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Neue Analyseverfahren zur Solarenergie

admin — Mon, 15 Aug 2011 10:41:40 +0000

: Moderne Solarmodule sind einfach zu verbauen. Quelle: www.wagner-solar.com

Bereits seit März vorigen Jahres bietet auch Bonn ein so genanntes Solardachkataster online an. Es zeigt mit wenigen Mausklicks am heimischen PC, ob sich ein Gebäude grundsätzlich für den Aufbau einer Photovoltaik- oder Solarthermieanlage eignet. In einer Kartendarstellung zeigen dazu unterschiedlich gefärbte Dachflächen, wieviel Sonneneinstrahlung ein Dach erreicht. Schrittweise lassen sich darüber hinaus weitere Informationen zum Beispiel zur installierbaren Leistung und zum Ertrag einer Photovoltaikanlage abrufen und die Wirtschaftlichkeit über einen Ertragsrechner kalkulieren. Das Solardachkataster ist in das städtische Geoinformationssystem eingebunden, das eine Vielzahl von Datenangeboten beinhaltet.

Grundlage für das Kataster war das hoch aufgelöste digitale Geländemodell der Bezirksregierung Köln (GeoBasisNRW). Es basiert auf Ergebnissen von Laserscan-Befliegungen aus dem Jahr 2007. Zusätzlich wurde die genaue Lage der Gebäudegrundrisse aus dem Automatisierten Liegenschaftskataster (ALK) des städtischen Kataster- und Vermessungsamtes mit in die Berechnungen einbezogen. Allerdings kann das Angebot nicht das konkrete Zusammenspiel von Dachform, Ausrichtung, Abschattung und eventuell störenden Dachaufbauten wie Gauben und Schornsteinen berücksichtigen, sondern es zeigt das grundsätzliche Potenzial eines Daches.

Vor diesem Hintergrund hat das Institut für Geodäsie und Geoinformation (IGG) der Universität Bonn in Zusammenarbeit mit dem Satelliten- und Luftbildspezialisten EFTAS nun HABIS entwickelt. Das Akronym steht für Hybrid Automatic Building Interpretation System und ist der Prototyp einer Software, die auf der Basis zumeist vorhandener Geodatensätze von Kommunen und Landesbehörden vollautomatisch Dachflächen sehr präzise dreidimensional modelliert und damit neben dem Solarpotenzial auch Einschätzungen darüber erlaubt, ob auf einer (Dach-)Fläche tatsächlich eine Solaranlage installiert weden kann.

Um das zu verwirklichen werden in einem mehrstufigen Verfahren drei Datensätze kombiniert: Das sind zum einen Laserscandaten aus Befliegungen, die in Form drreidimensionaler Punktwolken die Landschaft erfassen, zum zweiten gut aufgelöste Stereo-Luftbilddaten und als Basisinformation zum dritten die amtlichen Katasterinformationen (ALK bzw. ALKIS). Alle drei Datenarten liefern entscheidende Informationen: Das Kataster zeigt Lage und Form der Gebäudegrundrisse, die Laserscan-Punktwolken erfassen die vollständige Oberfläche der Gebäude und die stereoskopischen Luftbilder erlauben es, Dachkanten und zusätzliche Objekte wie Schornsteine und Gauben abzuleiten.

Das Verfahren von HABIS setzt dabei insgesamt auf eine Methode wachsender Verfeinerung der Analyseergebnisse und Modellierungen. Im ersten Schritt werden dazu Katasterdaten und Punktwolken verschnitten, so dass für jedes Haus die zugehörigen Messpunkte der Gebäudeoberfläche ermittelt werden. Dann erzeugt die Software allein auf Grundlage der Gebäude-Punktwolken die möglichen passenden Dachmodelle, so dass zunächst noch verschiedene Hypothesen zum Aussehen des Dachse sowie des Gebäudes nebeneinander existieren. Dabei werden vorherrschende Basisdachmodelltypen wie Walm-, Pult-oder Satteldach berücksichtigt. In diesem „Modellraum“ sollen 90 Prozent der Gebäudedächer korrekt erstellt werden. Architektonische Sonderformen, wie etwa komplexe Kirchendächer, fließen in die Qualitätsvorgabe entsprechend nicht ein. Die Dach-Hypothesen werden im dritten Schritt durch Untersuchung und Extraktion der Dachkanten in den Luftbildern verifiziert. Dabei werden zugleich auch Dachaufbauten und in die Dachneigung integrierte Schrägfenster erfasst. Schließlich gelangt man zu einem Gebäudemodell, dass mit höchster Wahrscheinlichkeit Form und Größe des realen Gebäudes wiedergibt.

