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Use Case: 3D Stadtmodell

Was hinter einem digitalen 3D-Stadtmodell steckt und welche Anwendungen daraus entstehen – am Beispiel des virtuellen Campus der TU Darmstadt.

Der Use Case im Überblick

Präzise 3D-Modelle sind die Grundlage moderner Stadtplanung. Im Use Case 3D-Stadtmodell wird die Stadt als digitaler Zwilling nachgebaut: Planungsvarianten lassen sich direkt vergleichen, Auswirkungen vorab simulieren und Bürger:innen besser einbinden. Aus Rohdaten (LiDAR, Fotogrammetrie, amtliche Geobasisdaten) entstehen so interaktive Modelle für Planung, Lehre und Öffentlichkeit.

  • Digitaler Zwilling als Planungsgrundlage
  • Simulation von Varianten und Szenarien
  • Transparente Prozesse und Bürgerbeteiligung

Forschung & Demonstratoren

Ziel der Forschung ist es, Wissen über die KI-gestützte Geodatenverarbeitung zu vertiefen und weiterzuentwickeln – an der Schnittstelle von Geowissenschaft und Informationstechnik. Dabei sind mehrere Ansätze für ein 3D-Stadtmodell entstanden. So zeigen wir hier exemplarisch zwei Wege zu einem digitalen Zwilling: den virtuellen „3D Campus" der TU Darmstadt und ein datengetriebenes Stadtmodell.

ETIT / Serious Games, TU DarmstadtSeit WiSe 2021/22

Der 3D Campus – ein digitaler Zwilling in Aktion

Ob Stadtplanung, Klima- und Umweltanalyse oder virtuelle Stadterkundung: 3D-Digital-Twins eröffnen völlig neue Möglichkeiten im Umgang mit Geodaten. Die AG Serious Games der TU Darmstadt forscht im Rahmen des interdisziplinären Forschungsprojekts „Wissens- und Technologietransfer Geo & KI" an solchen digitalen Zwillingen und greift dafür auf Open-Data-Angebote zurück. Genutzt werden unter anderem amtlich verifizierte Geländemodelle und Gebäudedaten der Hessischen Verwaltung für Bodenmanagement und Geoinformation sowie nutzergenerierte Daten aus OpenStreetMap.

Im Kern steht der begehbare „3D Campus": ein detailgetreues, virtuelles Modell der TU Darmstadt für Marketing und Lehre, das auf echten Geodaten basiert. Das Projekt wird kontinuierlich in Eigeninteresse der Arbeitsgruppe angereichert: Studierende und Forschende erweitern den Campus im Rahmen von Projekten oder studentischen Abschlussarbeiten und Praktika ständig um neue Inhalte und Funktionen – vom Gebäudeinneren über Energiedaten bis zu interaktiven Planungswerkzeugen.

3D-Stadtmodell: Ansicht eines Platzes mit umgebenden Gebäuden
Zum 3D-Campus-Projekt der TU Darmstadt
Allgemeiner Ansatz

3D-Stadtmodelle aus offenen Geodaten

Neben dem 3D-Campus-Modell entstehen im Projekt digitale Zwillinge von Städten und Kommunen. Amtlich verifizierte Geländemodelle und Gebäudedaten der Hessischen Verwaltung für Bodenmanagement und Geoinformation sowie nutzergenerierte Daten aus OpenStreetMap fließen in den digitalen Zwilling ein. So wird transparent, wie aus öffentlich verfügbaren Geodaten ein digitales Abbild einer Kommune entsteht.

3D-Digital-Twin: Vogelperspektive auf das Stadtgebiet Lautertal
Zur Open-Data-Plattform mit mehr Informationen
Datengetriebener Ansatz

Das Stadtmodell als Planungs- und Analysewerkzeug

Ein mögliches Anwendungsfeld sind präzise 3D-Stadtmodelle für moderne Planungs- und Analyseprozesse. Mithilfe eines digitalen Zwillings lassen sich beispielsweise unterschiedliche Infrastrukturmaßnahmen vergleichen und deren Auswirkungen simulieren. Damit entstehen neue Möglichkeiten für datenbasierte Entscheidungen in Bereichen wie Stadtentwicklung, Mobilität oder Klimaanpassung.

