Simulationen helfen nicht nur dabei, reale Abläufe besser zu verstehen, sondern können diese auch durch die Möglichkeit, alternative Szenarien und Pläne durchzuspielen, nachhaltig verändern. Besonders zum umfassenden Verständnis und zur Sicherung unserer Lebensräume ist dies von größter Bedeutung, weshalb wir uns seit vielen Jahren mit der Modellierung und Simulation von Umweltprozessen auf Basis großer Geodatensätze konzentrieren. In unserer Forschungsarbeit haben wir bisher mit innovativen Simulationen des hydrologischen Kreislaufs und damit verbundenen Extremereignissen, Personensimulationen für Evakuierungsszenarien sowie Logistikmodellen für die Einsatzplanung Lösungen geschaffen, die seit vielen Jahren in der Realität eingesetzt werden. Da schnelle Rechenzeiten und verlässliche Genauigkeit der Simulationsergebnisse von größter Bedeutung sind, arbeiten wir im Bereich des High Performance Computing an der Entwicklung und Optimierung numerischer Lösungsmethoden. Einen weiteren Fokus setzen wir außerdem auf die smarte Integration von Simulation und Visualisierung, da dadurch die Präsentation von Ergebnissen besser verständlich und niederschwelliger gestaltet werden kann.
Unsere Expertise auf einen Blick
Simulation, Analyse und Visualisierung mit Visdom
In der Software Visdom haben wir unser Know-how in den Bereichen Simulation und hydrodynamische Modellierung in einem Tool gebündelt, das durch die Kombination von Simulation, Analyse und Visualisierung Anwenderinnen und Anwender bei der raschen Entscheidungsfindung unterstützt. In einer bislang unerreichten Geschwindigkeit kann Visdom Hochwasser- und Starkregenszenarien nicht nur simulieren, sondern ermöglicht zugleich eine Analyse – etwa zur Definierung von Gefahrenzonen – und Visualisierungen der Simulationsergebnisse. Das wichtigste Softwarekonzept ist dabei die sekundenschnelle Simulation alternativer Szenarien, die miteinander verglichen werden können. Benutzer und Benutzerinnen sind damit in der Lage, die Folgen verschiedener Entscheidungen anhand einer digitalen Kopie der Realität durchzuspielen. Dies ist vor allem für den Katastrophenschutz – in der Vorsorge ebenso wie im Akutfall – von größter Bedeutung.
Unsere Software Visdom ist aus langjähriger angewandter Forschung mit verschiedenen Partnern, u.a. mit dem anerkannten Hochwasserspezialisten Günter Blöschl (TU Wien), hervorgegangen und konnte sich in den vergangenen Jahren bereits in mehreren praktischen Anwendungen bei realen Anwendungsfällen bewähren. So haben wir, um nur einige Beispiele zu nennen, im Rahmen von Kollaborationen Projekte im Bereich Hochwasser- und Starkregenschutz für die Städte Kölnund Graz, die chinesische Megacity Shenzhen sowie für ganze Regionen wie das Marchfelderfolgreich durchgeführt. Derzeit arbeiten wir im Auftrag des Bundesministeriums für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus an der Hochwasserrisikozonierung Österreichs.
Katastrophenschutzplanung für Gemeinden
Als Dienstleistung für Gemeinden bieten wir in Kooperation mit RIOCOM – Ingenieurbüro für Kulturtechnik und Wasserwirtschaft maßgeschneiderte Katastrophenschutzplanungen an. Dabei erstellen wir die digitale Kopie einer Gemeinde und spielen darin anschließend verschiedene Szenarien durch: Was passiert, wenn Bäche über Ufer treten, Kanäle Abwasser nicht mehr verkraften usw. Basierend auf diesen Simulationsergebnissen werden anschließend geeignete Schutzmaßnahmen für verschiedene Extremwettersituationen definiert, Krisenpläne erstellt und/oder lokales Personal (z.B. Feuerwehr) beraten. Link zu Katastrophenschutz für Gemeinden
Wissenschaftliche Top-Publikationen über Visdom
Unsere Forschungsaktivitäten rund um das Visdom-System haben zu drei wissenschaftlichen Top-Publikationen geführt, die sich gegenseitig ergänzen und die großen Stärken dieser Software widerspiegeln. Unser Simulations-Paper "A fast second-order shallow water scheme on two-dimensional structured grids over abrupt topography" stellt unseren innovativen GPU-basierten numerischen Solver für Hochwasser- und Starkregensimulationen vor, durch den die wohl schnellste heute verfügbare Hochwassersimulation ermöglicht wird. Das Paper "Comparison of Fast Shallow-Water Schemes on Real-World Floods" vergleicht unser Schema, das eine ausgezeichnete Übereinstimmung mit der Realität zeigt, mit anderen modernen Schemata in Bezug auf Genauigkeit und Leistung bei mehreren realen Fällen. Schließlich stellt die Publikation "Interactive Visualization of Flood and Heavy Rain Simulations", welche auf der EuroVis 2019 mit dem Best Paper Award ausgezeichnet wurde, die skalierbaren, robusten und ansprechenden Wasservisualisierungen unserer Large-Scale-Simulationen vor. Schließlich stellt unser Visualisierungs-Paper skalierbare, robuste und ansprechende Wasservisualisierungen für unsere groß angelegten Simulationen vor. Hier geht es zur Publikationsliste.