Die gesamte Prozesskette läuft vollautomatisch ab. Am Ende steht ohne jedes händische Zutun eines Mitarbeiters ein so genanntes Level of Detail (LoD) Modell 2 in CityGML, einem am IGG maßgeblich entwickelten und inzwischen international etablierten Standard des OGC (Open Geospatial Consortiums) für 3D-Modelle. In dieser Form ist es offen für zahlreiche Nutzungen in einer Vielzahl von GIS-Lösungen. Durch die Analyse der Einstrahlungsverhältnisse das spezifische Solarpotenzial für jedes Gebäude auszurechnen und so fundierte Aussagen über die Wirtschaftlichkeit einer Solaranalage zu treffen ist daher nicht das einzige Anwendungsszenario von HABIS.

Das mit Mitteln des Bundswirtschaftsministeriums im Rahmen des Programms ZIM (Zentrales Innovationsprogramm Mittelstand) geförderte Projekt liefert gleich in mehrfacher Hinsicht Ansätze für künftige Szenarien. So ist der Schritt vom hochqualitativen und detaillierten 3D-Dachmodell einer Stadt zum echten 3D-Stadtmodell nicht sonderlich groß. Denkbar wäre dann, einzelnen Dach- und Wandflächen aufgrund von ergänzenden Informationen wie Baujahr und Material Dämm-Eigenschaften zuzuweisen und so großflächig den energetischen Sanierungsbedarf abzuschätzen. Auch könnten die mittels HABIS künftig viel leichter produzierbaren großflächigen 3D-Modelle bei der Stadt- und Verkehrsplanung Verwendung finden.

Bonner Universität entwickelt 3D-Geodateninfrastruktur für Heidelberg

admin — Fri, 01 Aug 2008 09:34:18 +0000

Die Forschungsgruppe Kartographie der Universität Bonn hat ein interaktives 3D Stadtinformationssystem für Heidelberg im Internet veröffentlicht. Die Besonderheit: Das gesamte System ist als OpenGIS konzipiert und berücksichtigt durchgehend alle notwendigen Standards des Open Geospatial Consortiums (OGC). Zudem ist die Anwendung interaktiv und kann durch den Nutzer ergänzt und angepasst werden. Zahlreiche Verknüpfungen mit weiteren Daten machen darüber hinaus den Einstieg in thematische 3D-Darstellungen und -Analysen möglich. Das Ziel: Eine komplett auf OGC-Diensten basierende 3D-Geodateninfrastruktur.

Bislang beruhen netzbasierte, interaktive 3D-Stadtmodelle vor allem auf digitalen Globen wie Google Earth oder anderen speziellen Plattformen weniger Hersteller. In jedem Fall sind es proprietäre und weitgehend geschlossene oder nur in eine Richtung offene Lösungen. Wünschenswerter aber ist die Visualisierung über einen standardisierten Dienst, so wie es mit dem OpenGIS Web Map Service (WMS) sehr erfolgreich für zweidimensionale Karten praktiziert wird.

Mit Heidelberg-3D wurde am Lehrstuhl Kartographie des Geographischen Instituts der Universität Bonn nun erstmals eine ganze Palette von OpenGIS Diensten implementiert, um zu einer umfangreichen OGC-konformen web-basierten 3D-Anwendung zu gelangen. Genau dies ist das Ziel des von der Heidelberger Klaus-Tschira-Stiftung geförderten Projektes: Neue Technologien und Standards für die Verarbeitung, Bereitstellung, Darstellung und Analyse von 3D Stadt- und Landschaftsmodellen zu erarbeiten und umzusetzen und dabei die Standardisierungsbemühungen des OGC voranzubringen.

Den Kern des Systems bildet einer der ersten implementierten OpenGIS Web 3D Services (W3DS). Der zugehörige Client namens XNavigator wird als Java WebStart-Anwendung automatisch installiert. Er ermöglicht es, die vom W3DS gelieferten dreidimensionalen Stadt- und Landschaftsmodelle zu erforschen und zu analysieren. Hierzu wurden eine Reihe weiterer Anwendungen integriert. Im Unterschied zu herkömmlichen proprietären Systemen beruhen auch diese vollständig auf Standards des Open Geospatial Consortiums (OGC).

