Effiziente Stadtplanung mit dem 3D-Projektplaner

Wie könnte die Stadtplanung von morgen aussehen? Die Freie und Hansestadt Hamburg zeigt mit dem 3DProjektplaner, wie papierlose und datenbasierte Prozesse die Arbeit erleichtern und beschleunigen können.

Bisher erschwerten Entwurfs- und Abstimmungsprozesse auf Papier die Planung: Gedruckte Pläne und Renderings von geplanten Gebäuden bieten oft nur begrenzte Einblicke in komplexe räumliche Zusammenhänge. Das macht die Analyse von Wechselwirkungen zwischen der gebauten und der geplanten Stadt nicht einfach. Wenn Planerinnen und Planer dann auch auf gedruckte Luftbilder und Zeichenpapier zurückgreifen, um neue städtebauliche Ideen zu entwickeln, können relevante städtische Daten in den Entwurfsprozess kaum miteinfließen. Doch Klimafolgenanpassung urbaner Infrastruktur, rechtliche Rahmenbedingungen und soziale Verträglichkeit werden heute zunehmend datenbasiert berücksichtigt und müssen bei den Auswirkungen von Vorhaben frühzeitig sichtbar gemacht werden.

Der 3DProjektplaner bietet hier eine richtungsweisende digitale Lösung: Mit ihm lassen sich neue Bauprojekte direkt und einfach in das bestehende dreidimensionale Stadtmodell Hamburgs integrieren und im realen baulichen Kontext analysieren (zum Erklärvideo). Geodaten wie digitale Bebauungspläne können ebenso eingebunden werden, wie Schattenwurfsimulationen, das Ausblenden von Bestandsgebäuden oder die schnelle Erstellung städtebaulicher Skizzen. All das macht neue Perspektiven der Stadtentwicklung möglich. Hamburg steht damit ein digitales Planungswerkzeug zur Verfügung, das durch interaktive 3D-Technologien wie Messen, Zeichnen und Modellieren eine datenbasierte Entscheidungsfindung in frühen Planungsphasen deutlich beschleunigt.

Die browserbasierte Anwendung ist ohne spezielle Hardware nutzbar und dank ihrer Open-Source-Entwicklung auch für andere Kommunen leicht verfügbar. Die modulare Struktur erlaubt es, die Software flexibel zu erweitern und an spezifische Anforderungen anzupassen. Damit steigert der 3DProjektplaner nicht nur die Effizienz innerhalb der Fachverwaltung, sondern trägt aktiv zu einer zukunftsorientierten und nachhaltigen Stadtentwicklung bei.

Diese innovative Lösung ist ein zentraler Bestandteil des Teilprojekts „Anwendungsfälle für die integrierte Stadtentwicklung“ im Rahmen des interkommunalen Projekts Connected Urban Twins (CUT). Gemeinsam mit Leipzig und München entwickelt Hamburg hier wegweisende Ansätze für die digitale Transformation urbaner Räume.

Was macht die Smart City Lösung besonders wirkungsvoll? Wie kann Ihre Kommune davon profitieren, die Lösung übertragen und nachhaltig nutzen? Entdecken Sie hier die Schlüsselfaktoren für den Erfolg dieser Lösung.

Erfolgsfaktoren zur Zielerreichung

Bedarfsorientierte Entwicklung und aktive Beteiligung von Nutzerinnen und Nutzern

Die digitalen Werkzeuge des 3DProjektplaners entstanden von Beginn an in enger Abstimmung mit den Bedürfnissen der späteren Anwenderinnen und Anwender. Diese Herangehensweise stellt sicher, praxisnahe und passgenaue Lösungen zu entwickeln, die den realen Anforderungen im Planungsalltag gerecht werden. Die intensive Einbindung der zukünftigen Nutzerinnen und Nutzer gab nicht nur wertvolle Impulse für die Entwicklung, sondern förderte auch deren Motivation, aktiv Feedback zu geben und ihr Fachwissen einzubringen. Im direkten Austausch mit verschiedenen Fachbereichen erfasste das Team gezielt die Nutzungsanforderungen und konnte diese direkt in der weiteren Entwicklung umsetzen.

