Digitalisierung
Schutzwände, die vom Hochwasser überflutet werden. Ob dauerhafte und mobile Schutzmaßnahmen ausreichend sind, kann im System durchgespielt werden.

Digitale Zwillinge

Die Zukunft aller Digitalisierungsprojekte

Um sich genauer mit Geländeschlüsselstellen auseinanderzusetzen, teleportiert man sich in die Szene hinein und kann aus allen Blickwinkeln beobachten.

Der digitale Zwilling ist der Grundpfeiler aller Digitalisierungsprojekte - egal ob in der Produktion, Infrastruktur oder Verwaltung. Am VRVis Zentrum für Virtual Reality und Visualisierung bietet man dazu bereits bewährte Anwendungsmöglichkeiten.

Seit rund 20 Jahren beschäftigen sich das VRVis Zentrum für Virtual Reality und Visualisierung mit digitalen Modellen. Doch der digitale Zwilling geht einen Schritt weiter: Er bildet nicht nur ab, sondern ist mit dem physischen Objekt, welches er abbildet, verbunden. Er wird parallel mit einer Idee geboren und dient als virtuelle Vorlage bei der Entstehung und Fertigung und wächst ebenso beim gesamten Entstehungs- sowie Produktionsprozess weiter mit.

Hilfe für Gemeinden beim Katastrophenschutz

Auf Basis verschiedener Daten (z. B. Kataster, Geländemodell, Kanalnetz) erstellen die VRVis-Expert*innen eine digitale Kopie einer Gemeinde und spielen verschiedene Szenarien durch. Wann und wo Unwetter und Extremwetterereignisse auftreten ist nur kurzfristig vorhersagbar. Doch wer im Fall des Falles davon betroffen ist und in welchem Ausmaß, lässt sich bereits lange im Vorhinein feststellen. Hunderte Stunden Starkregen, Hangwasser und andere Überflutungsereignisse können durchgespielt werden, denn Zeit spielt im Digitalen keine Rolle. So können gefährdete Gebäude, schadensanfällige Infrastruktur und kritische Punkte in einer Gemeinde erkannt werden. Und manchmal reicht es schon, eine Straße um 20cm höher zu bauen oder mobile Barrieren an den entscheidenden Stellen für den Wasserrückhalt aufzustellen. Die Vorteile virtueller Kopien physischer Dinge beschränken sich nicht nur auf die reine Kostenreduktion: Der digitale Zwilling erlaubt ein deutlich besseres Verständnis der Daten.

Virtuelle Modelle für Einsatzplanung des Bundesheers

Durch neue Technologien und sicherheitspolitische Entwicklungen befinden sich die österreichischen Streitkräfte in einem Paradigmenwandel. Der Einsatz von Informations- und Kommunikationsmaßnahmen birgt Herausforderungen, aber auch Chancen für Kampf-, Sicherheits- und Rettungsmanöver. Denn Einsätze auf 2D-Kartenmaterial zu planen ist oftmals wenig aussagekräftig und nicht immer kann das Gebiet vor Ort inspiziert werden (z. B. unwegsames Gelände, Auslands- oder Kriegsgebiet). Die Lösung sind virtuelle Modelle: Dazu entwickelt das VRVis für das Bundesministerium für Landesverteidigung (BMLV) und das Institut für Militärisches Geowesen eine Virtual Reality-Applikation für geographischen Informationsbedarf sowie einsatzorientierte Anwendung. Aus Sattelitenbildern werden urbane Szenen in 3D-rekonstruiert, sodass sich User frei darin bewegen können: zum Training von Ortskenntnis aus der Ferne, zur Einsatzplanung bis hin zu Manöverübungen oder zur Planung von Rettungseinsätzen. Das alles absolut realitätsnah, aber komplett gefahrlos, via remote-Anwendung. Die Anwendung des VRVis vereint gleich mehrere Technologien: Virtual Reality, Fotogrammmetrie (3D-Rekonstruktion aus Luftbildern) und virtuelle Geodäsie. Um sich genauer mit Geländeschlüsselstellen auseinanderzusetzen teleportiert sich der User oder die Userin in die Szene hinein. Im Maßstab von 1:1 kann der User durch die Landschaft spazieren, so als wäre er tatsächlich vor Ort und kann sich so mit den Gegebenheiten leicht vertraut machen. Beispielsweise kann um die Ecke von Gebäuden geblickt werden, von einem Hausdach auf die Straße geschaut, aber auch reale Entfernungen können besser eingeschätzt werden. Dabei handelt es sich nicht nur um ein Tool zur reinen Erkundung, es ist insbesondere ein Werkzeug für die Einsatzplanung. Der User kann darin vermessen, markieren sowie annotieren und präzise Sichtbarkeitsberechnungen für Schussfelder durchführen. Auch die Simulation von Umgebungsbedingungen, wie beispielsweise Nebel, Sonnenstand etc. ist inkludiert. Alle Vorgänge in der Simulation werden zur Befehlserstellung dokumentiert und aufgezeichnet.

Im Gespräch: VRVis-Geschäftsführer Gerd Hesina

Was kann der Digitale Zwilling konkret?  

GH: Der Digitale Zwilling bildet nicht nur einen Teil der Realität mittels eines Modells ab, sondern hilft auch, die eben abgebildete Realität laufend zu verbessern. Verschiedene Szenarien und Simulationen können durchgespielt werden, um die beste Lösung zu finden. Automation, Industrie 4.0 und Big Data machen es möglich, dass der digitale Zwilling mit verschiedenen Informationsquellen angereichert wird. So könnten unsere hydrodynamischen Modellierungen für österreichische Gemeinden zusätzlich mit Verkehrssimulationen und Echtzeitdaten verknüpft werden: Ein Extremwetterereignis, Hochwasser oder Starkregen, tritt in der Früh, zu Mittag oder am Abend oder während der Rush Hour auf – wie spielt jeweils der Verkehr hier mit? Wie schnell kommen Einsatz- und Rettungskräfte durch? Solche Fragen können mit Simulationen, Modellen und digitalen Zwillingen beantwortet werden.

Wo liegen die Stärken von VRVis in diesem Bereich? Wo sind Sie besser als die anderen?  

GH: Am VRVis arbeiten wir seit rund 20 Jahren an verschiedenen Aufnahmemethoden, um die Realität einzufangen und abzubilden. Unsere Expertise fußt dabei auf zwei Pfeilern: unserer starken Grundlagenforschung – so sind wir etwa im Visual Analytics-Bereich ein Top Performer und mit unseren Forschungsergebnissen auf internationalen Fachkonferenzen vertreten. Und wir wissen aus unseren zahlreichen Industrieprojekten in der angewandten Forschung, wie dieses Know-How in die Wirtschaft transferiert wird.

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