Unsere Expertise fußt auf der jahrelangen gemeinsamen Forschungs- und Entwicklungsarbeit mit hochkarätigen wissenschaftlichen Partner sowie renommierten Anwendungspartnern.
Wissenschaftliche Partner: Prof. Günter Blöschl (Ingenieurhydrologie und Wassermengenwirtschaft, TU Wien) sowie Prof. Sebastian Noelle (RWTH Aachen)
Anwendungspartner: Stadtentwässerungsbetriebe Köln (AöR), RIOCOM – Ingeneurbüro für Kulturtechnik und Wasserwirtschaft DI Albert Schwingshandl
Starkregenereignisse nehmen in ganz Europa zu. Im EU-Projekt RAINMAN hat das VRVis ein interaktives Modell zur Visualisierung von Verlauf und Folgen von möglichen Hochwasserszenarien durch Starkregen für die Stadt Graz entwickelt.
Die hydrodynamischen Simulationen von Visdom ermöglichen in der App "PegelAlarm" punktgenaue Wasserstandsprognosen an beliebigen Punkten einer Gewässeroberfläche.
Um die Daten aus Simulationen und Messungen im Automobilbereich voll auszuschöpfen, kombinieren wir interaktive und automatische Visual Computing-Methoden, um intuitive, effiziente und effektive Lösungen zu finden, die in der täglichen Routine von Ingenieurinnen und Ingenieuren anwendbar sind.
Seit vielen Jahren befassen wir uns mit allen Aspekten rund um hydrodynamische Modellierung. Mit unserer Software Visdom können wir verschiedene Szenarien modellieren und bieten dies auch als Service an.
Wir erstellen eine digitale Kopie einer Gemeinde und simulieren Wetterereignisse, um gefährdete Gebäude und Infrastrukturschwachstellen zu finden.
Das Projekt HORA 3 konzentriert sich auf die Hochwassermodellierung für alle Flüsse und Bäche Österreichs. Das Ergebnis sind detaillierte Hochwasserrisikokarten für verschiedene Jährlichkeiten.
Praktisches Hochwassermanagement mit der Entscheidungssoftware Visdom, welche Hochwasser- und Starkregenereignisse simuliert und visualisiert.
Digitale Darstellungen der realen Welt und digitale Zwillinge werden für die Planung, Lagebeurteilung und Entscheidungsfindung immer wichtiger.
Entscheidungsunterstützungssystem für Hochwasser und Überflutungen für den Handelsbezirk Shenzen, China.
Hochwasserschutz durch Simulation und Visualisierung: Minderung der Auswirkungen von Überschwemmungen sowie Kommunikation von Maßnahmen an die Öffentlichkeit.
Forschung und Entwicklung von neuartigen interaktiven Visualisierungsmethoden zur Visualisierung und zum Verständnis komplexer Systeme.
Hochwertige Beleuchtungssimulation erfordert eine dynamische, interaktive, realistische Echtzeit-Beleuchtungssimulation für verschiedene komplexe architektonische Umgebungen.
Visuelle Analytik für Modellierung und Simulation: Verbesserung von Simulationsaufbau und Entwurfsszenarien mit Werkzeugen und Methoden der Visual Analytics.
Workflows der nächsten Generation zur interaktiven Wissensgenerierung aus Bildern und Simulationen.