Frühes Prototyping und direkter Praxiseinsatz

Bereits nach einer kurzen Konzeptionsphase kam der 3DProjektplaner schnell in der Praxis zum Einsatz. Der zuerst entwickelte Prototyp stand den Fachabteilungen – darunter das Amt für Landesplanung und Stadtentwicklung, das Amt für Bauordnung und Hochbau sowie die Bezirksämter – recht zeitnah zur Verfügung. So ließen sich Funktionen des Tools direkt im Arbeitsalltag der Nutzerinnen und Nutzer testen und lieferten dem Projektteam wertvolles Feedback. Diese Rückmeldungen flossen Anfang 2024 in die nächste Entwicklungsphase ein, sodass die Lösung noch gezielter auf die Anforderungen der Fachabteilungen ausgerichtet werden konnte.

Erfolgsfaktoren zur Übertragbarkeit

Integration von 3D-Funktionen im Open-Source-verfügbaren Masterportal

Der 3DProjektplaner basiert auf Masterportal, einem Open-Source-Tool für webbasierte Kartenanwendungen, das bereits breit in der Hamburger Verwaltung Verwendung findet. Für das CUT-Projekt erweiterte die Hamburger Behörde für Stadtentwicklung und Wohnen in Kooperation mit DATAPORT und dem Landesbetrieb Geoinformation und Vermessung das Masterportal gezielt um 3D-Funktionen. Diese neuen Funktionen sind in der „3D Modeller“-Toolbox gebündelt und fest in das Kernmodul des Masterportals integriert. Zu den neuen Funktionen gehören:

3D Importer: Import von 3D Modellen;
3D Draw: Zeichnen-Funktion;
Sichtperspektiven: anpassbare Ansichten aus der Fußgänger-Perspektive;
Ausblenden von Objekten: bestehende Gebäude des 3D-Stadtmodells können aus- und wieder eingeblendet werden.

Seit der Veröffentlichung der Masterportal-Version 2.37.0 im September 2023 stehen diese Funktionen der Öffentlichkeit frei zur Verfügung. Kommunen und andere Interessierte können sie direkt übernehmen und für ihre spezifischen Anforderungen nutzen.

Niedrigschwellige Voraussetzungen für die Nutzung

Der 3DProjektplaner ist so konzipiert, dass er ohne hohen technischen Aufwand genutzt werden kann. Ein einfacher Webserver, der eine konfigurierte Masterportal-Instanz bereitstellt, genügt. Zusätzlich benötigt eine Kommune lediglich webfähige Geodaten in OGC-konformen Formaten (= Open Geospatial Consortium). Diese niedrigen Einstiegshürden erleichtern es anderen Städten, den 3DProjektplaner zu übernehmen und direkt in ihre Planungsprozess zu integrieren.

Erfolgsfaktoren zur Verstetigung

Neue Funktionen basierend auf Nutzerfeedback

Im Sommer 2024 erhielt der 3DProjektplaner eine zusätzliche Ausbaustufe, die gezielt auf Rückmeldungen der Anwenderinnen und Anwender abgestimmt ist. Die Erweiterungen umfassen unter anderem die Anzeige von Bemaßungen für gezeichnete Objekte sowie Verbesserungen der Nutzerfreundlichkeit (UX/UI), um eine einfache Nutzung zu gewährleisten. Diese Weiterentwicklungen zeigen, wie Feedback aus der Praxis in die Optimierung eines Tools einfließt.

Verankerung im Arbeitsalltag durch aktive Unterstützung

Der 3DProjektplaner lässt sich gezielt in die tägliche Arbeit der zuständigen Ämter und Behörden integrieren. Um seine Nutzung zu fördern, stellt das Team umfangreiche Unterstützungsmaterialien bereit, darunter Handbücher, Erklärvideos und persönliche Hilfestellungen. Diese Maßnahmen erleichtern die Einarbeitung und sorgen dafür, dass die Anwendung langfristig einen festen Platz im Arbeitsalltag findet.

Interner Kompetenzaufbau und nachhaltige Planung

Frühzeitige Verstetigungsstrategien sichern die langfristige Nutzung des 3DProjektplaners. Die enge Zusammenarbeit mit Partnerorganisationen während der Entwicklung hat das Fachwissen gestärkt und die Grundlage für Möglichkeiten zur eigenständigen Betreuung und Weiterentwicklung des Tools gelegt. Die Finanzierung von Hosting- und Betriebskosten erfolgt über den Geodatenanwendungsfonds, was die langfristige Stabilität gewährleistet. Zusätzlich sorgen unabhängige Serversysteme für Flexibilität und Ausfallsicherheit.

