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Stand der Nutzung 3-dimensionaler Geodaten

20.03.2012 Bezirk Essen Von Helmut Mertens vor 8 Jahr(en)


Termin: 20.03.2012 15:45
Ort: Haupt-Eingang Deutschlandhaus, Essen


Anlässlich der Mitgliederversammlung des Bezirks Essen am 29.11.2011 hatte VDV-Jubilar Werner Kullick zu einem Besuch des Amtes für Geoinformation, Vermessung und Kataster der Stadt Essen eingeladen. Nach Veröffentlichung des Termins unter www.VDV-online.de zum 20. März 2012 konnte der neue Bezirksvorsitzende Friedrich Koch seine Erfahrung als passionierter Segler nutzen, den Ansturm der Interessenten mit Zusagen und Absagen geschickt zu regeln und schließlich 15 Teilnehmer im Essener Deutschlandhaus begrüßen.

 

Leitender Vermessungsdirektor Dipl.-Ing. Werner Kullick eröffnete die Veranstaltung mit einem Überblick über die Entwicklung des Essener Vermessungs- und Katasteramtes. Vom Trümmerkataster der Nachkriegszeit bis zum aktuellen 3D-Modell spannte er den Bogen und warb auch um Verständnis für Entwicklungen, die heute als Bausünden kritisiert werden. Der Wiederaufbau stand nach über 90%-iger Zerstörung der Essener Innenstadt unter dem großen Druck, schnellstmöglich Wohnraum für eine Vielzahl von Menschen schaffen zu müssen, da war das Dach über dem Kopf oftmals wichtiger, als Umwelt- und Denkmalschutz.

 

Aus den Fehlern der Vergangenheit zu lernen, das ist eine aktuelle Anforderung an die Stadtplanung, die mit Unterstützung der 3D-Technik zu lösen ist.

 

Mit dem gewaltigen Fortschritt durch den Einzug der Elektronik in die Vermessungstechnik ging ein Paradigmenwechsel einher, der sich auch im Namen der städtischen Dienstleistungsbehörde widerspiegelt. Aus dem Vermessung- und Katasteramt der Nachkriegsjahre wurde das heutige Amt für Geoinformation, Vermessung und Kataster.

 

Durch den technischen Fortschritt, aber auch bedingt durch den Wegfall typischer Vermessungsaufgaben, wie die Beweissicherungsmessungen nach Einstellung des Bergbaus, ist die Zahl der Mitarbeiter des Amtes in den letzten Jahrzehnten von 200 auf 120 gesunken.

 

Neu auftretende  Probleme wie das Eindringen von Grundwasser in bislang trockene Keller bringen eine Rückbesinnung auf die vermessungstechnischen Grundlagen. Die Ursache ist noch nicht abschließend geklärt, wie kann in solchen Fällen die Beweissicherung erfolgen?

 

Was geschieht im Zusammenhang mit der Emscher Renaturierung und der geplanten Anhebung des Grundwasserspiegels?

 

Welchen Einfluss hat die Kanal-Sanierung (Dränageeffekt poröser Kanäle entfällt)?

 

Welchen Einfluss auf den Bestand haben die Ewigkeitslasten des Bergbaus (die Pumpen zur Grundwasserabsenkung werden regulär 10 Jahre nach Einstellung des Bergbaus abgeschaltet. Auch die Rückgewinnung von Industriebrachen bringt eine Vielzahl von Aufgaben mit sich (s. Besichtigung Krupp-Gürtel, Essen).

 

Sich den neuen Anforderungen zu stellen und die technischen Möglichkeiten sinnvoll zu nutzen, das führt konsequenterweise zum Aufbau eines 3-dimensionalen Geodatensystems. Diese Entwicklung hat die Bedeutung und den Nutzen des Amtes in einer Weise gestärkt, dass aktuell wieder Neueinstellungen geplant sind und alle Auszubildenden übernommen werden können.

 

Kern der Geoinformation ist das 3D-Stadtmodell, das bereits im Jahr 1995 mit Einzelprojekten begonnen wurde. Ein Detaillierungsgrad von LOD2 wird heute als Mindeststandard angesehen. Mit LOD (Level of Detail) werden die verschiedenen Detailstufen bei der Darstellung virtueller Welten bezeichnet. In einer zentralen Datenbank werden alle LOD2-Modelle der Städte Essen, Mülheim und Duisburg vorgehalten. Zusätzliche Gebäudeattribute wie Solare-Einstrahlung und Lärmbelastung ermöglichen ein dreidimensionales Umweltkataster.

 

Eine wesentliche Voraussetzung für den Erfolg war ohne Frage die Orientierung an Leitsätzen, die tlw. aus der Tradition des Amtes stammen und tlw. neu formuliert wurden:

 

Was dient dieser Stadt? Was dient den Menschen? Wie kann ich den besten Nutzen erwirtschaften?

 

Wie dienen die Prozesse dem Bürger? Prozesse müssen sichtbar gemacht werden.

