Bachelorarbeit: Analyse eines Stadtquartiers mittels 3D

Transcrição

Fachbereich Raum- und Umweltplanung
Computergestützte Planungs- und Entwurfsmethoden in Städtebau und
Architektur
Pfaffenbergstraße 95, 67663 Kaiserslautern, Deutschland
Bachelorarbeit:
Analyse eines Stadtquartiers mittels 3D-Modellierung
Gutleutviertel | Frankfurt am Main
Bearbeiter:
Paul Renner
Oliver Weber
Betreuer:
Prof. Dr-Ing. Bernd Streich
Dipl.-Ing. MSc Jan-Philipp Exner
Dipl.-Ing. Stefan Höffken
Abgabedatum: 14.03.2011
Verfassungserklärung
Hiermit versichere ich, dass ich die beiliegende Bachelorarbeit mit meinem
Partner selbstständig verfasst und keine anderen als die angegebenen
Quellen und Hilfsmittel benutzt habe. Ich bin inhaltlich verantwortlich für
Kapitel 4.3 und 4.5 der Bachelorarbeit.
Paul Renner
März 2011
Hiermit versichere ich, dass ich die beiliegende Bachelorarbeit mit meinem
Partner selbstständig verfasst und keine anderen als die angegebenen
Quellen und Hilfsmittel benutzt habe. Ich bin inhaltlich verantwortlich für
Kapitel 4.1 und 4.2 der Bachelorarbeit.
Oliver Weber
März 2011
Inhaltsverzeichnis
1.
Einleitung......1
1.1
Einordnung des Themas und Motivation
1
1.2
Zielsetzung und forschungsleitende Fragen
3
1.3
Aufbau und Methodik
4
1.4
Ablauf
6
2.
Theorie9
2.1
Visualisierung in der räumlichen Planung
2.2
Anwendungs- und Darstellungsmöglichkeiten
12
2.2.1
2D und 3D
12
2.2.2
Level of Detail (LOD)
16
2.2.3
Volumenmodellierung
19
2.3
Benutzte Modellierungs- und Simulationsprogramme
20
2.3.1
Google SketchUp
21
2.3.2
Autodesk Ecotect Analysis
23
2.3.3
ENVI-met
25
3.
Praktischer Teil..28
3.1
Einordnung des Plangebiets
28
3.2
Planungsstand/Absicht der Stadt
35
3.3
Erstellung des LOD2 Modells mit Google SketchUp
38
3.3.1
Erste Schritte – Erstellung des Geländemodells
38
3.3.2
Modellierung der Gebäudekörper
40
3.3.3
Modellierung von Uferbereich, Straßen und Bahndamm
46
3.3.4
Einfärben und Vegetation
48
3.4
Das fertige Modell – Vorstellung und Ansichten
51
3.5
Vergleich von LOD1, LOD2 und LOD3 anhand eines
9
ausgewählten Baukörpers (Zeit und Arbeitsaufwand)
62
3.5.1
Zeitaufwand
64
3.5.2
Arbeitsaufwand
65
3.5.3
Matrix
66
4.
Analyse des 3D-Modells..68
4.1
Sichtbeziehungen
68
4.2
Wegbeziehungen
84
4.3
Verschattung
93
4.4
Bauhöhen
113
4.5
Siedlungsklimatische Untersuchung
123
5.
Umsetzungsideen129
5.1
Graffiti-Wand
129
5.2
Industriekultur
130
5.3
Gogelsches Gut – das weiße „Schloss im alten Park“
131
6.
Fazit.133
6.1
Diskussion über den Mehrwert von 3D Modellen
für planerische Aufgaben
133
6.2
Eigene Erkenntnisse und Erfahrungen
136
7.
Literatur- und Internetquellen..138
8.
Abbildungsverzeichnis..140
9.
Anhang...147
“I believe we need a ‘Digital Earth’. A multi-resolution, three-dimensional
representation of the planet, into which we can embed vast quantities of
georeferenced data.”[Al Gore, 1998]
„Es kann davon ausgegangen werden, dass der Anteil der [3D]
Visualisierungen im Planungsumfang weiter wachsen wird“
[MACH, PETSCHECK 2006: 9]
1. Einleitung
1.
Einleitung
1.1
Einordnung des Themas und Motivation
Die rasanten Entwicklungssprünge in der Computertechnologie haben zu
einer Digitalisierung der Bevölkerung geführt. Auch in der Stadtplanung hat
die
Computertechnologie
Einzug
gehalten.
Die
Arbeit
mit
Computersystemen, speziell CAD Software ist mittlerweile Standard. Sind
die ersten Anfänge der Personal Computer in den 1970’ern für den
Städtebau eher unbedeutend, ändert sich dies in den 1990’ern mit der
Einführung des World Wide Webs und den enormen Entwicklungssprüngen
bei der Computerleistung. Plötzlich ist es möglich, Daten und Pläne
elektronisch zu übermitteln und die Ergebnisse einem breitem Publikum zu
präsentieren. Der Digitale Entwurf hat die klassische Konzeption am
Reißbrett nahezu komplett ersetzt.
Die 3D Modellierung von Entwürfen stellt einen enormen Fortschritt für die
Stadtplanung dar. In der räumlichen Planung spielen speziell Aspekte wie
zum Beispiel räumliche Wirkung eine große Rolle. Diese fehlt bei klassischen
2D Planwerken in der Regel und erst mit der Umsetzung konnte der Plan auf
seine tatsächliche Wirkung hin beurteilt werden. Mithilfe von 3D Stadtmodelle
kann das Plangebiet virtuell durchlaufen werden und so neben einer
Akzeptanzsteigerung der Betroffenen, zu einer Qualitätssteigerung führen.
Das bedeutet, dass Fehlplanungen minimiert und damit enorme Kosten
eingespart werden können.
Die 3D Visualisierung kann dazu führen der Öffentlichkeitsbeteiligung neuen
Schwung zu verleihen. Das Infrastrukturprojekt Stuttgart 21 hat das Thema
Bürgerbeteiligung wieder verstärkt ins öffentliche Bewusstsein gerückt.
Visualisierung war schon immer auch ein Mittel der Kommunikation. Die
Präsentation und Vermarktung von Planung werden in Zukunft auch dank 3D
Modellen eine zentrale Rolle im Planprozess einnehmen.
|1
1. Einleitung
Die Aktualität und Zukünftig weiterhin bedeutsame Entwicklung von 3D
Stadtmodellen für die Stadtplanung war für uns ein Grund sich mit der
Thematik 3D Visualisierung zu beschäftigen. Wir persönlich erhoffen uns
dadurch
wertvolle
Erfahrungen
zu
sammeln
im
Hinblick
auf
eine
selbstständige und wissenschaftliche Bearbeitung eines konkreten Anlasses.
Der Umgang mit den in der Arbeit verwendeten Programmen und Techniken
zur 3D Modellierung, in die wir uns, neben den im Studium vermittelten
Kenntnissen, im Rahmen der Arbeit selbst beibringen müssen, sehen wir als
großen Wissensgewinn aber auch als große Herausforderung, dieses
Wissen
auch
in
der
Praxis
anzuwenden.
Den
konkreten
Untersuchungsrahmen bildet ein von der Stadt Frankfurt am Main
ausgewähltes Plangebiet, das derzeit stark diskutiert wird. Die Stadt möchte
zukünftig Stadtentwicklung stärker mit Hilfe von 3D Modellen betreiben und
anhand der vorliegenden Arbeit soll das Potenzial dazu herausgearbeitet
werden.
2|
1. Einleitung
1.2
Zielsetzung und forschungsleitende Fragen
Anhand eines konkreten Plangebiets in Frankfurt am Main soll ein 3D Modell
zur Analyse eines Stadtgebiets erstellt werden. Hierbei soll neben der
Modellierung
das
Potenzial
von
Visualisierungstechniken
in
der
Stadtentwicklung untersucht werden um den potenziellen Mehrwert von 3D
für planerische Aufgaben zu benennen.
Die 3D Visualisierung soll helfen Gesamtstrukturen sichtbar zu machen und
damit die Analyse des Plangebiets zu optimieren. Im Hinblick auf den 3D
Hintergrund der Arbeit stellen sich insbesondere Fragen bezüglich:
-
Sichtbeziehungen
-
Wegbeziehungen
-
Verschattung
-
Bebauungshöhen
-
Visualisierung von Siedlungsökologischen Einflüssen
Im Mittelpunkt der Arbeit steht die Hauptfrage, inwieweit Stadtentwicklung
mithilfe von 3D Stadtmodellen betrieben, bzw. unterstützt werden kann.
Weiter sollen folgende Fragstellungen im Laufe der Arbeit verfolgt werden:
1. Welchen Mehrwert hat der Einsatz von 3D, im Gegensatz zur
klassischen 2D Planung, im Hinblick auf die Planqualität?
2. Wird das theoretische Wissen des Planers in den Hintergrund gerückt,
da der Focus sich durch die geänderten Anforderungen einzig auf das
Modell konzentriert?
|3
1. Einleitung
1.3
Aufbau und Methodik
Im Folgenden Abschnitt soll der Aufbau der Arbeit dargestellt werden und die
methodischen Mittel erläutert werden.
