Stadt Essen Vermessungs- und Katasteramt Quo vadis

In seinem Bestreben, die Bezirksarbeit durch aktuelle, praxisbezogene Themen, insbesondere auch für jüngere VDV Mitglieder, interessant zu gestalten, konnte der Bezirksvorsitzende Friedrich Koch den neuen Leiter des Essener Amtes für Geoinformation, Vermessung und Kataster, Dr. Frank Knospe, als Vortragenden und Veranstalter gewinnen.

Dr. Knospe referierte gemeinsam mit 4 Co-Referenten über den aktuellen Stand der Vermessung und des Katasters in Essen und gab einen Ausblick auf die mittel- und langfristige Entwicklung der Technologien und deren Einfluss auf einen möglichen gesellschaftlichen Wandel.

Nach einer sehr verbindlichen Begrüßung stellte Dr. Knospe die Themen und Referenten vor. Es zeigte sich, dass diese Veranstaltung mit insgesamt 5 Vorträgen weit über den üblichen Rahmen hinausging.

1. Erfahrungen bei der Umstellung des Liegenschaftskatasters auf ALKIS (Wolfgang Prause)

2. Energienutzungsplan (Melanie Gleißner)

3. 3D-Stadtmodell Essen die Geschichte vom Neuanfang (Thomas Brune)

4. Zentrale Dienstleistungen für den Konzern der Stadt Essen im Wandel Multisensorik in der Vermessung? (Gerhard Vossen)

5. Vermessungs- und Katasteramt Quo vadis? Dr. Frank Knospe

Wolfgang Prause erläuterte als erster Vortragender durchaus kritisch die
Erfahrungen bei der Umstellung des Essener Liegenschaftskatasters von ALB und ALK auf ALKIS

ALB      Automatisiertes Liegenschaftsbuch

ALK      Automatisierte Liegenschaftskarte auf

ALKIS   bundeseinheitliches, amtliches Liegenschaftskatasterinformationssystem

Obwohl man in Essen sehr spät mit der Umstellung begonnen hatte, nicht zuletzt in der Erwartung, dann von Kinderkrankheiten verschont zu werden, gab es offensichtlich mehr Probleme als erhofft.

Die Erwartungen an ALKIS waren u.a.:

•Alles wird schneller und einfacher

•Mit weniger Personal das Gleiche (oder mehr) schaffen

•Keine Kinderkrankheiten in der Software, weil wir spät umstellen

•Keine Redundanz mehr bei Buch und Karte

u. v. m.

Die Realität:

ALKIS ist bei der Übernahme von Vermessungsschriften langsamer als ALK + ALB (möglicherweise bedingt durch Überlastung der DV Infrastruktur des "Deutschlandhauses");

Angaben zu Baulasten, Denkmälern, Umlegungen u. Sanierungsinfos fehlen;
Migration von Kreisen erfordert manuelle Nacharbeit;

(anfänglich) komplizierte Bearbeitung durch "tausend Werkzeuge";

einige ältere Mitarbeiter waren überfordert.

Anmerkung: Eine gleichzeitige Umstellung des Betriebssystems und der über viele Jahre bewährten Anwendersoftware, ohne Probleme, das wäre die eigentliche Überraschung gewesen.

Und nun?

Der Produktivbetrieb mit dem System läuft und man plant für die Zukunft:

- Verbesserung des Ist-Zustandes durch Nachbearbeitung

- Qualifizierung des Katasters zu Analysezwecken

- open data

- Katasterkarte online

- Vermessungsunterlagen online

- Grundstücksinfos jederzeit und überall per Smartphone abrufbar? (Flurstücks-IP?)

(mit IPv6 sind über das Internet praktisch unbegrenzt viele Objekte adressierbar)

- Umkehrung des Datenflusses vom Bürger in das Kataster?

- 3D-Kataster (GeoInfoDok 7.0)

- 4D-Kataster? (Zeit)

Siehe auch "Wolfgang_Prause_ALKIS_ESSEN_040915.pdf"

"Energienutzungsplan" (Melanie Gleißner)

Ob Klimawandel (Kyoto Protokoll), Endlichkeit fossiler Energieträger, steigende Energiekosten, Projekte wie "Innovation City" in Bottrop oder Musterquartiere für Energie-Effizienz im Ruhrgebiet, das Thema Energie gewinnt massiv an Bedeutung.

