Mit der Technologie des digitalen Zwillings die Gemeinschaft neu denken

Durch die Übertragung von Modellen in 3D sind Architekten und Stadtplaner besser in der Lage, Herausforderungen wie Landschaftsveränderungen, Klimawandel, Verkehr und vieles mehr zu lösen.

Während ein digitaler Zwilling per Definition eine virtuelle Kopie eines physischen Vermögenswerts, Prozesses oder Systems ist, ist ein städtischer digitaler Zwilling eine virtuelle Darstellung der physischen Vermögenswerte einer gesamten städtischen Umgebung. Digitale Zwillinge in Städten spielen eine entscheidende Rolle in der globalen Bewegung hin zu intelligenten Städten. Eine "intelligente Stadt" ist eine Gemeinschaft, die mit Hilfe elektronischer Mittel wertvolle Daten über die Nutzung und Leistung ihrer Versorgungseinrichtungen, Mobilitätsmuster und Infrastrukturen sammelt, indem sie Tools wie Sensoren des Internets der Dinge (IoT) einsetzt, um Aktivitäten und Veränderungen in der städtischen Umgebung aufzuzeichnen. Die digitalen Zwillinge der Städte dienen häufig als Systeme, in denen diese Daten dargestellt und visualisiert werden. Sie werden durch die Zusammenführung großer Mengen von Karten- und Modelldaten erstellt und in Echtzeit visualisiert.

Aus diesem Grund bieten digitale Zwillinge in Städten die Möglichkeit, den zukünftigen Zustand einer städtischen Umgebung in einem genaueren Kontext zu betrachten, als es eine Sammlung traditioneller Gebäudemodelle erlauben würde. Sie helfen auch den Designern, den Planungsprozess neu zu gestalten und weiter zu demokratisieren. Nach Angaben von ABI Research werden bis 2025 mehr als 500 Städte weltweit digitale Zwillinge einsetzen. Derzeit bemühen sich viele Städte aktiv darum, ihre Stadtlandschaften digital nachzubilden und zu untersuchen, welche Rolle digitale Zwillinge in ihren Gemeinden spielen werden.

Eine dieser Städte ist Trondheim. Trondheim ist die viertgrößte Stadt Norwegens und liegt am Ufer des Trondheimfjordes. Die Stadt wurde 997 vom Wikingerkönig Olav Tryggvason gegründet und blickt auf eine reiche nordische Geschichte zurück. Wie viele andere Städte in der Welt erfordert auch Trondheim aufgrund seiner geografischen Gegebenheiten eine Verdichtung der bestehenden Stadtlandschaft, um Wachstum zu ermöglichen. Dies stellt eine große Herausforderung für die Gestaltung dar, vor allem, wenn man gleichzeitig die Schönheit und den Charme der Stadt bewahren will.

Im Jahr 2020 machten sich lokale Architekten im Rahmen des Wettbewerbs Trondheim 2050 an die Arbeit, eine Vision für die Zukunft ihrer Stadt zu entwerfen. Der Wettbewerb war Teil der Bemühungen der Stadt, umfassende strategische Pläne für das Wachstum der Stadt in den nächsten Jahrzehnten zu erstellen, indem verschiedene Perspektiven einbezogen und die Öffentlichkeit stärker in den Planungsprozess einbezogen wurde.

Um zu modellieren, wie Trondheim im Jahr 2050 aussehen könnte, wandte sich Martin Vitsø, Geodatenspezialist der Stadt Trondheim, an Unity.

Vitsø leitete die Bemühungen, eine Sammlung der SketchUp-Modelle der Teams sowie wichtige GIS-Daten in Unity Pro zu übertragen, um einen genauen und interaktiven Blick auf die potenzielle Zukunft Trondheims zu werfen.

Die Koordinierung dieser Bemühungen zwischen Architekturteams, die unterschiedliche technische Lösungen verwenden, ist keine leichte Aufgabe, und die Städte stehen bei der Erstellung kohärenter Modelle vor der gleichen Herausforderung in einem viel größeren Maßstab. "Für dieses Projekt haben wir fast ausschließlich SketchUp verwendet. Die Teams erhielten SketchUp-Modelle von Teilen der Stadt, an denen sie arbeiten sollten, und die Anweisung, ihre eigenen Modelle zunächst in diese SketchUp-Modelle zu setzen."

Martin beschloss vor einigen Jahren, selbständig mit Unity zu experimentieren, und dies war sein erster Versuch, es in diesem Umfang und in einem öffentlichen Format einzusetzen.

"Unity war in der Lage, eine große Datenmenge zu verarbeiten", sagt Vitsø. "Mir gefiel die Möglichkeit, Skripte zu programmieren, um Screenshots mit hoher Auflösung und verschiedenen Projektionen, sogar 360 Grad, zu erstellen."

Das Ergebnis war eine detaillierte digitale Ansicht der Stadt, eine 3D-Vision von Trondheim, die es den Betrachtern ermöglichte, die von den einzelnen Teams vorgeschlagenen Gebäude und Infrastrukturänderungen im Kontext zu sehen.