Die Arbeit ist in fünf Kapitel unterteilt. Im ersten Kapitel, der Einleitung, finden
sich die Einordnung des Themas, die Zielsetzung und forschungsleitenden
Fragen sowie die persönliche Motivation der Bearbeiter.
Das zweite Kapitel handelt von den theoretischen Grundlagen der 3D
Visualisierung, auf denen diese Arbeit aufgebaut ist. Hierbei wird auf den
Vergleich zwischen 2D und 3D eingegangen und die Vorteile von 3D kurz
herausgearbeitet. Für die Arbeit werden drei Modelle erstellt, welche die
Detaillierungsstufen LOD 1 und LOD 2, bzw. LOD 2,5 besitzen (siehe auch
Aufbau und Methodik Abschnitt drei). Im theoretischen Teil wird erläutert,
was unter LOD zu verstehen ist und was dies im Einzelnen bedeutet. Ein
kurzer Einblick in die Theorie der Volumenmodellierung soll helfen zu
verstehen, vor welchem theoretischen Hintergrund das erstellte Stadtmodell
entstanden ist. Den Schluss des theoretischen Teils der Arbeit bildet eine
kurze Vorstellung der verwendeten Modellierungs- und Analyseprogramme.
Stützt
sich
der
Internetrecherchen,
theoretische
basiert
Teil
der
hauptsächlich
Schwerpunkt
bei
auf
den
Literatur-
und
vorgestellten
Programmen auf den eigenen Erfahrungen, die bei diesen Programmen
bereits vorhanden, vertieft oder neu gewonnen wurden.
Das dritte Kapitel enthält den praktischen Teil der Arbeit. Mit der Freeware
Version von Google SketchUp wird ein 3D Modell des Plangebiets erstellt.
Grundlage des Modells sind eigene Einschätzungen und die Auswertung von
Fotos aus dem Plangebiet, die im Rahmen der Ortsbegehung gemacht
wurden, sowie der Rahmenplan, der Bebauungsvorschlag und eine .dwg
Datei (.dwg-Dateien sind eine Dateiformat für CAD) mit den Grundrissen des
Plangebiets
die
uns
zur
Verfügung
gestellt
wurden.
Die
genaue
Vorgehensweise wird dabei sowohl textlich als auch bildlich detailliert
erläutert. Um den eng gesetzten Zeitrahmen der Arbeit nicht zu sprengen,
sollte sich das Modell der Arbeit auf den Detaillierungsgrad LOD 2
4|
1. Einleitung
beschränken. Allerdings hat sich eine Detaillierungsstufe zwischen LOD 2
und LOD 3, im weiteren Verlauf der Arbeit als LOD 2,5 bezeichnet, als Ideal
herausgestellt, da sich das Verhältnis zwischen Zeit- und Arbeitsaufwand als
Optimal herausgestellt hat. Zusätzlich wird noch ein vereinfachtes LOD 1
Modell erstellt, da sich dieses bei einigen der späteren Arbeitsschritte der
Arbeit besser eignet. In einem kleinen Exkurs wird ein ausgewählter
Baukörper
innerhalb
des
Plangebiets
genommen
und
in
den
Detaillierungsgraden LOD 1, LOD 2, LOD 3 modelliert. Ziel dieses Exkurses
ist es, den unterschiedlichen Zeit- und Arbeitsaufwand bei der Modellierung
der verschiedenen Detailierungsstufen zu dokumentieren. Darüber hinaus
sollen die einzelnen Stufen auf ihren jeweiligen Mehrwert bewertet werden,
sprich
die
Frage
beantwortet
werden,
wann
eignet
sich
welche
Detailierungsstufe für welchen Anlass? Ein abschließendes Zwischenfazit, in
denen erste Erkenntnisse erläutert werden, schließt das Kapitel ab.
Im vierten Kapitel wird das erstellte Modell auf ausgewählte Kriterien hin
analysiert. Untersucht werden die Kriterien Sichtachsen, Wegbeziehungen,
Verschattung, Bauhöhen und Siedlungsökologische Einflüsse. Die Analyse
der einzelnen Kriterien findet in Einzelarbeit statt. Für die Analyse von
Sichtachsen, Wegbeziehungen und Bauhöhen wird sich auf Augenhöhe im
Modell bewegt und die räumliche Wirkung der Neuplanung mit der
Bestandsbebauung anhand von Fotos miteinander vergleichen und visuell
dargestellt. Für die Verschattungsanalyse wird ein LOD 1 Modell des
Gebietes in das Programm Autodesk Ecotect Analysis importiert. Dieses
Programm
erlaubt es,
den
Schattenverlauf
eines
gesamten
Tages
gleichzeitig darzustellen, desweiteren kann man damit den Sonnen- und
Schattenverlauf für ein ganzes Jahr simulieren und anzeigen. Die
Verschattungsanalyse beschränkt sich auf die Gebäudeneuplanungen. Es
wird untersucht, inwiefern die neuen Gebäude andere bauliche Nutzungen
verschatten oder selbst verschattet werden. Bei Defiziten werden Lösungen
zur Behebung dieser benannt. Für die siedlungsklimatische Analyse wurde
das Programm ENVI-met benutzt. Da ENVI-met keine 3D Modelle
importieren kann, wurde ein auf Rastergrafik basierendes und stark
vereinfachtes zweidimensionales Modell des Plangebiets erstellt. Hierbei
musste jeder Pixel mit Attributen versehen werden um beispielsweise einen
|5
1. Einleitung
Pixel als Baum zu definieren. Jede Analyse schließt mit einem Zwischenfazit
ab und benennt in kurzen Worten den Mehrwert des 3D Modells.
Das fünfte und letzte Kapitel schließt die Arbeit ab. In einer Diskussion wird
der Nutzen von 3D Modellen in der Stadtplanung sowie zentrale
Erkenntnisse dargelegt. Im Anschluss werden persönliche Erfahrungen im
Umgang
mit
3D
Programmen
geschildert,
sowie
persönliche
Wahrnehmungen im Umfang und Rahmen einer Abschlussarbeit dargestellt.
1.4
Ablauf
Die vorliegende Arbeit stellt eine Bachelorarbeit, die Abschlussarbeit der
beiden Verfasser dar. Für die Bearbeitung der Abschlussarbeit war ein
Zeitrahmen von acht Wochen gesetzt. Aufgrund von Hochwasser nach der
Schneeschmelze und der damit verbundenen Unzugänglichkeit von Teilen
des Plangebiets wurde die Bearbeitungszeit um vier Wochen verlängert.
In der ersten Bearbeitungsphase ging es darum, sich umgehend mit der
Thematik zu beschäftigen und sich in vergleichbare Arbeiten einzulesen. In
dieser Phase wurde das theoretische Grundgerüst erstellt und geklärt,
welches Ziel mit der Arbeit erreicht werden soll. Grundsätzlich geht es um die
Frage nach dem Mehrwert von 3D Stadtmodellen hinsichtlich der
Planqualität. Für diese Phase waren zwei Wochen vorgesehen. Der
endgültige Abschluss dieser Phase zog sich jedoch wegen Weihnachten
einige Tage in die Länge.
In der zweiten Bearbeitungsphase wurde das Plangebiet in Augenschein
genommen. Durch eine Ortsbegehung wurden erste Eindrücke über das
Plangebiet
gesammelt
aufgenommenen
und
Fotos
Fotos
gemacht.
konnten
jedoch
Die
an
aufgrund
diesem
Tag
schlechter
Wetterverhältnisse nicht entscheidend weiterverwendet werden und dienten
in der dritten Bearbeitungsphase lediglich als Beihilfe für die Modellierung
einiger Gebäude. Der zweite Versuch eine vernünftige Ortsbegehung
durchzuführen, führte aufgrund von Hochwasser im Plangebiet ebenfalls zu
keinen Ergebnissen. Die für diese Bearbeitungsphase vorgesehene Zeit von
6|
1. Einleitung
einer Woche konnte wetterbedingt nicht eingehalten werden und wurde
parallel zur dritten Bearbeitungsphase fertig bearbeitet.
Die dritte Bearbeitungsphase bestand aus der Modellierung des Plangebiets.
Der erste Schritt hierbei war ein vernünftiges Geländemodel zu schaffen, auf
das die späteren 3D Gebäude gesetzt wurden. Eine von der Stadt zur
Verfügung gestellte .dwg Datei mit den Grundrissen des Plangebiets wurde
in SketchUp importiert. Problematisch hierbei war, dass die derzeit zur
Verfügung gestellte Freewareversion 8 von SketchUp es nicht erlaubt .dwg
Dateiformat zu importieren. Über den Umweg der 7er Version konnte dann
doch noch mit der aktuellen 8er Version gearbeitet werden. Der Einfachheit
halber wurde im Gelände vorhandene Abschüssigkeit nur vereinfacht
modelliert. Die genaue Vorgehensweise wird im praktischen Teil ein wenig
ausführlicher beschrieben. Für eine zügige Modellierung wurde das
Plangebiet aufgeteilt bzw. jedem Bearbeiter einzelne Gebäude zugewiesen.