Dieser Tatsache trägt das Essener Amt für Geoinformation, Vermessung und Kataster durch die Erstellung eines Energienutzungsplanes Rechnung.

Bei der Erstellung orientiert man sich am Konzept des Energienutzungsplans von Bayern.

Der Energienutzungsplan ist das Informelle Planungsinstrument für die zukünftige energetische Entwicklung der Gemeinde (Vergleichbar mit dem Flächennutzungsplan -FNP)

Er ist die Basis für Energieeinsparung, ‐Effizienz und Umstellung auf regenerative Energieträger und strategisches Element für:

-       Politik, Hausbesitzer / Wohnungswirtschaft

-       Gewerbe und Industrie

-       sowie Koordination der regionalen Energieressourcen und -projekte

Methodik: Für alle Gebäude erfolgt eine Bestands‐ und Potenzialanalyse (vom Kleinen ins Große)

Es werden dazu folgende Basisdaten ermittelt:

·         Wärmebedarfsermittlung für Wohngebäude:
siedlungsbezogen oder gebäudebezogen

·         Wärmebedarfsermittlung für Nicht‐Wohngebäude

·         Energieinfrastruktur

·         Energiepotenziale

Ausgehend von der Gebäudegeometrie, dem Gebäudealter, Heizverhalten usw., erfolgt die Berechnung für jedes einzelne Wohngebäude.

Basierend auf den Basisdaten werden Energiekonzepte ‐ Handlungsszenarien entwickelt:

·         Gebiete mit regenerativen Energien (zentral)

·         Gebiete zum Aufbau von Wärmenetzen (zentral)

·         Gebiete mit dezentralen Versorgungskonzepten

Es folgt ein Vergleich von theoretischem und tatsächlichem Wärmebedarf, z.Z. werden die Jahresverbräuche von Gas, Stromspeicher und Wärmepumpen ausgewertet, Ölheizungen und Fernwärme sollen folgen. Damit wäre der Großteil der Energieversorgung bekannt und ein praxisnaher Soll-Ist Vergleich möglich.

Das aus den Daten erstellte Differenzmodell (Bauphysik/Nutzerverhalten), dient der Ableitung von Handlungspotenzialen, die per Web Portal für Hausbesitzer, Handwerk etc.
zugänglich gemacht werden.

Durch Vernetzen und Crowdsourcing von Energiedaten soll die Datenbasis weiter verbessert werden.

Siehe auch "Melanie_Gleißner_Energienutzungsplan_040915.pdf"

3D-Stadtmodell Essen, die Geschichte vom Neuanfang (Thomas Brune)

Das 3D Stadtmodell des Vermessungsamtes Essen wird einigen Kolleginnen und Kollegen noch in guter Erinnerung sein; der Vorgänger von Dr. Knospe, Werner Kullik, hat es Anfang 2012 dem VDV Bezirk Essen vorgestellt. Das Modell ist im Maßstab 1:500 auf einem 3D Drucker ausgegeben worden. Es hat sich u.a. sehr gut bewährt bei der Beurteilung schwieriger Sachverhalte durch fachfremde Gremien.

Das Problem bei diesem Modell war die Datenhaltung. Es setzte sich aus Einzelteilen zusammen (LoD1, POI´s*), Gelände, etc.) die filebasiert abgelegt waren.

Deshalb beschloss die Amtsleitung im Jahre 2006 den Aufbau eines neuen, datenbankgestützten 3D-Modells.

*) 3D-Gebäudemodelle werden nach dem Detaillierungsgrad, dem Level of Detail (LoD), bezeichnet.
 (LoD1) auch Klötzchenmodell genannt >. Gebäude erhalten einheitlich ein Flachdach.
(LoD2) stellt die Gebäude mit den Standarddachformen Flachdach, Pultdach, Satteldach, Walmdach, Krüppelwalmdach, Mansardendach, Sheddach und Zeltdach oder als Mischform dar.

(POI) Point of Interest

Durch den Einkauf eines stadtweiten Dachmodells, das aus Luftbildern der Solarpotentialanalyse abgeleitet war, erwartete man eine nachhaltige Verbesserung der Dachdarstellungen. Da bei diesem Dachmodell kein direkter Bezug zu den ALK Daten besteht, erwies sich jedoch die Fortführung als zu aufwändig.

