Digital Twin für Sarajevo

Um Sarajevo besser zu verstehen, hat die Professur von Hubert Klumpner unter der Leitung der Forschungsgruppe von Post-Doc Michael Walczak das erste computergestützte 4D Modell für die Stadt und den Kanton Sarajevo entworfen. Es verbindet quantitative und qualitative Daten, um komplexe Planungsentscheidungen treffen zu können. Die Daten für diesen ersten Digital Twin der Stadt haben Forschende in Sarajevo mit einem mobilen Labor namens «Studio Mobil» erhoben.

Das Resultat ist ein «digitales urbanes Imaginarium» der gebauten und natürlichen Umwelt. Es enthält Informationen zur Infrastruktur, Mobilität, Energie, Wasser, Luft- und Bodenqualität, aber auch zum Verhalten der Menschen und zur Demografie. «Um die Komplexität der Stadt abbilden zu können, brauchen wir neue Methoden, Prozesse und Technologien», sagt Klumpner.

Der Digital Twin verbindet verschiedene Massstäbe und berücksichtigt Topografie, Klima, jedes Gebäude und jedes Fahrzeug. Das Modell bildet den Energieverbrauch zu jeder Tages- und Nachtzeit ab, um das Verhalten der Personen in der Stadt darstellen zu können. Sie werden als «agents» im Modell abgebildet mit Hilfe von Machine-Learning Algorithmen. So kann die Simulation nachvollziehen, wie sich einzelne Menschen bewegen, wo sie wohnen, wie sie arbeiten.

Der Digital Twin beinhaltet die gebaut und die natürliche Umwelt, aber auch sozialwissenschaftliche Daten wie etwa die diversen kulturellen, ethnischen und religiösen Prägung verschiedener Quartiere. Der mehrdimensionale Plan berücksichtigt neben der räumlichen insbesondere die zeitliche Dimension in der Stadtplanung. So lässt sich beispielsweise jede einzelne Sekunde des Verkehrsverhaltens nachvollziehen und in Echtzeit visualisieren.

Die Forschenden vertrauen den digitalen Daten nicht blind, vor Ort wurden die Simulationen überprüft und kalibriert. Das «Studio Mobil» war in den neun Stadtquartieren an strategischen Stellen präsent für öffentliche Anhörungen. Gleichzeitig hat man eine Kartografie der Windbewegungen erstellt und das Verkehrsverhalten aufgezeichnet. So verknüpft die Forschung quantitative und qualitative Daten und ermächtigt die Bevölkerung in dem Prozess. «Wir planen keine smarte City, wir arbeiten mit smarten Leuten an der Zukunft ihrer Stadt», sagt Klumpner.

Bisher wurde die Stadt als lineares Gebilde entlang einer Einbahnstrasse in einem Flusstal gedacht. Der neue Masterplan beschreibt die Stadtentwicklung rund um den Stadtberg als grünes Herz. Er fokussiert auf die Querbeziehungen im Tal und berücksichtigt dabei auch die Hangsiedlungen, wo 40 Prozent der Bevölkerung wohnen. Aktuell gehört Sarajevo zu den zehn Städten weltweit mit der schlechtesten Luftqualität. Der Plan sieht nicht-fossile Energieträger für Transport und Heizung vor. Zudem sollen die Waldflächen geschützt und regeneriert werden, um die Luftqualität in der Stadt zu verbessern.

Um alternative Stadtplanungen zu realisieren, verwendet das kantonale Planungsamt den Digital Twin bereits. Das digital Modell ist kein fixer Plan, sondern ein Planungswerkzeug für die Entscheidungsfindung. Es verknüpft diverse Parameter und bildet so die Vielschichtigkeit eines urbanen Gefüges ab. Und mit dem Zwilling können die Planer Szenarien simulieren und sehen, wie sich zum Beispiel eine neue Strasse auf den Verkehrsfluss oder die Luftqualität auswirkt.

Der Digital Twin war die Grundlage für öffentliche Anhörungen, die in Bosnien und Herzegowina gesetzlich vorgeschrieben sind für Planungen und die bis Ende April stattfanden. Die Forschenden sprechen von «bottom-up Simulationen». Um den Digital Twin besser zugänglich zu machen, haben sie ein physisches Modell der Stadt gebaut, das mit Projektionen überlagert wird. Ein webbasiertes Modell erlaubte Personen, sich auch aus der Ferne zu beteiligen. Manche Schlüsselorte der Stadt wurden im Massstab 1:1 animiert, um sie anschaulich zu vermitteln.  

Die Veranstaltungen fanden in allen neun Stadtgemeinden von Sarajevo statt, ihre Inputs fliessen nun ein in das Modell. Eine begleitende Ausstellung tourt derzeit durch die sechs westlichen Balkanstaaten und wird ab Februar 2025 im Museum für angewandter Kunst in Belgrad zu sehen sein.

1984 fand in Sarajevo die Winterolympiade statt. Von 1992 bis 1995 tobte der Krieg. Heute, fast 30 Jahre später hat sich die Stadt gewandelt. Ende April waren 18 Bürgermeister aus der Ukraine in Sarajevo zu Gast um sich zu informieren, wie sich eine Stadt nach einem Kriegszustand neu erfinden kann – unterstützt mit neuen digitalen Planungswerkzeugen.