Schlussbericht zum Vorhaben INSPIRER: Forschungsprogramm zur Mensch-Technik-Interaktion: „Technik zum Menschen bringen“

Das Projekt INSPIRER zielte darauf ab, Augmented Reality (AR) zur interaktiven Bürgerbeteiligung in der Stadtplanung einzusetzen. Durch eine standortbezogene Visualisierung von Planungsentwürfen konnten Bürger*innen geplante Veränderungen direkt vor Ort erleben. Der entwickelte AR-Client mit einem innovativen Point Cloud Matching-Tracking-System ermöglichte eine präzise Platzierung und Stabilisierung virtueller Inhalte ohne GPS. Im Rahmen des Projekts wurde ein 3D-Stadtmodell-Server entwickelt, der Bestands- und Entwurfsdaten verwaltet. Dies erlaubte die nahtlose Integration von Stadtplanungsmodellen in AR-Anwendungen. Ein zentraler Anwendungsfall war die Visualisierung eines geplanten Kreisverkehrs in Fellbach, wobei die AR-App es ermöglichte, das 3D-Design des neuen Stadtbereichs direkt vor Ort zu erleben. Die Forschungsergebnisse wurden evaluiert und zeigen, dass AR-basierte Beteiligungsformate das Verständnis und die Akzeptanz von Stadtplanungsprozessen erheblich verbessern können. Die entwickelte Technologie wurde veröffentlicht und als Open Access zugänglich gemacht, um zukünftige Entwicklungen in der digitalen Bürgerbeteiligung zu unterstützen

Integrating Spatial and Human-Centered Evidence for Climate-Resilient Green Belt Design: A Comparative Analysis of Erbil and Stuttgart

As cities confront intensifying climate stress, ecological fragmentation, and socio-spatial inequities, green infrastructure has become a key strategy for sustainable urban development. Among its forms, green belts hold distinct potential to mitigate urban heat island effects, enhance environmental quality, and improve public well-being, especially in rapidly urbanizing or climate-stressed regions. This thesis examines how green belts can be effectively designed and implemented through an integrated, human-centered lens, using a comparative analysis of two contrasting cities: Erbil, Iraq, a semi-arid city undergoing rapid growth, and Stuttgart, Germany, a mature city with established environmental planning systems. The study builds a robust comparative foundation through a mixed-methods design, combining geospatial analysis using Geographic Information Systems (GIS) and Remote Sensing to assess Land Surface Temperature (LST) and vegetation health via the Normalized Difference Vegetation Index (NDVI). In parallel, comprehensive public perception surveys with (n = 345) respondents, as well as semi-structured expert interviews, provide deep insights into planning practices and governance challenges. Findings highlight a stark contrast: Erbil faces acute thermal stress and fragmented green infrastructure, while Stuttgart demonstrates resilience through ecological continuity and strong institutional coordination. However, in both cities, residents highly value green belts, pointing to untapped opportunities for participatory engagement and governance reform. The thesis introduces a human-centered green belt framework grounded in three core well-being dimensions (physical, mental, and social). It proposes actionable design strategies, participatory governance mechanisms, and behavioral tools. These include shaded mobility corridors, nature-learning zones, equity-focused planning, and culturally responsive spaces tailored to local needs. Significantly, the study contributes original insights into the relationship between environmental form and subjective well-being, using WHO-5 scoring to validate green space access's psychological impact empirically. Integrating technical diagnostics with lived experience moves beyond theoretical models and delivers a context-responsive blueprint for future green belt interventions. The research expands the knowledge base on urban resilience and reinforces the urgent need for inclusive, multisectoral planning models in both emerging and advanced urban systems. It offers a scalable pathway toward green infrastructure that protects climate, nurtures ecosystems, and empowers communities, making cities livable and life-enhancing

Small-Scale Hybrid Participation and Heat Mitigation Measures by Active Bottom Surface Cooling—Need for an Integrated Framework to Improve Well-Being

