3D-Stadtmodelle: Auf zu neuen Ufern
Die virtualcitySYSTEMS GmbH hat verschiedene Konzepte zur Integration von 3D-Stadtmodellen in die Stadtplanung entwickelt und in der Praxis umgesetzt. Einer der zentralen Treiber dafür war die Forderung von Ex-Bundesminister Dobrindt, öffentliche Großprojekte ab 2020 mit BIM-Methoden umzusetzen.
Lange Zeit wurde das Potenzial von 3D-Stadtmodellen nicht vollständig ausgeschöpft. Zwar erkannte die Branche recht schnell den Nutzen, den die realitätsnahen Abbildungen urbaner Räume erbringen könnten, einen wirklichen Durchbruch konnten die 3D-Stadtmodelle letztlich jedoch lange nicht feiern. Die steigende Verfügbarkeit der Modelle, die Schnelligkeit und Verlässlichkeit in der Erzeugung und die Nachhaltigkeit sowie Wiederverwendbarkeit der Daten haben schließlich aber dazu beigetragen, dass sich 3D-Stadtmodelle in der Stadtplanung etablieren konnten.
Einer der Akteure in diesem Geschäftsfeld ist die virtualcitySYSTEMS GmbH. In Zusammenarbeit mit Kunden und Partnern treibt das Unternehmen die Integration von Planverfahren mit 3D-Stadtmodellen aktiv voran. Dafür hat virtualcitySYSTEMS verschiedene Lösungskonzepte entwickelt, die bereits in der Praxis Einzug gehalten haben. Die Spannweite der Konzepte reicht dabei von der Einbindung und Abbildung von konkreten Bebauungsvorhaben und von stadtplanerischen Konzepten auf Basis der virtualcityMAP-Technologie in der baden-württembergischen Stadt Lörrach über die Entwicklung eines 3D-Raumplaner-Fachmoduls für die Geoinfo AG Herisau bis hin zum neuen Produkt zur Kopplung der 3D-Stadtmodellplattform von virtualcitySYSTEMS mit BIM-Modellen.
Zentraler Treiber für den Aufbau von 3D-Stadtmodellen ist für viele Kommunen und Städte der Einsatz in der Stadtplanung – so auch für die Stadt Lörrach. Dementsprechend musste bereits bei der Erstellung der digitalen Stadtmodelle großer Wert auf die Abbildung von prägenden Strukturen – beispielsweise der Vegetation, von Brücken oder dem Gelände – gelegt werden, um ein möglichst detailliertes und realitätsnahes, digitales Abbild der Stadt als Grundlage für die Planung zu schaffen.
3D-Modell gewinnt an Bedeutung
Thomas Welz, Leiter des Fachbereichs Vermessung der Stadt Lörrach, sieht die Entwicklung der Stadtmodelle gerade im Hinblick auf Stadtentwicklung und -planung positiv: „Durch die Möglichkeit, Planungsmodelle aus dem Bereich Stadtplanung und Bauleitplanung selbstständig innerhalb der Verwaltung umzusetzen, dem Gemeinderat zur Abstimmung vorzulegen und anschließend der Öffentlichkeit über das Internet bereitstellen zu können, gewinnt das von uns erfasste und gepflegte 3D-Stadtmodell erheblich an Bedeutung. Wir planen in diesem Bereich einen kontinuierlichen Ausbau und eine Weiterentwicklung, um mittelfristig auch externen Planern eine direkte Interaktion mit unserem Stadtmodell zu ermöglichen.” Gleichzeitig sieht Welz auch weiterhin Verbesserungspotential beim Einsatz der 3D-Modelle in der Stadtplanung. So wäre es beispielsweise in Lörrach von enormer Bedeutung, dass den Nutzern einfache Werkzeuge zur lokalen Anpassung des Geländes zur Verfügung stehen und die angebotenen Funktionen möglichst einfach und selbsterklärend funktionieren. Für virtualcitySYSTEMS ist dieses direkte Kundenfeedback von großer Bedeutung, da es ad hoc in die agile Weiterentwicklung der Produkte einfließt.
Einer anderen Fragestellung im raumplanerischen Kontext sieht sich die Geoinfo AG aus Herisau gegenüber. „Durch die kantonalen Vorgaben zur Innenentwicklung vor Außenentwicklung sehen sich unsere Kunden mit der Frage konfrontiert, wie die Nachverdichtungspotentiale innerhalb der Ortschaften identifiziert werden können”, erklärt Ingolf Jung aus dem Bereich Geschäftsentwicklung von Geoinfo. Zur Lösung dieser Problemstellung hat das Unternehmen in Zusammenarbeit mit virtualcitySYSTEMS Methoden zur automatischen Abstraktion der gesetzlichen Regelbauweise und der Zonenreglements unter Berücksichtigung der geltenden Grenzabstände entwickelt. Hieraus lassen sich die Nachverdichtungspotenziale ableiten und mit dem Bestand abgleichen. „Der nächste logische Schritt besteht nun darin, die entwickelten Verfahren mit unserer 3D-Geoportallösung zu koppeln und zu automatisieren, um den Raumplanern ein interaktives Instrument an die Hand zu geben, welches es erlaubt, schnell verschiedene Szenarien visuell und als tabellarische Übersicht umzusetzen”, führt Jung aus.
