Your Voice

Mit Your Voice begleiten wir seit 2019 ein Projekt der Nassauischen Heimstätte ProjektStadt, welches digitale Bürgerbeteiligung durch realistische 3D-Stadtmodelle ermöglicht. Gemeinsam mit unserem Partner, der NH ProjektStadt, haben wir hier ein erhebliches Know-How im Bereich digitaler Zwillinge und deren drohnengestützte Erfassung aufgebaut. Auf Basis unserer Drohnenaufnahmen entstehen virtuelle Abbilder von ganzen Städten. Geplante Veränderungen, etwa bei der Umgestaltung von Parks oder Spielplätzen, können so anschaulich dargestellt, virtuell erlebt, kommentiert und bewertet werden.

Das Projekt steigert die Transparenz in Planungsprozessen, stärkt die Partizipation der Bevölkerung und bindet deren Rückmeldungen systematisch in die Entscheidungsfindung der Stadtplaner und Stadtplanerinnen ein.

Erfassung

Von 2019 bis Mitte 2024 bestand unser Projektbeitrag in der Erfassung der Stadtgebiete mit unseren Drohnen (UAS). Hierbei haben wir hochspezialisierte Industriedrohnen wie die DJI Matrice 300 RTK mit der Zenmuse P1 Kamera eingesetzt. Der Vorteil von dieser doch recht großen Drohne, ist neben Ihrer Witterungsbeständigkeit die vom Hersteller vorgesehene Möglichkeit, Zusatzlasten (Payloads) wie Fallschirme und FTS (Flight Termination System), an der Drohne zu installieren ohne die Drohne außerhalb des vom Hersteller vorgesehenen Betriebsbereichs zu bringen. Außerdem haben wir mit der Zenmuse P1 eine auf Photogrammetrie spezialisierte Kamera, die dank mechanischem Verschluss und einer Auflösung von 50 Megapixel gestochen scharfe und hochauflösende Bilder liefert, welche wiederum die Qualität des späteren 3D-Modells erheblich verbessern. Das in der Drohne integrierte RTK-System hilft bei der genaueren Verfolgung der Flugroute auch bei schwierigen Bedingungen.

Genauigkeit

Da wir bei Your Voice mit einer georeferenzierten Umgebung arbeiten, in die wir später 3D-Gebäudemodelle, Planungsalternativen und Point of Interests anhand von georeferenzen einfügen möchten ist für uns eine exakte georeferenzierung des erzeugten 3D-Modells oberste Priorität.

Für die Genauigkeit des späteren Modells am Boden, arbeiten wir mit sogenannten Bodenpasspunkten, die wir im gesamten Stadtgebiet auslegen und mittels einem SAPOS (Satelliten Positionsdienst der deutschen Landesvermessung) korrigierten RTK-GNSS-Rover über 30 Minuten pro Punkt ausmessen. Somit erhalten wir eine Genauigkeit der Bodenpasspunkte von 1cm in allen 3 Raumkoordinaten.

Diese Genauigkeit können wir dann auf das spätere 3D-Modell übertragen indem wir die Bodenpasspunkte markieren und die gemessenen Koordinaten des jeweiligen Punktes im Modell eintragen. Hierbei findet auch gleichzeitig eine qualitative Überprüfung unseres erfassten Modells statt.

Nachbearbeitung

Seit 2024 übernehmen wir den gesamten Postprocessing-Workflow der im Anschluss der Erfassung stattfindet und eine erhebliche Rolle für die spätere Ausgabe als Webanwendung spielt. Eine besondere Herausforderung stellt hierbei die intelligente Simplifizierung des Modells und die Konvertierung in ein LOD (Level-of-Detail) Kachelsystem in 4 Stufen dar, ohne die eine Betrachtung im Web oder sogar auf einem Mobilen Endgerät wie dem Smartphone undenkbar wäre.

Unsere Ausgangsmodelle haben dank der 500 bis 1.500 erfassten Hektar Stadtgebiet, nicht selten eine Dateigröße von über mehreren dutzend Gigabyte und mehr. Diese 3D-Modelle in einer Webanwendung darzustellen ist allein aufgrund der benötigten Bandbreite bereits undenkbar. Daher müssen wir die Anzahl der Polygone deutlich reduzieren. Durch die Erfassungsmethode haben wir technisch bedingt einen deutlichen Überschuss an benötigten Polygonen. Als Beispiel haben wir nach der Erfassung bei einer glatten weißen Wand mehr als 10.000 Polygone, wobei diese mit bereits 2 Polygonen darstellbar wäre. Im starken Kontrast hierzu ist eine historische Kirchturmuhr, die fast nicht genug Polygone zur Darstellung haben könnte. Hier haben wir ein Toolset entwickelt, welches unnötige Polygone erkennt und reduziert um so direkt die Dateigröße des Modells auf unter 10 Gigabyte zu bringen.

Zusätzlich haben wir für dieses Projekt ein Toolset der Nassauischen Heimstätte weiterentwickelt, welches das Modell in 4 Qualitätsstufen ausgibt und dieses dann in viele Kacheln zerlegt, sodass in der Webanwendung nur die Kacheln in höherer Qualitätsstufe geladen werden, die aktuell im Sichtbereich der Kamera befindlich sind. Somit haben wir nochmal eine erhebliche Reduktion der Bandbreite erreicht.

Weiterentwicklung

Außerdem haben wir auch seit 2024 die Weiterentwicklung der Unity®-basierten Webanwendung übernommen. Hierbei erweitern wir stetig zusammen mit der Nassauischen Heimstätte das Featureset der Your Voice-Anwendung. Nennenswert sind hier die dynamischen Punkt-Icons für die Points of Interests, die GIS-Funktionalität (Shapefile Implementation), die Implementation für Mobile Endgeräte wie Smartphones und Tablets.

Ein wesentlicher technologischer Meilenstein ist die Implementierung von KTX2 Texture Supercompression. Diese ermöglicht es, die Größe der WebApp erheblich zu reduzieren und gleichzeitig die Laufzeit-Performance deutlich zu steigern. Da Your Voice Texturen per Streaming direkt zur Laufzeit lädt, war dies die einzige Möglichkeit, Texturen auch im Speicher effizient zu komprimieren.

Um dies zu realisieren, haben wir nicht nur KTX2 und Mesh Streaming in die WebApp integriert, sondern auch eigene Standalone-Tools entwickelt um die Photogrammetriemodelle der Städte entsprechend zu verarbeiten.

Das Ergebnis: eine messbare Performance-Steigerung von 76,93 %*. Damit läuft die Anwendung nun auch auf den meisten Smartphones flüssig und zuverlässig.

Weitere Informationen zum Projekt Your Voice sowie die 3D-Stadtmodelle im Livebetrieb sind auf der Seite der Nassauischen Heimstädte ProjektStadt unter folgendem Link zu finden: yourvoice-projektstadt.de

*Arbeitsspeicher Auslastung