Rising urban temperatures due to climate change, limited green spaces, and dense urban areas impact public health and human well-being, highlighting the need for innovative grey infrastructure solutions where conventional green spaces are not feasible. This study aims to bridge the gap between objectively measured and perceived benefits of urban heat mitigation by combining social and technological methods within socio-ecological systems. First, a literature review of 759 articles, with 64 meeting the review criteria, and a bibliometric analysis examined the recent extensive research on participation and the connections between participation, resilience, and sustainability. Second, a chain of evidence as a qualitative method demonstrated how Active Bottom Surface Cooling (ABSC) can enhance outdoor thermal comfort (OTC). This emphasised the importance of participatory innovation and novel cooling technologies for urban resilience: hybrid (digital and analogue) participation can raise the awareness, acceptance, and effectiveness of such technical innovations. It revealed the need for an integrated framework, leveraging synergies: (1) community engagement tailors solutions to urban needs, (2) adaptability ensures effectiveness across diverse settings, (3) improved thermal comfort enhances citizen well-being, and (4) resilience strengthens the climate change response. By conceptualising cities as urban systems, the integrated framework fosters reciprocal socio-ecological benefits between people, nature, and the environment. Through hybrid participation and ABSC, it boosts community engagement, OTC, and well-being for sustainable urban development

Das "kompakte Hofhaus", Entwicklung einer neuen Gebäudetypologie

Das sog. „kompakte Hofhaus“ wurde als neuartiger Hofhaustyp an der HFT Stuttgart entwickelt und untersucht. Zu Quartieren addiert stellt er den Bewohnern bei geringem Landverbrauch urbane Lebensräume zur Verfügung und kann hohe Dichte, Nutzungsdiversität sowie ein hohes Maß an Privatheit und Wohnqualität in Innen- wie Außenräumen miteinander vereinigen, in Neubau- wie in Bestandsituationen. Hinsichtlich der Ziele knüpft diese Forschung damit unmittelbar an die Stuttgarter Weißenhofsiedlung von 1927 an

Performing Classical and Post-Quantum Cryptography on IoT Data: An Evaluation

Abstract. The increasing number of Internet of Things (IoT) devices requires the implementation of reliable and efficient cryptographic solutions to ensure the security of data transmission and storage. Traditional cryptographic algorithms can be challenging to implement without compromising performance or security, particularly due to the significant resource constraints faced by many IoT devices. This paper aims to evaluate the performance of classical and post-quantum cryptographic libraries on IoT hardware, specifically using the PyCryptodome Python library for traditional cryptography and the Kyber 512 algorithm for post-quantum encryption. The study assesses the security features, computational efficiency, and feasibility of these libraries in resource-constrained environments. Experiments were conducted on the Raspberry Pi 5 platform to analyze encryption and decryption performance, providing insights into the trade-offs between security and processing overhead. The findings will help identify the best cryptographic solutions for IoT devices based on their performance, security, and hardware limitations. This study includes a practical implementation of the Kyber 512 algorithm on the Raspberry Pi platform, exploring the feasibility of deploying quantum-resistant cryptography in IoT environments using Python. The research examines cryptographic performance in constrained environments by measuring encryption and decryption times scientifically. The results offer valuable insights into the computational overhead and feasibility of implementing post-quantum cryptographic solutions on limited-resource hardware. Scientific graphs were created to illustrate the complexity of encryption and decryption times, providing a visual representation of performance variations in various scenarios. Understanding these graphs clarifies the trade-offs between security and computational efficiency, which are crucial for real-world IoT applications. Furthermore, the study discusses potential optimizations and future directions that could enhance the efficiency of cryptographic operations in IoT hardware. In summary, this paper contributes to the study of cryptographic applications for IoT by investigating the viability of post-quantum cryptographic algorithms in constrained environments. By considering the findings, IoT security can be strengthened against emerging cyber threats through the selection of optimized cryptographic libraries that balance security, performance, and hardware limitations

Smarte Parkraumüberwachung

Eine ineffiziente Nutzung der Parkflächen in industriellen Liegenschaften kann betriebliche Abläufe stören, Emissionen erhöhen und den Verkehrsfluss behindern. Technische Systeme zur Kontrolle der Parkflächen und Steuerung der Belegung können die Auslastung des Parkraums verbessern. Traditionelle, sensorbasierte Systeme weisen jedoch in dynamischen Umgebungen oft eine unzureichende Präzision und Skalierbarkeit auf. KI-gestützte Kamerasysteme bieten die Möglichkeit, die Parkplatzbelegung in Echtzeit genauer zu erfassen und verschiedene Fahrzeugtypen zu unterscheiden. Dies führt zu einer effizienteren Nutzung der Parkflächen und zu einer Optimierung des Parkplatzmanagements, was wiederum die Förderung nachhaltiger Lösungen unterstützt

