FĂŒr IoT- und Smart City-Anwendungen: virtualcitySYSTEMS erstellt Digitalen Zwilling von Rotterdam

Am Beispiel der Stadt Rotterdam zeigt virtualcitySYSTEMS welchen Stellenwert 3D-Stadtmodelle zukĂŒnftig fĂŒr den Aufbau eines digitalen Zwillings einer Kommune haben können.

Rotterdam, die zweitgrĂ¶ĂŸte Stadt der Niederlanden gilt mit ihrem großen Hafen auch als Pionier bei der Digitalisierung. Foto: virtualcitySYSTEMS

Rotterdam, die zweitgrĂ¶ĂŸte Stadt der Niederlanden gilt mit ihrem großen Hafen auch als Pionier bei der Digitalisierung. Foto: virtualcitySYSTEMS

Die Stadt Rotterdam ist beim Aufbau von 3D-Stadtmodellen nicht nur einer der Vorreiter in Europa, sie hat auch eine Vision fĂŒr die Entwicklung des sogenannten „Digital Twin Rotterdam“ geprĂ€gt: Innerhalb des völlig neuartigen Ansatzes sollen alle Geobasisdaten der Stadt und die dazu gehörigen Fachdaten in einer zentralen Datenplattform in 3D verwaltet werden. Dies erfordert den Paradigmenwechsel, die primĂ€re Datenpflege in 3D zu verankern und alle weiteren Daten fĂŒr die Verwendung in vielfĂ€ltigen Fachanwendungen daraus abzuleiten. „Wir sind uns der weitreichenden Dimension unserer Vision durchaus bewusst und glauben, dass es fĂŒnf bis zehn Jahre dauern kann, bis diese vollstĂ€ndig in die Praxis umgesetzt wird“, so Christian Veldhuis, GIS-Berater der Stadt Rotterdam.

Vision einer zentralen Datenplattform

Ein erstes 3D-Stadtmodell wurde bereits 2010 erstellt. Im letzten Jahr ist die Kommune einen Schritt weitergegangen und erschuf einen Digitalen Zwilling fĂŒr die Stadt, der als zentrale Datenplattform fĂŒr eine neue Ära von Anwendungen dienen soll. Unter einem Digitalen Zwilling versteht Rotterdam nicht nur ein intelligentes 3D-Modell der gebauten Stadt, sondern auch der gesetzlichen, regulatorischen, sozialen und vieler anderer nicht physischer Inhalte. Das heißt, Straßen, GebĂ€ude, öffentliche RĂ€ume oder auch die Infrastruktur im Untergrund sind auch die Grundlage, um Echtzeitdaten anzubinden und Smart City-Anwendungen zu realisieren.

Die Vision, die hinter dem Digitalen Zwilling von Rotterdam steht, versteckt sich in der sogenannten „One Object Registration“. GemĂ€ĂŸ der aus dem Umfeld von BIM bekannten Logik sollen alle Geodaten als ReprĂ€sentant der natĂŒrlichen und der gebauten Umwelt nur einmal innerhalb dieses zentralen Modells erfasst, gepflegt und fortgefĂŒhrt werden – und das natĂŒrlich in 3D. Dies bedeutet einen radikalen Paradigmenwechsel im Vergleich zu der heute ĂŒblichen Praxis, bei der jede Abteilung ihre eigenen Daten pflegt. „Informationen zu GebĂ€uden gab es beispielsweise in verschiedensten Systemen, die alle ihre eigenen Sichtweisen und Schwerpunkte haben und die BedĂŒrfnisse einer speziellen Nutzergruppe bedienten“, beschreibt Veldhuis die Situation. Der Aufwand fĂŒr die Pflege der heterogenen Datentöpfe ist aber immens. Warum nicht also Synergien nutzen und die Datenpflege von den jeweiligen Fachanwendungen systematisch entkoppeln, so einer der Leitgedanken in der niederlĂ€ndischen Hafenmetropole.

Demnach wird der Digitale Zwilling aus den unterschiedlichsten Datenquellen gespeist. Und jede Datenerfassung hat ihre eigene Sicht auf die RealitĂ€t. „Wir teilen die Daten nicht in besser oder schlechter ein“, sagt Veldhuis. Jede Perspektive habe ihre Berechtigung. Doch der Digitale Zwilling-Ansatz schafft Möglichkeiten, Synergien zwischen verschiedenen DatensĂ€tzen zu gewinnen.