Hamburg_Umsetzungsstruktur — Creative Climate Cities

Weitere Informationen

Ausgangsbedingungen und Ziele

Lokale Herausforderungen

Der 3DProjektplaner steigert Effizienz und Qualität in städtebaulichen Entscheidungen. Obwohl Hamburg bereits über ein digitales 3D-Stadtmodell verfügt und dieses für die Visualisierung städtebaulicher Planungen einsetzt, war die Integration städtebaulicher und hochbaulicher Planungen in das Modell bisher mit erheblichem Aufwand verbunden. Klassische, statische Karten und Modelle, wie gedruckte Pläne oder einfache Visualisierungen ohne interaktive Elemente, bieten keine dynamischen Kontextinformationen. Dies erschwert die Zusammenarbeit zwischen Fachbereichen und begrenzen die räumliche Vorstellungskraft. Häufig sind auch detaillierte Analysen wie Schatten- oder Höhenvergleiche in frühen Phasen nur eingeschränkt möglich, was den Planungsprozess langsamer und weniger flexibel macht.

Planungsziele

Vor den geschilderten Herausforderungen steigert der 3DProjektplaner die Effizienzsteigerung und sichert die Qualität in der Stadtplanung:

Der 3DProjektplanerunterstützt maßgeblich bei der Beschleunigung von Abstimmungs- und Entscheidungsprozessen innerhalb der Verwaltung.
Der 3DProjektplaner ermöglicht die Visualisierung und datenbasierte Analyse von Bauvorhaben im realen städtischen Kontext, um insbesondere in frühen Planungsphasen, wenn es darum geht, Entscheidungsprozesse zu beschleunigen und eine integrierte Planung über Abteilungsgrenzen hinweg zu fördern.
Als spezifischen Anwendungsfall ermöglicht es der 3DProjektplaner Auswirkungen von baulichen Veränderungen mithilfe von Sichtachsen, Volumenverhältnissen und Schattenwurf erkennbar zu machen sowie Änderungen an Bestandsgebäuden einfach zu modellieren.
Bei Planungsverfahren vereinfacht der 3DProjektplaner die Bürgerbeteiligung und trägt durch seinen niederschwelligen Zugang zur langfristigen Akzeptanz und Nutzbarkeit als digitales Stadtentwicklungswerkzeug bei.

Der 3DProjektplaner steht allen Beschäftigten der Freien und Hansestadt Hamburg zur Verfügung, sodass alle planenden Dienststellen auf die Funktionen zugreifen können. Dazu werden keine GIS- oder CAD-Kenntnisse benötigt und es fallen auch keine Lizenzkosten an.

Ansatz zur Wirkungsmessung

Die Verbreitung des 3DProjektplaners als digitales Stadtentwicklungswerkzeug innerhalb und außerhalb der Verwaltung macht seinen Erfolg deutlich. Zusätzlich misst Hamburg die folgenden KPIs:

Nutzungshäufigkeit: Die regelmäßige Anwendung durch Kolleginnen und Kollegen im Amt für Landesplanung und Stadtentwicklung, zum Beispiel bei der Planung öffentlicher Infrastrukturen wie Toilettenanlagen, zeigt den Mehrwert des Tools für interne Planungsprozesse.
Downloads im Masterportal: Da der 3DProjektplanerTeil des Masterportals ist, lässt sich seine Nutzung anhand der Anzahl an Downloads und aktiven Nutzerinnen und Nutzer messen.

Entwicklung und Umsetzung

Prozessschritte

Identifikation von Anwendungsfällen für den urbanen digitalen Zwilling für den Bereich Stadtplanung.
Operationalisierung der Bedarfe des Anwendungsfalls mit Fachämtern, die in die Stadtplanung involviert sind, unter anderem Fachbehörde für Stadtentwicklung und Wohnen, Amt für Landesplanung, Hamburger Bezirke und entsprechende Fachbereiche für Stadtplanung und Stadtentwicklung.
technische Entwicklung des Anwendungsfalls in agilen Sprints.
Erprobung in der Praxis mit Fachämtern.
Evaluierung der Funktionen und Erprobung mit Anwenderinnen und Anwendern.
Einfließen von Feedback und Anforderungen in weitere technische Umsetzung.

Governance

Innerhalb der Organisationsstruktur der Freien und Hansestadt Hamburg ist das Amt für Landesplanung und Stadtentwicklung als Teil der Behörde für Stadtentwicklung und Wohnen für die Umsetzung des 3DProjektplaners verantwortlich. Sein erfolgreicher Einsatz hängt von verschiedenen Schnittstellen innerhalb und außerhalb der Verwaltung ab.

