ARC-Greenlab realisiert bei einer 3D-Kartierung der Gärten der Welt in Berlin Drohnenbefliegung zur interaktiven 3D-Umgebung: Ein Workflow am Beispiel der „Gärten der Welt“ in Berlin.
Die Gärten der Welt umfassen 11 Themengärten mit vielfältigen Strukturen. Hier der chinesische Garten. Foto: ARC-GREENLAB
Die Digitalisierung von Grünflächen eröffnet neue Möglichkeiten für das Management, die Planung und die Präsentation urbaner Parks. Die „Gärten der Welt“ in Berlin-Marzahn sind ein Paradebeispiel für die Integration innovativer Geoinformationstechnologien in die Praxis. Mit einer Fläche von 43 Hektar, elf Themengärten und zahlreichen Attraktionen stellt die Parkanlage hohe Anforderungen an die Datenerfassung und -pflege. Im Auftrag der landeseigenen Betreibergesellschaft Grün Berlin GmbH hat ARC-GREENLAB einen Workflow entwickelt, der Drohnentechnologie, GIS und Virtual Reality verbindet, um einen digitalen Zwilling der Anlage zu schaffen. Dieser Beitrag beschreibt die methodischen Schritte und diskutiert die Potenziale des Ansatzes für das moderne Grünflächenmanagement.
Hintergrund und Projektziel
Bei den „Gärten der Welt“ handelt es sich um eine 43 Hektar große Parkanlage im Osten Berlins. Die elf Themengärten sowie neun internationalen Gartenkabinette vereinen internationale Gartenkunst mit Raum für Kulturveranstaltungen. Die Anlage war 2017 zudem Austragungsort der Internationalen Gartenausstellung. Das ursprüngliche Projektziel war die Aktualisierung der Bestandsdaten der Parkanlage für das Berliner Grünflächeninformationssystem (GRIS). Dafür mussten vor Ort aktuelle und präzise Daten gewonnen werden. Das GRIS ist ein modulares Informationssystem, das seit den 1990er Jahren für das effiziente Management von Grünflächen, Bäumen und Spielplätzen in Berlin eingesetzt wird. Es umfasst eine spezialisierte Datenbank, GIS-Analysefunktionen und standardisierte Auswertungen für Planung, Steuerung und Kostenkontrolle. Um darüber hinaus zu zeigen, dass noch einiges mehr möglich ist, hat ARC-GREENLAB einen Teil der Gärten der Welt ausgewählt und einen zusätzlichen Video-Flug durchgeführt. Auf Grundlage dieser Daten konnte ein digitales Abbild geschaffen werden, das wiederum als Basis für interaktive 3D-Visualisierungen, VR-Anwendungen und zukünftige Managementaufgaben dienen kann.
Drohnenbefliegung und Datenerfassung
Die Daten können mit Hilfe der Unreal Engine 5 visualisiert werden. So werden die 3D-Daten mit einem VR-System sehr immersiv erlebbar. Foto: ARC-GREENLAB
Um die Vielzahl und Verteilung der Objekte im Park präzise zu erfassen, wurde eine systematische Drohnenbefliegung durchgeführt. Zum Einsatz kamen Multisensorsysteme wie die DJI Mavic 3 Enterprise und DJI Phantom 4 RTK. Die Befliegung wurde mit ArcGIS Pro geplant, wobei das Fluggebiet zunächst digitalisiert und in Sektoren unterteilt wurde. Für eine Vermessungsgenauigkeit von ±2 cm wurden Ground Control Points (GCP) angelegt und mittels GNSS und RTK-Korrekturdaten eingemessen. So wurde eine präzise Datengrundlage für die weitere Verarbeitung sichergestellt. Während der Flüge wurden zahlreiche Fotos und Videodaten unter Verwendung der ArcGIS Flight App von Esri aufgenommen. Diese wurden dabei direkt mit präzisen Geokoordinaten versehen. Für ausgewählte Standpunkte wurden Oriented Imagery Layer erstellt, die eine interaktive Bildbetrachtung aus verschiedenen Perspektiven ermöglichen.
