Digitale Zwillinge liefern smarte Lösungen

Author: Adina R. Gillespie ist Vice President Strategic Initiatives, Geospatial Content Solutions, bei Hexagon’s Geosystems Division.

Von den Abendnachrichten bis hin zum Immobilieninserat – virtuelle 3D-Umgebungen sind heute allgegenwärtig. Wir haben uns längst daran gewöhnt, jederzeit virtuell durch die Welt fliegen oder in einem noch gar nicht gebauten Haus von Zimmer zu Zimmer gehen zu können. Solche virtuellen 3D-Szenarien in Form von digitale Zwillingen, bieten uns Einblick in gegenwärtige Bedingungen und deren Auswirkungen auf künftige Entwicklungen.

Fast immer ist es das Zusammenspiel von Sensor- technologie und künstlicher Intelligenz, das solche digitalen Zwillinge schafft. Luftbildsensoren erfassen mittlerweile schnell und kostengünstig absolut detailgenaue Bild- und Höhendaten als Grundlage für die Erstellung von 3D-Umgebungen. Mithilfe von Algorithmen lassen sich viele Objekt- informationen extrahieren. Aus diesen Geo- datensätzen werden dann immersive digitale Zwillinge für Visualisierungs-, Modellierungs- und Simulationsaufgaben generiert.

Digitale Zwillinge finden Ihren Einsatz häufig bei Smart-City-Anwendungen. Dabei wird die reale Welt in der virtuellen Welt analysiert, um Städte lebenswerter und nachhaltiger zu gestalten: Kosteneffizienz und einfache Verfügbarkeit von Sensoren für 3D-Geodaten treiben die Demokratisierung der Technologie von digitalen Zwillingen voran: Für Städte sind entsprechende Investitionen einfach zu stemmen und der private Sektor kann die Datensätze sowie die benötigten Modellierungs- und Simulationstools für kommerzielle Zwecke nutzen.
 
Digitale Zwillinge unterstützen dabei, fundierte Entscheidungen zu treffen. Ihr größter Vorteil ist wohl die Möglichkeit der Modellierung und Simulation zur Ermittlung der Auswirkungen im Falle von Änderungen auf derzeitige Bedingungen. Dieser Artikel beschreibt vier Szenarien, wie die Risiken verschiedener Optionen für die Planung zukünftiger Aktivitäten analysiert werden können

Routeplanung

Der Verkehr in unseren Städten wird immer dichter. Schon die kleinste Störung kann einen Dominoeffekt verursachen: Verspätungen, versäumte Termine
oder Lieferverzug sind die Folge. Deshalb haben Verkehrsplaner anhand von Modellen LKW-Routen simuliert, um Kurven zu erkennen, die für große
Fahrzeuge nicht passierbar sind. Ist dies im Voraus bekannt, können LKW-Fahrer diese Routen umfahren.

Auf der Basis von Geodaten definieren Stadt- und Verkehrsplaner auf diese Weise Alternativrouten für Nutzfahrzeuge, um Verkehrsbehinderungen im
Vorfeld zu vermeiden. Speditionen können beispielsweise ihre Fahrer anhand digitaler Zwillinge in puncto Routenwahl genau schulen, wodurch Zeit gespart wird und sich Fahrzeugemissionen reduzieren.

Planung beim Bau von Hochhäusern

Da Bauflächen in Innenstädten Mangelware sind, wird dort im Wohnbau zunehmend in die Höhe gebaut. Bauträger nutzen digitale Modelle, um potenziellen Investoren zu veranschaulichen, in welcher Form sich ein Objekt in bestehende Strukturen einfügen wird. Die Simulation verschiedener Gebäudehöhen gibt Aufschluss darüber, wie sich die Anzahl der Stockwerke auf die Wohnqualität auswirken kann.

Ein digitaler Zwilling, der realistische 3D-Darstellungen umliegender Gebäude enthält, könnte von der Baubehörde genutzt werden, um Sichteinschränkungen aus bestehenden Gebäuden in der Nachbarschaft zu lokalisieren, eine Beeinträchtigung der Parkplatzsituation einzuschätzen, oder festzustellen, wie die Fassade das Sonnenlicht reflektiert. Der Einsatz digitaler Zwillinge zur Simulation geplanter Bauvorhaben offenbart die mit dem Bau verbundenen positiven und negativen Folgen für Mensch und Umwelt wie nie zuvor. Der Einsatz dieser Technologie führt zu immer besseren und effizienteren Planungsentscheidungen

Geräuschpegelerfassung in der Innenstadt

Ein hervorragendes Beispiel dafür, wie digitale Zwillinge wichtige Entscheidungen beeinflussen können, sind digitale Visualisierungen des Lärmpegels. In
einer Simulation wurde der Lärm einer vorhandenen Straßenbahn modelliert und als Blasendiagramm dargestellt. Dabei steht jeder Farbkreis der Blase für die Lautstärke in Dezibel. Zusammen mit der Straßenbahn bewegt sich die Blase durch das Stadtmodell und zeigt genau an, wo und wie sehr sich der Geräuschpegel auf Wohngebäude, Büros und Restaurants auswirkt.

Diese Informationen dienen potenziellen Mietern oder Käufern von Wohnungen dann zur Entscheidungsfindung. Auch bei der Planung neuer Straßenbahnlinien kann auf solche Simulationen zurückgegriffen werden, um die Lärmbelastung zu minimieren oder gezielte Lärmschutzmaßnahmen für Wohngebäude, Krankenhäuser oder Schulen zu ergreifen.

Planung von Veranstaltungen

Anhand exakter digitaler Zwillinge von Veranstaltungsorten können Verantwortliche festlegen, wie viele Tickets verkauft werden dürfen, und die erforderlichen Genehmigungen einholen. Um Sicherheit und Effizienz zu gewährleisten, lassen sich Veranstaltungsorte modellieren und Besucherströme zur optimalen Flächenplanung für Bühne, Essensstände, Erste-Hilfe-Punkte und Toiletten simulieren.

Auch Behörden haben Zugriff auf diese Pläne. Notfallsituationen am Veranstaltungsort oder in dessen Nähe sind simulierbar, um die sichersten Zu- und Abfahrtsrouten für Notfälle festzulegen. Durch die präzise Kartierung von Straßen, Durchgängen und Gehwegen kann exakt geplant werden, wie Rettungskräfte und Publikum möglichst schnell und reibungslos auf das bzw. vom Gelände gelangen.

For more information on the HxGN Content Program, visit our website or follow us on LinkedIn.