Da es einige Gebäude mit größerem Schwierigkeitsgrad bei der Modellierung
gab, wurde hier auch so eine Aufteilung vorgenommen, dass ein insgesamt
zügiger Fortschritt erreicht werden konnte. Nachdem das Modell auf einen
einheitlichen Stand gebracht worden war, wurde mit der Feinarbeit am
Modell begonnen. Mögliche Farbkonzepte wurden überlegt, eingefärbt und
Vegetation eingefügt. Die Modellierungsphase war die zeitintensivste Phase
und beanspruchte rund drei Wochen oder ungefähr 250 Arbeitsstunden.
Die vierte Bearbeitungsphase bestand aus der Analyse des erstellten 3D
Modells. Sichtbeziehungen und Wegeverbindungen konnten mit dem in
SketchUp erstellten LOD 2 Modell analysiert werden. Hierzu wurden Bestand
und Neuplanung miteinander vergleichen. Da wegen des Zeitrahmens kein
Bestandsmodell vorhanden war, mussten für die Vergleiche Fotoaufnahmen
zur Hilfe genommen werden. Die Verschattungsanalyse wurde mit dem
Programm Autodesk Ecotect Analysis durchgeführt. Für diese Analyse wurde
das LOD 1 Modell aus SketchUp genutzt und in Ecotect importiert.
Für die Analyse wurden die neuen Gebäude auf ihren Schattenwurf, bzw.
ihre eigene Verschattung hin untersucht. Hierbei wurden zu jeder Jahreszeit
Tagesverläufe betrachtet und bewertet. Grafisch dargestellte Jahresverläufe
|7
1. Einleitung
waren eine hilfreiche Ergänzung. Die siedlungsklimatische Analyse sollte mit
dem Programm ENVI-met durchgeführt werden. Leider stellte sich dieser Teil
der Arbeit als besonders schwierig heraus und so mussten bei der Simulation
Rückschläge
eingesteckt
werden.
Eine
genauere
Beschreibung
der
aufgetretenen Probleme kann im vierten Kapitel nachgelesen werden.
Aufgrund der Schwierigkeiten mit ENVI-met zog sich auch diese Phase ein
wenig in die Länge und die Zeit von drei Wochen wurde leicht überschritten.
Die fünfte und letzte Bearbeitungsphase bestand darin, die zentralen
Erkenntnisse der Arbeit zu nennen und eine abschließende Bewertung
bezüglich des Mehrwerts von 3D Stadtmodellen für planerische Aufgaben
abzugeben.
8|
2. Theorie
2.
Theorie
Im folgenden Teil soll kurz der theoretische Hintergrund zu den wichtigsten
Grundlagen erläutert werden, auf denen diese Arbeit aufbaut.
2.1
Visualisierung in der räumlichen Planung
Der Begriff Visualisierung stammt vom lateinischen „visualis“ ab und
bedeutet etwas sehen. Ein Bild sagt mehr als tausend Worte. Dieses
Sprichwort können wir sehr gut nachvollziehen, wenn statt trockene Zahlen
Diagramme und Grafiken vorgelegt werden. Auch die Tatsache, dass jedes
Jahr millionen von Navigationsgeräten verkauft werden zeigt, dass
Visualisierungen im Alltag ständig anzutreffen sind. Auch in der räumlichen
Planung sind Visualisierungen üblich. In den höheren Planungsebenen
werden Programme aufgestellt, deren textlichen Aussagen teilweise recht
allgemein gehalten sind und mit flächenhaften Kartendarstellungen ergänzt
werden. Auf der kommunalen Ebene befinden wir uns in der konkreten
Objektplanung. In der verbindlichen Bauleitplanung werden Bebauungspläne
aufgestellt, um Art und Maß der baulichen Nutzung festzulegen. Die
textlichen Aussagen des Bebauungsplans sind jedoch häufig nur in
Verbindung mit dem zeichnerischen Teil eindeutig. Die Visualisierung des
Bebauungsplans dient somit der Verständlichkeit der Planung.
Abbildung 2-1: Visualisierung eines Bebauungsplans
http://www.schiffweiler.de/bilder/bauenwohnen/Bebauungsplan.jpg [Zugriff am 12.02.2011]
|9
2. Theorie
Der Bebauungsplan ist jedoch nicht die einzige Form der Planvisualisierung.
Sämtliche Entwurfsmethoden der städtebaulichen Gestaltungsplanung (einen
guten Einblick in die diversen Methoden bietet hier Streich [STREICH 2005])
lassen sich heutzutage auf Computersysteme übertragen [STREICH 2005:
333]. Der Entwurf am Computer hat die Zeichnung am Reißbrett beinahe
komplett ersetzt. Das liegt nicht zuletzt an der stetigen Weiterentwicklung
und Verbreitung von CAD und GIS Systemen. Verschiedene Programme mit
einer ausreichenden Werkzeugpalette und genügend Funktionen sind
mittlerweile teilweise für wenig Geld zu bekommen. Eine sehr gute Studie
über den Einsatz von Freeware, Open Source- und Low Cost- Software
wurde im Rahmen einer Diplomarbeit 2009 von Heßer angefertigt [HEßER
2009]. Neben dem 2-dimensionalen Entwurf erlauben viele CAD Systeme
auch 3D. Damit ist es möglich, 3D Stadtmodelle zu erstellen, und der
mittlerweile fließende Übergang zwischen CAD und GIS macht es möglich,
diese Modelle vielfältig zu nutzen. Praktische Anwendung finden solche
Modelle neben dem spielerischen Experimentieren auf Plattformen wie
beispielsweise Google Earth auch in der Strukturplanung.
Abbildung 2-2: 3D Stadtmodell von Berlin in Google Earth
Google Earth, [Zugriff 15.01.2011]
10 |
2. Theorie
Die räumliche Wirkung eines Platzes lässt sich anhand eines digitalen
Modells, das virtuell begehbar ist, viel besser auf Vor- oder Nachteile hin
untersuchen. Der tatsächliche Wert der 3D Visualisierung liegt auf der Hand.
Als weitere Beispiele sollen hier nur kurz die Themenfelder Emissionen und
Energiebedarfe von Gebäuden genannt werden, deren Darstellungen in 3D
Modellen ebenfalls einen sehr viel größeren Erkenntnisgewinn liefern
können.
„Visualisierung
ist
damit
eine
wichtige Methode
für
den
wissenschaftlichen Erkenntnisprozess und zugleich ein Verfahren zur
raschen Übermittlung komplexer Informationen zwischen Wissenschaft und
Praxis.“ (Prof. U. Streit. Vorlesung Geoinformatik Kapitel 08: Visualisierung
von Geoobjekten) Welchen großen Nutzen die Visualisierung für die
raumbezogene Analyse hat, wird durch das historische Beispiel des Choleraausbruchs Mitte des 19. Jahrhunderts in London gut demonstriert. Dr. John
Snow zeichnete die Wohnorte von 500 Cholera Erkrankten in eine Karte ein
und konnte damit Hinweise gewinnen, die auf einen Zusammenhang
zwischen der Wasserversorgung und dem Ausbruch der Krankheit deuteten.
Somit konnte die Epidemie gestoppt werden (vgl. Prof. U. Streit. Vorlesung
Geoinformatik Kapitel 08: Visualisierung von Geoobjekten).
Abbildung 2-3: Visualisierung von Choleraerscheinungen
http://camelsnose.files.wordpress.com/2010/04/snow-cholera-map-1.jpg, Eigene Darstellung, [Zugriff am
12.01.2011]
| 11
2. Theorie
2.2
Anwendungs- und Darstellungsmöglichkeiten
2.2.1 2D und 3D
Visualisierung kann in unterschiedlichen Dimensionen stattfinden. Je
nachdem
in
welcher
Dimension
wir
uns
befinden,
desto
mehr
Raumkoordinaten sind notwendig, um einen Punkt im Raum zu definieren.
Während wir im zweidimensionalen Raum mit zwei Koordinaten einen Punkt
beschreiben (Höhe und Länge) und Flächen darstellen können brauchen wir
im dreidimensionalen Raum entsprechend drei Koordinaten (Höhe, Breite
und Tiefe) und erzeugen somit eine Tiefenwahrnehmung und können ganze
Körper abbilden.
Abbildung 2-4: Die verschiedenen Dimensionen
0D: Der Punkt bildet die 0.-Dimension, da er
weder die Dimensionen Höhe, Breite oder
Länge abbildet.
1D: Eine Linie bildet die 1.-Dimension, da sie
nur durch eine der drei möglichen Dimensionen
dargestellt werden kann.
2D: Ein Quadrat bildet die 2.-Dimension, da es
nur durch zwei der möglichen Dimensionen
dargestellt werden kann.
3D: Ein Würfel bildet die 3.-Dimension, da er
nur durch alle drei möglichen Dimensionen
abgebildet werden kann.
[Eigene Darstellung]
12 |
2. Theorie
In der räumlichen Planung ist man im Vorfeld auf Grundlagendaten
angewiesen. Diese liegen in der Regel in zweidimensionaler Form vor.