Datenprozessierung und Modellierung
Aus den Luftbildern wurden mittels photogrammetrischer Verfahren ein Orthomosaik und eine detaillierte 3D-Punktwolke erzeugt. Aus der Punktwolke wurde zuerst ein CAD-Plan erstellt, welcher mit der Feature Manipulation Engine (FME) in GIS-Objekte konvertiert wurde. Anschließend erfolgte in ArcGIS Pro die Digitalisierung der Bestandsobjekte für das GRIS. Das präzise digitale Geländemodell wurde photogrammetrisch berechnet und im CAD gezeichnet. Die Ergebnisse wurden als interaktive 3D-Szenen in ArcGIS Enterprise und ArcGIS Online veröffentlicht.
Interaktive Visualisierung und Oriented Imagery
Eine Besonderheit des Projekts war die Erstellung von Oriented Imagery Layers für ausgewählte Kamerastandpunkte. Diese ermöglichen eine interaktive Bildbetrachtung aus verschiedenen Perspektiven und erlauben es den Nutzern, sich virtuell im Park zu bewegen und den Kameraausschnitt dynamisch zu verändern. Die Daten wurden als 3D-Szenen in ArcGIS Enterprise und ArcGIS Online veröffentlicht und sind für die interne Planung ebenso wie für die Öffentlichkeitsarbeit nutzbar.
Die Daten werden in ArcGIS Pro visualisiert und als interaktive 3D-Szenen in ArcGIS Enterprise oder ArcGIS Online veröffentlicht. Foto: ARC-GREENLAB
Integration in eine Game Engine und Virtual Reality
Für die immersive Visualisierung erfolgte die Integration der Geodaten in die Unreal Engine 5. Mit Hilfe des ArcGIS Maps SDK for Unreal Engine und weiteren Anwendungen (LiDAR Point Cloud, SteamVR) wurde ein fotorealistisches 3D-Modell erstellt, das mit einer VR-Brille wie dem HTC Vive Kit erlebbar ist. Die Punktwolken wurden hinsichtlich Farbe, Punktgröße, Licht und Punktbudget optimiert, sodass Besucher virtuell durch die „Gärten der Welt“ spazieren können. Jede Pflanze, jeder Weg und selbst Details wie die Gondeln der Seilbahn sind naturgetreu dargestellt.
Anwendungsmöglichkeiten und Nutzen
Ein digitaler Zwilling der „Gärten der Welt“ eröffnet zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten für das Parkmanagement. Er ermöglicht die präzise Planung von Wartungsarbeiten und Pflegemaßnahmen sowie die kontinuierliche Überwachung von Pflanzen, Wegen und Bauwerken. Neue Anlagen können simuliert und Bauvorhaben anschaulich visualisiert werden. Besucherströme können analysiert und die Wegeführung optimiert werden, während dynamische Leitsysteme und digitale Parkpläne mit Echtzeitdaten die Besucherlenkung unterstützen. Auch die Bewässerung profitiert von einer intelligenten Steuerung und einem effektiven Regenwassermanagement. Für Veranstaltungen bietet der digitale Zwilling die Möglichkeit, Bühnen- und Bestuhlungsvarianten zu simulieren, die Infrastruktur zu optimieren und geplante Installationen virtuell vorzuschauen. Digitale Erlebnisangebote wie AR/VR-Anwendungen, virtuelle Touren und interaktive Lernstationen fördern die Inklusion und bereichern das Besuchserlebnis.
Zusammenfassung und Ausblick
Das Projekt zeigt eindrucksvoll, wie moderne Drohnentechnologie, innovative Visualisierungsansätze und leistungsstarke GIS-Software zusammenkommen kön- nen, um Grünflächen nicht nur effizient zu verwalten, sondern auch für die Öffentlichkeit digital zugänglich zu machen. Die Vorteile reichen von der schnellen, präzisen Datenerfassung und -verarbeitung über fotorealistische 3D-Visualisierungen bis hin zu immersiven VR-Erlebnissen. Zukünftig können die „Gärten der Welt“ mit diesem Ansatz nicht nur ein Ort der Erholung und Inspiration, sondern auch ein Vorreiter für digitale Innovationen sein.