Lösungen

Digitale Planung

3D-Visualisierung eines Windparks mit verschieden gefärbten Feldern und einem großen Windrad im Vordergrund
Eine GEARViewer-Visualisierung zeigt eine geplante große Photovoltaikanlage in Niederösterreich, die ein bestehendes Windparkgebiet ergänzt.

Digitale Technologien bergen für das Bauwesen große Möglichkeiten. Planung kann eine Vielzahl heterogener Daten wie Energieeffizienz, Nachhaltigkeit, Kosten und Umweltauswirkungen berücksichtigen. So können anhand digitaler Zwillinge eines zukünftigen Bau- oder Infrastrukturprojekts bereits in der Entwicklungs- und Planungsphase die verschiedensten Szenarien simuliert und Planungsalternativen getestet werden. Dies hilft nicht nur, Planungen zu optimieren und so auch den eigentlichen Bauprozess zu beschleunigen, sondern auch der Öffentlichkeit bereits im Vorfeld Bauergebnisse und Infrastrukturanpassungen niederschwellig zu vermitteln bzw. Kundinnen und Kunden vom geplanten Bauvorhaben zu überzeugen.

In den letzten Jahren haben wir bereits zahlreiche Lösungen im Bereich der digitalen Planung realisiert. So erstellt unser Visualisierungs-Framework GEARViewer selbst für hochkomplexe Infrastrukturprojekte leicht verständliche Visualisierungen und digitale Zwillinge. Darüber hinaus bieten wir auch Unterstützung im Bereich der digitalen Planung durch BIM sowie Simulationen an, die von der Evaluierung baulicher Maßnahmen im Hochwasserschutz bis hin zur Energie- und Lichtplanung vielfältig einsetzbar sind.

Schwammstadt (Sponge City)

Visualisierung eines Stadtteils mit verschiedenfarbigen Grundrissen in der VRVis-Simulationssoftware Visdom.
Simulation von Maßnahmen für eine wassersensible Stadtgestaltung mit Elementen wie Dachbegrünung, Retentionsspeicher und offener Ableitung.

Vor allem Städte und Gemeinden leiden unter den Folgen des Klimawandels: Hitzeperioden wechseln sich mit Extremwetterereignissen wie Starkregen und Überflutungen ab. Obwohl der Klimawandel ein globales Problem ist, bergen vor allem lokale Maßnahmen in urbanen Gegenden großes Potenzial für rasche Erleichterung. Das immer häufiger und heftiger anfallende Regenwasser kann durch innovative Stadtentwicklungskonzepte aus dem Bereich Sponge City nicht nur gebändigt, sondern auch produktiv genützt werden. Mit unserer einzigartigen digitalen Simulations- und Visualisierungsanwendung Visdom lösen wir reale Probleme, die durch zu viel Wasser verursacht werden. Oftmals sind es bereits einfache Maßnahmen, wie begrünte Dächer oder regenwassergespeiste Biotope, die Verbesserung bringen. Im Ernstfall helfen Schutzpläne und Krisenmaßnahmen, die zuvor auf Basis unserer Simulationen entwickelt wurden, Schaden zu begrenzen und Leben zu retten.

Reality Capturing

Aus Punkten eines Laserscans rekonstruiertes Haus.
Aus Punkten eines Laserscans rekonstruiertes Haus.

Unsere Reality-Capturing-Lösungen ermöglichen präzise digitale Rekonstruktionen realer Umgebungen, die wichtige Dokumentationen liefern und datengestützte Erkenntnisse ermöglichen. Wir haben effiziente Werkzeuge für 3D-Rekonstruktionen aus Punktwolken entwickelt, die eine halbautomatische Segmentierung vorhandener Strukturen und eine kontextbezogene Benutzerunterstützung bieten. Nach dem Prinzip "Erfassen - Verstehen - Vereinfachen" dienen unsere intelligenten Rekonstruktionen als solide Grundlage für eine optimierte digitale Planung.

