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Erzeugen von Routen unter Berücksichtigung der Sonneneinstrahlung

Erzeugen von Routen unter Berücksichtigung der Sonneneinstrahlung

Leaders:  Monika Sester, Oskar Wage
Team:  Freya Wittkugel
Year:  2020
Is Finished:  yes

Wie bereits seit 200 Jahren bekannt ist, leiden Bewohner der nördlichen Breiten überdurchschnittlich häufig unter einem Vitamin D Mangel. Um diesem entgegenzuwirken sollte sich der Mensch dem richtigen Maß an Sonnenstrahlung aussetzen. Für Stadtbewohner ist dieses Ziel während der Arbeitswoche jedoch schwer zu erreichen, da die meiste Zeit des Tages in geschlossenen Räumen verbracht wird. Gelöst werden soll dieses Problem durch ein Routing, welches Fußwege hinsichtlich der Sonneneinstrahlung optimiert. Wichtigste Faktoren sind neben der draußen verbrachten Zeit und der Fläche der von der Sonne bestrahlten Haut die Verschattung durch Gebäude und Vegetation sowie die Orientierung zur Sonne.

Das Routing basiert auf der Kombination zweier Datensätze, mit denen die Verschattung und die Orientierung modelliert werden können: einem Rasterdatensatz, welcher die Exposition für die Blickrichtungen Nord, Ost, Süd, West enthält und einem aus OpenStreetMap extrahierten Routinggraphen. Für jede Kante wurde die Hauptrichtung bestimmt und die Exposition aus dem entsprechenden Raster abgegriffen. Einstrahlungsminimierte Routen können durch Anwendung des Dijkstra-Algorithmus auf den Graphen mit der Exposition als Kantengewicht generiert werden, einstrahlungsmaximierte Routen durch Auswahl der k-ten kürzesten Route (k-shortest-path).

Der Vergleich mit einer Referenzroute ergibt für den einstrahlungsstärksten Zeitpunkt eine um 20% zu hoch ermittelte Exposition. Dies ist auf die fehlende Berücksichtigung der Verschattung durch Vegetation zurückzuführen. Ein solches Routing kann als Routenempfehlung dienen, um eine ausreichende Versorgung mit Vitamin D zu sichern.