GebÀudemonitoring und Indoor-Navigation: BKG erstellt digitalen Zwilling der Villa Mumm

„Digitale Zwillinge“ eröffnen nicht nur Möglichkeiten in der Fertigungsindustrie, sondern auch im GebĂ€udemonitoring und der Indoor-Navigation. Das zeigt ein aktuelles Projekt des BKG in Kooperation mit der LocLab Consulting GmbH.

Mithilfe von Fotoaufnahmen einer handelsĂŒblichen Spiegelreflexkamera, Referenzmaßnahmen und dem GebĂ€ude- umriss der Villa Mumm entstand deren „Digitaler Zwilling”. Foto und Grafik: Bundesamt fĂŒr Kartographie und GeodĂ€sie (BKG)

Mithilfe von Fotoaufnahmen einer handelsĂŒblichen Spiegelreflexkamera, Referenzmaßnahmen und dem GebĂ€ude- umriss der Villa Mumm entstand deren „Digitaler Zwilling”. Foto und Grafik: Bundesamt fĂŒr Kartographie und GeodĂ€sie (BKG)

Durch die dynamische und stetige Entwicklung digitaler und vernetzter Technologien haben sich in den letzten Jahren – unter anderem fĂŒr Sicherheitsbehörden – völlig neue Möglichkeiten eröffnet. Modernste Sensortechnik ermöglicht es der Einsatzleitung, zum Beispiel den aktuellen Aufenthaltsort der EinsatzkrĂ€fte auch innerhalb von GebĂ€uden im Blick zu behalten. Hier sind neben entsprechender AusrĂŒstung ebenso intelligente, digitale 3D-GebĂ€udedaten gefragt. Diese können einen wertvollen Beitrag leisten, um Situationen effizienter einschĂ€tzen und wiederum gezielter handeln zu können.

Das Bundesamt fĂŒr Kartographie und GeodĂ€sie (BKG) untersucht als zentraler Dienstleister des Bundes fĂŒr topographische Grundlagendaten, Kartographie und geodĂ€tische Referenzsysteme, wie ein bundesweiter Datensatz von digitalen 3D-Modellen öffentlicher GebĂ€ude in Nutzung gebracht werden kann. Das Hauptziel des seit Beginn des Jahres 2017 unter Leitung von Joachim Bobrich, Referatsleiter von GI2-Geodateninfrastrukturleistungen beim BKG, laufenden Forschungs- und Entwicklungsprojekts „3D-GebĂ€udemonitoring“ (kurz: 3DGeMo) ist dabei die Konzeptionierung eines eng mit dem potentiellen Nutzerkreis abgestimmten Workflows. Dieser erstreckt sich von der Datenaufnahme ĂŒber die Informationsgewinnung und -bereitstellung bis hin zur Realisierung verschiedener Show Cases.

Digitaler Zwilling als Ausgangspunkt

Konkret geht es darum, Methoden der vermessungstechnischen Erfassung von InnenrĂ€umen zu testen und anschließend zu vergleichen. „Hier werden sowohl sogenannte ,Low-Cost-Varianten‘ – wie zum Beispiel AnsĂ€tze aus der terrestrischen Photogrammetrie – als auch ,High-Cost-Varianten‘, etwa die Erfassung mittels 3D-Laserscanner, untersucht“, erklĂ€rt Benjamin Weber, einer der beiden wissenschaftlichen Mitarbeiter des Projektes. Basierend auf Fotoaufnahmen mit einer handelsĂŒblichen Spiegelreflexkamera, Referenzmaßen und dem GebĂ€udegrundriss entstand im Zuge der Projektarbeiten ein „Digitaler Zwilling“ der Villa Mumm, welche der Sitz des BKG in Frankfurt am Main ist. Der Projektpartner, die LocLab Consulting GmbH aus Darmstadt, entwickelte ein semi-automatisches Verfahren, das auf der 3D-Modellierung ĂŒber Objekterkennung und einer Objektbibliothek beruht. Eine Desktopanwendung ermöglicht es, die Villa Mumm virtuell zu begehen und mit den Objekten bzw. EinrichtungsgegenstĂ€nden zu interagieren.

„WĂ€re dies fĂŒr alle öffentlichen GebĂ€ude möglich, könnten intelligente GebĂ€udedaten und darauf basierende Applikationen zum Beispiel Übungseinheiten aber auch EinsĂ€tze von Sicherheitsbehörden unterstĂŒtzen“, betont Bobrich.

Einsatzmöglichkeiten Indoor-Navigation und BIM

Semantische 3D-GebĂ€udemodelle können jedoch auch Grundlage fĂŒr lokale Anwendungen wie die Indoor-Navigation sein. Diese liefert auch den primĂ€ren Use Case fĂŒr 3DGeMo, hebt Andreas Marx, ebenfalls wissenschaftlicher Mitarbeiter im Projekt, hervor: „Da eine Ortung ĂŒber GPS in InnenrĂ€umen nicht funktioniert und fĂŒr den Anwendungsfall zudem zu unprĂ€zise wĂ€re, wurden bis dato bereits unterschiedliche Infrastrukturen und Methoden zur Indoor-Positionierung und -Navigation in der Villa Mumm installiert und getestet. In ihrer Aufmachung und Handhabung erinnert die von der Firma Contagt GmbH entwickelte mobile App an gĂ€ngige Navigationsanwendungen.“

Zur Positionsermittlung in der Villa Mumm wurden Bluetooth-Low-Energy (BLE)-Beacons im GebĂ€ude, an Decken und WĂ€nden angebracht. Die von Google entwickelten und ebenfalls bei 3DGeMo getesteten Technologie-Plattformen fĂŒr Augmented Reality „Tango“ und „ARCore“ erfordern dagegen keine Installation weiterer Infrastruktur zur Positionsbestimmung im GebĂ€ude. Die Berechnung des eigenen Standorts erfolgt ausschließlich ĂŒber das Smartphone, wobei bei Tango – welches von Google nicht weiterverfolgt und von ARCore abgelöst wurde – spezielle Sensorik im GerĂ€t verbaut sein muss. Sind die bildbasierten, rĂ€umlichen Daten eines GebĂ€udes hinterlegt, lassen sich so Augmented-Reality-Indoor-Navigationsanwendungen entwickeln. FĂŒr das Fallbeispiel „Villa Mumm“ hat dies die Cologne Intelligence GmbH realisiert.

DarĂŒber hinaus werden die Möglichkeiten zur Verbreitung der dreidimensionalen GebĂ€udedaten in der Bundesverwaltung im Projekt beleuchtet. Zu diesem Zweck befindet sich derzeit eine Sharing-Plattform in der Entwicklung, welche es anderen Bundesbehörden ermöglichen soll, einen direkten Zugriff auf den digitalen Bestand von 3D-Modellen öffentlicher GebĂ€ude zu erhalten und eigene Daten zu verwalten, zu verknĂŒpfen und zu kollaborativen Zwecken zu teilen. Dabei werden auch die Potenziale und die Möglichkeiten der Integration von dreidimensionalen GebĂ€udedaten, die bei der Entwicklung und dem Betrieb von GebĂ€uden mit digitalen Daten (Building Information Modeling / BIM) entstehen, untersucht.

„Mit 3DGeMo bringt das BKG den Raumbezug hinter die TĂŒrschwelle öffentlicher GebĂ€ude, zeigt Einsatzmöglichkeiten fĂŒr 3D-GebĂ€udemodelle auf und leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Digitalisierung in der Bundesverwaltung“, schließt das Projektteam Andreas Marx und Benjamin Weber. (vb)

www.bkg.bund.de