3D-Stadtmodellplattform für Planung und Kommunikation von kommunalen Hochwasserschutzmaßnahmen

  • Darstellung des Kanalnetzes in der 3D-Stadtmodellplattform
    Sicht von unten auf das Kanalkataster im Stadtmodell der Gemeinde Aßling, Quelle: Dr. Stefan Trometer
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Die Prognosen zum Klimawandel gehen von einer Zunahme lokaler Starkregenereignisse und damit einhergehender Hochwasser und Überschwemmungen aus. Dies erfordert eine Anpassung des Hochwasserschutzes, was die Intensität und Auswahl der zugrunde gelegten Szenarien betrifft. Besonders für kleinere Kommunen, ohne entsprechende Fachabteilungen ist dies eine existenzielle und komplexe Herausforderung.
Mit dem Vorhaben sollten Kommunen befähigt werden, Hochwasserschutzmaßnahmen effizienter und nachhaltiger zu gestalten. Die virtualcitySYSTEMS GmbH (VCS) realisierte eine digitale 3D-Stadtmodellplattform, um Gemeinden bei der Planung solcher Maßnahmen zu unterstützen. Die dreidimensionale Darstellung wie in der realen Welt erlaubt hierbei eine viel anschaulichere, intuitivere und plastischere Vermittlung der Maßnahmen als bisher möglich. Vor allem kleine Kommunen sollen befähigt werden, Daten und Modelle, die für den Hochwasserschutz relevant sind, zu sammeln, zu pflegen und Fachanwendern bereitzustellen, um Maßnahmen besser planen und auf künftige Hochwasserereignisse angemessen reagieren zu können.
Als Projektergebnis wurde das Ziel einer Stadtmodellplattform zur effizienteren und nachhaltigeren Planung und Gestaltung von
Hochwasserschutzmaßnahmen erreicht. Die Plattform leistet Visualisierungs- und Kommunikationsmöglichkeiten im 3D-Stadtmodell und stellt 3D-Kartenanwendungen Cloud-basiert bereit. VCS hat einen Demonstrator realisiert, mit dem Kanalnetze von Gemeinden dargestellt und zur Planung von Hochwasserschutzmaßnahmen genutzt werden können. Ferner wurde eine Simulation von Starkregenereignissen angekoppelt, die um eine lokale Regenfunktion und die Nutzung von Regenradardaten als Niederschlagsquelle erweitert wurde. Zudem ist über die Verknüpfung mit einem Wetterprognosemodell des DWD ein Wetterwarnsystem vor Starkregenereignissen für Kommunen nutzbar.

Eckdaten zur Maßnahme

Maßnahmenträger

MaßnahmenträgervirtualcitySYSTEMS GmbH
https://vc.systems/
Kooperationspartner

Gemeinde Aßling aus dem Landkreis Ebersberg

Dauer und Finanzierung

Dauer

Beginn der Umsetzung
Dauer der Umsetzung3 Jahre bis zum 30.06.2022
Wie hoch waren die (geschätzten) Kosten für die Umsetzung?

Der Projektumfang betrug 143.000 €.

Mit welchen Mitteln wurde die Maßnahme finanziert?

Der Projektumfang ist für Personalkosten angefallen.
Das Projekt wurde mit Mitteln des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz, nukleare Sicherheit und Verbraucherschutz im Programm „Förderung von Maßnahmen zur Anpassung an den Klimawandel“ gefördert.

Beteiligung

Welche weiteren Personengruppen wurden an der Planung oder Umsetzung der Maßnahme beteiligt?

Projektpartner war die Gemeinde Aßling aus dem Landkreis Ebersberg, wo über die nächsten 10 bis 15 Jahre eine umfassende Sanierung des veralteten und teilweise maroden Kanalnetzes ansteht.
VCS hat mit der Firma RIWA zusammengearbeitet, einem Hersteller von Geoinformationssystemen, um die zweidimensional vorliegenden RIWA-Katasterinformationen für das Kanalsystem in die 3D-Stadtmodellplattform übertragen zu können.
Ferner ist VCS in Kontakt zum Softwareanbieter Nelen & Schuurmans aus den Niederlanden getreten. Mit dieser Firma wurde ein gemeinsamer Demonstrator für eine Cloud-basierte Live-Simulation von Starkregenereignissen aufgebaut.

Erfolge

Welche Erfolge wurden bis jetzt mit der Maßnahme erreicht?