Unsere neuesten Forschungsergebnisse und grundlegenden Technologien in den Bereichen Rekonstruktion, Visualisierung und semantische Modellierung wurden nahtlos in das von unserem Industriepartner rmDATA entwickelte Reality Capturing Tool 3DWorx integriert. Mit diesem Werkzeug können Planungsteams auf effiziente Weise hochwertige 3D-Modelle von realen Strukturen auf der Grundlage von Punktwolken aus Laserscans oder Photogrammetrie erstellen. Darüber hinaus bietet es eine umfassende Rekonstruktionspipeline, die den gesamten Prozess vom Scan bis zum Endprodukt umfasst. Unsere Geospatial Visualization, Semantic Modelling und Acquisition-Forschungsgruppe ist spezialisiert auf das Thema Reality Capturing und Rekonstruktion.

BIM

Ein Forscher mit Gesichtsmaske erklärt Umstehenden, was auf dem Bildschirm zu sehen ist.
3D-Visualisierungen aus Echtwelt- und Planungsdaten eröffnen sowohl auf dem Desktop als auch in Extended Reality ganz neue Dimensionen für den BIM-Bereich.

Building Information Modeling (BIM) verbessert die Zusammenarbeit und die Effizienz bei Bau- und Infrastrukturprojekten durch die Integration digitaler Rekonstruktionen mit Daten aus der realen Welt. Wir optimieren unsere Rekonstruktions- und Realitätserfassungslösungen, um sie nahtlos in BIM-Prozesse in der Bauindustrie zu integrieren. Unsere laufende Forschung konzentriert sich auf die automatisierte Generierung von intelligenten 3D-Rekonstruktionen unter Verwendung von BIM-Daten. In enger Zusammenarbeit mit Bauunternehmen erforschen wir die Nutzung von Extended Reality (XR) zur Unterstützung zukünftiger Planungsprozesse und darüber hinaus.

Mit unserer Lichtsimulationssoftware HILITE ist es möglich, direkt aus BIM-Daten, verknüpft mit Informationen zu Materialien, Geometrie, Lichtquellen u.a., physikalisch exakte, qualitativ hochwertige Echtzeit-Visualisierung zu simulieren. Im Zusammenarbeit mit unserem Partner, den Österreichischen Bundesbahnen (ÖBB), haben wir diese Technologie speziell zugeschnitten auf neuartige BIM-Planungsmethoden für die optimale Beleuchtung von Bahnstationen.

Unsere Forschungsgruppe Geospatial Visualization, Semantic Modelling and Acquisition verfügt über langjährige Erfahrung auf dem Gebiet der Beleuchtung, Lichtsimulation und BIM.

BEM

Visualisierung eines Gebäudequerschnitts, in welchem ein Raum bunt hervorgehoben ist.
EnVis analysiert BIM-Daten, um die Daten benachbarter Oberflächen aus anderen Räumen zu beziehen, um Thermalkalkulationen vorzunehmen.

Unsere thermische Simulationssoftware EnVis analysiert BIM-Daten, um daraus ein Gebäudeenergiemodell ("Building Energy Model", BEM) abzuleiten, das als Grundlage für unseren thermischen Rechenkern dient. Die automatisierte Datenintegration macht das fehleranfällige und zeitaufwändige Datengerangel mit komplexen Nachbarschaftsinformationen überflüssig, sodass sich die Planungsteams auf ihre Hauptaufgaben konzentrieren können. Änderungen innerhalb des BIM-Lebenszyklus können effizient weitergegeben werden, so dass die Expertinnen und Experten ihre thermische Planung an die neuen Anforderungen anpassen können.

Lichtsimulation und Lichtplanung

Büroraum, der mit einer Kombination aus Lichtdeisgn und natürlichem Licht ausgeleuchtet ist.
Planungsprozesse werden durch am VRVis entwickelte Lichtsimulationswerkzeuge maßgeblich effizienter und auch kostengünstiger.

Gerade im öffentlichen Raum, aber auch in Büros und in den eigenen vier Wänden ist optimale Beleuchtung von größter Bedeutung. Die korrekte Berechnung aller Lichteffekte in einer komplexen Szene birgt jedoch durch die Vielzahl an einzubeziehenden Parametern, von Lichtquelle und Standort über Winkel bis hin zu physikalischen Regeln unter Materialeigenschaften, große Herausforderungen. In langjähriger Zusammenarbeit mit Zumtobel Licht haben wir unser Know-how im Bereich Lichtsimulation ausgebaut und Visualisierungsmethoden für die Evaluierung von Planungszenarien erforscht. Die Forschungsresultate wurden auf internationalen Konferenzen präsentiert und sind auch für andere Branchen wie etwa Bauwesen und Energiesimulation einsetzbar.

