Development of an automated system for detecting and assessing the condition of extra-urban cycle paths, taking into account new criteria specific to bicycle needs

Prof. Dr.-Ing. M. Lohmeier, Wiesbaden

Im Forschungsprojekt aZuR wurde ein innovatives, auf LiDAR-Technologie basierendes System zur automatisierten Zustandserfassung und ­bewertung von Außerortsradwegen entwickelt. Ziel war es, die Effizienz und Genauigkeit der Datenerfassung zu steigern und eine objektive, wiederholbare sowie wirtschaftliche Bewertung der Radinfrastruktur zu gewährleisten. Das System kombiniert LiDAR-Sensorik, hochauflösende Kamerabilder und präzise GNSS-Koordinaten, um mittels KI-gestützter Algorithmen Schadensmerkmale wie Risse, Flickstellen oder Wurzelaufbrüche automatisch zu detektieren, zu kartieren und zu visualisieren. Ergänzend wurde ein erweitertes Bewertungskonzept einschließlich eines projektspezifisch erarbeiteten Schadenskatalogs sowie digital nutzbarer Auswertewerkzeuge entwickelt. Das Projekt demonstriert, dass die automatisierte Methodik eine höhere Flächenabdeckung bei reduziertem Personal- und Zeitaufwand sowie eine verbesserte Datenqualität bietet. Die Ergebnisse zeigen jedoch auch weiteren Entwicklungsbedarf, insbesondere bezüglich der Standardisierung von Auswerteparametern und Grenzwerten für fahrradspezifische Substanzmerkmale. Insgesamt trägt das Projekt aZuR maßgeblich dazu bei, die Grundlage für ein nachhaltiges und sicheres Radverkehrsnetz zu legen und datenbasierte Entscheidungen für den Ausbau sowie den Erhalt von Radinfrastruktur zu ermöglichen.

The aZuR research project developed an innovative LiDAR-based system for the automated condition assessment and evaluation of rural cycling infrastructure. The aim was to increase the efficiency and accuracy of data collection while ensuring objective, repeatable, and cost-effective evaluation of cycle paths. The system integrates LiDAR sensors, high-resolution camera images, and precise GNSS coordinates, utilizing AI-driven algorithms for the automatic detection, mapping, and visualization of defects such as cracks, patches, or root fractures. An extended evaluation methodology, including a project-specific damage catalogue and digital analysis tools, was implemented. The results demonstrate that the automated approach enables broader coverage at reduced personnel and time expenditure, while achieving higher data quality compared to manual inspections. However, further development is needed for standardizing evaluation parameters and thresholds tailored to bicycle-specific characteristics. Overall, the aZuR project makes a significant contribution to the foundation of a sustainable and safe cycling infrastructure and paves the way for data-driven decisions to improve and maintain cycling facilities.

doi.org/10.53184/SVT4-2026-1

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Real-time digital environmental data for traffic control and traffic concepts using real-time correlations between air pollutants and traffic participant classes – DEUS_SmartAir in the Berlin metropolitan region

