Urbanes Leben

Die Beschleunigung von Planungs- und Genehmigungsprozessen durch die Einführung digitaler Anwendungen ist ein zentrales Ziel der Digitalisierungsstrategie des Hamburger Senats. In der Stadtentwicklung nimmt die Stadt Hamburg mittlerweile eine deutschlandweite Vorreiterrolle ein. Zu den erfolgreichen und auch überregional beachteten Lösungen gehören unter anderem das digitale Partizipationssystem „DIPAS“, die digitale Verfahrensführung für die Bauleitplanung „DiPlanung“ sowie der 3DProjektplaner.

Mit der Entwicklung Urbaner Digitaler Zwillinge eröffnen sich weitere Möglichkeiten für die Stadtentwicklung. Bislang stehen Stadtplanerinnen und Verwaltungsmitarbeitern zur Prüfung von Bauvorhaben und bei der Entwicklung städtebaulicher Ideen in frühen Phasen oftmals nur gedruckte Pläne und Visualisierungen zur Verfügung. Ein Digitaler Zwilling ist vereinfacht ausgedrückt die virtuelle Darstellung der realen Welt. Durch die Verknüpfung bereits bestehender städtischer Modelle, Prozesse und Daten vereinfachen und beschleunigen Digitale Zwillinge die Planung und können unter anderem das Durchspielen unterschiedlicher Szenarien und Simulationen – also ein „Was wäre, wenn…?“ – ermöglichen.

Mit dem Projekt „Connected Urban Simulations“ (CUS) setzt Hamburg einen wichtigen Impuls für eine moderne, datenbasierte und nachhaltige Stadtplanung – und erprobt in den nächsten Monaten, wie digitale Werkzeuge Planungsqualität erhöhen und Prozesse beschleunigen können. Das neue Tool zur Lärmsimulation macht Umweltauswirkungen bereits zu Beginn eines Projekts sichtbar und hilft Planerinnen und Planern bei ihrer Entscheidungsfindung, so Mateusz Lendzinski von der Behörde für Stadtentwicklung und Wohnen.

Das Tool wurde zwischen Mai 2024 und Dezember 2025 im Rahmen des bundesweiten Modellprojekts Connected Urban Twins (CUT) entwickelt, das von der Senatskanzlei Hamburg, Amt für IT und Digitalisierung, als Projektleitung koordiniert und vom Bundesministerium für Bauen, Wohnen und Stadtentwicklung im Rahmen der Modellprojekte Smart Cities (MPSC) gefördert wurde.

Frühzeitige Bewertung von Umweltwirkungen für schnellere Planung

Städte stehen vor der Herausforderung, immer komplexere Bau- und Entwicklungsprojekte schnell und zugleich qualitätsvoll planerisch vorzubereiten, um damit eine zügige Umsetzung zu unterstützen. Bislang fehlten leicht zugängliche Instrumente, um in sehr frühen Planungsphasen abzuschätzen, welchen Lärmimmissionen neu geplante Nutzungen ausgesetzt sind und inwieweit diesen durch geeignete Maßnahmen begegnet werden muss. 

CUS setzt genau hier an: Das Projekt verfolgt das Ziel, Umweltauswirkungen frühzeitig sichtbar zu machen und damit eine frühzeitige Entscheidungsfindung zu ermöglichen. Damit können Planungsabläufe beschleunigt werden.

So funktioniert das neue Simulationstool

Die Anwendung basiert auf der Open Source Software Masterportal (www.masterportal.org) und der Urban Model Platform, einer IT-Infrastruktur zur Bereitstellung von Analysen und Simulationen. Nutzerinnen und Nutzer können eigene Planungsszenarien erstellen, indem sie das Untersuchungsgebiet definieren und etwa Gebäude oder bauliche Vorhaben skizzieren oder Attribute wie Verkehrsmengen oder Geschwindigkeiten anpassen.

