{"id":17875,"date":"2023-06-29T09:36:54","date_gmt":"2023-06-29T07:36:54","guid":{"rendered":"http:\/\/wp13853602.server-he.de\/bg\/?p=17875"},"modified":"2023-06-29T09:36:54","modified_gmt":"2023-06-29T07:36:54","slug":"die-wasserstadt-simulieren","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.business-geomatics.com\/die-wasserstadt-simulieren\/","title":{"rendered":"Die Wasserstadt simulieren"},"content":{"rendered":"<p><strong>An der TU Dresden und dem UFZ Leipzig wurde eine gekoppelte Simulation des urbanen Wasserhaushaltes bei Extremsituationen durchgef\u00fchrt, die auf einem 3D-Stadtmodell basiert.<\/strong><\/p>\n<p>Die Auswirkungen zunehmender extremer Wasserereignisse in urbanen Gebieten sind anspruchsvoll zu modellieren. Hierf\u00fcr gibt es eine Reihe von speziellen Werkzeugen auf dem Markt, mit denen z. B. Starkregengefahrenkarten (in 2D) erstellt werden k\u00f6nnen. Am Institut f\u00fcr Wasserbau und Technische Hydromechanik und dem Institut f\u00fcr Industrie- und Siedlungswasserwirtschaft der Technischen Universit\u00e4t Dresden wurde gemeinsam mit dem Helmholtz-Zentrum f\u00fcr Umweltforschung im Rahmen des Forschungsprojektes \u201eWet-Urban\u201c eine Methodik entwickelt, die digitale 3D-Stadtmodelle als zentrale Datenbasis f\u00fcr die hydraulische und hydrologische Prozessmodellierung und -simulation sowie als Visualisierungs- und Interaktionsplattform nutzt. Dabei geht es insbesondere um die Oberfl\u00e4chen- und Kanalentw\u00e4sserung einerseits und die Grundwassersimulation andererseits, um eine m\u00f6glichst realistische Einsch\u00e4tzung der Vorg\u00e4nge in der Stadt bei Extremsituationen wie Starkregen (oder auch Trockenphasen) zu erhalten. \u201eBesonderen Fokus haben wir auch auf die Einbeziehung von B\u00fcrger:innen, erweiterter Fach\u00f6ffentlichkeit und Entscheidungstr\u00e4gern gelegt, die besonders mit der Visualisierung via 3D einen intuitiven Zugang zu dem Thema bekommen\u201c, so Lars Backhaus, Leiter des Forschungsprojektes. Eine weitere Besonderheit des Konzepts: Das 3D-Stadtmodell dient als Datenbasis, aus der der Input f\u00fcr die jeweiligen Simulationsprogramme (alles Open Source oder andere lizenzfreie Software) generiert wurde. Ein spezielles Iterationsverfahren sorgte daf\u00fcr, dass die einzelnen Simulationsschritte eng miteinander gekoppelt wurden, so dass eine ganzheitliche Simulation des Wasserverhaltens entstand. Konkret wurde ein ca. 35 km\u00b2 gro\u00dfes Gebiet in Dresden untersucht.<\/p>\n<div id=\"attachment_17876\" style=\"width: 1023px\" class=\"wp-caption alignnone\"><img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" aria-describedby=\"caption-attachment-17876\" class=\"size-full wp-image-17876\" src=\"https:\/\/www.business-geomatics.com\/wp-content\/uploads\/2023\/06\/wa1.png\" alt=\"\" width=\"1013\" height=\"568\" srcset=\"https:\/\/www.business-geomatics.com\/wp-content\/uploads\/2023\/06\/wa1.png 1013w, https:\/\/www.business-geomatics.com\/wp-content\/uploads\/2023\/06\/wa1-300x168.png 300w, https:\/\/www.business-geomatics.com\/wp-content\/uploads\/2023\/06\/wa1-768x431.png 768w, https:\/\/www.business-geomatics.com\/wp-content\/uploads\/2023\/06\/wa1-506x284.png 506w\" sizes=\"(max-width: 1013px) 100vw, 1013px\" \/><p id=\"caption-attachment-17876\" class=\"wp-caption-text\">Oben links: Landnutzungskarte des digitalen Stadtmodells; oben rechts: Oberfl\u00e4chenabfluss eines Starkniederschlagsereignisses; unten links: Auslastung des Kanalnetzes; unten rechts: Grundwasserstr\u00f6mung als Pfeilvektoren und Messstationen (rote Punkte). Fotos: TU Dresden<\/p><\/div>\n<p><strong>Prozess in vier Stufen<\/strong><\/p>\n<p>Grundlage ist eine konsistente und offene Plattform f\u00fcr Daten- und Szenarienmanagement (Klima, Stadtplanung), Prozesssimulation und Risikomanagement. Ausgehend vom 3D-Stadtmodell wurden mehrere hydronumerische Simulationsmodelle teilautomatisiert und \u00fcber einheitliche Schnittstellen gekoppelt. Die Simulationsmodelle sind unabh\u00e4ngig voneinander lauff\u00e4hig, kommunizieren aber in festen Intervallen miteinander. Die Kopplung ist flexibel konfigurierbar, so dass auch weitere Simulationsanwendungen integriert werden k\u00f6nnen.