M. Nodorft; E. Tavakoli; Dr. M. Scholz; Dr. G. Becker, Stahnsdorf

Luftverschmutzung, insbesondere Feinstaub (PM2,5), stellt ein erhebliches Gesundheitsrisiko dar und trägt zu Atemwegs- und Herz-Kreislauf-Erkrankungen bei. Häufig wird der private Nahverkehr als Hauptquelle der städtischen Luftverschmutzung genannt. Insbesondere in dicht besiedelten Gebieten bleibt diese Annahme in kleineren und mittelgroßen Städten Europas nahezu unerforscht. Um dies zu untersuchen, wurde seitens des durch den mFUND geförderten Projekts „DEUS-SmartAir“ eine europaweit einzigartige mehrjährige Feldkampagne (2020–2024) in Teltow, einer mittelgroßen Stadt am Südrand von Berlin, Deutschland, durchgeführt. Ziel der Untersuchung war es u. a., den potenziellen Zusammenhang zwischen Luftschadstoff-Konzentrationen (PM2,5, NO2, VOCs etc.) und lokalem Verkehrsaufkommen durch die Echtzeiterfassung mit entsprechenden Vergleichen von Daten zur Luftqualität und aus dem Verkehr, unterteilt in einzelne Verkehrsteilnehmerklassen (BASt 8+1 Klassen), zu bewerten. Im Rahmen des Projekts wurde ein granulares Echtzeitmessnetz aus 5G-IoT-Sensoren aufgebaut. Dieses Messnetz beinhaltet KI-basierte und DSGVO-konforme Verkehrskameras zur Überwachung des Verkehrsflusses und moderne Sensoren zur Messung von Luftqualitätsparametern. Sämtliche Geräte sind in modularer Bauweise entwickelt worden, um einen zukünftigen Einsatz mit offenen Integrationsmöglichkeiten für zukünftige
Sensorneuentwicklungen zu ermöglichen. Insgesamt wurden mehrere Schadstoffe gemessen, darunter PM1, PM2,5, PM10, CO2, NO2 und VOCs. Die Korrelationsanalyse zwischen Verkehr und Luftschadstoffen konzentrierte sich jedoch schwerpunktmäßig auf PM2,5 und NO2, da diese Stoffe nachweislich erhebliche Auswirkungen auf die Gesundheit haben. Die Daten wurden in 60-Sekunden-Intervallen erfasst bzw. aus Sekundenwerten auf minütliche Mittelwerte aggregiert und liefern dadurch eine sehr detaillierte Analyse des Zusammenhangs zwischen dem Verkehrsaufkommen
insgesamt nach jeweiliger Verkehrsteilnehmerklasse und der Luftqualität. Eine vorläufige Analyse in Bezug auf PM2,5 unter Verwendung des Pearson-Korrelationskoeffizienten ergab fast durchgängig einen vernachlässigbaren linearen Zusammenhang zwischen Verkehrsdichte und PM2,5-Werten. Dies widerspricht der allgemein verbreiteten Annahme, dass der Verkehr, vor allem der Individualverkehr, die wichtigste Quelle für PM2,5 in städtischen Gebieten ist, und deutet darauf hin, dass andere Faktoren eine wichtigere Rolle bei der Beeinflussung der Feinstaubkonzentration spielen könnten. Diese Teilstudie ist Teil einer laufenden Untersuchung zur Identifizierung und Quantifizierung der wichtigsten Quellen der städtischen Luftverschmutzung. Durch die Analyse von Zeitstempeldaten über einen längeren Zeitraum sollen komplexere Wechselwirkungen zwischen meteorologischen Bedingungen, anthropogenen Aktivitäten und der Luftqualität aufgedeckt werden. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen dazu beitragen, gezieltere und wirksamere Strategien zur Verringerung der Luftverschmutzung in Städten weltweit zu entwickeln.

