TERRAIN TWIN

Wed., 19. Aug 2020 Neues Forschungsprojekt zu Digitalen Geländemodellen von Bundeswirtschaftsministerium (BMWi) gefördert: Die Erdmassenberechnung und Geländemodellierung sind für den Entwurf, die Ausführungsplanung und die Bauausführung im Hoch-, Tief-, Ingenieur-, Wasser- und Verkehrswegebau von zentraler Bedeutung. Trotzdem werden geländeformbezogene Ingenieurleistungen zum derzeitigen Stand der Berufspraxis als separate, digital abgetrennte Teilaufgabe durchgeführt. Motiviert durch den Megatrend der Digitalisierung des Bauwesens, auch als Building Information Modeling (BIM) bezeichnet, wollen die Antragsteller einen Softwareprototypen entwickeln, der hier nachhaltig Abhilfe schafft.

Die Erdmassenberechnung und Geländemodellierung sind für den Entwurf, die Ausführungsplanung und die Bauausführung im Hoch-, Tief-, Ingenieur-, Wasser- und Verkehrswegebau von zentraler Bedeutung. Trotzdem werden geländeformbezogene Ingenieurleistungen zum derzeitigen Stand der Berufspraxis als separate, digital abgetrennte Teilaufgabe durchgeführt.

Motiviert durch den Megatrend der Digitalisierung des Bauwesens, auch als Building Information Modeling (BIM) bezeichnet, wollen die Antragsteller einen Softwareprototypen entwickeln, der hier nachhaltig Abhilfe schafft: Allen am kollaborativen Bauprojekt beteiligten Akteuren (Bauherr, Objektplaner, Fachingenieur, Freiraumplaner, Genehmigungsbehörde, Baufirma) könnte durch TerrainTwin ein digitales Geländemodell (DGM) von hoher Qualität bereitgestellt werden. Hohe Qualität bedeutet, dass die Modelle den aktuellen Ist- bzw. Planungsstand wiedergeben (Bestand, Varianten, Versionen), alle Metadaten maschineninterpretierbar zu Verfügung stehen (Autor, Software, Bearbeitungsstand …) und das Geländemodell in Echtzeit in einem standardisierten Datenformat für BIM und GIS (Geographische Informationssysteme) bereitgestellt wird.

Trotz der hohen Heterogenität der digitalen Geländemodelle hinsichtlich Datenformat und -struktur, mathematischem Modell, Genauigkeit und Auflösung, räumlichem Geltungsbereich, Herkunft aus amtlichen Geobasisdaten oder geodätische Vermessung mit Tachymeter und Drohne wird mit TerrainTwin eine homogene Informationsintegration möglich. Durch die „Veredelung“ des Datenbestands und die Absicherung erhöhter Qualitätsanforderungen unter Zuhilfenahme einer neu entwickelten formalen Logik, ist es möglich aus den vorliegenden Fach- und Teilmodellen (Bestand, Planung und Gelände) eines Bauprojektes implizites Wissen für Aussagen zur Wirtschaftlichkeit, fachlichen Richtigkeit und Umweltverträglichkeit der Planung und Bauausführung zu treffen.  

Die LandPlan OS GmbH hat umfangreiche Erfahrung bezüglich der fachlichen Anforderungen an digitale Geländemodelle und die Erdmassenberechnung. Zusätzlich – und das ist der Hauptgegenstand der Funktionalität „Modellierung“ – sollen in einer neu zu entwickelnden Virtual Reality Umgebung spezielle und fachlich strukturierte Modellierungsmethoden entstehen. Eine interaktive Geländemodellierung kann vom Nutzer in der VR-Umgebung vorgenommen werden. So können digitale Geländemodelle von hoher Komplexität und fachlicher Richtigkeit entstehen.

Mit dem TerrainTwin entsteht also eine interaktive Visualisierung des Geländemodells (und seiner Varianten!) in der VR/AR-Umgebung. Interaktiv ist das durch das Modul erzeugte VR-Modell, weil der VR-Nutzer das Geländemodell der Szene durchlaufen kann und einzelne Elemente durch „berühren“ und Sachdaten/Metadaten abfragen kann. Die reine Visualisierung des Geländes in einer VR stellt dabei keine Herausforderung dar. Die Innovation entsteht dadurch, dass dem Nutzer fachspezifische, für Planungs- und Bauleistungen relevante Information angezeigt werden. Relevante Information in Form von Geometrie und Sachdaten sind zum Beispiel Erdmassen, Böschungswinkel, Tiefe, Material, Grundstücksgrenzen, Planungsvarianten, Prüfergebnisse. 

Als besondere – weit über den Stand der Technik – hinausgehende Innovation soll der Nutzer darüber hinaus in die Lage versetzt werden, die geplante Geländeform in der Virtuellen Reality (VR) geometrisch zu verändern. Dies kann durch spezielle interaktive Formgriffe, aber auch mathematische Parameter oder Regeln aus bauspezifischen Richtlinien geschehen.

Mit dem TerrainTwin könnten immer wiederkehrende Aufgaben wirtschaftlicher, weil automatisiert, erledigt werden. Von der graphischen-interaktiven Fleißarbeit in gängigen CAD und GIS Systemen befreit, kann die LandPlan OS GmbH auch strengste Umweltauflagen erfüllen und qualitätsgesicherte und auf spezielle Projektanforderungen (Regelwerke, Richtlinien) abgestimmte Lösungen generieren.

 

Projektlaufzeit: 01.08.2020 bis 31.07.2022 am Zentrum für angewandte Forschung und Technik der HTW Dresden (ZAFT)

Forschungspartner: LandPlan OS GmbH, Osnabrück

Contact: Prof. Dr.-Ing. Christian Clemen

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