Die Plattform leistet Visualisierungs- und Kommunikationsmöglichkeiten im 3D-Stadtmodell und stellt 2D- und 3D-Kartenanwendungen Cloud-basiert bereit. VCS hat einen Demonstrator realisiert, mit dem Kanalnetze von Gemeinden dargestellt und zur Planung von Hochwasserschutzmaßnahmen genutzt werden können. Dazu wurde das digitale Modell des 3D-Kanalkatasters von Aßling als zusätzliche Ebene in die Stadtmodellplattform integriert. Ferner wurde eine Simulation von Starkregenereignissen angekoppelt.

Für die Orchestrierung verteilter Anwendungen, wie der Starkregensimulation wurde ein Cloud-basiertes Job Framework entwickelt. Es bildet den technologischen Rahmen, um verschiedene Simulationsanwendungen in die Cloud zu bringen und unkompliziert zu betreiben. Die Struktur als Webservice erlaubt den Zugriff über beliebige, auch mobile Endgeräte auf die auf einem stationären Server gespeicherten Daten und Methoden. Dort finden dann die Berechnungen mit hoher Rechenleistung statt.

Wie wird der Erfolg der Maßnahme evaluiert?
ErläuterungEine Validierung der Projektergebnisse im Rahmen der Partnerschaft mit der Gemeinde Aßling hat noch nicht stattgefunden, da die eigentliche Kanalsanierung und deren Planung noch nicht angelaufen sind. Es handelt sich um ein Projekt, das über mehrere Jahrzehnte laufen wird. Zunächst lagen nur Bestandsdaten aus dem aktuellen Kataster vor. VCS ist aber bestrebt, die erzielten Projektergebnisse auch für andere Gemeinden zu verwerten.

Wie planen Sie Ihr Projekt weiterzuentwickeln?

Die entstandene Web-basierte Stadtmodellplattform kann genutzt werden, um weitere Szenarien im urbanen Kontext zu analysieren und im Ergebnis zu visualisieren. Dabei werden stets im Hintergrund ablaufende Einzelprozesse der Simulationstechnik und der Auswertung zu einem weitgehend automatisierten und bedienerfreundlichen Workflow verknüpft. Künftig sollen weitere Anwendungen erschlossen werden, die im Zusammenhang mit dem Klimawandel stehen und auf die Gemeinden im Voralpenland einwirken könnten, wie beispielsweise Geschiebe, Gerölltransport, Schlammlawinen, Bodenerosion und Hangrutschungen. Darüber hinaus bietet die Stadtmodellplattform die Basis für innovative Themengebiete wie Solarpotentialanalysen, Analysen zu Windkraftanlagen (erneuerbare Energie) und Mobilität (Verkehrsflussoptimierung). Sie sind mit der Stadtmodellplattform kombinierbar und leisten über die Reduktion des CO2-Ausstoßes einen Beitrag zur Reduzierung der Folgen des Klimawandels.

Hat die Maßnahme positive Nebeneffekte?

Durch die Anreicherung mit allen relevanten Daten und Modellen zum Hochwassermanagement ist eine zentrale und anwenderfreundliche Datenmanagementplattform entstanden.
Hochwasserschutzmaßnahmen, -konzepte und Planungsvarianten können über die Plattform viel verständlicher dargestellt werden, als in konventionellen 2D-Karten und Berichten.
Über die Web-basierte Plattform können die Informationen allen Beteiligten nach geregelten Zugriffsrechten zugänglich gemacht werden.

Hindernisse

Welche Hindernisse gab es während der Umsetzung?

Als Voraussetzung für die Visualisierung von Katasterdaten in der 3D-Stadtmodellplattform müssen die Daten, wie beispielsweise ein Kanalnetz digital erfasst werden. Knapp bemessene Personalressourcen von Gemeinden verzögern die Datenverfügbarkeit.

Hat die Maßnahme negative Nebeneffekte?

Das Projekt wurde erfolgreich abgeschlossen. Negative Auswirkungen sind nicht bekannt.

Ansprechperson

Dr. Stefan Trometer
virtualcitySYSTEMS GmbH
Tauentzienstraße 7 b/c
10789 Berlin
Deutschland
Telefonnummer+49 (0)8092 7005-35

Ort der Umsetzung

Am Ölfeld 7
85617 Aßling
Deutschland

Ebersberg

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