Kooperationsprojekt Geomassendaten erfolgreich abgeschlossen

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Im Projekt Geomassendaten wurde die Verarbeitung von Geomassendaten in der Cloud mit Docker Containern am Beispiel einer Solarpotentialanalyse mit Vegetationsmodell für das gesamte Münchner Stadtgebiet gezeigt. Die Ergebnisse können in einer 3D Online Demo betrachtet werden.

Kleinräumige Solarpotenzialanalysen berücksichtigen nicht nur die Gebäude und ihre Flächen, sondern beziehen auch die unmittelbare Umgebung der Gebäude in die Modellierung mit ein. Hier wird deutlich, welchen Einfluss der Baumbestand und der damit verbundene Schattenwurf auf die solare Einstrahlung haben. Blau steht für wenig, rot für viel Einstrahlung. (Quelle: Behnisch et al./IÖR, Datenbasis: Geobasisdaten, Bayerische Vermessungsverwaltung 2019)

Das Kooperationsprojekt “Solarpotenzialanalyse und Web-Visualisierung von 3D-Geomassendaten am Beispiel der Stadtregion München” in Kooperation mit einem Team um Dr. Martin Behnisch vom Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung (IöR) wurde erfolgreich abgeschlossen.

Im Rahmen des vom Runder Tisch GIS e.V. und dem Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung Bayern (LDBV) initiierten Projekts wurde für das gesamte Münchner Stadtgebiet ein detailliertes Vegetationsmodell erstellt und anschließend die solare Einstrahlung in 3D auf Gebäudefassaden und Dächern simuliert.

Das Vegetationsmodell wurde von Markus Münzinger am IöR erstellt und enthält über 2.1 Mio. Vegetationsobjekte. Jeder Baum ist durch den Stammdurchmesser, die Kronenbreite und die Baumhöhe definiert und wird im CityGML-Stadtmodell mit einer aus diesen Parametern abgeleiteten Geometrie nach Nadel- und Laubbäumen getrennt repräsentiert.

Neben dem Vegetationsmodell wurde das CityGML LoD2-Gebäudemodell sowie das DGM1 zur Berücksichtigung von Berg- und Tallagen in einem Umkreis vom 20 km in die Verschattungsanalyse mit einbezogen. Das Solarpotentialanalysewerkzeug wurde von Bruno Willenborg und Kollegen am Lehrstuhl für Geoinformatik von Prof. Thomas H. Kolbe entwickelt. Im Rahmen des Projekts wurde das Tool für die Verarbeitung von Geomassendaten für die Anwendung in der Cloud weiterentwickelt. Mit Hilfe von Docker Containern kann der gesamte Analyseworkflow jetzt in einem Docker Swarm oder Kubernetes Cluster ausgerollt und frei skaliert werden. Durch die so erzielten Performancegewinne konnte die Simulation für das gesamte Münchner Stadtgebiet in einem eigenen kleinen Cluster aus Corona-bedingt ungenutzten CIP-Poolrechner am Lehrstuhl in unter fünf Tagen durchgeführt werden.

Die Onlinedemo zur Solarpotentialanalyse München mit über 300.000 Gebäuden kann unter der URL unten abgerufen werden, die beste Performance bietet aktuell der Google Chrome Browser. Die Gebäude sind nach der solaren Einstrahlung texturiert. Blau bedeutet wenig solare Einstrahlung, rot bedeutet viel solare Einstrahlung. Über die Toolbox (oben links) lassen sie einzelne Layer ein- oder ausblenden. Beim Klick auf ein Gebäude werden die Strahlungssummen für das Gebäude in verschiedenen Zeitschritten in kWh / Jahr angezeigt.

Online Demo 3D-Webclient München: https://bit.ly/3pre9H1

Das cloudbasierte Solarpotentialanalysetool kommt auch in einem weiteren Kooperationsprojekt mit dem IöR zum Einsatz. Im Projekt „Standard-BIPV“ geht es unter anderem um die Ermittlung des Photovoltaikpotentials auf Gebäudefassaden für ganz Deutschland. Neue Zahlen aus dem Projekt beziffern das theoretische Flächenpotential auf Fassaden auf 12.000 Quadratkilometer, was etwa der Hälfte der Fläche von Mecklenburg-Vorpommern entspricht und das doppelte des Flächenpotentials von Dächern ist. Für ihre Untersuchung haben die Forschenden ein CityGML 3D-Gebäudemodell des Bundesamtes für Kartographie und Geodäsie (BKG) analysiert. Hinzu kamen Detailanalysen in drei Fokusgebieten, den Städten München, Freiburg und Dresden, sowie einer bundesweiten Stichprobe von 100.000 Gebäuden, für die das Solartool des Lehrstuhls eingesetzt wurde.

Weitere Informationen zum Projekt „Standard BIPV“ finden Sie in dieser Pressemitteilung des IöR und einem Radiobeitrag in der Wissenschaftssendung „Quarks“ des WDR und dieser Publikation.

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