Klassisches kartographisches Material spielt dabei immer noch eine wichtige
Rolle, ganz gleich, ob diese analog oder digital verfügbar sind [STREICH
2005: 256]. In der konkreten Planung wird parzellenscharf geplant. Daher ist
es wichtig, sich über die Grundstücksbesitzverhältnisse Klarheit zu
verschaffen. Dafür existieren Liegenschaftskataster bei den Katasterämtern.
Mittlerweile werden so gut wie alle Liegenschaftskataster digital geführt.
Abbildung 2-5: Digitale Liegenschaftskarte
http://www.thueringen.de/de/tmblv/presse/aktuelles/45053/content.html [Zugriff am 13.02.2011]
Auch der für die verbindliche Bauleitplanung aufgestellte Bebauungsplan ist
ein klassisches zweidimensionales Planwerk und wird dank CAD Software
mittlerweile standardmäßig digital aufgestellt. Der Vorteil der digitalen
Planbearbeitung liegt nicht nur im leichteren Austausch mit Dritten, CAD
ermöglicht auch das nachträgliche Bearbeiten und spart somit Zeit und Geld.
Weiter sind thematische Karten wie die Erfassung von Nutzungsstrukturen
oder Luftbildaufnahmen für die städtebauliche Strukturplanung wichtige
zweidimensionale Informationsquellen. Zwischen der zweiten und dritten
Dimension gibt es noch eine Zwischendimension, die sog. 2,5D. 2,5D
bedeutet, dass neben den zwei Koordinaten x und y eine dritte, ein dritter
| 13
2. Theorie
Wert
existiert,
der
aber
lediglich
als
Attributwert
vorliegt.
Digitale
Geländemodelle können beispielsweise so verwaltet werden. Digitale
Geländemodelle sind in Gittern oder Höhenlinien angeordnete, in Lage und
Höhe
geokodierte
Erdoberfläche
Punktmengen,
beschreiben.
Digitale
welche
die
Geländeformen
Geländemodelle
erfreuen
der
sich
zunehmender Beliebtheit und der Service zur Bereitstellung von Geoportalen
seitens der Behörden wird immer weiter ausgebaut. 2,5D erzeugt jedoch nur
Quasi-Raummodelle.
Die
Möglichkeit,
damit
komplexe
Analysen
durchzuführen, gibt es nicht. Es ist jedoch möglich, innerhalb des
Raummodells mit Flächenhaften oder körperlichen Darstellungen zu
arbeiten.
Abbildung 2-6: Baulandpreise in Google Earth dargestellt mit Polygonen
Google Earth, [Eigene Darstellung]
Komplexe Analysemöglichkeiten bietet ein 3D-GIS. GIS ist die Abkürzung für
Geographisches Informationssystem. Geographische Informationssysteme
sind Informationssysteme zur Erfassung, Bearbeitung, Organisation, Analyse
und Präsentation geografischer Daten [WIKIPEDIA 2011]. Speziell die
Möglichkeiten für räumliche Analysen lassen 3D-GIS zu einem gewaltigen
Informationszugewinn in der räumlichen Planung werden.
14 |
2. Theorie
Abbildung 2-7: Quantum GIS
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/8/8d/Qgis08_grass6_toolbox.png
[Zugriff
am
13.02.2011]
Die Grenzen zwischen CAD und GIS sind mittlerweile fließend und aus
planerischer Sicht oftmals nicht mehr gewollt [STREICH 2005: 249]. Durch
die dritte Dimension in der visuellen Darstellung entfaltet man eine
Raumwirkung, die für den Betrachter begreifbar ist. Während ein
Bebauungsplan meist nur von Fachleuten gelesen werden kann, gibt eine
dreidimensionale Darstellung ein vertrautes Gefühl für Jedermann. Heßer hat
zwei Voraussetzungen für die Anwendung von 3D formuliert [HEßER 2009:
15].
Er
unterscheidet
zwischen
technischen
und
projektbezogen
Voraussetzungen. Die technischen Voraussetzungen setzen sich aus der
Leistung der Anwendung, der verfügbaren Rechnerleistung und natürlich den
Fähigkeiten
des
Anwenders
zusammen.
Als
projektbezogene
Voraussetzungen nennt Heßer die Verfügbarkeit und Qualität von Daten.
Weiterhin kommt es auf die Aufgabenstellung und die Zielsetzung an. Also
auf die Frage, was genau man mit dem Modell darstellen möchte. Der
Einsatz von 2D oder 3D ist nicht immer sinnvoll. Um eine Einzelinformation
sichtbar zu machen, kann eine 2D Darstellung sinnvoller sein. Um einen
Planentwurf zu „testen“ ist ein 3D Modell die bessere Wahl.
| 15
2. Theorie
Die
Erstellung
von
3D
Modellen
ist
zeitaufwändig
und
technisch
anspruchsvoller als 2D. Dennoch nehmen die 3D Visualisierungen in der
Planung zu. Die Vorteile gegenüber 2D überwiegen. 3D ist vielfältig nutzbar,
da man sich beispielsweise ein Modell von allen Seiten ansehen und es
nachträglich bearbeiten kann. Dazu kann man es relativ schnell miteinander
vergleichen. Traditionelle physische Modelle mussten mühsam gebastelt
werden. Für Laien ist eine 3D Darstellung verständlicher als eine stilisierte
2D Darstellung, weil der Mensch dreidimensional sieht. Somit lassen sich
Planvorhaben
besser
vermitteln
und
es
können
Missverständnisse
vermieden werden [vgl. MACH, PETSCHEK 2006: 8]. Trotz aller Vorteile von
digitaler 2D und 3D Visualisierung ist ein handgezeichneter Entwurf immer
noch fester Bestandteil du gehört zu den Fähigkeiten die ein Planer
mitbringen sollte.
2.2.2 Level of Detail (LOD)
Bei der Erstellung eines 3D Modells ist es wichtig, sich den Adressaten klar
zu machen und zu begreifen, welche Dimensionierung man vorzunehmen
hat. Die Festlegung der erforderlichen Detailierungsstufe muss daher einer
der ersten Verfahrensschritte sein [ZEILE 2010: 124]. Man unterscheidet fünf
Detailierungsstufen, sog. Level of Detail (LOD), die von einfachen Luftbildern
(LOD 0) bis hin zu komplexen Innenraummodellen (LOD 4) variieren können.
Die Anforderungen an die einzelnen Detailierungsstufen sind in der Fachwelt
weitestgehend
gleich.
Um
dennoch
sämtliche
Missverständnisse
zu
vermeiden, beziehen wir uns hier auf die Definitionen von Zeile [ZEILE 2010:
127]. Folgend werden nun die einzelnen LOD Stufen kurz vorgestellt.
Zusätzlich befindet sich im hinteren Teil der Arbeit eine Gegenüberstellung,
die den unterschiedlichen Zeit- und Arbeitsaufwand dokumentieren soll, der
notwendig ist, um Modelle unterschiedlicher LOD Stufen zu erstellen.
16 |
2. Theorie
•
LOD 0 – Hierunter versteht man ein Digitales Geländemodell (DGM)
mit Geländehöhen und Geländeformen. Mit Ausnahme von einigen
sehr markanten Landmarken die zum Beispiel der räumlichen
Orientierung dienen können (Kirchen, Burgen, etc..) , werden in der
Regel keine Oberflächenobjekte abgebildet. Die Punktgenauigkeit auf
diesem Regionalmodell in Lage und Höhe beträgt fünf Meter und
höher.
•
LOD
1
–
Dieses
Modell
wird
umgangssprachlich
auch
Klötzchenmodell genannt. Es ist ein reines Kubaturmodell mit
generalisierten Formen. In dieser Detailierungsstufe werden noch
keine Aussagen bezüglich Dachformen/Dachstrukturen getroffen. Für
Laien kann diese Darstellungsform zu abstrakt wirken, für Experten
hingegen können hier bereits Raumstrukturen untersucht werden.
Poesch spricht hier von einem „Digitaler 3D Schwarzplan für
Gebäudestrukturen“ [POESCH 2009: 10].
•
LOD 2 – Ein Modell mit generalisierter Gebäudegeometrie und
vereinfacht
dargestellten
Dachstrukturen
und
Dachformen.
Gebäudetexturen können bereits verwendet werden, sind jedoch nicht
zwingend notwendig. Diese Detailierungsstufe eignet sich besonders
gut um größere Gebietseinheiten abzubilden.
•
LOD 3 – Ausdifferenzierte Architekturmodelle mit realistischer
Gebäudegeometrie. Während im LOD 2 Fassaden nicht zwingend
notwendig waren, kommen diese Texturen jetzt zum Einsatz.
Zusätzlich sind Vegetationselemente und Straßenmöblierung im
Modell enthalten. Diese Detailierungsstufe ist die Größtmögliche für
die Außendarstellung von Stadträumen und besonders für die
Öffentlichkeitsbeteiligung geeignet, da der Bürger sich im Modell
schnell zurechtfindet.