Als weitere Besonderheit kann die Art der 3D-Darstellung über die maßgeblich in Bonn entwickelte OGC Symbology Encoding Spezifikation gesteuert werden. Ähnlich zu dem vom WMS bekannten Styled Layer Descriptor (SLD) wird dadurch thematische Kartographie ermöglicht, jetzt aber in drei Dimensionen. Das Stadtmodell lässt sich daher nicht nur interaktiv nutzen, sondern die Anwender können es mit weiteren Informationen und Anwendungen anreichern, zum Beispiel bereist vorhandenen Hochwasserdaten. Die Nutzer können Regeln und Darstellungsoptionen dabei selbst gestalten.

Link:

Die Entwicklung des 3D-Modells erfolgt in enger Kooperation mit dem Vermessungsamt Heidelberg. Zudem wurden Inhalte weiterer Partner integriert, sowie selbst im Projekt erfasst und aus Basisinformationen abgeleitet. Das System enthält zur Zeit den vollständigen Gebäudebestand Heidelbergs mit rund 40.000 Gebäuden, ein genaues Fünf-Meter-Geländemodell, Landnutzungen, Luftbilder, Straßennamen, Haltestellen, Parkplätze, Hochwasser, teilweise Verkehrsschilder und Laternen und eine durch Laserscanning hochgenau erfasste Marienstatue. Außerdem wurden viele wichtige Gebäude und Brücken ausmodelliert und mit Texturen für die Gebäudefassaden versehen. Alle Daten werden in Vorverarbeitungsschritten aufbereitet und in einer Geodatenbank verwaltet. Das System wird laufend weiter entwickelt und wurde auch schon mit Modellen anderer Städte erfolgreich getestet.

CPA Geoinformation zählt zu den Top100 im deutschen Mittelstand

admin — Fri, 11 Jul 2008 10:28:17 +0000

Die CPA Geoinformation aus Siegburg gehört zu den Hundert innovativsten Unternehmen im deutschen Mittelstand. Sie überzeugte bei der 16. Auflage des renommierten Unternehmenswettbewerbs „Top 100“ mit einem durchdachten und erfolgreichen Innovationsmanagement. Lothar Späth, von 1978 bis 1991 Ministerpräsident von Baden Württemberg und danach bis 2003 Vorstandsvorsitzender der Jenoptik AG, überreichte CPA-Geschäftsführer und Gesellschafter Christoph Averdung dafür vergangene Woche bei einem Festakt in Düsseldorf das Top 100 Gütesiegel für sein Unternehmen.

CPA Firmenchef Christoph Averdung (rechts) erhält von Lothar Späth die Top100-Urkunde, links: Prof. Dr. Dieter Morgenstern, emiritierter Inhaber des Lehrstuhls für Kartographie an der Universität Bonn

Späth als Mentor des Benchmark-Projektes würdigte damit die Leistung der CPA Geoinformation in den fünf zentralen Wettbewerbskategorien „Innovationsförderndes Top-Management“, „Innovationsklima“, „Innovative Prozesse und Organisation“, „Innovationsmarketing“ sowie „Innovationserfolg“. CPA Geoinformation entwickelt Software und Datenbanktechnologien zur Dokumentation von Liegenschaften für private wie öffentliche Anwender und hat in der Verfgangenheit insbesondere durch Innovationen in der datenbankgestützten 3D-Visualisierung auf sich aufmerksam gemacht.

Die Auszeichnung beruht unter anderem auf dem Umstand, dass rund 60 Prozent des Firmenumsatzes auf Produkten beruht, die jünger als drei Jahre sind. „Die interne Ideenfindung erfolgt aufgrund unserer flachen Hierarchien sehr unmittelbar. Das ist unser Pluspunkt“, kommentiert dies Firmenchef Christoph Averdung. Weitere Erfolgsfaktoren sind zahlreiche Weiterbildungstage für alle Mitarbeiter und ein Anteil von 20 Prozent der Arbeitszeit, in denen die Angestellten eigenen Ideen und Projekten nachgehen können.

Um die Ehrung zu erhalten, musste sich das Unternehmen einem zweistufigen Verfahren der Wirtschaftsuniversität Wien stellen. Unter den diesjährigen „Top 100“ sind 49 nationale Marktführer sowie 17 Weltmarktführer. Auch die Ergebnisse in anderen Bereichen dokumentieren die Ausnahmestellung der „Top 100“, wie eine Vergleichsstudie der Wiener Forscher belegt. Danach sind die „Top 100“ beim Innovationserfolg etwa doppelt so erfolgreich wie die Mittelständler aus der Vergleichsgruppe. Sie erzielen 67 Prozent ihres Gewinns mit Innovationen und innovativen Verbesserungen der letzten 3 Jahre – im strukturgleichen Sample sind es 35 Prozent.