Air pollution, especially particulate matter (PM2.5), poses a significant health risk and contributes to respiratory and cardiovascular diseases. Private local transport is often cited as the main source of urban air pollution. Especially in densely populated areas, this assumption remains largely unexplored in smaller and medium-sized cities in Europe. To investigate this, the mFUND-funded project “DEUS-SmartAir” conducted a multi-year field campaign (2020–2024) in Teltow, a medium-sized city on the southern outskirts of Berlin, Germany, which is unique in Europe. One of the aims of the study was to evaluate the potential correlation between air pollutant concentrations (PM2.5, NO₂, VOCs, etc.) and local traffic volumes through real-time recording with corresponding comparisons of air quality and traffic data, divided into individual traffic participant classes (BASt 8+1 classes). As part of the project, a granular real-time measurement network consisting of 5G IoT sensors was set up. This measurement network includes AI-based and GDPR-compliant traffic cameras for monitoring traffic flow and modern sensors for measuring air quality parameters. All devices have been developed in a modular design to enable future use with open integration options for new sensor developments. Several pollutants were measured in total, including PM1, PM2.5, PM10, CO₂, NO₂, and VOCs. However, the correlation analysis between traffic and air pollutants focused primarily on PM2.5 and NO₂, as these substances have been shown to have a significant impact on health. The data was collected at 60-second intervals or aggregated from secondly values to minute averages, providing a very detailed analysis of the relationship between total traffic volume by traffic category and air quality. A preliminary analysis of PM2.5 using the Pearson correlation coefficient showed an almost universally negligible linear relationship between traffic density and PM2.5 levels. This contradicts the widely held assumption that traffic, especially private transport, is the most important source of PM2.5 in urban areas and suggests that other factors may play a more important role in influencing particulate matter concentrations.This sub-study is part of an ongoing investigation to identify and quantify the most important sources of urban air pollution. By analyzing time-stamped data over a longer period of time, we aim to uncover more complex interactions between meteorological conditions, anthropogenic activities, and air quality. The findings will contribute to the development of more targeted and effective strategies for reducing air pollution in cities worldwide.

doi.org/10.53184/SVT4-2026-2

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How does land consolidation in Brandenburg make areas available for nature conservation and landscape management?

Dipl.-Ing. H. Arft; M. Zunke, M. A., Potsdam

Wie kann die Flurneuordnung dazu beitragen, Flächen für den Naturschutz und die Landschaftspflege zu mobilisieren? Dieser Beitrag untersucht die Rolle von Flurneuordnungsverfahren im Land Brandenburg, wobei ein besonderes Augenmerk auf der praktischen Arbeit des Verbandes für Landentwicklung und Flurneuordnung Brandenburg (VLF) als Dienstleister für die Teilnehmergemeinschaften liegt. Das Brandenburger Verwaltungsmodell weist den Teilnehmergemeinschaften umfassende Verantwortlichkeiten zu. Diese fungieren als Träger der Flurneuordnung
und werden vom VLF als gesetzlich beauftragte Fachbehörde unterstützt. Über das traditionelle Ziel der Verbesserung der Agrarstruktur hinaus dient die Flurneuordnung zunehmend als flexibles Instrument für den Natur- und Umweltschutz. Der Text skizziert den Doppelcharakter der Flurneuordnung – Rechtliche Neuordnung: Die Neuordnung der Eigentumsverhältnisse durch die Neuzuteilung von Grundstücken – Tatsächliche Umsetzung: Die Realisierung von Maßnahmen durch die Teilnehmergemeinschaft über den Wege- und Gewässerplan. Anhand praktischer Beispiele – darunter die Moor-Wiedervernässung in der „Großen Grabenniederung“, die Renaturierung von Fließgewässern sowie die Anlage von Baumreihen und Alleen – zeigt der Beitrag auf, wie durch gezielte Eigentumsregelung öffentliche Flächen in ökologisch sensiblen Kernbereichen konzentriert werden können. Dies ermöglicht freiwillige und lokal getragene Naturschutzmaßnahmen. Der rechtliche Rahmen nach dem Flurbereinigungsgesetz
(FlurbG) und dem Brandenburgischen Landentwicklungsgesetz bietet eigenständige Möglichkeiten der Teilnehmergemeinschaften für die Landschaftsgestaltung. Unterstützt wird dies durch Instrumente wie „Neugestaltungsgrundsätze“ und „Wege- und Gewässerplan“. Die Ergebnisse zeigen, dass die Flurneuordnung in Brandenburg als effektives und anpassungsfähiges Werkzeug fungiert, um Naturschutz und Landschaftspflege in ländliche Entwicklungsprozesse zu integrieren. Ihr ökologisches Potenzial hängt jedoch stark vom Engagement der lokalen Akteure ab und ist noch längst nicht ausgeschöpft.

