Welche Rolle spielen BIM-Modelle bei der Erstellung von geotechnisch informierten digitalen Zwillingen?

Wir haben lange daran gearbeitet – sowohl im geowissenschaftlichen Bereich als auch bei Seequent und natürlich bei Bentley Systems –, um sicherzustellen, dass alles, was wir tun, so weit wie möglich BIM-konform ist. Wir sind aktiv in BIM-Arbeitsgruppen tätig, um nicht nur auf dem neuesten Stand zu bleiben, sondern auch Einfluss darauf zu nehmen, dass die Systeme und Standards alle erforderlichen Bereiche angemessen abdecken. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist, dass BIM für die gesamte Lebensdauer eines Bauwerks von Bedeutung ist. Die Informationen über den Untergrund rund um die Anlage sind für die gesamte Lebensdauer relevant. Ohne diese Daten besteht die Gefahr, dass diese kritischen Informationen verloren gehen. Das kann später von entscheidender Bedeutung sein, wenn sich etwas ändert – beispielsweise wenn aufgrund des Klimawandels der Grundwasserspiegel steigt oder wenn er aufgrund anderer Faktoren sinkt, etwa weil eine Pumpstation in der Nähe errichtet wurde. Solche Veränderungen können enorme Auswirkungen auf jede Struktur haben. Daher ist es außerordentlich wichtig, all diese Informationen für die gesamte Lebensdauer der Anlage im BIM-System zu bewahren.

Welche konkreten Projekt-Beispiele für unterirdische Regenwasser- und Entwässerungsbauwerke gibt es, bei denen die Untergrunderkundung die Ergebnisse erheblich verbessert hat? Und welchen Einfluss hatte die Modellierung?

Thomas Krom: Es gibt mehrere konkrete Beispiele, bei denen die Untergrunderkundung die Ergebnisse erheblich verbessert hat. Dazu gehört die bereits erwähnte Fallstudie von Port de la Selva, in der es darum ging zu verstehen, wie Abwasser aufgefangen werden kann, wie sich dieses Wasser bewegen wird und wie gleichzeitig eine Versalzung gemildert werden kann, während ausreichend Trinkwasserressourcen zur Verfügung stehen. Das war eine komplexe Analyse. Ähnliche Beispiele lassen sich auch für den Wasserauffüllungsbezirk in Kalifornien anführen. Doch solche Erfolge zeigen sich nicht nur in dieser Größenordnung, sondern auch in viel kleineren Projektmaßstäben. Wenn ein neues Gebäude in einem neuen Stadtbereich errichtet wird – und da immer mehr Menschen in die Städte ziehen, ist die Urbanisierung nach wie vor ein wichtiger Faktor – muss mit dem Regenwasser umgegangen werden, da viele harte Oberflächen entstehen. Häufig werden verschiedene Arten von Entwässerungseinrichtungen rundherum angelegt, und es muss sichergestellt werden, dass all diese Komponenten ganzheitlich zusammenwirken, um das Regenwasser effektiv ableiten zu können. Dies ist das Konzept der Schwammstadt. Wenn diese Informationen nicht in einer verfügbaren Form vorliegen, sodass sie leicht für Analysen verwendet und aktualisiert werden können, und wenn keine Einbindung in das Stakeholder-Engagement erfolgt, lassen sich keine effektiven Schwammstädte entwickeln. Transparenz ist von großer Bedeutung, damit alle Beteiligten auf dem gleichen Wissensstand sind.

Was ist mit Schwammstadt gemeint?

Welchen Rat können Sie also Fachleuten geben, die unterirdische Daten in ihre Modellierungsprozesse einbeziehen möchten?

Thomas Krom: Um unterirdische Daten erfolgreich in Modellierungsprozesse einbeziehen zu können, sollten Fachleute zunächst alle verfügbaren Informationen zusammenstellen – auch wenn diese Daten alt sind, ist das völlig in Ordnung. Es gilt, einen Weg zu finden, sie zu integrieren, und die Technologie hilft dabei, dies täglich zu verbessern. Je mehr Informationen zur Verfügung stehen, desto wahrscheinlicher ist es, eine bessere Lösung zu erhalten und das Projektrisiko zu reduzieren. Zum anderen muss sichergestellt werden, dass die Daten auch zukünftig zugänglich bleiben. Wie bereits erwähnt, bildet BIM hierfür die Grundlage. Diese Informationen müssen für die gesamte Lebensdauer der Anlage verfügbar sein – und auch für benachbarte Infrastrukturen, da Gebäude, Straßen und andere Bauwerke zusammenwirken. All diese Komponenten müssen daher gemeinsam betrachtet werden. Darüber hinaus müssen die Daten für Fachleute aus anderen Disziplinen zugänglich sein – nicht nur Geowissenschaftler benötigen Zugang zu diesen Informationen. Auch Stadtplaner, Bauingenieure und andere Beteiligte müssen darauf zugreifen können. Dies bedeutet im Wesentlichen, dass digitale Zwillinge erforderlich sind, die in einem für die jeweiligen Nutzer verständlichen Kontext zugänglich und intuitiv bedienbar sind.