Ein so genanntes internes Risikokapital, also Geld, mit dem Mitarbeiter eigene innovative Ideen verfolgen können, gibt es bei 58 Prozent der „Top 100“ – und lediglich bei zwei Prozent der befragten „Durchschnittsmittelständler“. Umso stolzer ist man bei CPA Geoinformation auf einen Platz unter den „Top 100“, wie Averdung bestätigt: „Wir zählen jetzt zu 100 innovativsten Unternehmen im deutschen Mittelstand. Das zeigt uns, dass wir auf dem richtigen Weg sind.“

Alle 100 Unternehmen werden in dem von Späth herausgegebenen Buch „Top 100 – Die 100 innovativsten Unternehmen im Mittelstand“ sowie auf der Website www.top100.de präsentiert. Organisiert wird die Mittelstandsinitiative von der Überlinger compamedia GmbH. Insgesamt hatten sich in diesem Jahr 342 Unternehmen bei „Top 100“ beworben. Die nächste Runde des renommierten Mittelstandspreises startet im September 2008.

3D-Geodaten zur Lärmkartierung – Uni Bonn entwickelte Standards

admin — Mon, 14 Apr 2008 06:20:38 +0000

Nordrhein-Westfalen gibt es im Internet jetzt auch in “3D”: Erstmals stellt das Land flächendeckende dreidimensionale Geodaten über Geländebeschaffenheit, Gebäude, Straßen und Schienen im Internet bereit. Die Webdienste für das neue Angebot wurden unter Leitung des Instituts für Geodäsie und Geoinformation der Universität Bonn aufgebaut. Auftraggeber des Projekts war das nordrhein-westfälische Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz, das diese Dienste benötigt, um Daten verschiedener Landesbehörden für die Lärmkartierung gemäß EG-Umgebungslärmrichtlinie in einem einheitlichen Modell zusammenzuführen und zu nutzen.

Die für die Umgebungslärmkartierung aufgebaute Service-Architektur ist laut Projektleiterin Angela Czerwinski der erste großflächige Anwendungsfall für eine komplexe 3D-Geodateninfrastruktur in Europa. Professor Dr. Lutz Plümer ergänzt: “Die bedeutendste Neuerung ist, dass erstmals landesweite 3D-Geodaten über einheitliche Standards bereitgestellt werden.” Alle Daten der Web-Services seien in einem einheitlichen Datenformat verfügbar, das auf dem Geodatenstandard CityGML beruht, der am Institut für Geodäsie und Geoinformation entwickelt wurde. Daten können so leicht in andere Systeme übertragen werden. Die bereitgestellten 3D-Geodaten sind außerdem langfristig einsetzbar und aktualisierbar.

Als Grundlage für das Projekt dienen Daten, die das Landesvermessungsamt NRW und der Landesbetrieb Straßenbau NRW beim Landesamt für Daten und Statistik NRW bereitstellen. Erstes Einsatzgebiet der dreidimensionalen NRW-Geodaten ist die Kartierung von Umgebungslärm. Für viele Menschen in unseren Breiten ist der Lärm eines der größten Umweltprobleme überhaupt. Eine hohe Lärmbelastung beispielsweise durch Straßen-, Bahn- und Luftverkehr mindert nicht nur die Lebensqualität, sie kann auch Gesundheitsschäden auslösen. Mit dem Ziel, die Bevölkerung besser vor Lärmbelastung zu schützen, hat das Europäische Parlament eine Umgebungslärmrichtlinie erlassen, die helfen soll, schädliche Auswirkungen von Umgebungslärm zu verhindern oder zumindest zu verringern. Die Richtlinie enthält die Pflicht, die Lärmbelastung in Lärmkarten für die EU und die Bürger festzustellen und für Problemgebiete Aktionspläne zu erstellen. Die nun verfügbaren Daten liefern nicht nur Behörden wichtige Informationen über die Lärmbelastung. So können auch Häuslebauer und Immobilienkäufer bequem über das Internet auf Lärmdaten zugreifen; die Datendienste liefern ihnen wertvolle Informationen und Entscheidungshilfen.