Auch ein 2014 durch GeoBasis NRW ausgeliefertes LoD2-Modell löste das Problem nicht, es basiert auf ALK-Grundrissen von 2012 und Laserscanndaten von 2007/2008.

Beurteilung

Der Grundriss ist gut, aber das Dachmodell ist nicht brauchbar (Fehler in den Firsthöhen von ca. 35 cm gelten zwar als noch vertretbar, aber die Differenzen der Traufhöhen von 1,70 m führen zu falschen Dachneigungen. Damit ist es für Analysen (z.B. Verschattung, Solarpotential) nicht geeignet.

Aus den bisherigen Erfahrungen resultiert, dass nach der Umstellung des Essener Katasters auf ALKIS die Neuableitung eines fortschreibbaren 3D-Gebäudemodells im LoD1 und LoD2, mit ALKIS-Daten (AX-Gebäude, AX-Bauteil und andere) erforderlich ist.

(AX-Gebäude, AX-Bauteil und andere) bezeichnen ALKIS Objektarten)

Das „neue“ Modell soll ein Gebrauchsmodell sein mit direkter Anbindung von geoinformatorischen Daten,
die es ermöglichen, Analysen mit und im 3D-Modell zu erstellen.

Es wird in 4 Phasen erstellt:

1. Ableitung eines Grundmodells aus Laserscandaten von 2014 in einem 25cm Raster.

(Problemfälle Brücken)

2. Bereinigung des Grundmodells mit Hilfe der in ALKIS gespeicherten Brücken durch Einführung von Bruchlinien

3. Nach Fertigstellung des Basismodells erfolgt die Verfeinerung und Aktualisierung durch Einarbeitung von vermessungstechnischen Aufnahmen. Dazu werden die Aufnahmen in reine Bruchlinien und Punktinformationen überführt

4. In Planung: Einarbeitung (Einrechnung) von in AKLIS vorhandenen Linieninformationen, z. B. Böschungslinien, Straßenbegrenzungslinien etc. zur Verdichtung der Bruchlinien

Einarbeitung von terrestrischen Laserscan-Aufnahmen (z. B. Mobile Laserscanning) zur Modellaktualisierung und Verbesserung

Siehe auch "Thomas_Brune-3D-Stadtmodell_Essen_110915.pdf"

Zentrale Dienstleistungen für den Konzern der Stadt Essen im Wandel Multisensorik in der Vermessung? (Gerhard Vossen)

Die Abteilung 3 ist mit 38 Mitarbeitern die größte des Amtes 62. Mit täglich 6 Messtrupps im Einsatz repräsentiert sie ein leistungsstarkes Ingenieurbüro.

Aufgabenbereiche im Überblick:

Hoheitliche Vermessung (Liegenschaftsvermessungen)

Grenzfeststellungen, Grundstücksteilungen u. Gebäudeeinmessungen für das Liegenschaftskataster

Ingenieurgeodäsie

Projektarbeiten für Planung, Bauausführung und Bestandsdokumentation

Absteckung

Monitoring / Überwachung / Beweissicherung

Die Ingenieurgeodäsie beinhaltet

• mehr als nur die Durchführung technischer Vermessungen

• einen kompletten Methodenansatz zur Auswertung und Modellierung der Messgrößen

• eine kompetente Bearbeitung geometriebezogener Fragestellungen unter Berücksichtigung des Wirtschaftlichkeitsprinzips

• die durchgreifende Qualitätsbeurteilung von der Planung über die Messung bis zur Auswertung und Interpretation

• Aufgabenstellungen im interdisziplinären Umfeld und erfordert besondere Kenntnisse und Verständnis für übergeordnete Prozesse der Nachbardisziplinen

Für den Einsatz heutiger und zukünftiger Technologien ist ohne Zweifel eine qualifizierte Ausbildung unverzichtbar…

Zukunft und Fortschritt der Ingenieurgeodäsie

Die Technik (Messinstrumente und Sensoren) zeigt einen rasanten Wandel und die Aufgabenstellung in den kommunalen Anwendungen entwickelt sich zu einer Raumbeobachtung

Von der Totalstation (Tachymeter), über GNNS Empfangssysteme (GPS), Digital Nivelliere, terrestrische und kinematische (mobile) Laserscanner, uvm. bis hin zu UAV-Systemen (unmanned aerial vehicle) reicht das Gerätespektrum.