Die technische Umsetzung des UDZ fand in Zusammenarbeit mit DATAPORT und dem Landesbetrieb Geoinformation und Vermessung (LGV) statt, die Wartung liegt aktuell beim LGV. Die Anforderungen an die Funktionalitäten hat das CUT-Team der Behörde für Stadtentwicklung und Wohnen (BSW) gemeinsam mit Fachexpertinnen und Fachexperten erarbeitet. Darauf basierend definierten sie User Stories und steuerten die Softwareentwicklung. Das Amt für Landesplanung ist zusammen mit dem CUT-Team produktverantwortlich und koordiniert die Weiterentwicklung sowie die fachliche Betreuung innerhalb der Freien und Hansestadt Hamburg.

Eine gemeinsame Nutzung des 3DProjektplaners wird durch die Implementierungspartnerschaft Masterportal unterstützt. Dort lenken kommunale Akteure gemeinsam die strategische und technische Weiterentwicklung des Masterportals.

Kosten bei Beschaffung und Betrieb

Gesamtentwicklungskosten 285.000 €

Serverkosten von ca. 2.500 € pro Jahr (Hosting des 3DProjektplaners und Basispflege)

Kosten für die Weiterentwicklung sind sehr stark bedarfsabhängig

Partizipation und Kommunikation

Um den 3DProjektplaner bedarfsgerecht umzusetzen, führt das Amt für Landesplanung und Stadtentwicklung regelmäßige Workshops und Feedbackrunden mit Anwenderinnen und Anwendern durch. Rückmeldungen fließen grundsätzlich direkt in die (Weiter-)Entwicklung ein. Jour Fixes und agiles Projektmanagement sicherten in der Entwicklungsphase die kontinuierliche Abstimmung zwischen Fachabteilungen und externen Partnern.

Technische Infrastruktur

3D Importer: Import von 3D-Modellen in den Formaten .gltf/.glb, .dae, .geoJSON sowie .obj bis zu einer maximalen Dateigröße von 100 MB.
3D Draw & 3D Messen: Zeichnen- und Mess-Funktion.
Sichtperspektiven: anpassbare Ansichten zur Analyse von Sichtachsen und mit Schattenwurfsimulation.
Ausblenden von Objekten: flexibles Arbeiten mit dem 3D-Stadtmodell mit Abriss-Simulator.
3D-Karte Drucken: Export eines Kartenausschnitts als PDF zum Druck.

Software & Hardware:

Grundlage ist das Masterportal: webbasiertes Open-Source-Tool, das einen Webserver benötigt, über den eine gebaute und entsprechend konfigurierte Masterportal-Instanz als 3DProjektplaner bereitgestellt werden kann. Bei der Konfiguration des Masterportals muss das Werkzeug 3D Modeller aktiviert werden (Dataport).
Zur Visualisierung und zu Analysezwecken benötigt der 3DProjektplaner webfähige Geodaten.
Für die Nutzung des 3DProjektplaners ist keine spezielle Hardware erforderlich.

Schnittstellen & Standards:

Das Masterportal setzt auf:

OGC-konforme Geodatendienste (= Open Geospatial Consortium);
Web Map Services (=WMS), Schnittstelle zum Abrufen von Auszügen aus Karten) und Web Feature Services (WFS), webgestützter Zugriff auf Geodaten innerhalb eines Geoinformationssystems;

sowie für das 3D-Stadtmodell auf den

CityGML-Standard (Anwendungsschema zur Speicherung und zum Austausch von virtuellen 3D-Stadtmodellen)

und

3DTiles-Dienste (Streamen und Rendern massiver 3D-Geodateninhalte).
Für die Erstellung von Export- und Druckdateien muss ein MapFishPrint-Service bereitgestellt und im 3DProjektplaner konfiguriert werden.
Offene Schnittstellen und Datenformate ermöglichen die flexible Ergänzung weiterer Datensätze.

Datengrundlagen

Geodaten:

Daten zu Planungsrecht wie Bebauungspläne, Flächennutzungspläne und Rahmenplanungen / Masterpläne
weitere relevante Fachdaten wie
Denkmalschutz;
Gebiete mit sozialen Erhaltungsverordnungen;
Luftbilder und Schrägluftbilder.