•
LOD 4 – Auf dieser Detailierungsstufe spricht man von komplexen
Innenraummodellen, in denen konstruktive Elemente und Öffnungen
in Fotorealistischer Form dargestellt werden. Diese Darstellungstiefe
ist für die Stadtplanung im Grunde nicht relevant und ist viel eher für
Architekten geeignet, um zum Beispiel Lichtverhältnisse in Räumen zu
untersuchen.
| 17
2. Theorie
Abbildung 2-8: LOD1-3
SketchUp, [Eigene Darstellung]
Abbildung 2-9: LOD4 - Innenraummodell
http://www.architekturdarstellung.info/lehrgebiet-architekturdarstellung-architekturvisualisierung.html,
24.02.2011]
18 |
[Zugriff
am
2. Theorie
2.2.3 Volumenmodellierung
Zur
Erstellung
von
3D
Stadtmodellen
gibt
es
unterschiedliche
Modellierungstypen. Es lassen sich vier Modellierungstypen unterscheiden:
1. Kantenmodellierer,
2. Flächenmodellierer,
3. Volumenmodellierer
4. Objektmodellierer.
Grundlage der Modellierung ist die Objektgeometrie. Modelle müssen mit
Hilfe der Elemente Punkt, Kante/Linie und Fläche/Volumen geometrisch
beschrieben werden. In Streich werden die CAD Modellierungstypen im
Einzelnen ausführlich vorgestellt [vgl. STREICH 2005: 334]. Hier soll jedoch
nur
kurz
auf
den
in
der
Arbeit
genutzten
Modellierungstyp
„Volumenmodellierer“ eingegangen werden.
Beim Volumenmodellierer werden die Volumina der darzustellenden Körper
vollständig geometrisch beschrieben. Das macht es möglich, höchstmögliche
Realitätsnähe zu modellieren. Man unterscheidet zwischen generativen und
akkumulativen Volumenmodelle. Bei generativen Modellen werden komplexe
Geometriekörper erschaffen, in dem einfache Volumenformen miteinander
verknüpft werden. Bei den akkumulativen Modellen werden Flächen addiert,
bis die gewünschte Form, das gewünschte Volumen entstanden ist [vgl.
STREICH 2005: 336].
Die
Constructive
Solid
Geometry
ist
das
gängigste
generative
Beschreibungsverfahren. Das gewünschte Volumen wird durch mehrere
Grundkörper, die miteinander kombiniert werden, erschaffen. Mit Hilfe der
Bool´schen
Mengenfunktionen
können
verschiedene
Grundkörper
beispielsweise miteinander vereinigt werden und durch die Differenzmenge
können Körper „zurecht geschnitten werden“. Constructive Solid Geometry
Modelle enthalten mehr Informationen, u.a. werden die verwendeten
Grundkörper zwischengespeichert. Aus diesem Grund sind Constructive
Solid Geometry Modelldateien größer als zum Beispiel Modelle die mit der
Boundary Representation beschrieben werden [Höffken 2010: 30].
| 19
2. Theorie
Boundary Representation (auch BRep Modell) ist ein akkumulatives
Volumenbeschreibungsverfahren. Bei diesem Verfahren werden die Modelle
aus einzelnen Flächen zusammengesetzt und über ihre Oberflächengrenzen
definiert, weshalb man auch von Flächenbegrenzungsmodellen spricht. Der
geometrische Körper setzt sich aus den Elementen Punkt, Kante und Fläche
zusammen. Addiert man nun mehrere Flächen zusammen ergeben sich
neue Punkte, Kanten und Flächen. Krümmungen werden durch Flächen
angenähert. Allerdings ist es möglich frei zu formen, wogegen man bei der
Constructive Solid Geometry Methode durch die Grundformen eingeschränkt
ist [Geoinformatik Onlinelexikon Uni Rostock, Zugriff am 15.01.2011].
Abbildung 2-10: Constructive Solid Geometry und Boundary Representation
Höffken 2010: 30, [Eigene Darstellung]
2.3
Benutzte Modellierungs- und Simulationsprogramme
Um einen besseren Eindruck vermitteln zu können, wie das Modell erstellt
und anschließend analysiert wird, werden in diesem Abschnitt die dazu
verwendeten Programme vorgestellt. Die Vorstellung beschränkt sich hierbei
auf eine kurze Beschreibung in Form von persönlichen Eindrücken und
Erfahrungen bezüglich der Erlernbarkeit, Benutzerfreundlichkeit
benutzten Funktionen mit einer kurzen persönlichen Einschätzung
20 |
und den
2. Theorie
Abbildung 2-11: Benutzte Software
Logo
Produktname/
Herstellerseite:
Zugriff
Version
Google
http://sketchup.google.com/intl/ 20.12.10
SketchUp 8
de/
Autodesk
http://www.autodesk.de/adsk/s
Ecotect
ervlet/pc/index?siteID=403786
Analysis 2011
&id=15073595
ENVI-met V3.1 http://www.envi-met.com/
04.01.11
15.01.11
Beta
2.3.1 Google SketchUp 8
Google SketchUp ist eine, in der Pro-Version kostenpflichtige, 3DModellierungssoftware, die sich besonders für die Erstellung von Baukörpern
eignet. Für den Privatgebrauch gibt es zudem eine kostenfreie Basisversion.
Die Schwerpunkte des Programmes liegen dabei auf der einfachen
Handhabung des Modellierens und auf der Zugänglichkeit für Jedermann.
Dieser kurze
Erfahrungsbericht
bezieht
sich
ausschließlich auf
die
kostenfreie Version von SketchUp.
Direkt nach dem Start des Programmes öffnet sich ein Hilfefenster, um
einem
die
„ersten
Schritte“
zu
erläutern.
Zur
Auswahl
stehen
Einführungsvideos, gesammelte Tipps und Tricks, eine Übersichtskarte für
Funktionen und ein Link zum Online Handbuch. Neben diesen Möglichkeiten
gibt es zahlreiche Tutorials auf YouTube und diverse Foren, in denen man
sich austauschen kann. Dadurch fällt einem der Start ins Programm leicht
und es ist Dank dieser Hilfen möglich, relativ schnell und mit einfachen
Mitteln gute Ergebnisse zu erzielen.
| 21
2. Theorie
Abbildung 2-12: Erste Schritte Google SketchUp
Abbildung 2-13: SketchUp Anwendungsfenster
Das Ansichtsfenster wirkt übersichtlich und nicht überladen. Die verwendeten
Funktions-Symbole sind einfach gehalten und erklären sich meistens selbst.
Desweiteren gibt es die Möglichkeit die Funktionspalette in Form von PlugIns zu erweitern.
Weiterhin bietet SketchUp, speziell für die Gestaltung von Stadtmodellen,
zwei sehr nützliche Funktionen. Zu einem die Möglichkeit via Google
Streetview Gebäudefassaden zu markieren und diese ins erstellte Modell
einzufügen, zum anderen ist es möglich in Google Earth
ein Gebiet
auszuwählen und dieses in SketchUp als Geländemodell zu importieren,
welches dann als Grundlage für das zu erstellende Modell verwendet werden
kann.
22 |
Diese
Funktion
eignet
sich
jedoch
nur
für
eine
grobe
2. Theorie
Geländedarstellung, da kleinräumige topographische Gegebenheiten sowie
Begradigungen, Aufschüttungen und Abgrabungen nicht dargestellt sind. Für
eine genaue topographische Modellierung ist die Verwendung der Sandbox
nötig. Diese Funktion benötigt allerdings eine gewisse Einarbeitungszeit.
Die Möglichkeiten die SketchUp bietet sind jedoch begrenzt, denn der
Schwerpunkt des Programmes liegt in der Erstellung von 3D Objekten,
deswegen ist es nicht möglich analytische Aussagen zu treffen die über das
visuell Erkennbare hinausgehen. Dennoch, SketchUp bietet selbst in der
freien Version eine große Funktionspalette, die mit verschiedensten Plug-Ins
erweiterbar ist. Dadurch kann es mit vielen hochpreisigen Programmen
mithalten. Der schnelle Einstieg und die einfache Handhabung bietet auch
Anfängern die Möglichkeit
einfache Modelle zu präsentieren. Für die
Erstellung von städtebaulichen Modellen, die als Basis für weiterführende
Analysen verwendet werden können, ist das Programm bestens geeignet.
