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Entwicklung eines semantischen Informationsmodells für die energieeffiziente Stadtentwicklung

ISIS: Entwicklung eines integrierten semantischen Informationsmodells als Planungshilfsmittel

EnEff:Stadt - Forschung für die energieeffiziente Stadt

© KIT / Building Lifecycle Management (BLM)

Steckbrief

Werkzeugtyp Planung, Projektmanagement, Analyse, Bilanzierung/Optimierung, Monitoring/Evaluierung
Laufzeit November 2011 - Oktober 2014
Kürzel ISIS
Schwerpunkte

Projektbeschreibung

Ausgangssituation

Vor allem kleinere Kommunen stellen die komplexen Problemstellungen oftmals vor große Schwierigkeiten. Eine lösungsneutrale Identifizierung der zweckmäßigsten Handlungsfelder scheitert nicht selten bereits in der planungseinleitenden Phase an der mangelhaften Verfügbarkeit einer geeigneten Informationsbasis. Lösungsgerechte Best Practices lassen sich aufgrund kommunalspezifischer Rahmenbedingungen hingegen nur selten eindeutig bestimmen und zielführend vor Ort anwenden. Fehlerhafte, fehlende oder unvollständige Informationen zur lokalen Ausganslage, eine unzureichende methodische und technische Unterstützung der Planungsprozesse sowie ein bisweilen auch starrer politischer Dogmatismus führen trotz positiver Absichten somit häufig zu falschen Zielsetzungen oder aktionistischen Maßnahmen.

Projektziele, Anwendungsbedarf

Im Rahmen des EnEff:Stadt-Forschungsvorhabens entwickelt das Fachgebiet Building Lifecycle Management (BLM) am KIT ein mehrdimensionales und multiskaliges Informationsmodell für die energieeffiziente Stadtentwicklung. Basierend auf einer Anforderungsanalyse des kommunalen Informationsmanagements soll das zu entwickelnde Produkt-Modellschema bereits etablierte Planungs- und Evaluierungsprozesse mit ihren thematischen Fokussen und Auflösungen zusammenführen. Ziel ist es, allen Beteiligten eine einheitliche und transparente Wissensgrundlage zur Verfügung zu stellen. Dadurch könnten  Informationsverluste verhindert werden, die bislang durch zahlreiche Medienbrüche entlang der stark segmentierten kommunalplanerischen Kommunikationskette hervorgerufen werden. Mit der ganzheitlichen Darstellung des "Systems Stadt" werden wichtige semantische Informationen zu kommunalen Energie- und Verkehrsflüssen abgebildet und energetische Gebäude-Fachdaten aus Building Information Models (BIM) auf den urbanen Maßstab überführt. Zur Integration in den kommunalen Planungszyklus wird eine Management-Plattform konzipiert, die neben spezifischen Fachsichten auch Funktionalitäten zur Modellanalyse, Konsistenzprüfung und Schnittstellen-Spezifikation bereitstellt. Langfristig soll das neue Stadtmodell standardisiert werden, um seine technische Integrationsfähigkeit und Verbreitung in der Praxis zu gewährleisten.

Ziel ist die Verbesserung des Informationsmanagements sowie der technischen Interoperabilität in der kommunalen Planung, vorrangig im Kontext energieeffiziente Stadtentwicklung. Die Zielerreichung wird durch das Konzept einer fortlaufend modellbasierten Planung mittels einer integrativen Datenbasis angestrebt (holistischer Ansatz).

Projektpartner

Das Arbeitsprogramm wird vom Fachgebiet Building Lifecycle Management (BLM) am KIT koordiniert und in Zusammanarbeit mit der GEF Ingenieur AG, dem Institut für Angewandte Informatik (IAI) am KIT sowie dem Liegenschaftsamt der Stadt Karlsruhe umgesetzt und evaluiert.

Stand der Arbeiten

Eine Querschnittsanalyse der Praxis energieeffizienter Stadtentwicklung bzw. Energieleitplanung wurde inzwischen abgeschlossen; die Ergebnisse werden in einem konsolidierten Pflichtenheft zusammengefasst. Auf dessen Grundlage wurde ein multiskaliges und mehrdimensionales Systemmodell „Stadt+Energie“ entwickelt, das alle kontextrelevanten Informationen und Aspekte konsistent abbilden und fortlaufend dokumentieren kann. Für die kommunale Energieleitplanung wurde ein verallgemeinertes formales Vorgehensmodell konzipiert. Aus dem Vorgehensmodell wird schließlich die Businesslogik des projektierten Planungshilfsmittels abgeleitet.

Nächste Schritte, Zeitplan
  1. Konsolidierung des Pflichtenhefts „Energieeffiziente Kommunalplanung“ (Q2/2013).
  2. Identifizierung und Analyse eines praxistauglichen Anwendungsszenarios zur exemplarischen Implementierung des projektierten Planungshilfsmittels (Q3/2013).
  3. Konzeption des Planungshilfsmittels gemäß Anforderungen des Anwendungsszenarios (Q4/2013).
  4. Prototypische Implementierung des Planungshilfsmittels (Q2/2014).
  5. Partielle Überführung des entwickelten Systemmodells in den etablierten Modellstandard CityGML (Q3/2014).
  6. Evaluierung der Ergebnisse mit Praxispartnern (Q3/2014).
  7. Aufbereitung der Ergebnisse, finale Publikation (Q4/2014).
Anwendungsreifes Produkt

Spezifikationen des prototypischen Planungstools gemäß konkreten Anforderungen (semantisch, technisch, funktional) eines exemplarischen Praxis-Anwendungsszenarios im Kontext Stadt + Energie.

Publikation zum Projekt

Brüggemann, T.; von Both, P.: Mehrdimensionales und multiskaliges Informationsmodell für den Anwendungskontext energieeffiziente Stadtentwicklung, BauSIM 2012 - Fourth German-Austrian IBPSA Conference, Berlin, September 2012.


Zusätzliche Informationen:

Projektleitung, Analyse, Konzept, Modellierung, Implementierung
Fachgebiet Building Lifecycle Management (BLM) am KIT
Analyse Versorgungsnetze, Infrastrukturmodelle
GEF Ingenieur AG
Semantische Stadt- und Gebäudemodelle, Implementierung
Institut für Angewandte Informatik (IAI) am KIT
Assoziierter Projektpartner, Testdaten, Evaluierung
Stadt Karlsruhe, Liegenschaftsamt, 3D-Stadtmodell
  • Projektplanung: Die Vorgehensweise
  • Der Entwicklungskontext: System der kommunalen Planung mit hierarchischen Ebenen
  • Integration des ISIS-Hilfsmittels in den kommunalen Planungszyklus
  • Konzept integratives ISIS Systemmodell
  • Aufbau des Systemmodells
  • Dimensionen und Aspekte des Sytemmodells
  • Entwicklungskonzept Planungshilfsmittel