Die Lärmkartierung ist die Pilotanwendung, für die die Bonner Geowissenschaftler nun die Grundlage geschaffen haben. Für Kommunen und Behörden stellt die Datenbasis einen hilfreichen Fundus dar. Denn die 3D-Daten sind für viele Bereiche nutzbar: So könnten sie schon bald zur Hochwasser-Simulation dienen und den Kommunen bei der Aufstellung von Katastrophenschutz-Plänen helfen. Auch Stadt- und Straßenplaner werden künftig auf die zentralen Daten zugreifen können, wenn es um die Verringerung der Belastung mit Abgasen und Feinstaub geht, die Führung von Verkehrsströmen und die Planung neuer Wohn- und Gewerbegebiete. Für das Ruhrgebiet wurden die Daten bereits für die Erstellung einer Übersicht luftbelastender Stoffe an Straßen genutzt. In der Telekommunikation werden 3D-Geodaten schon heute zur Optimierung der Mobilfunknetze eingesetzt.

Bonner Forscher und Unternehmer an Berliner Stadtmodell beteiligt

admin — Tue, 20 Mar 2007 12:13:42 +0000

Als erste Stadt der Welt präsentiert sich Berlin in diesem Tagen mit einem großflächigen 3D-Stadtmodell in Google Earth und erfährt damit hohe Resonanz in der Presse. Entsprechende Daten, um sich das Regierungsviertel und die Stadtmitte in Googles speziellem Geobrowser anzuschauen, gibt es auf den Seiten des Berliner Businesslocation-Centers oder direkt bei einem der beteiligten Unternehmen. Das Herzstück des Modells im Rahmen eines von der EU mit EFRE Mitteln geförderten Projektes enstand jedoch in der Bonner Region.

Übergeordnetes Ziel des Projekts war es, allgemein gültige Methoden zur nachhaltigen Nutzung eines 3D-Stadtmodells zu entwickeln, die nicht nur in Berlin verwendet werden können. Hierzu gehörten im Wesentlichen die Integration vorhandener Modelle, die Schaffung von Werkzeugen zur Modellierung und Präsentation, die Entwicklung und der Betrieb eines datenbankgestützten 3D-Stadtmodells und die Bereitstellung von internetbasierten Diensten zur allgemeinen Nutzung des Modells.

Die entscheidene Basis der Berliner Datenmodellierung bildet das standardisierte und interoperable Austauschformat CityGML für 3D-Stadtmodelle, das in der Special Interest Group 3D (SIG 3D) der Geodateninfrastruktur (GDI) NRW entwickelt wurde, und sich bei dem Open Geospatial Consortium (OGC) im Standardisierungsprozess befindet. Und an der Entwicklung dieses Herzstücks – Datenmodell und Austauschformat – waren Unternehmer und Forscher aus dieser Region im Rahmen von GDI.NRW maßgeblich beteiligt. Zu nennen wäre hier neben dem Institut für Kartographie und Geoinformation der Universität Bonn vor allem das Unternehmen CPA Geoinformation in Siegburg.

Im Rahmen des Projektes wurden darüber hinaus so genannte Web-Feature-Service (WFS), Web-Terrain-Service (WTS) und Web Perspective View Service (WPVS) für 3D-Ansichten realisiert. All dies sind Standards um Daten aus verschiedenen Quellen problemlos für ihre Darstellung und Nutzung im Internet zu verknüpfen. Dafür hat das Land Berlin mit dem Landesvermessungsamt Nordrhein-Westfalen in Bonn Bad Godesberg und der Stadt Bonn kooperiert. Das Ziel sind umfassende CityGML-basierte Stadtmodelle. Es wurdedabei großer Wert auf eine Implementierung von Services gelegt, die den Spezifikationen des Open Geospatial Consortiums (OGC) genügen. Die Realisierung erfolgte im Kontext des Open Source Softwarepakets Deegree und ist mittlerweile frei verfügbar.

Das gesamte in der Bonner Geobusiness Region konzipierte 3D-Geodatenbanksystem erlaubt es, selbst größte Datenmengen, den Mehrbenutzerzugriff und differenzierte Rechtevergabe an die Nutzer komfortabel zu verwalten. In der Datenbank sind dabei sowohl die Geometrie und Erscheinungsform der Geo-Objekte als auch deren Eigenschaften modelliert. Erst diese ganzen, in dieser Region hier geschaffenen Grundlagen, erlauben es heute den Nutzern von Google Earth durch ein virtuelles und dreidimensionales Berlin zu flanieren.