2.3.2 Autodesk Ecotect Analysis
Ecotect
Analysis
ist
eine
umfangreiche
und
kostenpflichtige
Analysesoftware, die für den Einsatz von nachhaltiger Planung von
Baukörpern konzipiert wurde. Die Schwerpunkte des Programmes liegen
dabei
auf
Berechnung
Energieanalysen,
von
Wasser-
thermischen
und
Verhaltenszyklen,
Energieverbrauch
und
auf
einer
der
damit
Verbundenen Kostenabschätzung, sowie auf Tageslichtberechnungen mit
Sonnenlaufbahnen und Schattenverläufen. [Vgl. http://www.autodesk.de]
Im Rahmen der Arbeit wurde mit der 30 Tage Testversion gearbeitet, die
jedoch im vollen Umfang nutzbar ist. Nach Ablauf der Probezeit bleibt die
Software auch weiterhin voll nutzbar, allerdings mit der Einschränkung, dass
man keine Daten mehr abspeichern kann. Das Programm erlaubt eine
Vielzahl von Dateiformten zu importieren und zu exportieren. So lassen sich
auch unter anderem mit SketchUp erstellte Modelle direkt einfügen und
analysieren.
| 23
2. Theorie
Abbildung 2-14: Ecotect Analysis Anwendungsfenster
Autodesk Ecotect Analysis, [Eigene Darstellung]
Abbildung 2-15: Schattenverlauf für 10 Stunden in 30min Schritten
Autodesk Ecotect Analysis. [Eigene Darstellung]
24 |
2. Theorie
Online Tutorials, die auf der Herstellerseite zu finden sind, erklären einem die
„ersten Schritte“ und Schritt für Schritt-Anleitungen zeigen, wie man einfache
Analysen durchführen kann. Desweiteren gibt es eine Online-Hilfe und ein
Forum. Um das Programm allerdings im vollen Umfang nutzen zu können, ist
eine sehr lange Einarbeitungszeit und eine professionelle Einweisung
erforderlich.
Der
gesetzte
Zeitrahmen
von
acht
Wochen
für
die
Bachelorarbeit ist dafür aber zu kurz, so dass wir den Einsatz der Einsatz der
Software nur auf die Verschattungsanalyse beschränkt haben.
Ecotect ermöglicht den vollständigen Schattenverlauf eines Tageszyklus in
verschiedenen, selbst gewählten, Zeitstufen simultan darzustellen, sowie den
kompletten annuellen Verlauf für eine festgelegte Uhrzeit. Diese Art der
Darstellung gestattet für die zu betrachteten Bereiche genaue Aussagen über
den Grad der Verschattung zu treffen. Die Ergebnisse können für eine
spätere Demonstration, jeweils in einem Bild- oder Videoformat, exportiert
werden.
Ecotect
Analysis
ist
ein
sehr
leistungsstarkes
und
umfangreiches
Analyseprogramm, durch dessen Einsatz schon im Vorfeld ein geplantes
Bauvorhaben untersucht und optimiert werden kann. Das Programm eignet
sich speziell für den professionellen Einsatz für die Bereiche der
Raumplaner, der Architektur und der Bauingenieure. Durch den hohen Preis
und die lange Einarbeitungsphase ist es zudem für Anfänger, die nur
einfache Berechnungen vornehmen möchten, nicht zu empfehlen.
2.3.3 ENVI-met
ENVI-met ist ein englischsprachiges Analyse- und Simulationsprogramm,
das anhand eines dreidimensionalen mikroklimatischen Modells, die
Wechselwirkungen zwischen Oberflächen, Pflanzen und der Atmosphäre, in
einer urbanen Umgebung, in einem definierbaren Zeitrahmen und mittels
Grundgesetzen der Strömungsmechanik, prognostiziert.
ENVI-met ist
kostenlos und für Jedermann frei zugänglich, Hauptzielgruppen des
Programmes sind jedoch Stadtklimatologen, Bauingenieure, Architekten und
Stadtplaner [Vgl. http://www.envi-met.com].
| 25
2. Theorie
Hinter ENVI-met steht, im Gegensatz zu den anderen verwendeten
Programmen, kein kommerziell orientiertes Unternehmen, weswegen sich
die Community und der Support auf einen relativ kleinen Personenkreis
beschränken. Zur Einarbeitung und Fragen zum Programm stehen ein
Online-Handbuch und ein Forum zu bereit.
Das
Programm
startet
mit
einer
Leiste
auf
der
folgende
sieben
Auswahlmöglichkeiten, von links beginnend, zur Verfügung stehen:
1. Modelleditor
2. Konfigurationseditor
3. ENVI-met Hauptprogramm
4. LEORNADO
5. Xtract
6. Online-Handbuch
7. Beenden-Knopf.
Abbildung 2-16: ENVI-met Startleiste
ENVI-met 3.1 [Eigene Darstellung]
Ein großer Nachteil von ENVI-met ist, dass kein Datenaustausch mit anderen
Programmen möglich ist. Somit lassen sich bereits erstellte Modelle nicht
importieren und weiterverarbeiten. Das zu untersuchende Gebiet muss mit
dem
programmeigenen
Modelleditor
(1.)
erstellt
werden.
Mit
dem
Konfigurationseditor (2.) lassen sich verschiedene Attribute festlegen. Im
ENVI-met Hauptprogramm (3.) findet der eigentliche Simulationsablauf statt.
Hier kann auch anhand verschiedener Einstellungen festgelegt werden, was
alles simuliert werden soll. Mit Leonardo (4.) können anschließend die
Ergebnisse der Analyse grafisch sichtbar gemacht und auswertet werden.
Über Xtract (5.) konnten keine Erfahrungen gesammelt werden.
26 |
2. Theorie
Abbildung 2-17: Leonardo
ENVI-met
Die einfache Bedienung erlaubt es relativ schnell die Grundfunktionen des
Programmes zu erlernen und anzuwenden. Der große Nachteil liegt jedoch
darin, dass es nicht möglich ist, mit dem Modelleditor topographische
Strukturen darzustellen und dass das Modell nur in einem 2D Rasterformat,
mit der Maximalrasterung von 250x250x40, erstellbar ist. Durch diese
Einschränkungen ist es nicht möglich, größere Gebiete detailgenau zu
modellieren.
Die
eigentliche
Simulation
wird
aber
dreidimensional
durchgeführt. Bei Maximalauslastung der Möglichkeiten kann eine Simulation
mehrere Tage dauern.
ENVI-met ist ein Simulationsprogramm mit einfacher Bedienung. Der
Schwierigkeitsgrad steigt jedoch mit dem Umfang und der Größe der zu
berücksichtigten Faktoren und der Genauigkeit des Gebietes und ist eher für
kleinräumige Analysen gedacht. Wir sind unter anderem aus diesem Grund
mit der Simulation unseres Quartiers gescheitert.
| 27
3. Praktischer Teil
3.
Praktischer Teil
3.1
Einordnung des Planungsgebietes
Das Plangebiet befindet sich im Frankfurter Gutleutviertel südwestlich der
Innenstadt und liegt am nördlichen Mainufer. Über die Anschlussstelle
Westhafen ist das Plangebiet an die Autobahn A5 angebunden. Das
Plangebiet ist stark gewerblich geprägt, der Gutleuthafen erstreckt sich auf
knapp 400 Meter in das Plangebiet hinein. Im Norden verläuft die stark
befahrene Gutleutstraße, die das Plangebiet erschließt. Weiter nördlich
befinden sich wieder gewerblich genutzte Grundstücke sowie Teile des
großen Gleisvorfelds des Frankfurter Hauptbahnhofs. Im Osten grenzt das
Plangebiet an den Bahndamm der Main-Neckar-Brücke. Im Süden verläuft
der Main, dessen Ufer jedoch nur auf Höhe des Sommerhoffparks öffentlich
zugänglich ist. Im Westen grenzt der Gutleuthafen an das Plangebiet.
Abbildung 3-1: Städtische Einordnung des Plangebiets
28 |
3. Praktischer Teil
Abbildung 3: Abgrenzung des Plangebiet
Das Plangebiet selbst gliedert sich wie folgt:
Im Westen befindet sich die Wurzelsiedlung. Eine typische Arbeitersiedlung,
errichtet im Jahr 1921 von der Reichsbahn, gehört sie heute einer
Genossenschaft. Mit sechs Wohnblöcken und 116 Wohnungen ist die
Wurzelsiedlung eine relativ kleine Siedlung und wirkt im ansonsten
gewerblich geprägten Plangebiet wie ein Fremdkörper. Im Plangebiet
befinden sich zwei Schulen. In einem großen Schulkomplex, der von der
Gutleutstraße im Norden bis an das Mainufer im Süden reicht, befindet sich
die Werner-von-Siemens Schule. Eine Schule für Elektro-, Informations- und
Medientechnik. Darüber hinaus gibt es die Schule am Sommerhoffpark, eine
Förderschule für Gehörlose. Sie befindet sich im Osten neben einem
stillgelegten Heizkraftwerk der Deutschen Bahn. Zwischen der Werner-vonSiemens-Schule und der Wurzelsiedlung befinden sich gewerbliche Anlagen,
die zum Gutleuthafen gehören.
| 29
3. Praktischer Teil
Abbildung 3-3: Wurzelsiedlung
Abbildung 3-4: Werner-von-Siemens-Schule
30 |
3. Praktischer Teil
Abbildung 3-5: Schule am Sommerhoffpark
Abbildung 3-6: Anlagen des Gutleuthafens südlich der Wurzelsiedlung
| 31
3. Praktischer Teil
Westlich der Werner-von-Siemens-Schule befindet sich das JohannaKirchner-Heim,
eine
größere
Arbeiterwohlfahrtsverbandes.
