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3D DB Schema
2D- UND 3D-GEBÄUDEGEOMETRIEN

AKTUELLE 2D- UND 3D-GEBÄUDEGEOMETRIEN ALS BASIS
KOMMUNALER ENERGIEKARTEN

Tobias Weinzierl

Im Rahmen dieses Beitrags wird ein Konzept entwickelt, mit dem die bisher zweidimensionale Datengrundlage
für die Produktidee Kommunale Energiekarten (KEK) in die Dreidimensionalität überführt werden kann, wobei der Ansatz qualitativ bewertet wird. KEK dienen der Bestimmung von Energiebedarfen innerhalb definierter Untersuchungsgebiete. Für die Entwicklung, Implementierung und Verifizierung des Konzepts wurden amtliche 3D-Gebäudemodelle bezogen, welche in der Modellierungssprache CityGML modelliert sind. Zuerst wird anhand eines bereits bestehenden Workflows bestimmt, welche Parameter (z. B. Grundfläche oder Geschosszahl) Eingang in den Berechnungsprozess finden. Anschließend wird ein Konzept und darauf aufbauend ein SQL-Skript entwickelt, dass diese Parameter aus den amtlichen 3D-Gebäudemodellen ableitet. Dieser Prozess findet im Schema der 3DCityDB auf Basis einer PostGIS-Datenbank statt. Das Ergebnis der Arbeit ist ein SQL-Skript, welches alle für die KEK benötigten
Parameter aus 3D-Gebäudemodellen ableitet, wobei mehrere Vorteile von 3D-Gebäudemodellen aufgrund deren fehlerhafter Modellierung, z. B. nicht geschlossener Volumenkörper, in der Praxis nicht zum Tragen kommen.

Die Basis für die Produktidee „Kommunale Energiekarten“ (KEK), welche über das exist-Gründerstipendium gefördert wird, stellt die Erkenntnis dar, dass vor allem im Zuge der Energiewende ein starker Trend weg von großen zentralen Energieerzeugern hin zu kleinen dezentralen Anlagen besteht (Presse und Informationsamt der Bundesregierung
2018, Albersmann et al. 2017). Diese Entwicklung hin zu vielen verteilten Anlagen zur Energieerzeugung hat implizit
zur Folge, dass es immer mehr Akteure auf dem Feld der Anlagenbetreiber gibt. Für diese besteht ein großer Bedarf an Informationen bezüglich der Energiebedarfe und -verteilung innerhalb eines definierten Versorgungsgebiets, welche teilweise gebäudescharf, teilweise aber auch als Bedarfsdichte über ein größeres Gebiet aggregiert und visualisiert werden können.
Zukünftige Anlagenbetreiber benötigen diese Informationen u. a. für die Dimensionierung ihrer Anlage und/oder für die (Neu-)Planung von Netzen zur Energieversorgung. Weitere Anwendungsfälle sind z. B. die Bestimmung möglicher Energieerträge aus Biomasse im Gemeindegebiet, die Visualisierung von Potenzialflächen für Photovoltaik oder die Unterstützung der Erstellung eines Klimaschutzkonzepts. Im Rahmen des Produkts KEK werden die drei Sektoren
elektrischer Strom, Wärme und Mobilität behandelt. Dies stellt einen deutlich gesamtheitlicheren Ansatz als in der
wissenschaftlichen Praxis dar, da sich im Rahmen der Literaturrecherche zu diese Beitrag gezeigt hat, dass 3D-Gebäudemodelle in CityGML in der Wissenschaft in den meisten Fällen der Bestimmung von Wärmebedarfen dienen.
KEK stellen umfassende Informationen zu Energiebedarfen und Energiepotenzialen in Kommunen in Form von digitalen, kommentierten Karten auf der Grundlage amtlicher Geodaten bereit. Eine Beispielkarte ist über einen Gastzugang innerhalb des Web-GIS kvwMap verfügbar.
Es wird ein hochgradig automatisierter Prozess entwickelt, bei dem amtliche Geodaten – vornehmlich Auszüge aus dem digitalen Katasterwesen – in einer Datenbankumgebung prozessiert werden. Zur Ermittlung von Energiebedarfen dienen statistischeAnnahmen, welche beispielsweise je nach
Typologie eines Gebäudes variieren.
Das Ergebnis ist ein Produkt, welches in seiner Basisversion als Grundlage allein den digitalen Auszug aus dem Amtlichen Liegenschaftskatasterinformationssystem (ALKIS) eines definierten Gebiets benötigt.
Diese ALKIS-Daten werden lediglich in 2- bzw. 2,5-D geliefert. In der Wissenschaft sowie auch im  privatwirtschaftlichen Sektor erfreuen sich jedoch 3D-Gebäudemodelle steigender Beliebtheit. Des Weiteren könnte
es sein, dass aus der flexiblen und vielseitigen Struktur der 3D-Modellierung von Gebäuden mit der Modellierungssprache CityGML Vorteile bei der Erstellung von KEK generiert werden, z. B. durch die Modellierung
von Teildachflächen und eine damit verbundene Ausweisung von Solarpotenzialen auf Teildachflächen und nicht
als absoluten Wert für das gesamte Dach eines Gebäudes. In diesem Beitrag wird daher ein Konzept vorgestellt, mit dem die zweidimensionale Basis der Eingangsdaten für KEK durch amtliche dreidimensionale Gebäudemodelle ersetzt werden kann.

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