Sobald ein Szenario definiert ist, lassen sich Verkehrslärmberechnungen starten. Diese Berechnungen werden dezentral auf Servern der beteiligten Institution ausgeführt und anschließend im Masterportal visualisiert – etwa als Isophonen (Lärmkarten) oder als in der Höhe differenzierte Lärmpegel direkt vor der Fassade des untersuchten Gebäudes. Die Ergebnisse können interaktiv abgefragt und untersucht werden.

Verkehrslärmsimulation auf Basis präziser Daten

Für die Lärmberechnung wurde das Open-Source-Modell NoiseModelling v4 der französischen Universität „Gustave Eiffel“ in Hamburg implementiert. Für die Berechnung von Verkehrslärm wird der EU-Standard “CNOSSOS-EU” verwendet. Damit das Lärmmodell gültige Ergebnisse für Hamburg liefern kann, fließen viele Informationen ein Hierbei handelt es sich um umfangreiche Straßen- und Gebäudedaten, Geländemodelle und Oberflächeninformationen sowie detaillierte Koeffizienten für Fahrzeuge und Straßenoberflächen. 

Die Datensätze wurden so aufbereitet, dass sie als Basis für Simulationen im gesamten Hamburger Stadtgebiet genutzt werden können.

Erprobung KI-gestützter Windsimulationen

Neben dem Verkehrslärmmodell wurde zusätzlich die kommerzielle KI-gestützte Windsimulationslösung infrared.city testweise angebunden. Dies zeigt, wie externe Anbieter über offene Schnittstellen in öffentliche Planungsprozesse integriert werden können; ein Ansatz, der u.a. die technologische Vielfalt der öffentlichen Plattform stärkt.

Open Source als strategisches Fundament

CUS setzt konsequent auf Open-Source-Technologien. Die Urban Model Platform nutzt offene OGC-Standards und ermöglicht die herstellerunabhängige Integration verschiedenster Modelle. Alle zentralen Komponenten werden über OpenCoDE für andere Städte und Projektpartner bereitgestellt. Damit fördert Hamburg eine übertragbare, transparente und flexible digitale Infrastruktur, die langfristig ausbaufähig bleibt.

Breite Zusammenarbeit in Hamburg
Das Projekt wurde von einem starken Konsortium getragen:

• Senatskanzlei Hamburg, Amt für IT und Digitalisierung –Gesamtkoordination Connected Urban Twins (CUT)
• Behörde für Stadtentwicklung und Wohnen (BSW) – Projektleitung und fachliche Anforderungen
• Landesbetrieb Geoinformation und Vermessung (LGV) – technische Umsetzung, Masterportal, Urban Model Platform, Modellbereitstellung, Datentransformation
• Hamburg Port Authority (HPA) – Visualisierung und Integration der Windsimulation in 3D-Engines
• City Science Lab der HafenCity Universität (HCU) – Weiterentwicklung der Urban Model Platform, Scenario Explorer und experimentelles Scenario Discovery
• Dataport AöR – Mitwirkung an der Weiterentwicklung des Scenario Explorers
• Die enge Zusammenarbeit von Verwaltung, Forschung und städtischen Unternehmen ist ein Markenzeichen des Projekts.
   

Ausblick

CUS wurde als Minimum Viable Product (MVP) innerhalb des CUT-Projektes umgesetzt. Die Pilotierung mit Fachämtern und stadtgesellschaftlichen Akteuren wird über das Projektende hinaus fortgeführt, um Praxiserfahrungen zu sammeln und die Werkzeuge weiter zu qualifizieren.

Parallel dazu wird die Urban Model Platform des Landesbetriebs Geoinformation und Vermessung als Teil der Urban Data Platform Hamburg (www.urbandataplatform.hamburg) verstetigt und dadurch fachübergreifend nutzbar. Dies schafft die Grundlage für die Integration weiterer Simulationsmodelle und eine fortlaufende Erweiterung des Funktionsumfangs. Gefördert wird somit der Aufbau eines offenen, dynamischen Ökosystems für urbane Simulationen.