Auf dem Weg zum digitalen Zwilling: Die Stadt Leverkusen in der virtuellen dritten Dimension

Digitale dreidimensionale Stadtmodelle werden zunehmend zu einem wichtigen Instrument in Städten und Kommunen. Sie dienen vor allem der Visualisierung städtischer Strukturen. Mit der zunehmenden Einbindung von Raum- und Echtzeitdaten kann auf dieser Basis ein „digitaler Zwilling“ realisiert werden, der wiederum die Grundlage für den Aufbau einer Smart City bildet. Auch die Stadt Leverkusen macht sich auf den Weg, einen solchen digitalen Zwilling zu entwickeln. 

Die Städte Köln und Leverkusen ließen im Juli 2022 in Kooperation beide Stadtgebiete befliegen. Aus den dabei gesammelten Geoinformationsdaten entstand ein 3D-Modell, das mit seinen diversen Nutzungsmöglichkeiten nun für die Stadtverwaltung sowie für alle Bürgerinnen und Bürger verfügbar ist. Es erlaubt die Visualisierung des gesamten Leverkusener Stadtgebiets per Mausklick direkt auf dem Bildschirm. 

Baudezernentin Andrea Deppe und Timm Dolenga, Leiter des Fachbereichs Kataster und Vermessung, stellten den „3D-Viewer“ heute der Öffentlichkeit vor. 

Wichtiger Schritt in Richtung digitaler Verwaltung

Die Anwendungsmöglichkeiten solcher 3D-Modelle sind sehr vielfältig. Sie reichen von der Unterstützung in zukünftigen Projekten der Stadtentwicklung über den Umweltbereich und verschiedene Simulationen bis hin zum Katastrophenschutz. Ob Höhe und Schattenwürfe von Gebäuden, die Analyse von Sichtachsen oder die virtuelle Modellierung ehemaliger Gebäude (z.B. Opladener Synagoge) – die virtuelle 3D‐Landschaft macht städtische Daten auf anschauliche Weise zugänglich. 

Das Leverkusener 3D-Mesh Modell basiert auf 2.895 fotografischen Schrägluftbildaufnahmen („Oblique“), Senkrechtaufnahmen („True-Orthophotos“) und einer abgeleiteten Punktwolke, die eine Ansicht aus allen vier Himmelsrichtungen erlauben. 

Das Luftbild wurde zum ersten Mal mit einem KI-Algorithmus bearbeitet, wodurch alle beweglichen Objekte wie Autos, Menschen, Fahrradfahrer oder Schiffsverkehr automatisch identifiziert und aus dem Stadtbild gelöscht wurden (Ghosting Verfahren). 

Die Auflösung der Bilder erlaubt es nicht, Gesichter, Autokennzeichen o.ä. zu erkennen. Aus datenschutzrechtlicher Sicht bestehen bei der Nutzung des 3D-Modells keine Bedenken. Grundsätzlich können sich Bürgerinnen und Bürger jedoch mit Fragen, Anregungen oder Einwänden an den Fachbereich Kataster und Vermessung wenden: 3d-stadtmodell@stadt.leverkusen.de. 

Weitreichende Funktionen zur Nutzung für die Verwaltung und den privaten Gebrauch

Die neue Anwendung bietet eine Vielzahl interaktiver Möglichkeiten, um verschiedene Inhalte zu visualisieren und zu analysieren. Die rund 75.000 3D‐Gebäudeobjekte können als graue Baukörper modellhaft realistisch dargestellt werden (Klötzchen-Modell).  Mit einer Suchfunktion kann jeder Ort in Leverkusen individuell angesteuert und die Stadt aus der Vogelperspektive oder auch auf Straßenniveau erkundet werden. 

Darüber hinaus stehen noch einige weitere Werkzeuge zur Verfügung. So kann unter anderem ein PDF von der aktuellen Ansicht ausgegeben werden. Mittels einer Zeichenfunktion können einfache Kommentare, Linien oder Markierungen in das 3D-Modell gezeichnet werden. Mit der Messfunktion kann interaktiv eine Fassade oder ein Dach gemessen werden, um z.B. für Handwerksbetriebe eine grobe Materialkalkulation zu ermöglichen. 

Über eine Sichtbarkeitsanalyse kann simuliert werden, was von einem bestimmten Standpunkt aus zu sehen ist. Zudem ist es möglich, den Schattenwurf von Gebäuden und Objekten für jeden Tag des Jahres zu simulieren. Dies kann z.B. bei der Planung von Photovoltaik-Anlagen auf Dächern hilfreich sein. 

Die Funktionen des 3D-Modells sind auch für die Arbeit des Krisenstabes im Ernstfall bedeutsam. So können für ein theoretisches Überflutungsszenario verschiedene Wasserstände im Stadtgebiet eingeblendet werden. Wird ein Blindgänger gefunden, kann mittels des 3D-Modells genau nachvollzogen werden, welche Gebäude innerhalb eines Evakuierungsradius liegen und wie hoch diese sind. Weitere Funktionalitäten werden sukzessiv in den Viewer eingebaut, um weitere Analysemöglichkeiten zu ergänzen.  

Baudezernentin Andrea Deppe hebt die Vorteile des 3D-Viewers hervor: „Mit der Entwicklung des 3D-Modells macht Leverkusen einen wichtigen Schritt in Richtung digitaler und smarter Verwaltung. Im Sinne einer transparenten Verwaltung sollen aber auch Leverkusener Bürgerinnen und Bürger sowie Unternehmen von den städtischen Daten und Instrumenten profitieren können, z.B. für eigene Berechnungen, zur Recherche oder zum spielerischen Entdeckungsflug durch die Stadt.“ 

Timm Dolenga ergänzt: „Unser Ziel ist es, das Stadtmodell nach und nach zu einem echten digitalen Zwilling weiterzuentwickeln. Mit zunehmender Vernetzung von Daten innerhalb des Modells werden immer detailliertere realitätsnahe Analysen möglich sein und städtische Planungsprozesse vereinfachen, aber auch die Beteiligung von Bürgerinnen und Bürgern verbessern.“ 

Eine Stadt unterliegt als komplexes System ständiger Veränderung. Die Weiterentwicklung des 3D-Viewers hat zum Ziel, durch die künftige Nutzung von Echtzeitdaten diese Dynamik abbilden zu können. Digitale Zwillinge dienen so nicht nur der Visualisierung, sondern ermöglichen auch die Simulation von „Was-wäre-wenn-Szenarien“.   

Indem sie komplexe städtische Prozesse umfassend darstellen können, dienen digitale Zwillinge als Werkzeuge für eine zukunftsorientierte, nachhaltige Integrierte Stadtentwicklung und eine transparente Beteiligung der Stadtgesellschaft.  

Diese vernetzten städtischen Daten könnten dabei z.B. aktuelle Bebauungspläne umfassen, aber auch Echtzeitdaten wie die aktuelle Verkehrslage oder den Belegungszustand von Elektroladestationen. Das jetzt frei zugängliche 3D-Modell soll entsprechend fortentwickelt und schrittweise um neue Funktionen ergänzt werden.  

Bürgerinnen und Bürger können den 3D-Viewer jetzt schon über die städtische Homepage nutzen. Eine kostenfreie Bürgerveranstaltung zur Vorstellung des Modells findet am Donnerstag, 18. April 2024, (mit Anmeldung) in der VHS statt: Leverkusen VHS: Die Stadt in der digitalen 3. Dimension (vhs-leverkusen.de)

Der Webviewer ist über folgenden Link erreichbar: Stadt Leverkusen - VC Map (virtualcitymap.de)