Auf Basis dieser konkreten Anforderungen haben Geoinfo und virtualcitySYSTEMS das Fachmodul „3D-Raumplaner“ spezifiziert, das bereits Ende dieses Jahres fertiggestellt sein soll. Das Modul wird künftig die Visualisierung der gesetzlichen Regelbauweise, die interaktive Veränderung von Flurstücken und deren Auswirkungen auf das Bebauungspotenzial sowie den Vergleich verschiedener raumordnerischer Szenarien ermöglichen.
Neue semantische 3D-Repräsentation
Zudem widmet sich die virtualcitySYSTEMS GmbH im Rahmen des vom Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) geförderten Programms „City2BIM“ dem Thema Kopplung von 3D-Stadtmodellen mit BIM-Modellen. Das Thema BIM hat in erster Linie durch die Forderung vom ehemaligen Bundesverkehrsminister Alexander Dobrindt, bis zum Jahr 2020 öffentliche Großprojekte mit BIM-Methoden zu realisieren, deutlich an Aufmerksamkeit gewonnen. Ziel des ZIM-Projekts bei virtualcitySYSTEMS ist es, BIM-fähige Softwaresysteme direkt mit den auf virtualcityMAP basierenden 3D-Webkarten zusammenzufügen. So können die Karten einerseits als Datenquelle für die Übernahme der 3D-Bestandssituation dienen, andererseits soll ein geplantes Projekt aber auch auf Basis der Kartentechnologie im Kontext des Bestandes visualisiert werden können. Das erste Ergebnis des Projekts, das seit Februar 2018 läuft, ist die Desktoplösung virtualcityBIM, die als Betaversion auf der Intergeo 2018 vorgestellt wird.
Dabei bietet virtualcityBIM dem Nutzer viele Vorteile: So kann die Desktoplösung ein Bauwerksmodell im IFC-Format einlesen und das Modell anschließend automatisiert in CityGML konvertieren. Zwar unterstützt das Verfahren zunächst lediglich die automatisierte Ableitung von LoD1- und LoD2-Gebäudemodellen aus dem IFC-Format, komplexere CityGML-Dateien sowie andere Objektklassen als Gebäude können jedoch durch manuelle Anpassung der Abbildungsvorschriften und Nutzerinteraktion ebenfalls konvertiert werden. Der wirkliche Clou von virtualcityBIM ist jedoch, dass auf Basis der Eingangsgeometrie und Semantik des IFC-Modells eine komplett neue semantische 3D-Repräsentation abgeleitet wird. Dadurch können Probleme – beispielsweise innenliegende Flächen oder volumetrische Körper – bereits in den Eingangsdaten vermieden und saubere Grenzflächen erzeugt werden. Lutz Ross, Geschäftsführer der virtualcitySYSTEMS GmbH, dazu: „Der Verfahrensansatz hat sich im Test mit vielen unterschiedlichen IFC-Modellen unserer Kunden als sehr robust und flexibel erwiesen. Wir planen im nächsten Schritt eine Integration der automatischen Transformation in unsere webbasierte Lösung virtualcityPLANNER sowie eine direkte Schnittstelle zu führenden CAD-Systemen.”
Die 3D-Stadtmodelle erobern mit ihren digitalen und virtuellen Methoden also nach und nach die Stadtplanung. Es handelt sich bei den digitalen Abbildern unserer Städte nicht mehr nur um reine Forschungsarbeiten oder solitäre Beispiele, mittlerweile werden die 3D-Modelle praxisgerecht und -nah mit den Endnutzern weiterentwickelt. Durch die Integration der 3D-Modelle in digitale Fachverfahren und Planungsabläufe in Ämtern und Planungsbüros entsteht somit letztlich ein Mehrwert auf Basis der 3D-Daten. „Dieser Mehrwert wird außerdem noch erheblich gesteigert werden, sobald standardisierte Verfahren etabliert sind”, erklärt Dr. Claus Nagel, Technischer Geschäftsführer von virtualcitySYSTEMS. „Denn erst dann wird man auch in der Lage sein, automatisiert weitergehende Analysen – beispielsweise Solarpotentialanalysen, Wind- oder Lärmsimulationen – auf ein digitales Planungsmodell anzuwenden und vergleichbare Ergebnisse zu erzeugen.”
Halle 12.1 | E.120