Vitsø war auch daran interessiert, herauszufinden, wie die Unity-Modelle das öffentliche Engagement für das Projekt Trondheim 2050 verstärken und die Einwohner zu Kommentaren auffordern könnten. Er experimentierte mit Möglichkeiten, die vorhandenen öffentlichen Karten von Trondheim interaktiver und leichter navigierbar zu machen. "Die Hintergründe in der Public Response Map sind allesamt hochauflösende isometrische Einzelbilder aus Unity. Der virtuelle Rundgang mit Virtual-Reality (VR)-Unterstützung wird ebenfalls aus 360-Grad-Bildern von Unity erstellt." Unten sehen Sie, wo er die Kommentare in einer Heatmap zusammengefasst hat, die mit einer 3D-Version der öffentlichen Karte überlagert wurde, so dass die Teams leicht die Bereiche identifizieren konnten, die für die Einwohner von Trondheim von größtem Interesse oder von Bedeutung waren.

Das Planungsteam der Stadt erstellte eine endgültige Liste der wichtigsten Anliegen und Wünsche der Einwohner, die in die strategischen Pläne einfließen sollten. Die Bürgerinnen und Bürger betonten, wo sie sich mehr Grün, öffentliche Sitzgelegenheiten, autofreie Fußgängerzonen und einen besseren Zugang zum Fluss Nidelva, der durch die Stadt fließt, wünschen würden.

Die Reaktionen auf das Projekt waren sowohl von Seiten der Stadt als auch der Öffentlichkeit sehr positiv. "Die Mitarbeiter der Stadt waren sehr erfreut, 3D, VR und eine interaktive Antwortkarte in den Mix der öffentlichen Beteiligung einzubringen. Im Allgemeinen erfolgte die Einbindung der Gemeinschaft überwiegend analog, d. h. durch öffentliche Treffen und das Zeichnen auf gedruckten Karten", sagt Vitsø.

"Wir hoffen, dass sich auf diese Weise eine größere Vielfalt an Menschen am Planungsprozess beteiligen kann. Die Stadtplaner haben mir gesagt, dass viele der Menschen, die sich an den konventionellen Formen des Informationsaustauschs beteiligen, den Prozess bereits gut kennen und ohnehin ein Feedback gegeben hätten."

Für Trondheim war das Projekt 2050 erst der Anfang. "Vor diesem Projekt haben wir den Begriff 'digitaler Zwilling' nicht wirklich verwendet - wir haben schon immer 3D-Modelle von kleinen oder großen Gebieten in der Stadt erstellt, wenn wir sie brauchten. Folglich hatten wir mehr Energie darauf verwendet, ein effektives Mittel zu haben, um frische 3D-Modelle aus frischen Kartendaten zu erstellen, anstatt einen digitalen Zwilling zu führen und zu aktualisieren."

Vitsø ist zuversichtlich, dass ein optimierter Daten- und Modellaustausch die nächste Welle auf dem Weg zu digitalen Zwillingen und intelligenten Städten sein wird.

"Aus meiner bürokratischen Sicht würde ich gerne aktuelle kontextbezogene digitale Zwillinge mit anderen kommunalen, staatlichen oder privaten Akteuren teilen können. Heutzutage kann dies eine Menge manueller Bearbeitung erfordern, indem Modelle auf eine bestimmte Art und Weise erstellt und dann Modelldaten mit bestimmten Spalten in bestimmten Datenbanken kombiniert werden, um den Bedarf für ein bestimmtes Projekt zu decken. Auf nationaler Ebene werden Anstrengungen in Bezug auf 3D-Modelle und die Speicherung von Gebäudedaten in Datenbanken unternommen, die alle Kommunen betreffen werden.

Vitsø und seine Kollegen in Trondheim arbeiten weiterhin hart daran, neue Wege zu finden, um Daten zu nutzen und Trondheim in die Zukunft zu führen.

"Der Zweck eines umfassenden digitalen Zwillings wäre es, die Verwendung eines 3D-Stadtmodells zu erweitern, um Live-Sensordaten zusammen mit ausgewählten Attributen aus Datenregistern einzubeziehen. Eine Energieverbrauchsanalyse für eine Stadt könnte beispielsweise ein 3D-Stadtmodell und eine Reihe zusätzlicher Informationen zu den einzelnen Gebäuden erfordern. Wir haben all diese Informationen, aber sie sind über mehrere Datenbanken verteilt und lassen sich nur mit akrobatischem Geschick kombinieren."

Mit Unity können die Nutzer ihre Daten an einem Ort konsolidieren. Designer und Stadtplaner auf der ganzen Welt entdecken schnell die Möglichkeiten, die digitale Zwillinge bieten, um die Auswirkungen zukünftiger Pläne zu visualisieren, datengestützte Entscheidungen zu treffen und die Öffentlichkeit für eine Zusammenarbeit aus der Ferne zu gewinnen.

"Ich sehe Unity als die Plattform für die Erstellung der Visualisierungsprodukte, die wir der Öffentlichkeit zeigen wollen", sagt Vitsø. "Eine Engine wie Unity bietet einzigartige Möglichkeiten."

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