 

Voraussetzung für eine Bewertung ist die Beschreibung einer Aufgabe und das Verstehen der Probleme. Die Beweislast trägt der Veränderer.

 

Werner Kullick übergab anschließend das Wort an M.Sc.Geographie Melanie Gleißner und Diplomand Jan Schäfer, die das  Essener 3D-Modell im Detail vorstellten.

 

 

Als Geobasisdaten dienen:

Daten der Automatisierten Liegenschaftskarte (-ALK) + Airborne Laserscandaten  (Airborne Laserscanning-Systeme werden in Flugzeugen eingebaut und dienen der Erstellung von digitalen Gelände- und Oberflächenmodellen) + Luftbilder

 

Sogenannte Derivate, ergänzen die Modelldaten:

Aktuelle Bauplanung (der Lebenszyklus eines Gebäudes beginnt mit der Planung, die Bauakte dient als Grundlage für die 3D Erfassung)

Gebäudefortführungen

Straßenplanungen

Baumstandorte

Gelände mit 3D-Bruchkanten

Dächer der Gebäude

Topografie

Mobile und Terrestrische Laserscanning Daten

Sonstige Vermessungsdaten

Solare Einstrahlung und Thermalbildklassifikation

Verkehrszählung

Lärmkartierung

 

So weit wie möglich werden die Daten automatisiert in das Modell übernommen. Nicht zu unterschätzen ist der Aufwand für das Einfügen von Gebäuden, Brücken, Tunnel u.a.

 

Folgende Visualisierungsmöglichkeiten der 3D Modelldaten stehen zur Verfügung:

LOD2-Stadtmodell (Internet, Bilder und Filme)

LOD3-Teilmodelle (Internet, Bilder und Filme)

 

Das 3D-Stadtmodell kann praktisch in Echtzeit direkt aus der Datenbank mit einem normalen PC visualisiert werden.

 

Von besonderer Aussagekraft ist das mit einem Z Printer erstellte Physische Modell des Stadtgebietes von Essen im Maßstab 1: 500. Bei Bedarf können aus den Basisdaten auch beliebige andere Modell-Maßstäbe generiert werden.

 

Die Arbeitsweise des Z Printers ähnelt der eines Tintenstrahldruckers. Über feine Düsen wird ein Horizontalschnitt (ca. 1/10 mm dick) als Schicht des Modells mit gipsähnlichem Pulver aufgetragen. Alle zum Modell gehörenden Bereiche der Schicht, wie Gebäude, Topografische Objekte, werden mittels Flüssig-Kleber fixiert, der Rest bleibt pulverförmig.

 

Nach der Fixierung der Objektbereiche wird das Modell automatisch um das Maß der Schichtdicke abgesenkt und die nächste Schicht aufgetragen. Auf diese Weise wird das 3D-Modell Schicht für Schicht „gedruckt“. Es dauert ca. 10 Stunden, bis ein 25 x 38 cm großes Teilstück „fertig“ ist. Um die Konturen für den Betrachter sichtbar zu machen, wird das nicht fixierte Pulver mittels Staub-Sauger und Pinsel entfernt (es kann wiederverwendet werden). Was stehen bleibt, sind die fixierten Objekte des gedruckten Modells (Gebäude, Bewuchs usw.). Größere Gebiete werden aus einer Vielzahl solcher Teilstücke zusammengesetzt, für deren Fertigstellung man dann insgesamt ggf. einige Wochen benötigt. Bei diesem „Schachbrett-Modell“ ist es problemlos möglich, im Falle von Änderungen einzelne Felder auszuwechseln.

 

Das fertige Modell und die zugrundeliegenden 3D-Daten sind ideale Hilfsmittel zur allgemein verständlichen Darstellung von Planungen, die mit großem Erfolg zur Vermeidung von Fehlentwicklungen eingesetzt werden. So wird es sehr intensiv vom Umweltamt genutzt, aber auch Investoren und Projektentwickler greifen gern auf die 3-dimensionalen Geodaten zurück, auch die Entwickler des BIM (Building Information Management) haben ihr Interesse bekundet.

 

Eine anschauliche Video-Präsentation, die den Z Drucker im Zeitraffer in Aktion zeigt sowie die Besichtigung des Original-Modells bildeten den gelungenen Abschluss der Veranstaltung.

 

Der während des Vortrags in Essen gewonnene Eindruck, dass die Vermessungs- und Kataster Verwaltung dieser Großstadt im Zentrum des Ruhrgebietes alles andere als eine lahme Behörde ist, wurde wieder einmal eindrucksvoll bestätigt. Noch gut in Erinnerung ist der 1997 von Werner Kullik vorgestellte Einsatz des GPS Teams, dessen Leistungsfähigkeit auch gut organisierte Ingenieurbüros beeindruckte.

 

Werner Kullick und den Mitwirkenden Melanie Gleißner und Jan Schäfer sei an dieser Stelle noch einmal ganz herzlich für die freundliche Einladung, die gelungene Präsentation und die nette Bewirtung gedankt.