Modellprojekt Smart City Dresden – Digitaler Starkregenzwil­ling

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Kurzbeschreibung

Diese Maßnahme zielt darauf ab, sensorgestützt stadtweit quartiers- und gebäuderelevante Umweltqualitäten digital zu erfassen und die Daten in einem digitalen urbanen 3D-Zwilling bereitzustellen. Dies wird am Beispiel der Verdichtung des Wasserstands- und Regenmessnetzes in besonders starkregengefährdeten Gebieten durchgeführt.

Um die Stadt im Klimawandel hochwasserresilienter zu machen, sollen die Daten im interaktiven, für die Öffentlichkeit besonders intuitiv nutzbaren 3D-Stadtmodell aufbereitet und bereitgestellt werden, sodass Bevölkerung und Verwaltung handlungsfähiger werden. Zudem sollen die Sensordaten genutzt werden, um sowohl die radargestützte Niederschlagsanalyse als auch die Überflutungsvorhersagen bei Starkregen anhand der tatsächlichen Wirkungen des Ereignisses weiter zu spezifizieren, zu kalibrieren und die Ergebnisse zu validieren. Zu diesem Zweck sollen mit smarten Ansätzen die Kernelemente eines gesamtstädtischen digitalen (Starkregen- )Zwillings aufgebaut werden. Dazu wird das 3D-Stadtmodell mit starkregenrelevanten typisierten, adressierbaren Objekten zur Abbildung der grauen (Gebäude, Straßen), blauen (Gewässer, Abwasserkanal) und grünen (sonstige Flächen) Infrastruktur qualifiziert. Diesen werden am Beispiel Starkregen die wasserbezogenen Fachinformationen vom Niederschlag über den resultierenden Abfluss oder Überstau bis hin zu Schadenspotenzialen zugewiesen, sodass der thematische digitale Fachzwilling entsteht. Diese Ansätze sind zu einem späteren Zeitpunkt besonders gut auf weitere fachliche Themenfelder, insbesondere im Bereich der Klimaanpassung (wie z. B. Umgang mit Hitze, wassersensible Stadtentwicklung) und des Klimaschutzes (z. B. Abbilden von Wärmebilanzen von Gebäuden, Solarpotentiale) übertragbar.

Zugleich wird dadurch eine digitale Plattform zur ämterübergreifenden Zusammenarbeit in der Verwaltung, zur Vernetzung von Fachdaten und vor allem zur öffentlichen Bereitstellung sensorgestützter Informationen zum aktuellen Zustand quartiers-, straßen- und gebäuderelevanter Umweltqualitäten sowie daraus abgeleiteter Prognosen und Handlungsempfehlungen geschaffen. Es sollen wirksame und effiziente sowie in der Nutzbarkeit für den Bürger smarte Instrumente auf der Grundlage einer qualifizierten Geo- und Fachdatenbasis geschaffen werden. Diese ermöglichen eine raum- und zeitdifferenzierte Warnung der Öffentlichkeit vor Starkregen bis zur Gebäudeebene, die Sensibilisierung zum Umgang mit resultierenden Gefahren sowie letztlich die Minimierung der Auswirkungen von meteorologischen Extremereignissen auf den Betrieb öffentlicher Infrastrukturen sowie den Straßenverkehr (siehe Teilmaßnahme Verkehrsmanagement) infolge eines qualifizierteren, wissensgestützten Handelns der Betroffenen. Durch die innovative digitale Typisierung der Wohngebäude, Straßen, Gewässerbestandteile, Kanalsysteme und der natürlichen Oberflächen als Kernelemente eines digitalen Zwillings sind die typisierten Objekte über die Starkregenthematik hinaus für weitere vielfältige Anforderungen (z. B. das Erhaltungsmanagement von Straßen) zur Identifizierung von Gefahren infolge des Klimawandels und ebenso von Potenzialen zur Klimawandelanpassung nutzbar.

Mit der Maßnahme sind weitere Vorteile verknüpft:

• Die smarten Ansätze und Technologien, hier insbesondere zur Typisierung von Geobasisobjekten wie Gebäuden, Verkehrsinfrastrukturen, Gewässern, Kanalisation sind auf andere Themen übertragbar. Für weitere Themen zur Integration in einen urbanen digitalen Zwilling verringern sich damit Entwicklungsaufwände beträchtlich.
• Die neu geschaffenen digitalen Daten, insbesondere zu den typisierten Objekten, sind unmittelbar in anderen Themenfeldern nutzbar (z. B. energetische Berechnungen für Gebäude), sodass die Aufwände für Grundlagenermittlungen deutlich sinken. 
• Die Anschaffung robuster Messtechnik dient über die unmittelbare Information der Betroffenen und Ämter (Brand- und Katastrophenschutzamt, Straßen- und Tiefbauamt etc.) zu den sich entwickelnden Überflutungsgefahren hinaus auch der Ableitung hochwertiger digitaler Produkte. Grundlage dafür ist das Management in der stadtübergreifenden Sensordatenbank UZO (Umwelt-Zustand-Online). Die dauerhafte Nutzung und Bereitstellung der Sensordaten im 3D-Stadtmodell, wie z. B. als Regenradar, im Starkregen-Nowcasting oder bei Überflutungsprognosen, setzt den sicheren Betrieb der Messtechnik voraus.

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Projektbearbeitung

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Wissenschaftlicher Mitarbeiter

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Herr Lars Backhaus M.Sc.

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Organisationsname

Sekretariat Professur Wasserbau

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01219 Dresden

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Projektpartner:innen

Publikationen

Bisher keine wissenschaftlichen Publikationen.

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Förderung

Die Maßnahme „Umweltmonitoring/Digitaler(Starkregen-)Zwilling“ wird im Rahmen des Programms Modellprojekte Smart Cities des Bundesministeriums für Wohnen, Stadtentwicklung und Bauwesen sowie des Projektträgers Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) gefördert.

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