GIS and BIM Integration Model Workflow Towards Digital Twin to Assess Flood Impacts on Buildings (Link)

Ali, A.

Zusammenfassung

Hochwasser sind eine sehr zerstörerische Naturkatastrophe, die schwerwiegende soziale und wirtschaftliche Auswirkungen hat. Traditionelle ansatzbasierte Methoden für das Hochwassermanagement erfordern dringend Verbesserungen. Es wurde ein Paradigmenwechsel hin zur Übernahme eines Hochwasserrisikomanagement-Richtlinien (HWRM-RL) beobachtet. Diese Richtlinien umfassen einen mehrstufigen Risikoanalyse-Ansatz, um Hochwassergefahren in einer integrierten Weise zu identifizieren und zu mildern. Durch die Reduzierung des Gefährdungsgrads und potenzieller Schäden behandelt FRM diese Risiken auf verschiedenen Ebenen. Im HWRM-Kontext stellt die Entwicklung von hochwasserangepassten Gebäuden und Infrastrukturen eine entscheidende Maßnahme dar. Derzeitige Strategien für die Gebäude Resilienz berücksichtigen jedoch nicht die besonderen Gebäudeeigenschaften und deren einzigartiges Verhalten bei der Risikobewertung. Die Notwendigkeit neuer Ansätze und technologischer Tools ist für eine genaue Bewertung von Hochwasserrisiken und die Entwicklung hochwasserresistenter Gebäude und Infrastrukturen unerlässlich. Der schnelle Wandel in der heutigen Welt erfordert die Integration innovativer Technologien im FRM-Bereich, um hochwasserresistente Gebäude zu erreichen. Die Integration neuer Technologien, insbesondere Big Data, stellt jedoch neue Herausforderungen für FRM dar. Um diese Herausforderungen zu bewältigen, wurde das Potenzial aufstrebender Technologien im FRM-Bereich untersucht, wobei ihre Integration das FRM verbessern kann. Die Integration von Geografisches Informationssystem (GIS) und Gebäudedatenmodellierung (BIM) wurde als vielversprechender Ansatz zur Verbesserung von FRM identifiziert, indem hydrodynamische Hochwasser- und Gebäudeinformationen in einer einzigen Geodaten Umgebung zusammengeführt werden. In dieser Dissertation wird untersucht, wie die Integration von GIS und BIM das Hochwasserrisikomanagement durch die Erstellung eines 3D Digitale Zwilling für hochwasserresistente Gebäude verbessern kann und ihr Potenzial zur Unterstützung der Bewertung von Hochwasserwirkungen auf Gebäude zu bewerten.
In dieser interdisziplinären Studie wurde ein neuartiger, multiphasiger Modellworkflow entwickelt, um eine 3D Digitale Zwilling Umgebung zu erstellen und damit das FRM für hochwasserresistente Gebäude zu verbessern. Der Digitale Zwilling ermöglicht eine teil-automatische 3D-Bewertung und Berechnung der durch Überschwemmungen verursachten Auswirkungen auf ein Gebäude und dessen Einzelkomponenten. Zur Validierung der Funktionalität des entwickelten Modell-Workflows wurde ein Prototypfall implementiert, um die Machbarkeit seiner verschiedenen Phasen zu bewerten. Der Prototyp zeigte die Grenzen des entwickelten Modells auf, und die dabei gewonnenen Erkenntnisse wurden zur Verbesserung der Methodik genutzt. Die überarbeitete Methodik wurde dann in einer zweiten Fallstudie mit verbesserten Daten getestet, was zu einer höheren Genauigkeit und Wirksamkeit führte. Durch Nutzung des 3D Digitale-Zwilling-Frameworks wurden zahlreiche geospatiale Analysen teil-automatisiert, um die Auswirkungen von Überschwemmungen auf verschiedene Gebäudekomponenten zu bewerten. Das entwickelte System ermöglicht eine gründliche Bewertung, Berechnung und Identifizierung von überschwemmten Gebäudekomponenten, wobei teilautomatisch die durch hochwasserbedingte Auswirkungen, Drücke und Lasten auf strukturelle und nicht-strukturelle Gebäudekomponenten berechnet werden. Diese berechneten Drücke und Lasten aus verschiedenen Überschwemmungsaktionen können in verschiedene Material- und Statik-Software übertragen werden, um weitere Stabilitätsanalysen von Gebäuden und Komponenten durchzuführen.

Darüber hinaus ermöglicht der entwickelte 3D Digitale Zwilling eine umfassendere Datenvisualisierung, was die Fähigkeit der Benutzer erhöht, die Wechselwirkungen zwischen Gebäude- und Hochwasserinformationen wahrzunehmen. Dies erleichtert die Identifizierung potenzieller Risiken und ermöglicht eine effektivere Kommunikation mit den am Gebäudedesign und der Hochwassermanagement beteiligten Interessengruppen. Durch Nutzung desselben Informationssystems können eine bessere Kommunikation, eine effektive Planung und verbesserte Ergebnisse erzielt werden.