How can land consolidation contribute to mobilizing land for nature conservation and landscape management? This paper examines the role of land consolidation procedures in the federal state of Brandenburg, with particular focus on the practical work of the Verband für Landentwicklung und Flurneuordnung Brandenburg (VLF) as a service provider to the participants’ associations. Brandenburg’s administrative model assigns extensive responsibilities to the participants’ associations, which act as implementing bodies of land consolidation and are supported by the VLF as a legally mandated specialist authority. Beyond its traditional objective of improving agricultural structures, land consolidation increasingly serves as a flexible instrument for nature and environmental protection. The paper outlines the dual character of land consolidation: the legal reorganization of ownership through parcel reallocation and the factual implementation of measures via road and watercourse planning. Using practical examples — including moor rewetting in the “Große Grabenniederung”, the renaturalization of watercourses, and the establishment of tree rows and avenues — the paper demonstrates how targeted redistribution of ownership can concentrate public land in ecologically sensitive core areas and enable voluntary, locally supported conservation measures. The legal framework under the Federal Land Consolidation Act (FlurbG) and the Brandenburg Rural Development Act provides independent mandates for landscape design, supported by instruments such as “Neugestaltungsgrundsätze“ and the “Wege- und Gewässerplan“. Key success factors include voluntariness, collective benefit, ecological suitability, land availability, secured financing and clearly defined maintenance responsibilities. The findings show that land consolidation in Brandenburg functions as an effective and adaptable tool for integrating nature conservation and landscape management into rural development processes. Its ecological potential, however, depends strongly on the commitment of local stakeholders and remains far from exhausted.

doi.org/10.53184/SVT4-2026-3

Systemic innovation and operational recovery in public bike-sharing: Insights from the meinRad system of Mainzer Mobilität

S. L. Grüner; V. Blees; C. Rutka, Wiesbaden
 
Als eine der ersten Städte in Deutschland hat die Stadt Mainz bereits 2012 ein Fahrradvermietsystem, „meinRad“, eingeführt. Nach gut zehnjähriger Betriebszeit ergab sich für den Anbieter, die Mainzer Verkehrsgesellschaft, das Erfordernis, das Angebot weiterzuentwickeln und zu modernisieren. Anlässlich der Modernisierung wurden durch die Hochschule RheinMain mit einem Multi-Methoden-Ansatz eine Evaluation der Systemmodernisierung und Analysen zu Potenzialen für einen Nachfragezuwachs durchgeführt. Die Analysen zeigen, dass die Systemmodernisierung von den meinRad-Nutzenden ausgesprochen positiv aufgenommen wird. Die eingeführten Innovationen wie ein neues Schlosssystem und eine zeitgemäßere App haben zusammen mit dem Ausbau des Fahrradangebots nach jahrelangen Nutzungsrückgängen zu einem deutlichen Nachfragezuwachs geführt. Die Weiterentwicklungen bauen zugleich maßgebende Nutzungshemmnisse bei bisherigen Nicht-Nutzenden der Mieträder ab und sind so in der Lage, neue Kundenpotenziale zu erschließen.

Back in 2012, the city of Mainz was one of the first cities in Germany to introduce a bikesharing system, called “meinRad”. After a good ten years of operation, the provider, Mainzer Verkehrsgesellschaft, felt the need to further develop and modernize the service. On the occasion of the modernization, the RheinMain University of Applied Sciences used a multi-method approach to evaluate the system modernization and conduct analyses on the potential for an increase in demand. The analyses show that the system modernization was extremely well received by meinRad users. The innovations introduced, such as a new lock system and a more modern app, together with the expansion of the range of bikes on offer, have led to a significant increase in demand after years of declining usage. At the same time, the further developments are removing significant barriers to use among previous non-users of bikesharing and are therefore able to tap into new customer potential.

doi.org/10.53184/SVT4-2026-4

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