Alten-
Südlich
und
davon
Pflegeeinrichtung
befindet
sich
des
der
Sommerhoffpark. Der Sommerhoffpark bildet das zentrale Qualitätsmerkmal
des Plangebiets und einen starken Kontrast zum ansonsten freiflächenarmen
und von Industrie und Handel geprägten Gebiet. Der Sommerhoffpark kann
nur durch einen schmalen Zugang von der Gutleutstraße aus erreicht
werden. Dabei muss eine Kindertagesstätte und ein Lagerplatz des
Grünflächenamtes passiert werden. Aufgrund der Abgeschiedenheit des
Plangebiets, sowie der umständlichen Zugänglichkeit innerhalb des Gebiets
selbst können die Vorzüge des Sommerhoffpark kaum genutzt werden.
Abbildung 3-7: Johanna-Kirchner-Heim
32 |
3. Praktischer Teil
Abbildung 3-8: Sommerhoffpark
Abbildung 3-9: Lagerfläche Grünordnungsamt
| 33
3. Praktischer Teil
Abbildung 3-10: Stillgelegtes Heizkraftwerk
{Eigene Darstellung]
Abbildung 3-11: Gutleutstraße Richtung Innenstadt – Rechts die Werner-von-Siemens-Schule
34 |
3. Praktischer Teil
3.2
Planungsstand der Stadt
Im Dezember 2010 stellte der Planungsdezernent der Stadt einen in Auftrag
gegeben Rahmenplan für das oben genannte Plangebiet vor, über dessen
Annahme die Stadtverordnetenversammlung noch abzustimmen hat. Das
beauftragte Planungsbüro arbeitete neben dem Rahmenplan bereits einen
ersten Bebauungsvorschlag aus.
Abbildung 3-12: Rahmenplan
Stadt Frankfurt am Main
Abbildung 3-13: Bebauungsvorschlag
Stadt Frankfurt am Main
| 35
3. Praktischer Teil
Anlass für den Rahmenplan ist die laut Planungsamt städtebaulich defizitäre
Situation des Plangebiets. In der Begründung
wird das Gebiet als ein
planloses nebeneinander von unterschiedlichsten Nutzungen beschrieben,
dem es an Aufenthaltsräumen, Läden und Gastronomie fehlt. Im Mittelpunkt
der Überlegungen steht der Sommerhoffpark, der aus seiner isolierten Lage
heraus befreit und stärker für die Öffentlichkeit zugänglich gemacht werden
soll. Erreicht werden soll das u.a. durch eine stärkere Betonung des
Hauptzugangs über die Gutleutstraße, indem der Kindergarten und der
Lagerplatz des Grünflächenamts verlagert werden. Außerdem ist eine
Verbindung über das nördliche Mainufer hinaus gedacht, um den
Sommerhoffpark in den Naherholungsraum „Nördliches Mainufer“ zu
integrieren. Weitere Grünflächen entlang des Mainufers in westliche Richtung
sind angedacht und sollen die Attraktivität des Gebietes steigern. Die
Wiederaufnahme eines Fährbetriebs nach Niederrad, wie es ihn noch bis
Mitte der 1930er gab, würde weiteres Potenzial bieten.
Im Bereich des stillgelegten Heizkraftwerks der Bahn im Osten des
Plangebiets
sollen
Veränderungen
vorgenommen
werden,
um
die
Eingangssituation, die Zugreisende über die Main-Neckar-Brücke kommend
erfahren, aufzuwerten. Gedacht ist hier, erstens, an eine Erweiterung der
Schule
am
Sommerhoffpark.
Im
eingereichten
Rahmenplan
werden
zahlreiche Untersuchungen erwähnt, die ein Gebäude parallel zur MainNeckar-Brücke hin errichtet, als bestgeeignete Möglichkeit sehen. Weiter
sind drei etwa 40 Meter hohe Wohntower zum Ufer hin gedacht, um die
neugeschaffene Uferpromenade zu beleben. Potenzial sieht der Rahmenplan
auf dem Gelände des Johanna-Kirchner-Heims in Form von baulichen
Erweiterungen vor.
Die bisherigen Gewerbeflächen zwischen Wurzelsiedlung und Werner-vonSiemens-Schule sollen einem Quartierszentrum mit Läden für den täglichen
Bedarf, Wohnungen sowie Büroflächen weichen. In der Begründung wird
dieser Entwicklungsfläche aufgrund seiner zentralen Lage inmitten des
Plangebiets und seiner Lage an der Gutleutstraße erhebliches Potenzial
zugesprochen. Die südlich der Wurzelsiedlung gelegenen vom Gutleuthafen
genutzten Flächen sollen in Wohn- und Grünflächen umgewandelt werden.
36 |
3. Praktischer Teil
Die Wurzelsiedlung würde somit aus ihrer isolierten Lage heraus befreit
werden, an das nun durchgängig zugängliche Mainufer herangeführt und in
das Gesamtquartierskonzept integriert werden. Ein entsprechender Puffer im
Westen
soll das
Einschränkungen
Betonwerk
schützen.
in
ihrem Bestand
Langfristige
und
Pachtverträge
vor
etwaigen
lassen
eine
Umnutzung in Wohnflächen jedoch kurzfristig nicht möglich erscheinen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Magistrat mit dem vorgelegten
Rahmenplan das sich in der Vergangenheit bereits positiv bewährte Konzept
von einem für die Öffentlichkeit zugänglichen Mainufer konsequent
weiterentwickelt hat. Das auf dem ehemaligen Westhafen umgesetzte
Projekt „Wohnen und Arbeiten am Fluss“ in unmittelbarer Nähe zum
Plangebiet zeigt, welch großes Potenzial für eine attraktive Stadtentwicklung
das Plangebiet aufweist. Anhand einer eigenen Vor-Ort-Begehung teilen wir
die Einschätzung des Magistrats, dass aus städtebaulicher Sicht im
Plangebiet dringender Handlungsbedarf besteht.
| 37
3. Praktischer Teil
3.3
Erstellung des LOD 2,5 Modells mit Hilfe von Google SketchUp
3.3.1 Erste Schritte – Erstellung des Geländemodells
Als Grundlage für die Erstellung des Modells dient eine Katasterkarte. Diese
wird in Google SketchUp importiert, danach wird
die Karte bis zur
gewünschten Gebietsgröße zurechtgeschnitten, skaliert und von irrelevanten
Inhalten
gesäubert.
Anschließend
werden
alle
Flächen
verbunden, da diese als Grundlage für die Modellierung dienen.
Abbildung 3-14 und 3-15: Plangrundlage Plangebiet und Plangrundlage zugeschnitten
38 |
miteinander
3. Praktischer Teil
Abbildung 3-16: Layerstruktur
SketchUp [Eigene Darstellung]
Im
zweiten
Schritt
wird
eine
Layerstruktur
angelegt
und
mit
der
Geländemodellierung begonnen. Aufgrund des gegebenen Zeitrahmens
werden nur markante und raumrelevante Geländeverläufe dargestellt. Das
Gelände wird mit dem Sandbox-Tool generiert, da sich diese Variante nach
verschiedenen Testentwürfen mit unterschiedlichen Erstellungsmöglichkeiten
als die am besten geeignete Variante heraus gestellt hat.
Abbildung 3-17: Topographie
| 39
3. Praktischer Teil
3.3.2 Modellierung der Gebäudekörper
Um alle Gebäude einheitlich darstellen zu können, wird ein Standardmaß für
Geschosshöhen festgelegt. Das gewählte Maß beträgt bei Wohnflächen je
2,85m, für Dienstleistungs- und Gewerbeflächen jeweils 3m und 3,5m.
Das Gesamtgebiet wird in einzelne Bereiche gegliedert, um eine bessere
Arbeitsteilung und Struktur zu schaffen.
Abbildung 3-18: gegliedertes Gesamtgebiet
Die Bereiche gliedern sich in die drei Hauptbereiche
-
Bestandsgebäude
-
Neuplanungen
-
angrenzende Bebauung
sowie in die Unterkategorien
40 |
-
Wurzelsiedlung
-
Siemens-Schule
-
Pflegeheim/Sommerhofpark
-
Umspannwerk/Schule am Sommerhofpark
-
Wohnen am Wasser
-
Quartierzentrum/Wohnblock
3. Praktischer Teil
-
Johanna-Kirchner-Heim
-
Wohntürme
Die Dokumentation der einzelnen Modellierungsschritte findet in Form einer
Fotoreihe statt. Die jeweiligen Fotos werden mit kurzen Stichwortsätzen
beschrieben.
