Der Digital Twin als Grundlage für 3D-Planung und Bürgerbeteiligung (Smart Urban Planning)

Praxisbeispiel und aktuelle Herausforderungen

• Die intelligente und smarte Entwicklung von zukünftigen Stadt- und Regionalkonzepten stellt den öffentlichen Sektor vor große Herausforderungen, zumal dreidimensionale 3D-Stadtmodelle kostengünstig und flächendeckend zur Verfügung stehen. Eine zu lösende Standardaufgabe besteht in der automatisierten Integration von bestehenden und geplanten Gebäuden in 3D-Stadtmodelle für die Generierung von sog. Digital Twins der Realität. Eine besondere Herausforderung dabei ist, unterschiedliche Planungs- und Entwurfsszenarien ein- und desselben Gebietes in einem gemeinsamen 3D-Modell abzubilden.
• Ist das unter Punkt 1 beschriebe 3D-Stadtmodell generiert, so ist eine weitere Herausforderung die Berechnung und Visualisierung von zukünftigen Stadt- und Regionalentwicklungen. Planungsprozesse basieren auf gesetzlichen Grundlagen wie Flächennutzungs- und Bebauungsplänen. Die Berechnung und der Vergleich von Zukunftsszenarien und ihren Auswirkungen auf Kapazitätsindikatoren (Wohnungen, Arbeitsplätze, Energieverbrauch, etc.) ist eine zeitintensive Aufgabe und erfordert erhebliches Fachwissen. Zudem soll der Digital Twin als Grundlage der Bürgerbeteiligung verwendet werden. Dazu werden unterschiedliche Stakeholder (Bürgerinnen und Bürger, Interessensvertreter, Immobilienfirmen) möglichst früh in den Partizipationsprozess eingebunden.
• Der Use Case des Projektes Smart Urban Planning bietet für die genannten Herausforderungen Lösungen an. So lassen sich Entwicklungsprojekte während ihres gesamten Lebenszyklus visualisieren, beobachten und überprüfen. Geplante Entwicklungen können innerhalb eines 3D-Modells unter den bestehenden realen Bedingungen in der jeweiligen Stadt untersucht werden. Zudem ist es möglich, den Prozess der Erstellung und gemeinsamen Nutzung von 3D-Zonierungs- und Flächennutzungsplänen zu rationalisieren. Der Use Case erlaubt es, 3D-Entwurfsregeln zu konfigurieren, die Zoneneinteilungs- und Landnutzungsvorschriften zu erfassen und diese Regeln direkt im Webbrowser für Zukunftsszenarien anzuwenden. Dies erleichtert die Erstellung und Überprüfung von plausiblen Gebäudeentwürfen. Der dazu erforderliche Datenraum kann über die in GAIA-X eingebundenen Datenplattformen selektiv für das Planungs- und Entwicklungsgebiet generiert werden.
• Smart Urban Planning ermöglicht es BürgerInnen, Immobilienentwicklern und anderen Interessenvertretern der Gemeinde, sich am Planungs- und Entwicklungsprozess zu beteiligen. Auf diese Weise kann die Community frühzeitig um Feedback gebeten werden. Stakeholder können die Smart Urban Planning Plattform nutzen, um auf eine webbasierte Ansicht aller Pläne und Projekte zuzugreifen, sofern sie dafür öffentlich freigegeben sind.
• Der Planungs-, Informations- und Beteiligungsprozess wird dank einer gemeinsamen 3D-Planungsplattform, dem Digital Twin, digitalisiert und effizienter gestaltet. Bestehende 3D-Kontextdaten aus den Vermessungsämtern bilden die Grundlage der Planungsplattform und können für diese und viele andere Anwendungen verwendet werden, woraus sich ein Nutzen für Stadt- und Planungsbüros, regionale Planungsbehörden und die Bevölkerung ergibt.

Welchen Mehrwert bietet das „Projekt GAIA-X“?

• GAIA-X stellt die notwendige Infrastruktur für die Integration des Digital Twins und seines Datenraumes bereit, gewährleistet den sicheren Datenaustausch und erlaubt die Bereitstellung von Daten ohne Medienbrüche.

• Der auf Basis des GAIA-X Ökosystems erstellte Digital Twin kann für beliebige andere Anwendungen und Akteure genutzt werden. Beispiele dafür finden sich in den Domänen:

  • Öffentlicher Sektor: Der Digital Twin als digitale Repräsentation einer Stadt spielt als 3D Register im öffentlichen Sektor eine immer größere Rolle, z. B. in der Planung von Veranstaltungen, bei Bürgerbeteiligungsprojekten oder bei der Planung von Straßeninfrastrukturprojekten. Einmalige Generierung und mehrfache Nutzung in verschiedenen GAIA-X Dataspaces ist ein weiterer Mehrwert.
  • Smart Living: In den Digital Twin integrierte detaillierte Gebäudemodelle (Building Information Modeling, BIM) gewährleisten eine smarte Gebäudebewirtschaftung inklusive des Außenraumes. So ergibt sich bspw. ein Beitrag zur Steigerung der Energieeffizienz.
  • Energie: In der Planung der zukünftigen Energieversorgung der dazugehörenden Infrastruktur sind dreidimensionale Modelle von Gebäuden und Städten notwendig. Der Digital Twin spielt da eine entscheidende Rolle und kann direkt für die Planung von Photovoltaikanlagen oder die solarenergieeffiziente Quartiersplanung verwendet werden.
  • Mobilität: In der Verkehrsplanung kann der Digital Twin zur Infrastrukturplanung eingesetzt werden, z. B. für intelligente Verkehrsführung, zur Modellierung von Pendler- und Passantenströmen oder als Simulationsumgebung für automatisiertes Fahren.

Paten

• Thomas Koblet – Esri Deutschland GmbH