Mobilität an Hochschulen nachhaltig gestalten

Mit den beiden Forschungsprojekten HFTmobil und HFTmobil2.0 beschreitet die HFT Stuttgart neue Wege in der Mobilitätsforschung. Anhand einer ganzheitlichen Befragung wurde das Mobilitätsverhalten am Campus erfasst. Die erarbeiteten Konzepte beziehen alle Hochschulangehörigen mit ein und schaffen nachhaltige Lösungen für den Weg zum Campus. Ergänzend werden die Ergebnisse dieser Mobilitätsforschung in die Stadtgesellschaft getragen und in gemeinsamen Projekten mit internationalen Partnern länderübergreifende Betrachtungen der Herausforderungen der Verkehrs- und Mobilitätswende beleuchtet

An OGC API–Based Framework for Scalable and Interoperable Urban Digital Twin Ecosystems: Insights from the OGC Urban Digital Twins Interoperability Pilot

Abstract. Urban Digital Twins are powerful tools designed to replicate and analyze the dynamics of urban environments, supporting more informed planning, management, and decision-making. However, their development is often challenged by issues in data interoperability, system integration, and scalability. This paper explores the pivotal role and technical implementation of new-generation Open Geospatial Consortium (OGC) APIs—Features, 3D GeoVolumes, Tiles, and SensorThings—in fostering seamless, lightweight, and scalable data exchange to overcome these barriers. These modern, RESTful APIs surpass older standards like WFS and WMS by simplifying integration and enhancing compatibility with diverse data sources, such as 3D city models in CityGML, IoT sensor data, and geo-referenced imagery. Through the OGC Urban Digital Twin Interoperability Pilot (UDTIP), the paper illustrates the practical application of these APIs in two use cases: urban traffic noise modeling and Geo-AI analysis. By integrating 3D city models, traffic profiles, sensor data, and imagery, UDTIP enables noise simulation and advanced tasks like object detection and road surface classification. Its modular architecture supports efficient data exchange across vector, raster, sensor, and training datasets, leading to impactful geovisualizations powered by CesiumJS, which renders noise patterns and urban features as 3D Tiles and point clouds. By harnessing OGC standards in the UDTIP, our OGC API powered data integration and visualization framework establishes a robust, interoperable framework for scalable UDTs, delivering actionable insights for urban planning and management while promoting standardized, future-ready digital twin solutions

E. 1027. Ein Haus und seine Geschichte

Maison en Bord de Mer "So konzentriert dieses winzige Haus auf kleinstem Raum alles, was dem Komfort dienen und zur Lebensfreude beitragen kann. Nirgendwo wurde eine Linie oder eine Form um ihrer selbst willen gesucht; überall wurde an den Menschen, seine Empfindsamkeit und seine Bedürfnisse gedacht." Eileen Gray, Jean Badovici, 192

Pro.La-Fellbach : Produktive Landschaften, Potenzialstudie zum Ressourcenverbrauch und Synergien zwischen Gewerbe und Landwirtschaft anhand des IBA’27-Projektes „Agriculture meets Manufacturing“, Fellbach : Schlussbericht