8. Und welche zukünftigen Entwicklungen sind im Bereich der 3D-Modellierung und ihrer Integration mit digitalen Zwillingen zu erwarten?

Thomas Krom: Ich wünschte, ich könnte die Zukunft vorhersagen. Wer hätte vor drei Jahren gedacht, wie viele verschiedene große Sprachmodelle wir heute auf unseren Geräten und Computern haben würden, die in alle möglichen Anwendungen integriert sind? Das ist in gewisser Weise die Schlüsselbotschaft: Wir wissen, dass sich durch die Beschleunigung aufgrund großer Sprachmodelle die Dinge in einer Weise verändern werden, die wir noch nicht vollständig verstehen. Der Schlüssel liegt darin, die Daten und Informationen zu haben, damit diese mit neuen Tools für bessere Problemlösungen und Designs genutzt werden können. Ein anderer wichtiger Aspekt: Wasser wird ein immer größeres Problem werden. Wenn man Berichte der Weltbank und anderer bilateraler Geber liest, wird deutlich, dass Wasser der treibende Wirtschaftsfaktor für die Klimaresilienz ist. Weit mehr als die Hälfte der erforderlichen Investitionen sind allein auf Wasserprobleme zurückzuführen – zu viel, zu wenig und meist die falsche Art von Wasser.

Die Urbanisierung verstärkt dies zusätzlich. Heute leben mehr Menschen in Städten, als es insgesamt auf dem Planeten gab, als ich geboren wurde. Dieser Trend setzt sich fort, und viele Städte liegen an oder in der Nähe von Küstengebieten, was zusätzliche Probleme mit dem Eindringen von Salzwasser mit sich bringt. Dazu kommen persistente Chemikalien wie PFAS und möglicherweise Mikroplastik. All diese Themen rund um das Thema Wasser sind von enormer Bedeutung. Von unseren Anwendern höre ich immer wieder, dass digitale Zwillinge ein Design-Tool sind, das Menschen dabei hilft, einige der zukünftigen Herausforderungen rund um das Thema Wasser zu planen, zu mildern und zu bewältigen.

Wir haben also einige große Herausforderungen mit Wasser vor uns, aber wir sind in einer guten Position, um sie mit Technologien, die wir gemeinsam nutzen und kombinieren, zu lösen. Wichtig wird dabei sein, offene Plattformen zu schaffen, damit wir diese neuen Technologien optimal nutzen können.

Thomas Krom: Auch LLMs werden uns dabei helfen, neue Lösungen für diese Probleme zu finden. Wir sollten nicht unterschätzen, wie sehr sie unsere Arbeits-, Denk-, Handlungs- und Planungsweise verändern werden. Es gibt bereits einige erstaunliche Entwicklungen und bei der Geschwindigkeit des Fortschritts besteht enormes Potenzial – durch die Kombination von Technologie mit menschlichem Einfallsreichtum. LLMs sehe ich als eine Technologie wie Drohnen und alle anderen auch. So bringen wir die Welt voran. Man sollte uns Menschen niemals unterschätzen – wir haben schon eine Menge schwieriger Probleme gelöst.

Angela Harvey: Das stimmt. Es wurde bereits erwähnt, wie wichtig es ist, hydrologische Daten und alle verschiedenen Interessengruppen einzubeziehen. Eine weitere Möglichkeit ist, wie es zunehmend zugänglicher wird, mit den Daten zu interagieren, ohne Datenwissenschaftler sein zu müssen. Man muss kein Geophysiker sein. Man kann direkte Fragen stellen und das LLM wird bei der Interpretation der Daten helfen. Es werden also eine Menge aufregende Entwicklungen auf uns zukommen.

Hier finden Sie den ersten Teil des Interviews, in dem Angela Harvey und Dr. Thomas Krom erklären, wie Fernerkundung, geophysikalische Daten und digitale Zwillinge helfen, Unsicherheiten im Tiefbau zu reduzieren, Risiken besser zu managen und Projekte widerstandsfähiger gegenüber dem Klimawandel zu machen.