Einige Aufgabenstellungen, über die in der Zeitung immer wieder berichtet wird, sind:

Prozessbegleitung z.B. der Grundwasser- und Geländehebung im Essener Norden, sowie die „Montags-Löcher".

Auch die aktuelle Entwicklung der Multisensorik wird in der Praxis gründlich getestet.

Dabei wird ein Messfahrzeug mit zahlreichen Sensoren ausgerüstet.

Eine Messfahrt erzeugt und registriert automatisiert umfassende Basisdaten in gewaltigen Mengen:

• Bilder (360° Panoramafoto)

• Messpunkte im Bereich < 1cm (2D & 3D Laserscanner)

• Indikation Straßenaufbau / Untergrund (z.B. Georadar, Thermalkamera, etc.)

Welche Erfahrungen liegen vor?

Die umfassende Sammlung räumlicher Daten einer Stadt ermöglicht Mehrfachnutzung in vielerlei Hinsicht und Fragestellungen.

• Straßenoberflächen

• Gebäude

• Vegetation

Derzeitiges Fazit:

• Gravierende Zeitersparnisse bei der örtlichen Erfassung

• Umfangreiche Datengewinnung und Visualisierung

• Deutliche Reduktion möglicher Gefährdungen für Mitarbeiter

• Geringere / Keine Verkehrsbehinderungen

• Hoher Investitionsaufwand für Erfassung / Auswertung

• Qualifizierte Mitarbeiter unverzichtbar

• Erste Tests zur Erzeugung von Bruchkanten und Profilen zeigen hohen manuellen Nachbearbeitungsbedarf. Ob die potenziellen Nutzer die Datenfülle, z. B. für eine innerstädtische Straßenplanung / Trassierung effektiv nutzen können, wird die nähere Zukunft zeigen…

Das Leistungsspektrum der Abteilung 3 ist beeindruckend. Da auch Aufträge von Privatkunden angenommen werden, stimmte die etwas besorgt klingende Nachfrage eines Teilnehmers, ob auch noch Aufträge an Ing.-Büros vergeben werden, nachdenklich.

Siehe auch "Gerhard_Vossen_Zentrale_Dienstleistungen_im_Wandel_Multisensorik.pdf"

Quo vadis? (Dr. Frank Knospe)

Dr. Knospe skizzierte in seinem abschließenden Vortrag einen durch den rasanten Fortschritt der Technik angestoßenen Kulturwandel.

Sensorik und Analytik, Smart Devices und big data, *) der Bürger 2.0,

das sind die Motoren dieses Wandels.

Der Bürger kann zum wichtigsten Geomatiker des Landes werde!

*) Smart Devices sind elektronische Geräte, die kabellos, mobil, vernetzt und mit verschiedenen Sensoren ausgerüstet sind.

Open data (z.B. NRW Atlas, Hansestadt Hamburg):

Open Data bedeutet die freie Verfügbar- und Nutzbarkeit von – meist öffentlichen – Daten.

Big Data bezeichnet Datenmengen, die zu groß oder zu komplex sind oder sich zu schnell ändern, um sie mit händischen und klassischen Methoden der Datenverarbeitung auszuwerten. Mit Big Data wird oft auch der Komplex der Technologien beschrieben, die zum Sammeln und Auswerten dieser Datenmengen verwendet werden.

Data Mining ist eine Metapher für einen Datenberg, in dem nach neuem Wissen/Informationen „gegraben“ werden soll), insbesondere durch Anwendung statistischer Methoden und intelligenter Algorithmen.

Data Mining» wird die Auswertemöglichkeiten von «Big Data» revolutionieren!

Wir stehen erst am Anfang eines langen Prozesses, in dem sich die Gesellschaft neu erfinden wird:

Die Korrelation von Daten bestimmt unser Handeln!

Dem «Internet of Things», in dem die Objekte miteinander kommunizieren und interagieren werden, gehört die Zukunft.

Es gilt, sich zukünftig damit auseinander zu setzen, dass sich bisher übliche Arbeitspraktiken umkehren:

Nicht wir werden uns mit unseren Instrumenten, Messungen, Darstellungen oder Karten ins Feld begeben, sondern die Landschaft wird zu uns kommen!

