Visualisierung von Bauvorhaben an Ort und Stelle

Die Arbeitsprozesse in Architektur, Bauplanung und Durchführung erfahren derzeit die zweite grundlegende Erneuerung innerhalb von 20 Jahren. Die CAD (Computer Aided Design) Zeichnungen werden heute auch zur 3D-Modellierung verwendet und die Modelle mit immer mehr beschreibenden Attributen versehen. Es entsteht ein zentrales, digitales Modell des Gebäudes. Aus dieser Verlagerung entstand das sogenannte »Building Information Modeling« (BIM). Dies ist je nach Sichtweise eine Technologie oder auch ein Prozess. Auf jeden Fall ermöglicht BIM die Verwendung derselben Datenbasis für verschiedene Zwecke entlang der Bauplanung, Durchführung und Wartung.

Mit unserem Insitu-Projekt (abgeleitet von »in situ«, lateinisch für »am Ort«) zur Visualisierung und Kommunikationsunterstützung für Bau, Architektur und Vermessungswesen gehen wir nun einen Schritt weiter. In enger Abstimmung mit Bauleitern, CAD-Zeichnern und Vermessungsingenieuren bereiten wir BIM-Daten zur Verwendung in Echtzeit 3D-Engines auf und binden sie an hochgenaue Sensoren und Echtzeitkinematik-Systeme (engl. Real Time Kinematic, RTK) zur mobilen Verwendung an. Damit erweitern wir die Einsatzmöglichkeiten der bereits vorhandenen Daten um attraktive Visualisierungen – sei es zur Präsentation der Modelle in einem Konferenzraum oder vor Ort im Baugebiet.

Unser »Auto AR« Demonstrator ist eine mobile Hardware- und Software-Lösung, die in wenigen Minuten auf jedes Auto montiert werden kann und dieses dann hochgenau verortet. Diese Ortsdaten werden in Echtzeit mit dem digitalen Modell verbunden und zur Generierung von Ansichten auf das Modell verwendet, die dem aktuellen Blickwinkel des Beifahrers (siehe Abbildung) entsprechen. Die Abbildung zeigt die Genauigkeit unserer Lösung. Das Bürogebäude soll renoviert werden und liegt in der Liegenschaft als 3D-Modell vor. Die virtuelle Überlagerung erfolgt mit Zentimeter-Genauigkeit. Mit derselben Präzision kann man Gebäudemodelle natürlich auch auf noch nicht bebaute Grundstücke einblenden.

Ausgestattet mit einer VR-Brille (Head-Mounted-Display, aktuell Oculus Rift, aber jedes andere Modell oder Display ist auch möglich), kann der Beifahrer dann in das geplante Modell »eintauchen« und sich mit Hilfe des Autos zu jeder gewünschten Position im Baugebiet fahren lassen. Die 3D-Gebäudemodelle werden also in der realen Umgebung platziert. Entscheider, etwa Architekten, Bauunternehmern oder deren Kunden, erhalten so eine stark verbesserte, realistische Einschätzung der Planung vor Ort.

Auf dieser technologischen Basis lassen sich leicht weitere Anwendungsszenarien realisieren, ein Beispiel sind große Bauvorhaben. Diese sind aufgrund der in Deutschland vorgeschriebenen – und von den Bürgern auch zunehmend erwarteten – aktiven Bürgerbeteiligung kompliziert und dadurch oft langwierig und teuer. Man denke etwa an Projekte wie Stuttgart 21, Berliner Flughafen, Bonner Beethovenhalle oder die Elbphilharmonie. Eine technische Unterstützung der öffentlichen Auslegung verspricht hier die Kommunikation zwischen Bürgern, Behörden und Vorhabenträgern zeitgemäß zu vereinfachen und Möglichkeiten zur frühzeitigen Einsichtnahme und für konkretes und strukturiertes Feedback zu schaffen.

Fraunhofer FIT hat schon früh Projekte zur Kollaboration an und Visualisierung von derartigen digitalen Gebäudemodellen durchgeführt. Themen waren dabei beispielsweise die Diskussionsunterstützung an einem digitalem Stadtmodell mittels Augmented Reality oder die Unterstützung von verteilten Teams bei der Bestandsaufnahme und mobilen Wartungsarbeiten. Des Weiteren sind unsere Erfahrungen aus der Erstellung mobiler Augmented Reality Spiele und deren einfachen Erstellung mittels passender Content Management Systeme für diese Entwicklung relevant.