Projekt 14209/01

Sehen, Verstehen, Umsetzen – computergrafisch unterstützte Akteursbeteiligung in Landschaftsplanungsprozessen. Entwicklung und Erprobung eines GIS- und CAD-kompatiblen Werkzeugs zur echtzeitbasierten 3D-Landschaftsvisualisierung aus Spaziergängersicht

Projektdurchführung

Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung ZALF e. V. Programmbereich 2 "Landnutzung und Governance"
Eberswalder Str. 84
15374 Müncheberg

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Landschaftsplanerische Inhalte werden Planungsbeteiligten nur in den seltensten Fällen anhand verständlicher und optisch interessanter Präsentationen vermittelt. In der Bürgerbeteiligung fehlt in der Regel eine konkrete, visuelle Darstellung der Landschaft, wie die Akteure sie kennen und aus eigener Anschauung her einschätzen können. Der wichtige Kommunikationsprozess zwischen den Planenden und jenen, die das Geplante unterstützen oder umsetzen sollen, ist stark verbesserungsbedürftig. Der gezielte Einsatz interaktiver 3D-Visualisierungstechniken ermöglicht eine intuitive Vermittlung komplexer Sachverhalte. Es gibt derzeit jedoch kein Visualisierungssystem, das den im Rahmen einer Machbarkeitsstudie (DBU AZ 17487) festgestellten Anforderungen der Landschaftsplanung gerecht wird und die heutigen computergraphischen Verfahren auch nur annähernd ausschöpft. Das Verbundprojekt entwickelt und erprobt unter dem Namen Lenné3D ein interaktives System, das raumbezogene Daten, insbesondere Daten der Landschaftsplanung, des Landschaftsbildes und der Vegetation, aus Spaziergängerperspektive und Kartensicht visualisiert. Ergebnis ist der Prototyp einer PC-Software, der Landschaftszustände auf Grund von Daten aus Geographischen Informationssystemen (GIS) und spezieller Algorithmen generieren und in Echtzeit darstellen kann. Mit Lenné3D sollen Bürgern und Fachanwendern verständliche Einsicht in die Daten gegeben werden, Planungsprozesse durch interaktive Editierfunktionen unterstützt und Bürgerbeteilungen interessanter gestaltet werden. Das Verständnis und Engagement für nachhaltige Landschaftsentwicklung und Naturschutz und die Durchführung von Maßnahmen sollen durch den Ein-satz des Werkzeugs gefördert werden.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenDie Entwicklung des Softwaresystems fanden in einem interdisziplinären Team aus Computergraphikern, Landschaftsplanern, Biologen und Agrarwissenschaftlern statt. Zur Gewährleistung einer praxistauglichen Softwareentwicklung zum einen regelmäßig thematische Workshops mit potenziellen Anwendern und Experten statt. Zum anderen erfolgte eine Erprobung im Rahmen von vier Fallstudien:
1. Nördlicher Elmhang in Kooperation mit dem Entwicklungs- und Erprobungsvorhaben Interaktiver Landschaftsplan Stadt Königslutter am Elm (gefördert vom Bundesamt für Naturschutz).
2. Italienisches Kulturstück, virtuelle Rekonstruktion der historischen Gartenanlage im Park Sanssouci in Kooperation mit der Stiftung Preußische Schlösser und Gärten Berlin-Brandenburg.
3. Agrarlandschaft Uckermark, Erprobungsgebiet im Hauptuntersuchungsraum des ZALF.
4. Landschaftsausschnitt des Biosphärenreservats Entlebuch in Kooperation mit dem EU-Projekt VisuLands und der ETH Zürich, Institut für Raum- und Landschaftsentwicklung.
Darüber hinaus wurde die Anwendung des Systems im Rahmen der Begleitforschung zum Interaktiven Landschaftsplan evaluiert.