Dieser Ansatz greift nicht nur auf offene Daten zurück, sondern nutzt auch weitere Datenquellen – unter anderem amtlich verifizierte Geländemodelle und Gebäudedaten der Hessischen Verwaltung für Bodenmanagement und Geoinformation, nutzergenerierte Daten aus OpenStreetMap sowie Daten der Firma Optify. Die Forschung schafft damit Grundlagen und praxisnahe Anwendungen für unterschiedliche Einsatzszenarien in der Geo-Branche.

Digitaler Zwilling für Planung: Ansicht eines Stadtplatzes mit umgebenden Gebäuden

Von der Idee zum begehbaren Modell

Geodaten-Integration

Amtliche Geobasisdaten (HLBG), Daten von optify! und OpenStreetMap werden über ArcGIS und die CityEngine in die Unity-3D-Engine übernommen. So entsteht das erste Campus-Modell aus echten Daten.

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3D Campus Lichtwiese

Mit UAV-Fotogrammetrie wurde Gebäude L5|01 samt Vorplatz in ein hochauflösendes 3D-Modell überführt – 16K-Texturen, ca. 3 cm Genauigkeit und eine begehbare Unreal-Engine-5-Demo.

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UrCity Reloaded – Bürgerbeteiligung 2.0

Eine spielerische Plattform zur Campusgestaltung: Nutzer:innen platzieren, drehen und skalieren Objekte auf dem Alexander-von-Humboldt-Platz und teilen ihre Kreationen – Bürgerbeteiligung im 3D-Raum.

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Energiedaten-Visualisierung

Gebäude werden nach ihrem Verbrauch in Energieeffizienzklassen eingeteilt (angelehnt an das GEG) und direkt im 3D-Modell farbig dargestellt – quasi ein digitaler Energieausweis der Stadt.

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360-Grad-Bilder

Panorama-Aufnahmen an markanten Punkten verknüpfen die virtuelle Welt mit der Realität und steigern die Immersion – so lässt sich die Realität direkt aus dem Modell heraus erkunden.

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Innenräume & interaktives Lernen

Gebäude-Innenräume werden modelliert und in das Spiel integriert; der Quest-Editor erzeugt interaktive Lernumgebungen wie das Spiel „Magical AdvenTUre“ – Lehre trifft digitalen Zwilling.

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Neue Nutzer:innen gewinnen – so funktioniert es

Ein begehbarer digitaler Zwilling ist ein guter Weg, um Menschen für Geodaten und KI zu begeistern und neue Nutzer:innen zu gewinnen. Statt abstrakter Datenlandschaften entsteht ein erlebbarer Raum, den alle verstehen – egal ob Fachperson oder nicht.

  • Man sieht und erlebt das Ergebnis: Ein begehbarer Campus
  • Bürgerbeteiligung wird sichtbar: Planung wird zur spielerischen, visuellen Erfahrung (UrCity Reloaded)

Quellen & weiterführende Links

  • AG Serious Games, TU Darmstadt – 3D Campus (Projektübersicht mit allen Features). Projektseite
  • Geodaten-Integration: amtliche Geobasisdaten (HLBG), optify!- und OpenStreetMap-Daten werden über ArcGIS & CityEngine in Unity 3D übernommen. Mehr erfahren
  • 3D Campus Lichtwiese: UAV-Photogrammetrie & 16K-Texturen – Gebäude L5|01 mit ca. 3 cm Genauigkeit, spielbare Unreal-Engine-5-Demo. Mehr erfahren
  • UrCity Reloaded – Bürgerbeteiligung 2.0: eine Plattform, auf der man den Campus spielerisch in 3D mitgestaltet. Mehr erfahren
  • Energiedaten-Visualisierung: Verbrauchsdaten als Energieeffizienzklassen direkt im 3D-Modell (angelehnt an das Gebäudeenergiegesetz GEG). Mehr erfahren
  • 360-Grad-Bilder: Panorama-Aufnahmen an markanten Campus-Punkten verknüpfen die virtuelle mit der realen Welt. Mehr erfahren

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