Rotterdam, die zweitgrĂ¶ĂŸte Stadt der Niederlanden gilt mit ihrem großen Hafen auch als Pionier bei der Digitalisierung. Foto: virtualcitySYSTEMS

Rotterdam, die zweitgrĂ¶ĂŸte Stadt der Niederlanden gilt mit ihrem großen Hafen auch als Pionier bei der Digitalisierung. Foto: virtualcitySYSTEMS

Zum Beispiel bei den Hausumrissen. FĂŒr diese GebĂ€udedaten werden auch in den Niederlanden ĂŒblicherweise noch terrestrische Daten erfasst. In Rotterdam hat man geprĂŒft, ob diese 2D-Daten auch aus photogrammetrischen Daten abgeleitet werden können. „Wir haben heute den Vorteil, dass wir bei den Befliegungen auch SchrĂ€gbilder bekommen, die fĂŒr die 3D-Modellierungen eine wichtige Rolle spielen“, so Veldhuis. Der Vorteil gegenĂŒber reinen Senkrecht-(Nadir)-Aufnahmen: Sie können gewissermaßen unters Dach schauen und so zwischen dem Umriss der DachflĂ€che und der GrundflĂ€che unterscheiden. Das Ergebnis der Untersuchung war, dass die Hausumrisse der meisten GebĂ€ude auch via Befliegung genau erfasst oder fortgefĂŒhrt werden können. Eine Innovation, die weitreichenden Einfluss auf traditionelle, geodĂ€tische Verfahren hat.

Pflege, Erfassung & FortfĂŒhrung eines Digitalen Zwillings

In Zukunft sollen die datenorientierten Prozesse zwischen den verschiedenen Anwendungen weiterentwickelt werden. Besonderes Potenzial wird dabei in der automatisierten Ableitung von DatenbestĂ€nden aus Fachanwendungen im Digitalen Zwilling gesehen. „Wir wollen jeweils das Beste aus den beiden Welten GIS und 3D-Modell herausholen“, sagt Rick Klooster von Future Insight, dem niederlĂ€ndischen Partner von virtualcitySYSTEMS. „Bei der Entwicklung setzen wir auf enge Kooperation mit den Anwendern und auf eine agile, schnelle Umsetzung”, so Klooster.

Rotterdam setzt bei der 3D-Datenhaltung auf den offenen Standard CityGML. Dazu definierte die Stadtverwaltung FME-Prozesse, welche die Fachdaten automatisiert in 3D ĂŒberfĂŒhrt. Seit der Erstkonvertierung werden die Daten aber direkt in 3D fortgefĂŒhrt. „Die Mitarbeiter haben das Potenzial der 3D-DatenfĂŒhrung sehr schnell verstanden und die Vorteile erkannt“, sagt Veldhuis.

Durch die Visualisierung erkennt man Datenfehler beispielsweise sofort. Ist ein Baum in Wirklichkeit nur 2,5 anstatt 25 Meter hoch, sieht man dies im 3D-Modell sehr schnell. „In der Zahlenkolonne einer Excel-Tabelle ist das sehr viel schwieriger“, so Christian Veldhuis. Gleiches gilt fĂŒr die Leitungskataster, bei denen ein Höhenversatz oder eine Leitungskollision in 3D sofort auffĂ€llt. Die QualitĂ€t der Daten, insbesondere in der Höhenlage, steigt seit der EinfĂŒhrung der 3D-Datenpflege kontinuierlich.

Anbindung von Echtzeitdaten

Auch das Kanalnetz wird bereits in 3D fortgefĂŒhrt, einschließlich der Höhendaten von Leitungen, Ventilen und Pumpen. Foto: virtualcitySYSTEMS

Auch das Kanalnetz wird bereits in 3D fortgefĂŒhrt, einschließlich der Höhendaten von Leitungen, Ventilen und Pumpen. Foto: virtualcitySYSTEMS

In Rotterdam werden derzeit bereits Smart City-Anwendungen umgesetzt, die Echtzeitdaten aus verschiedenen Sensorebenen (Internet of Things, IoT) nutzen.

Die Entsorgungsunternehmen nutzen den Digitalen Zwilling beispielsweise, um einige mit Sensoren ausgestattete kommunale AbfallbehĂ€lter zu visualisieren. Ebenso werden Anwendungen rund um das Parkraummanagement realisiert, bei dem die Nutzung der ParkplĂ€tze aktuell angezeigt wird. Dazu wird die vom OGC entwickelte SensorThings API genutzt, eine offene Schnittstelle fĂŒr den Datenaustausch mit Sensoren und Aktoren im IoT. Auch wird der Verkehrsfluss in Echtzeit angezeigt, inklusive der Hebe-BrĂŒcken, bei denen der Wasser- und der Straßenverkehr sich kreuzen. Auch die Daten zum ÖPNV wie etwa die aktuellen Standorte der U-Bahnen sind im 3D-Modell integriert.

VirtualcitySYSTEMS unterstĂŒtzt mit ihrer Plattform die Vision vom Digital Twin Rotterdam und ermöglicht die Pflege, Erfassung und FortfĂŒhrung eines Digitalen Zwillings auf Basis offener Standards. Dies auch fĂŒr weitere StĂ€dte zu realisieren, ist das Ziel von virtualcitySYSTEMS und ihren Partnern. (sg)

Halle 1, Stand C1.052

www.virtualcitysystems.de

www.3rotterdam.nl