETH Zürich Mobile App zu integrieren, die Schulnachrichten und Veranstaltungen, die täglichen Menüs der Mensa und andere campusbezogene Informationen bereitstellt.

Das Indoor-Positionierungssystem, das von ArcGIS IPS betrieben wird, verwendet Bluetooth Low Energy Beacons (BLE), kleine Funksender, die in den Innenwänden montiert sind und ihre Standortinformationen an das mobile Gerät senden. Das mobile Gerät berechnet dann die eigene Echtzeitposition relativ zu diesen Beacons und visualisiert diese Position als blauen Punkt.

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Um den Bedürfnissen von Nutzenden mit ADHS gerecht zu werden und eine Überstimulation zu vermeiden, verwenden die Indoor Karten barrierefreie Farbpaletten, die nur eine kleine Auswahl an Farben umfassen.

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• ArcGIS Indoors
• ArcGIS IPS

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Die Initiative für einen Smart Campus ist noch im Gange. Bisher hatten mehrere hundert Nutzende die Möglichkeit, die Lösung in der frühen Adoptionsphase zu testen. Die Integration in die ETH Zürich App soll bald vollständig ausgerollt werden, damit mehr Stakeholder das Indoor GIS nutzen können.

Derzeit sind 45 Gebäude auf dem Campus mit einem Indoor-Positionierungssystem ausgestattet. Geplant ist, das Indoor GIS auf 50 Gebäude auf dem Hauptcampus in Zürich und auch auf andere Standorte auszudehnen.

Die ETH Zürich denkt bereits über potenzielle zukünftige Anwendungen der Indoor GIS-Funktionen nach, zum Beispiel zur Verbesserung der Sicherheit. Menschen mit körperlichen Beeinträchtigungen können im Notfall möglicherweise ein Gebäude nicht selbständig verlassen. Eine barrierefreie Evakuierung würde es ihnen ermöglichen, leicht horizontale Evakuierungszonen zu identifizieren und zu navigieren, wo Ersthelferinnen und Ersthelfer sie finden und in Sicherheit bringen können.

Ein weiteres Feld, das die Hochschule langfristig verbessern möchte, ist das Asset-Management. Die genaue Standortbestimmung von Notfallausrüstung und anderen Assets und die Bereitstellung dieser Informationen für interne Stakeholder ist entscheidend. Diese Ebene der Standortinformationen ermöglicht eine schnellere Bereitstellung von Dienstleistungen wie Erste Hilfe oder Wartungsmanagement.

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"ArcGIS ermöglicht es uns, relativ einfach neue Apps für zusätzliche Anwendungsfälle zu erstellen, um aufkommende Bedürfnisse zu adressieren. Wir sehen grosses Potenzial darin, GIS auf weitere Abteilungen und Bereiche auszudehnen, um seinen Wert zu maximieren und unseren Campus zu analysieren und zu verwalten."

Ricardo Roch, M.Eng. Geoinformatik
ETH Zürich

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Diese Case Study ist ursprünglich erschienen im englischsprachigen Blogbeitrag von Silvia Pichler (Esri Inc.).

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