Entwurf und Entwicklung eines Visualisierungssystems für eine interaktive Verkehrsplanungsplattform

The IT-supported design of the city of the future in the context of "smart cities" is a current political issue due to climate change and urban growth. Urban and transport planning have to make informed decisions to meet current and future demands with regard to mobility, emission of pollutants, and quality of life. The present thesis arose in connection with the Streetlife project which develops an information system for the provision of mobility data for informed and sustainable urban and transport planning. This work's aim is the design and the development of a visualization system that generically visualizes mobility data with temporal and geographical references from heterogeneous and distributed sources for the Streetlife platform. The visualization system was designed according to the model of a data warehouse system. It enables a simple federalized connection of new data sources via a push-based websocket communication regardless of the utilized data format and access technology. The developed concept for a lossfree transformation in a generic data format enables a uniform and comprehensive handling of the data irrespectively of their origin. By means of the implementation of a variety of data analysis capabilities, the data is appropriately visualized taking into account their temporal and geographical references, filtered, and evaluated with the aid of common statistic functions. Moreover, a plug-in mechanism for the integration of specific evaluation functions has been developed. It expands the capabilities of the function-based evaluation to application-specific analyses. The implementation was realized in a structured and modular manner to achieve high maintainability and reusability. The back-end of the visualization system was realized as a Java EE application that provides its functionalities via a RESTful web service. A JavaScript-based single-page web application that was developed using AngularJS provides the functionalities of the Java EE application via a user interface in the front-end. The developed visualization system constitutes a first functional prototype that was tested by partners of the Streetlife project. In the outlook, ideas for improvement and extension of the functionalities are presented.

Die IT-unterstützte Gestaltung der Städte der Zukunft im Kontext von ""Smart Cities"" ist aufgrund der Klimaerwärmung und des Städtewachstums ein aktuelles Thema in der Politik. Die Verkehrs- und Stadtplanung muss fundierte Entscheidungen treffen, um den heutigen und zukünftigen Anforderungen moderner Städte hinsichtlich der Mobilität, Schadstoffemission und Lebensqualität gerecht werden zu können. Diese Arbeit entstand im Zusammenhang mit dem Streetlife-Projekt, welches ein Informationssystem zur Bereitstellung von Mobilitätsdaten für eine informationsbasierte und nachhaltige Verkehrs- und Stadtplanung entwickelt. Das Ziel der Arbeit ist der Entwurf und die Entwicklung eines Visualisierungsystems zur Integration in die Streetlife-Plattform, das Daten mit Zeit- und Ortsbezug aus verteilten heterogenen Quellen generisch visualisiert. Das Visualisierungssystem wurde nach dem Vorbild eines Data Warehouse Systems entworfen. Es ermöglicht eine einfache föderalisierte Anbindung neuer Datenquellen unabhängig vom verwendeten Datenformat und der verwendeten Zugriffstechnologie über eine Push-basierte WebSocket-Kommunikation. Das entwickelte Konzept zur verlustfreien Transformation in ein generisches Datenformat ermöglicht einen einheitlichen, datensatzübergreifenden Umgang mit den Daten ungeachtet ihrer Herkunft. Durch die Implementierung einer Reihe von Möglichkeiten zur Datenanalyse werden die Daten unter Berücksichtigung ihres Orts- und Zeitbezugs in geeigneter Weise visualisiert, gefiltert und durch allgemeine statistische Funktionen ausgewertet. Es wurde zudem ein Plug-In-Mechanismus zur Integration spezifischer Auswertungsfunktionen entwickelt, der die Möglichkeiten der funktionsgestützten Auswertung um anwendungsspezifische Analysen erweitert. Die Implementierung erfolgte strukturiert und modular, um eine hohe Wartbarkeit und Wiederverwendbarkeit zu erreichen. Das Backend des Visualisierungssystem wurde als Java-EE-Anwendung realisiert, welche die Funktionalitäten über einen RESTful-Webservice bereitstellt. Eine mit AngularJS entwickelte JavaScript-basierte Single-Page-Anwendung stellt die Funktionalitäten der Java-EE-Anwendung über die Benutzerschnittstelle bereit. Das entwickelte Visualisierungssystem stellt einen ersten funktionsfähigen Prototypen dar, der durch Partner des Streetlife-Projekts getestet wurde. Im Ausblick werden Ideen zur Optimierung und Erweiterung der Funktionalitäten vorgestellt.