Im Rahmen des Forschungsprojekts "Pro.La-Fellbach" wurden Wasserpotenziale in Gewerbegebieten und mögliche Synergien mit angrenzender Landwirtschaft am Beispiel des Fellbacher IBA’27-Projektgebiets analysiert. Ziel war es, nachhaltige Strategien zur Wassernutzung und Klimaanpassung zu entwickeln, insbesondere im Hinblick auf die Speicherung und Nutzung von Regen- und Abwasser. Dabei wurde in einem ersten Schritt der Regenwasserhaushalt des bestehenden Gewerbegebietes betrachtet. Die Ergebnisse zeigen, dass das untersuchte Gewerbegebiet zu 67 % versiegelt ist, was zu hohen Abflussmengen und einer geringen Verdunstungs- sowie Versickerungsrate führt. Durch eine Kombination aus Begrünungs- und Entsiegelungsmaßnahmen könnte der Abfluss um bis zu 32 % reduziert und der Wasserhaushalt in Richtung eines naturnahen Zustands verbessert werden. Hierfür sind unterschiedliche Begrünungs- und Retentionsmaßnahmen notwendig. Um die lokalen Gewerbetreibenden für die Möglichkeiten klimatischer Anpassungen zu sensibilisieren, wurde ein frei zugängliches digitales Tool „Urban-Water-Potentials.de“ entwickelt. Das interaktive Tool ermöglicht es, Informationen zu einzelnen Parzellen bzw. zum gesamten Gewerbegebiet in Fellbach abzurufen. Die bereitgestellten Daten umfassen Angaben zum Versiegelungsgrad, zur Nutzung, zum Regenwasserhaushalt (Menge an Niederschlägen, Verdunstung und Ableitung), zu Trinkwasserbedarfen und Abwasseraufkommen sowie zu den resultierenden Kosten für den Bezug bzw. die Einleitung von Regen- und Abwasser in die Kanalisation. Über einen einfach konzipierten Szenarienmanager können verschiedene Begrünungsszenarien getestet und hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf den Wasserhaushalt sowie der resultierenden Kosten untersucht werden. In einem weiteren Schritt wurden die Wasserbedarfe der angrenzenden Landwirtschaft in Abhängigkeit unterschiedlicher Klimasituationen („trockenes Jahr“, „regenreiches Jahr“ etc.) simuliert und mit einem potenziellen Angebot an nutzbaren Regen- und Abwassermengen aus dem Gewerbegebiet abgeglichen. Da Angebot und Nachfrage an Regenwasser zeitlich nicht synchron verlaufen, wurden unterschiedliche Speichervolumina in der Simulation berücksichtigt. Die Ergebnisse zeigen, dass ein Regenwassertransfer die Wasserproblematik in der Landwirtschaft während trockener und heißer Perioden nicht vollständig lösen kann. Für die Deckung der in Trockenzeiten auftretenden „Regenwasserlücken“ wären im Projektgebiet in Fellbach Speichervolumina von über 36.000 m³ erforderlich, während in normalen Jahren lediglich Speicher mit einer Größe von 4.000 m³ ausreichen würden. Aus diesem Grund wurde im weiteren Projektverlauf die Nutzung von behandeltem Grau- und Abwasser aus dem Gewerbegebiet zur Deckung dieser „Regenwasserlücken“ untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass die Nutzung gewerblichen Abwassers allein nicht ausreicht, um den hohen Bewässerungsbedarf in heißen und trockenen Zeiten zu decken. Zusammenfassend hat das Projekt gezeigt, dass in typischen deutschen Gewerbegebieten ein erheblicher Klimaanpassungsbedarf besteht. Die klimatischen Herausforderungen können durch gezielte Maßnahmen hin zu einem naturnahen Wasserhaushalt bewältigt werden. Darüber hinaus erscheint es sinnvoll, separate Regenwassertrennkanäle zu errichten, um das theoretisch große Potenzial des Regenwasserteilstroms aus Gewerbegebieten mittelfristig nutzbar zu machen. Die tatsächliche Umsetzbarkeit hängt jedoch von verschiedenen örtlichen Faktoren ab, wie Topografie, Bodenbeschaffenheit, Altlasten und den Wasserbedarfen im Umfeld. Neben einer teilweisen Nutzung in der Landwirtschaft könnten auch umfassende Versickerungsmaßnahmen zur Grundwasserneubildung sowie zur Speisung lokaler Gewässer beitragen. Das Projekt wurde federführend durch die Hochschule für Technik Stuttgart (HFT) in Zusammenarbeit mit der Ostbayerischen Technischen Hochschule Amberg-Weiden (OTH), der Stadt Fellbach sowie der Internationalen Bauausstellung 2027 (IBA’27) durchgeführt. Es wurde fachlich und finanziell durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU) gefördert (Az.: 38396/01). Der vollständige Abschlussbericht kann über die HFT eigene open-access Plattform „HFT Open Repository“ (HFTor) bezogen werden