<\/p>\n<p>Das Gesamtkonzept l\u00e4sst sich in vier Schritte gliedern:<\/p>\n<p>1) Erstellung des 3D-Stadtmodells,<br \/>\n2) teilautomatisierte Modellierung auf Basis der Geobasisdaten des digitalen Stadtmodells,<br \/>\n3) Anreicherung mit Randbedingungen und Durchf\u00fchrung der gekoppelten Simulation,<br \/>\n4) Verarbeitung und R\u00fcckf\u00fchrung der Simulationsergebnisse in das digitale Stadtmodell.<\/p>\n<p>Dazu wurden \u00f6ffentlich verf\u00fcgbare Daten verwendet: Das digitale Gel\u00e4ndemodell mit einer Aufl\u00f6sung von 1 m (DGM1), das digitale 3D-Geb\u00e4udemodell in Level-of-Detail 2 (CityGML) sowie das digitale Landschaftsmodell (B-DLM). Es wurden zwei Plattformen f\u00fcr unterschiedliche Anwendungszwecke erstellt, zum einen eine Visualisierungsplattform auf Basis der Unity Game Engine, zum anderen eine Webbrowserbasierte Anwendung unter Verwendung von Cesium, wobei erstere eher der prototypischen Entwicklung, letztere der Visualisierung f\u00fcr ein gr\u00f6\u00dferes Publikum diente.<\/p>\n<div id=\"attachment_17877\" style=\"width: 610px\" class=\"wp-caption alignright\"><img decoding=\"async\" aria-describedby=\"caption-attachment-17877\" class=\"size-full wp-image-17877\" src=\"https:\/\/www.business-geomatics.com\/wp-content\/uploads\/2023\/06\/wa2.png\" alt=\"\" width=\"600\" height=\"360\" srcset=\"https:\/\/www.business-geomatics.com\/wp-content\/uploads\/2023\/06\/wa2.png 600w, https:\/\/www.business-geomatics.com\/wp-content\/uploads\/2023\/06\/wa2-300x180.png 300w\" sizes=\"(max-width: 600px) 100vw, 600px\" \/><p id=\"caption-attachment-17877\" class=\"wp-caption-text\">3D-Stadtmodell von Dresden, Ausschnitt des Untersuchungsgebietes (alter Elbarm in N\u00e4he der Kiesgrube Leuben). Foto:TU Dresden<\/p><\/div>\n<p>F\u00fcr die Modellierung wurden die Anwendungen BASEMENT (Oberfl\u00e4chenabfluss), SWMM (Kanalnetz) und OpenGeoSys (Grundwasser) verwendet. Die Simulationsmodelle wurden dann in kleine Zeitschritte aufgeteilt und sp\u00e4ter mit jeweils definiertem Datenaustausch gekoppelt. Nachdem die gekoppelte Modellierungs- und Simulationsschleife die vorgegebene Zeit erreicht hat, werden die Ergebnisse aggregiert und nachbearbeitet, um schlie\u00dflich im digitalen Stadtmodell dargestellt werden zu k\u00f6nnen.<\/p>\n<p><strong>Auch gro\u00dffl\u00e4chige Simulation schnell m\u00f6glich<\/strong><\/p>\n<p>Die Methodik wurde anhand des hydrologischen Einzugsgebietes des Lockwitzbaches im S\u00fcdosten Dresdens einschlie\u00dflich seiner Anbindung an das umliegende Kanalnetz evaluiert. Das ca. 35 km\u00b2 gro\u00dfe prim\u00e4re Untersuchungsgebiet umfasst unterschiedliche Bebauung, Infrastruktur, Vegetation, Landnutzung sowie Flie\u00dfgew\u00e4sser. Im Rahmen des Projektes konnte ein funktionsf\u00e4higer Prototyp erstellt und getestet werden. \u201eDie Effekte der gekoppelten Modellierung zur Verbesserung der Modellqualit\u00e4t waren nachweisbar, bed\u00fcrfen aber weiterer Entwicklung und Kalibrierung\u201c, so Backhaus. Auch gro\u00dffl\u00e4chige Gebiete k\u00f6nnten in kurzer Zeit simuliert werden, so der Forscher, vor allem durch Teilautomatisierung und parallele Ausf\u00fchrung der Simulationen.<\/p>\n<p>Digitale Stadtmodelle seien eine ideale Basis f\u00fcr die Zusammenarbeit der Akteure in der Wasserwirtschaft. Der abgestufte Kopplungsansatz erlaube es zudem, so Backhaus, in Zukunft weitere Prozesse zur Berechnung etwa der Wasserqualit\u00e4t, des Schadstofftransports oder der Evapotranspiration zu ber\u00fccksichtigen.<\/p>\n<p><a href=\"https:\/\/www.tu-dresden.de\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">www.tu-dresden.de<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>An der TU Dresden und dem UFZ Leipzig wurde eine gekoppelte Simulation des urbanen Wasserhaushaltes bei Extremsituationen durchgef\u00fchrt, die auf einem 3D-Stadtmodell basiert.<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":17876,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[150],"tags":[],"class_list":["post-17875","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-wasser-abwasser-kanalmanagement"],"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v26.4 - https:\/\/yoast.com\/wordpress\/plugins\/seo\/ -->\n<title>Die Wasserstadt simulieren - 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