VR4UrbanDev - Virtual Reality als innovatives, digitales Werkzeug für die integrative Stadtentwicklung der Zukunft

Ausgangssituation/Motivation

Vor dem Hintergrund fortschreitender Urbanisierung haben Forschung und Entwicklung für die Energiewende und die Anpassung an den Klimawandel eine sehr große Bedeutung für die Zukunft unserer Städte und Quartiere. Diese sollen klimaneutral, resilient, effizient und lebenswert gestaltet werden. Dadurch ergibt sich ein herausforderndes, vielschichtiges und hochkomplexes Arbeitsfeld.

Gleichzeitig sind die derzeit verfügbaren digitalen Technologien und Werkzeuge immer weniger in der Lage, die dafür notwendigen hohen Anforderungen zu erfüllen. Daher ist es notwendig, Technologien der nächsten Generation für die zukünftige Energieforschung zu entwickeln.

Inhalte und Zielsetzungen

Gebäude und Stadtquartiere werden mittlerweile immer integrativer entwickelt. Das bedeutet, dass viele beteiligte Themenbereiche gleichzeitig in den Entwicklungsprozess integriert werden. Jedoch wird dadurch die Vielfalt der einzelnen Forschungsinhalte sowie deren Zusammenhänge immer schwieriger fassbar.

Weiters erzeugen digitale Instrumente wie 3D CAD (Stadt)Modelle (Building Information Modelling - BIM & Urban Information Model - UIM), urbane energietechnische Gebäudesimulationen (Urban Building Energy Modelling - UBEM), Datenerfassung und Internet of Things (IoT) Monitoring, etc. sehr komplexe Inhalte und große Datenmengen.

Traditionelle Methoden der Datenanalyse und -darstellung stoßen hier klar an ihre Grenzen. Diese Inhalte für Wissenschaftler:innen und andere beteiligte Akteur:innen einfach und intuitiv verwendbar zu machen ist jedoch ein zentraler Baustein, um Maßnahmen für die Energiewende und die Klimawandelanpassung in Städten und Quartieren zu entwickeln und umzusetzen.

Methodische Vorgehensweise

Im Projekt VR4UrbanDev gehen wir auf diese Problematik ein und entwickeln mit Hilfe der Virtual Reality (VR) Technologie eine immersive Digital-Twin Forschungsumgebung der nächsten Generation. Die immersive Natur der VR eröffnet vielfältige und bisher ungenutzte Möglichkeiten mit Simulation und Monitoring von energietechnischen Systemen zu interagieren und wissenschaftliche Ergebnisse zu visualisieren. Mit Hilfe einer speziell entwickelten VR-Umgebung werden die Nutzer:innen direkt in die Modelle und IoT Daten hineinversetzt.

Die virtuelle Umgebung fühlt sich dabei real an. Als ob man persönlich vor Ort wäre. Gut gestaltete, interaktive 3D-Objekte übermitteln dabei die Inhalte und Informationen auf einer intuitiven Ebene. Man kann sie berühren und manipulieren, durch sie hindurchgehen oder transparent machen. Auch Sprünge zwischen veränderten Modellparametern sowie in Raum (Außenraum, Innenraum, Szenarien) und Zeit (Tages- und Jahreszeiten, ganze Jahre) sind problemlos möglich.

Die gewünschten Daten werden dabei den 3D-Objekten aufgeprägt und sind somit direkter Teil dieser Umgebung. Da unser Gehirn die virtuelle als reale Umgebung wahrnimmt, sind keine langwierigen Denkprozesse notwendig. Komplexe Inhalte werden intuitiv aufgenommen, Parameteränderungen sind sofort sichtbar und die Kernaussagen können leicht nachvollzogen werden.

Erwartete Ergebnisse

Das zentrale Projektergebnis wird eine Virtual Reality Digital Twin Umgebung für Testareale, wie beispielsweise der Innovation District Inffeld der TU Graz sein. Darin werden die Nutzer:innen energietechnische Gebäudesimulationen sowie Internet of Things Monitoringdaten der Quartiere interaktiv bedienen und visualisieren können.

Weiters werden mehrere Forschungsfragen zu bisher nicht betrachteten Themengebieten, wie die Möglichkeiten Virtual Reality mit Simulationsmodellen oder IoT Plattformen zu koppeln, beantwortet und die Forschungsergebnisse werden international publiziert. Dies wird alle beteiligten Akteur:innen unterstützen, unsere Städte klimaneutraler, resilienter, effizienter und lebenswerter zu machen.

Projektleitung

Technische Universität Graz, Institut für Wärmetechnik

Projekt- bzw. Kooperationspartner:innen

• DiLT Analytics
• EQUA Solutions AG
• Ernst RAINER – Büro für resiliente Raum- und Stadtentwicklung
• Institute of Interactive Systems and Data Science, TU Graz

Technische Universität Graz
Institut für Wärmetechnik
Inffeldgasse 25b
A-8010 Graz

Hermann Edtmayer
E-Mail: hermann.edtmayer@tugraz.at
Web: www.iwt.tugraz.at

Thomas Mach
E-Mail: thomas.mach@tugraz.at