Digitale Zwillinge sind wichtige Grundlagen für die Zukunftsfähigkeit und Resilienz von Städten und Gemeinden. Sie machen komplexe und dynamische Zusammenhänge deutlich und bieten die Möglichkeit, Erkenntnisse zu nutzen und verschiedene Szenarien realitätsnah zu antizipieren. Das ArcGIS-System bietet dafür einen umfassenden Lösungskatalog.
Digitale Zwillinge sind virtuelle Repräsentationen der realen Welt – mit ihren Objekten, Prozessen, Beziehungen und ihrem Verhalten. Das verstärkte Zusammenlaufen von GIS-Technologien mit den Bereichen BIM (Building Information Modeling) und interaktiver 3D-Visualisierung hat den Entwicklungen und der Aufmerksamkeit rund um das Thema «digital twins» in den letzten Jahren einen großen Schub gegeben.
Das Rückgrat einer «Urban Data Platform»
Bei Digitalen Zwillingen geht es vor allem um das Erstellen virtueller Modelle: von Anlagen oder von natürlichen Systemen. Zusammen mit Informationsmodellen, Daten, Berichten, Analysen und Benutzererlebnissen werden diese visualisiert, um als Momentaufnahme oder für die Performance-Überwachung verwendet zu werden. Darüber hinaus lassen sich Digitale Zwillinge auch für Prognosen einsetzen – von Ergebnissen oder Ereignissen. Da Digitale Zwillinge den aktuellen, vergangenen und sogar den zukünftigen Zustand von Anlagen oder Objekten abbilden, sind sie das Rückgrat einer «Urban Data Platform».
3D-Planungsgrundlage für Städte und Regionen
In der Stadtplanung kommen vermehrt diese realitätsnahen 3D-Modellierungen zum Einsatz, um Siedlungsentwicklungen zu visualisieren und Kapazitätsindikatoren zu berechnen. Mit ArcGIS Urban, einer Software-Lösung für diesen Anwendungsfall, lassen sich zum Beispiel Bebauungsszenarien in 3D berechnen und visualisieren. Und das direkt im digitalen Zwilling der Stadt. Planer, Architektinnen und Entscheider sehen so auf einen Blick, welche Effekte eine Baumaßnahme hat – und was zu tun ist, um die Ziele unter Einbezug von städtebaulichen Vorgaben, Parametern und Bauzonenordnungen zu erreichen. Die Visualisierung dieser Berechnungen ermöglicht eine schnelle und transparente Kommunikation zwischen den beteiligten Akteuren sowie den Bürgerinnen und Bürgern.
Neue Form der Bürgerbeteiligung wird möglich
Wenn 3D-Visualisierungen mit Anwendungen für die Bürgerbeteiligung verknüpft werden, entsteht eine Form der Partizipation, die über die reine Information für Bürgerinnen und Bürger hinausgeht. Denn es können aktiv Anregungen und Meinungen abgefragt werden. So wird lokales Wissen gewonnen und Akzeptanz und Verständnis für bauliche Veränderungen erhöht.
Das Instrument dafür heißt ArcGIS Hub. Die einfach zu konfigurierende Community-Engagement-Plattform organisiert Menschen, Daten und Werkzeuge durch informationsgesteuerte Initiativen. Anonym oder über Bürger-Logins können interne und externe Stakeholder auf die Daten und Karten des Digitalen Zwillings zugreifen und gemeinsam an Projekten arbeiten.
Integrierte BIM-GIS-Prozesse ermöglichen optimale Planung
Architekten, Planerinnen und Bauunternehmen wiederum können durch die Kombination von BIM und GIS Gebäude und Infrastrukturen so planen, dass sie sich optimal in die Umgebung einfügen. Bereits im Vorfeld lassen sich die Auswirkungen von Baumaßnahmen abschätzen und auch Daten vor Ort erheben und analysieren. Das verbessert die Kommunikation mit wichtigen Interessengruppen.
Der Digitale Zwilling mit ArcGIS bietet die georeferenzierte Grundlage für die Integration von CAD-Daten, Punktwolken, Orthophotos, 3D-Meshes, 3D-Stadtmodellen und 3D-BIM-Modellen im Tief- und Hochbau.
Indoor Mapping: Alles im Blick
Der öffentliche Raum ist nicht nur auf den bebauten Außenraum beschränkt. Auch die Navigation in Gebäuden wie Universitäten, Flughäfen oder auf Bahnhöfen wird mit Indoor-Positionierung stetig verbessert. Nutzer*innen gelangen so schnell und effizient ans gewünschte Ziel. Mit ArcGIS Indoors, als umfassendem Geoinformationssystem für den Innenbereich, haben Mitarbeitende und Besucher*innen von öffentlichen Einrichtungen oder auch privaten Unternehmen die Räume – innen und aussen – im Blick. Das Ergebnis: CAD- und BIM-Daten erwecken den Digitalen Zwilling auch in Gebäuden zum Leben.
Fazit: Der Digitale Zwilling begleitet den Wandel
Städte sind lebende Gebilde. Bis vor Kurzem war eines der dringlichsten Themen die nachhaltige Organisation der zunehmenden Verstädterung. Durch die Corona-Pandemie kam es quasi über Nacht zu einer neuen Sicht auf die Stadt. Leben, Arbeiten und Mobilität haben sich in sehr kurzer Zeit verändert. Viele Aspekte werden auch nach der Krise wichtig sein, darunter die Arbeit im Home-Office.
3D-Stadtmodelle leisten bereits jetzt einen wesentlichen Beitrag für Planen und Partizipation. Durch dieses digitale Konzept kann nicht nur vorrausschauend, sondern auch dynamisch und bedarfsorientiert geplant werden. Der Digitale Zwilling einer Stadt ist die Grundlage, um Ziele einer Smart City zu erreichen.