Dank elektronischer und digitaler Hilfsmittel werden Messungen direkt aufgenommen und Daten anhand festgelegter Algorithmen zeitgleich berechnet.

Die mit Smart Devices verbundenen Sensoren werden genauer und durch Miniaturisierung zahlreicher.

Die zur Verfügung stehenden Informationen werden durch Open-Data und Cloud-Technologien explodieren: die Zukunft liegt in Algorithmen!

Adresse und Flurstück werden sich im IT Zeitalter überleben, die IP-Adresse (IP v6) kann zum Ordnungsbegriff werden.

Dadurch könnte sich das Adressierungssystem der räumlich eindeutigen Objekte des Katasters in Richtung des «Internet of Things» entwickeln!

Auf diese Weise würde ein hochdynamisches System entstehen!

Der Gesetzgeber muss sich mit Regelungen über Algorithmen auseinandersetzen.

Es gilt, einen strategischen Ansatz zu entwickeln zur Bereitstellung künftiger Dienstleistungen und Neuverteilung von Aufgaben sowie zur Schaffung der gesetzlichen Grundlagen.

Die Frage ist, wie sich dieses komplexe System durch die Veränderung von gesellschaftlichen Ansprüchen weiterentwickeln wird?

Wie wird sich z. B. das Liegenschaftskataster in Essen mit seinen ungefähr 300.000 Objekten (Flurstücke und Gebäude) und deren Fortführung verändern?

Sicherlich werden auch zukünftig die amtliche Vermessung und das Katasterwesen die benötigten Daten für die wirtschaftliche Entwicklung liefern (Garantie der Eigentumsverhältnisse im modernen Rechtsstaat).

Aber geht die Entwicklung hin zu 3D oder gar zu 4D (zeitliche Komponente)?

Wie wird es mit der Öffnung der Daten gegenüber dem «vernetzten Bürger 2.0» aussehen, der in der Lage ist, selbst sachdienliche Informationen anzufügen oder gar rechtlich verbindliche Veränderungen anstoßen kann?

Das würde die «gesellschaftlich-dynamische Dimension» des zukünftigen Katasters (= 5D) bedeuten, denn sobald ein Objekt ergänzt oder verändert wird, hat dies direkt oder indirekt Auswirkungen auf andere Objekte, zum Beispiel, wenn es um Grenzabstände oder um Funktionalitäten geht.

Es ist heute nicht vorstellbar, was dies bedeutet:

Fest steht, dass das Gemeingut zwischen privatem und öffentlichem Sektor dazu führt, dass die Verwaltung zum

·         Sammelbecken (Daten),

·         Regulativ (bewertende Synthesen) und

·         Kumulativ (Zusammenschau von Wissen) werden wird.

Fest steht außerdem, dass es neben den Punkten, Linien und Flächenobjekten

·         auch noch sogenannte aggregierte Objekte (Daten),

·         virtuelle Objekte (Synthesen) und

·         Algorithmen (Abläufe) geben wird.

Siehe auch "Dr._Frank_Knospe_Digitale_Revolution_040915.pdf"

Das sind z. T. ausgesprochen spannende Gedanken und der zu erwartende technologische Fortschritt steht einer Realisierung voraussichtlich nicht entgegen. Denkt man z.B. im Zusammenhang mit einem dynamischen 5D Kataster an Fukushima, Spionage, oder Cyberkrieg, und daran, dass Murphys Gesetze weder durch nationale noch durch EU-Gesetze außer Kraft gesetzt werden können, dann tritt man unwillkürlich erst einmal auf die Bremse.

Herrn Dr. Knospe möchte ich im Namen des VDV-Bezirks Essen noch einmal ganz herzlich danken, für die interessante und professionell organisierte Veranstaltung. Ein besonderer Dank gebührt auch den Mitarbeitern/in Thomas Brune, Melanie Gleißner, Wolfgang Prause und Gerhard Vossen, die Ihre Beiträge speziell für den VDV Bezirk Essen aufbereitet, vorgetragen und die Folien / Quellen als pdf zur Veröffentlichung auf der VDV Homepage www.vdv-online.de, freigegeben haben. Diese Dateien finden Sie unten.

(Die vorstehende Zusammenfassung besteht im Wesentlichen aus gekürzten Passagen der online gestellten Folien.)