FOR 1546: Computer-Supported Cooperative Tracks Planning in Multi-Scale 3D City and Building Models
Geosciences
Final Report Abstract
Ziel der Forschergruppe war es, Methoden und Techniken zur kooperativen Planung von Infrastrukturbauwerken in 3D Stadt- und Bauwerksmodellen zu erforschen und zu entwickeln. Aufbauend auf dem Konzept mehrskaliger Modelle, deren skalenübergreifende Konsistenz durch Definition parametrischer Abhängigkeiten gesichert wird, wurden in der Forschergruppe Methoden entwickelt, die eine (teil-)automatisierte Generierung von feineren Detaillierungsebenen aus gröberen ermöglichen. Hierzu wurden formale Methoden der Graphtransformation mit parametrischen CAD-Systemen gekoppelt. Grundlage bildete die Entwicklung robuster Graph-Repräsentationen prozeduraler Geometrie. Mithilfe dieser Technologie kann in Zukunft ein Großteil der bislang notwendigen, sehr aufwändigen und gleichzeitig den Ingenieur wenig fordernden Ausarbeitung von Standard-Details abgelöst werden. Gleichzeitig wird die schnelle Erzeugung und damit auch Untersuchung von mehr Entwurfsvarianten möglich. Die Forschergruppe hat sich zentral mit der Entwicklung einer Kooperationsplattform und Verfahren zur möglichst schnellen und effektiven Bewertung von Entwurfsvarianten befasst. Es wurden Methoden zum Anschluss von Simulationsmethoden an mehrskalige Modelle entwickelt. Diese wurden exemplarisch illustriert durch die Bewertung des Energieverbrauchs von Schienenfahrzeugen bei unterschiedlichen Trassenführungen. Weiter wurden erweiterte Verfahren für Advanced Geo Web Services entwickelt, die eine flexible, automatisierte Bewertung von Trassen-Entwurfsvarianten im städtischen Kontext beispielsweise hinsichtlich Fragen der Kollision mit bestehender Infrastruktur ermöglichen. Ein Schwerpunkt lag hierbei in der Integration von GIS- und BIM-Funktionalitäten sowie der formalen Modellierung des Informationsbedarfs der Beteiligten am Planungsprozess. Erweiterte Methoden der Augmented Reality ermöglichen durch bildbasierte Echtzeit-Trackingansätze eine mobile, virtuelle Begutachtung von Trassenvarianten mit geplanten Infrastrukturobjekten vor Ort. Die entwickelten Methoden zur datenbanktechnischen Verwaltung der hybriden Modelle mit semantischem, prozeduralem und explizitem Modell der Trassen sowie der zugehörigen Bewertungsergebnisse sichern dabei die langfristige Verfügbarkeit für die Planer. Insgesamt hat die Forschergruppe einen signifikanten Beitrag für die künftig dreidimensionale, kooperative Planung auf der Basis von Stadt- und Bauwerksmodellen geleistet. Dies ist insbesondere auch vor dem Hintergrund der Verabschiedung des BIM-Stufenplans durch das Bundesministerium für Verkehr und Digitale Infrastruktur (BMVI) im Jahr 2015 von bedeutender praktischer Relevanz für die Bauindustrie. Die entwickelten Methoden wurden konkret am Anwendungsbeispiel der „2. Stammstrecke München“ evaluiert – mittlerweile eines der BIM-Pilotvorhaben der Deutschen Bahn.
Publications
- (2017): Collaborative multi-scale 3D city and infrastructure modeling and simulation, Int. Arch. Photogramm. Remote Sens. Spatial Inf. Sci, XLII-4-W4, 341-352
Breunig, M., Borrmann, A., Rank, E., Hinz, S., Kolbe, T., Schilcher, M., Mundani, R.-P., Jubierre, J.R., Flurl, M., Thomsen, A., Donaubauer, A., Ji, Y., Urban, S., Laun, S., Vilgertshofer, S., Willenborg, B., Menninghaus, M., Steuer, H., Wursthoren, S., Leitloff, J., Al-Doori, M., Nazroobsemnani, N.
(See online at https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLII-4-W4-341-2017)