Ergebnisse und Diskussion

Das Lenné3D-System ermöglicht die semiautomatische Generierung interaktiver 3D-Visualisierungen von Landschaftsplänen aus herkömmlichen Geo- bzw. Fachdaten.
Mit dem Lenné3D-Player zur interaktiven Visualisierung aus Spaziergängerperspektive mit Millionen von 3D-Pflanzen und Lenné3D-Plantdistributor (oik) zur Generierung bzw. Editierung von Pflanzenver-teilungen sind zwei innovative Softwareprogramme entwickelt worden. Die Software LandXplorer wurde zum Lenné3D-LandXplorer als interaktive 3D-Karte und Autorenwerkzeug für Lenné3D-Szenen weiterentwickelt. Es entstand eine große Bibliothek botanisch getreuer, mitteleuropäischer 3D-Echtzeitplanzen. Der Detailgrad und Realismus der Pflanzenmodelle ist einmalig im Bereich der Echtzeitvisualisierung.
Die Pflanzenverteilungen werden mittels heuristisch-algorithmischer Vegetationsmodelle und Standortdaten berechnet. Ausgangspunkt bilden Biotop- und Landnutzungsdaten, aus denen mit weiteren Geodaten, regionalen oder lokalen Vegetationsaufnahmen und einer vegetationsökologischen Verteilungslogik die Pflanzenverteilungen berechnet werden. Anschließend werden im 3D-Player diesen Verteilungen 3D-Pflanzenmodelle zugeordnet und auf dem Geländemodell positioniert. Für die Echtzeitvisualisierung komplexer Pflanzendecken im Landschaftskontext wurden insbesondere Algorithmen zur Synthetisierung und computergraphischen Repräsentation unterschiedlicher Komplexitätsstufen und effiziente Methoden zur Reduktion der Geometriedaten entwickelt.
Die Erprobung des Softwaresystems und der Methoden zur computergraphisch unterstützten Akteursbeteiligung erfolgte in Königslutter unter realen Bedingungen einer partizipativen Landschaftsplanung und stieß auf sehr positive Resonanz bei den Akteuren. Allerdings waren einige Funktionen zu diesem Zeitpunkt noch nicht implementiert bzw. technisch noch nicht umsetzbar. Es wurde, ganz im Sinne der Zielstellung, kein vegetationskundliches Simulationssystem, sondern ein interaktives Visualisierungssystem mit GIS-Schnittstelle entwickelt. Vereinzelt wurde bemängelt, dass die Pflanzen nicht wachsen können. Stattdessen können aber Zeitscheiben dargestellt werden. Die spontane Visualisierung von Varianten der Landschaftsentwicklung auf Zuruf während eines Akteursworkshops ist noch nicht möglich. Hier bietet sich künftig eine Kopplung mit Simulationssystemen an.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Höhepunkte: Website www.lenne.de (inzwischen mehr als 1200 Besuche pro Monat), Vorträge auf Fach-tagungen und vor Studenten, Publikationen in Fachzeitschriften, Lenné3D-Expertenworkshops, Stand auf der CeBIT Hannover 2004, Virtual-RealityInstallation in der Ausstellung Preußisch Grün, interaktive Präsentation anlässlich der Ausstellung 150 Jahre ETHZ in Zürich, Koorganisation der internationalen Konferenz Realtime Visualization and Participation am Bauhaus Dessau.


Fazit

Der partizipative und nutzerorientierte Ansatz und die computergraphischen und planungstheoretischen Ergebnisse des Forschungsprojekts haben sich als erfolgreich und zukunftweisend erwiesen. Erstmals wurde die interaktive Projektdarstellung komplexer Landschaftsszenen mit detailreichen 3D-Pflanzen und realistischen Pflanzenensembles ermöglicht. In der Erprobung in Königslutter wurde ein wichtiger Schritt in Richtung einer anschaulicheren Vermittlung von Naturschutzplanung geleistet.
Zu Projektende stand ein lauffähiger Prototyp für die computergraphisch unterstützte Akteursbeteiligung für Landschaftsplanungsprozesse bereit. Seit Ende 2005 entwickelt die neu gegründete Lenné3D GmbH Softwareprodukte und bietet Dienstleistungen auf der Basis des Prototyps an (www.lenne3d.com). Eine wissenschaftliche Weiterführung erfährt das Projekt durch das BMBF-Verbundvorhaben Silvisio - Zu-kunft des Waldes sichtbar gemacht (www.silvisio.de). Das System könnte künftig auch im Kulturgüterschutz, in der Freiraumplanung und im e-learning Verwendung finden.