 

Ein aktuelles Anwendungsbeispiel für die interaktiven, realistischen Echtzeit-Beleuchtungssimulationen von VRVis und Zumtobel ist das umfassende Lichtkonzept für das UEFA-Stadion im kroatischen Osijek, die Opus Arena.

Tunneldokumentation und Analyse

Die Oberfläche eines Computerprogramms, die einen Tunnel mit verschiedenen Vermessungspunkten und Markierungen zeigt.
Mit der gemeinsam von Dibit und VRVis entwickelten Software werden 3D-Modelle zur Schadenskartierung auf der Tunneloberfläche erstellt.

Tunnel sind starken Kräften ausgesetzt, die unaufhörlich auf ihre Wände wirken. Weil man nicht ständig vor Ort den Zustand der Wände in allen Details überprüfen kann, werden seit vielen Jahren Verfahren entwickelt, mit denen Tunnelwände gescannt und anschließend als digitale 3D-Kopie reproduziert werden. Gemeinsam mit unserem Industriepartner dibit Messtechnik GmbH, einem weltweit agierenden Ingenieurbüro, arbeiten wir daran, die Möglichkeiten der Tunnelüberwachung durch digitale Zwillinge zu verbessern und zugleich auszubauen.

Dank unserer angewandten Forschungsarbeit ist es uns bereits heute möglich, vom Computerbildschirm aus Risse, Verformungen der Tunnelstruktur oder andere Schädengenauestens zu dokumentieren und auszuwerten um zielgerichtet Sanierungsarbeiten durchführen zu können. Die Forschungsergebnisse die in die dibit Software einfließen werden auch eingesetzt um die Bauphase des Tunnels durch geologische Analyse zu unterstützen. Hierbei ist es möglich, vorherzusagen, auf welche Gesteinsschichten der Bohrkopf trifft und z.B. die Bohrparameter zu ändern und die Sicherheitsmaßnahmen im Tunnel entsprechend anzupassen. Die gespeicherte Dokumentation während verschiedener Phasen der Lebensdauer eines Tunnels wird auch zum Vergleich der darunter liegenden Gesteinsschichten mit dem aktuellen Zustand oder zur Analyse des Fortschreitens von Rissen und anderen Oberflächenschäden verwendet.

Digitaler Zwilling

Eine Frau mit MNS steht an einem großen Bildschirm und deutet auf einen Punkt auf der Hochwasserrisikolandkarte Österreichs, im Hintergrund steht ein Forscher des VRVis ebenfalls mit MNS und erklärt ihr, was sie auf dem Bildschirm genau sehen kann.
Digitale Zwillinge und realitätsnahe 3D-Visualisierungen helfen, reale Situationen, z.B. im Bereich Klimawandelanpassung, besser zu verstehen und auch für die breite Öffentlichkeit verständlich zu machen.

Digitale Zwillinge und Modelle sind die Zukunft von Digitalisierungsprojekten aller Art. Dies gilt allen voran für die Bereiche Infrastruktur und Bauwesen, denn digitales Planen und Bauen ist schneller, sicherer und günstiger. Der digitale Zwilling wird parallel mit einer Idee geboren, „wächst“ anhand realer Daten und Messungen mit dem realen Objekt mit und dient als Vorlage und Kommunikationsmittel für Planungsprozesse ebenso wie als Simulationsmodell, in dem alle erdenklichen Pläne und Szenarien durchgespielt werden können, bevor sie real umgesetzt werden. Da wir uns in unserer Forschung bereits seit 20 Jahren intensiv mit den Einsatzmöglichkeiten von digitalen Zwillingen beschäftigen, können wir bereits eine große Palette an Lösungen und erfolgreich umgesetzten Use Cases vorweisen, die vom Tunnel-Monitoring bis hin zu State-of-the-Art hydrodynamischen Modellierungen im Bereich des Hochwasserschutzes reichen. Essentieller Bestandteil der Simulationssoftware Visdom ist der digitale Hydrozwilling, der u.a. ganze Städte abbildet.

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