Abbildung 3-19: Bestand Wurzelsiedlung & Details
Bestandsgebäude: Wurzelsiedlung
- Erstellung LOD 2, danach auf LOD 2,5 erweitert
- Details: Kellertreppen
Abbildung 3-20: Siemensschule & Details
| 41
3. Praktischer Teil
Bestandsgebäude: Siemens-Schule
- Details: Treppen, Aufbauten, Überdachungen, Erker
Abbildung 3-21: AWO Anlage/Sommerhofpark & Details
Bestandsgebäude: Pflegeheim/Sommerhofpark
- Erstellung LOD 1
- Details: Balkone, Erker, Treppen, Rampe
- Erweiterung auf LOD 2,5
Abbildung 3-22: Umspannwerk/Schule am Sommerhofpark & Details
Bestandsgebäude: Umspannwerk/Schule am Sommerhofpark
- Details: Überdachungen, Balkon, Durchgang
42 |
3. Praktischer Teil
Abbildung 3-23: Wohnen am Wasser
Neuplanungen: Wohnen am Wasser
-
Erstellung
Kindergarten
in
LOD
2,5;
inspiriert
von
aktuellen
Architekturtrends
- Stadtvillen und Wohngebäude bewusst im erhöhten
Detailierungsgrad
gestaltet, inspiriert von dem Projekt „Wohnen und Arbeiten am Wasser“ im
Westhafen
Abbildung 3-24: Quartierszentrum/Wohnblock
Neuplanungen: Quartierzentrum/Wohnblock
- Quartierszentrum als Gestaltungsbeispiel für ein lichtdurchflutetes Gebäude
- Wohnblock inspiriert von dem Projekt „Wohnen und Arbeiten am Wasser“
| 43
3. Praktischer Teil
Abbildung 3-25: Johanna-Kirchner-Anlage
Neuplanungen: AWO-Anlage
- Erstellung LOD 1
- Details: Balkone, Erker
- Erweiterung auf LOD 2,5
Abbildung 3-26: Wohntürme
Neuplanungen: Wohntürme
- Eckgebäude an der Schule im selben Stil wie die Schulgebäude
- drei Wohntürme bewusst im erhöhten Detaillierungsgrad gestaltet, inspiriert
von dem Projekt „Wohnen und Arbeiten am Wasser“
44 |
3. Praktischer Teil
Abbildung 3-27: Teilbereich des Elektrizitätswerk
Abbildung 3-28: Gewerbe- und Dienstleistungsfläche
Angrenzende Bebauung:
- Gestaltung von Baukörpern in LOD 1, die unmittelbar an das Gebiet
angrenzen und Einfluss auf das Gebiet nehmen können.
- Beim Elektrizitätswerk wird nur der gebietsbeeinflussende Teil modelliert
- Bei der Gewerbe- und Dienstleistungsfläche wird nur die erste und zweite
Gebäudereihe modelliert.
| 45
3. Praktischer Teil
3.3.3 Modellierung
von
Uferbereich,
Straßen,
Bahndamm
und
Details
Nach der Fertigstellung der Gebäude wird der Straßenraum ausdifferenziert.
Dazu wird dieser in Fahrbahnen und Gehwege unterteilt. Um eine räumliche
und optische Trennung schaffen zu können, werden die Fahrbahnen 10cm
abgesenkt. Die neue Erschließung zu den Wohntürmen wird ebenfalls
modelliert.
Abbildung 3-29: Abgesenkte Fahrbahn
Abbildung 3-30: Erschließung Wohntürme
46 |
3. Praktischer Teil
Anschließend wird der sich im östlichen Teil befindliche Bahndamm mit den
dazugehörigen Unterführungen modelliert.
Abbildung 3-31: Unterführung am Bahndamm
Im nächsten Schritt wird ein exemplarischer Spielplatz erstellt, der im Sinne
eines Piktogramms eingesetzt wird. Daraufhin wird dieses „Piktogramm“ an
jede Stelle gesetzt, an der sich aktuell ein Spielplatz befindet, sowie
zusätzlich ein weiteres Piktogramm auf das Grundstück des neugeplanten
Kindergartens.
Abbildung 3-32: Spielplatz
| 47
3. Praktischer Teil
Danach werden Zäune und Geländer in das Modell eingefügt. Folgende
Abbildung zeigt beispielhaft eine Darstellung eines Geländers.
Abbildung 3-33: Geländer
3.3.4 Einfärben und Vegetation
Im folgenden Arbeitsschritt werden alle Flächen des Modells eingefärbt, um
eine bessere Abgrenzung der einzelnen Komponenten schaffen zu können.
Abbildung 3-34: Plangebiet farblos/eingefärbt
48 |
3. Praktischer Teil
Aus dem Google 3D Warehouse werden Bäume und Sträucher für die
Gestaltung der Vegetation heruntergeladen. Zuerst werden die neugeplanten
Baumreihen nach Planvorgabe einzeln hinzugefügt.
Abbildung 3-35: Bäume Neuplanung West und Ost
Bäume, Büsche und Sträucher des Bestandes werden, der Unterteilung
entsprechend, nacheinander eingefügt. Auf der nächsten Abbildung ist das
komplette fertig modellierte Modell des Plangebietes zu sehen.
Abbildung 3-36: komplettes Plangebiet
| 49
3. Praktischer Teil
Zu den Bäumen lässt sich sagen, dass diese im Grunde Zweidimensional
sind, optisch jedoch Dreidimensional dargestellt werden. Aus diesem Grund
wurden Sie in der Arbeit verwendet.
Zusätzliches:
Zusätzlich werden die im Kapitel Fünf erwähnten Gestaltungsvorschläge
separat modelliert und eingefügt. Für nähere Informationen wird an dieser
Stelle auf Kapitel Fünf verwiesen.
Abschließend werden, im Hinblick auf die Öffentlichkeitsarbeit, Menschen,
Autos und Boote aus dem Google 3D Warehouse heruntergeladen und
eingefügt. Diese Komponenten sollen das Modell beleben und dadurch
anschaulicher gestalten. Sie dienen zudem als Referenzgrößen und
erleichtern
damit
die
Gebäudegrößen.
Abbildung 3-37: Menschen und Autos
50 |
korrekte
Wahrnehmung
von
Raum-
und
3. Praktischer Teil
3.4
Das fertige Modell – Vorstellung und Ansichten
Im folgenden Kapitel wird das angefertigte Modell anhand einiger Ansichten
vorgestellt.
Abbildung 3-38: Gesamtansicht 1
| 51
3. Praktischer Teil
SketchUp, Eigene Darstellung
52 |
3. Praktischer Teil
Abbildung 3-42: Wohntürme an der Main-Neckar-Brücke
Abbildung 3-43: Uferpromenade an den Wohntürmen
| 53
3. Praktischer Teil
Abbildung 3-44: Aussichtspunkt historischer Wehrpfeiler
Abbildung 3-45: Schule am Sommerhoffpark und Umspannwerk
Abbildung 3-46: Schule am Sommerhoffpark Neubau
54 |
3. Praktischer Teil
Abbildung 3-47: Umspannwerk
Abbildung 3-48: Sommerhoffpark
Abbildung 3-49: Spielplatz im Sommerhoffpark
| 55
3. Praktischer Teil
Abbildung 3-50: Östliche Aussichtsplattform im Sommerhoffpark
Abbildung 3-51: Uferpromenade im Sommerhoffpark
Abbildung 3-52: Johanna-Kirchner-Anlage Ansicht Süd
56 |
3. Praktischer Teil
Abbildung 3-53: Johanna-Kirchner-Heim, Ansicht West
Abbildung 3-54: Bauliche Erweiterungen Johanna-Kirchner-Anlage
Abbildung 3-55: Blick von der Gutleutstraße nach Westen
| 57
3. Praktischer Teil
Abbildung 3-56: Blick von der Gutleutstraße nach Osten
Abbildung 3-57: Werner-von-Siemens-Schule Haupteingang
Abbildung 3-58: Werner-von-Siemens-Schule Eingang West
58 |
3. Praktischer Teil
Abbildung 3-59: Werner-von-Siemens-Schule Ansicht Süd
Abbildung 3-60: Quartierszentrum Ansicht Nord
Abbildung 3-61: Quartierszentrum – Ausgang Süd
| 59
3. Praktischer Teil
Abbildung 3-62: Stadtvillen Ansicht Süd
Abbildung 3-63: Uferpromenade Wohngebiet
Abbildung 3-64: Wurzelsiedlung Ansicht West
60 |
3. Praktischer Teil
Abbildung 3-65: Kindertagesstätte Ansicht Ost
Abbildung 3-66: Kindertagesstätte Neubau - Außenbereich
Abbildung: 3-67: Plangebiet Ansicht Ost
| 61
3. Praktischer Teil
3.5
Vergleich
„Level
of
Detail“
anhand
eines
ausgewählten
Baukörpers
In diesem Abschnitt wird der Zeit- und Arbeitsaufwand für die verschiedenen
Detailstufen eines ausgewählten Gebäudemodells aus dem Plangebiet
aufgezeigt und bewertet.
Für den Vergleich wurde je ein Modell für jede LOD-Stufe erstellt und der
dazugehörige Zeit- und Arbeitsaufwand gemessen. Da das Gesamtmodell in
der Zwischenstufe LOD 2,5 anfertigt wurde, wird dieser Detailierungsgrad bei
der Auswertung berücksichtigt.
LOD-Stufen
Die folgenden Abbildungen zeigen das erstellte Gebäude in den LOD-Stufen
1-3 sowie das im erstellten Modell verwendete LOD 2,5.
Abbildung 3-68: Bezugsgebäude
62 |
3. Praktischer Teil
Abbildung 3-69: Gebäude in LOD 1-3
| 63
3. Praktischer Teil
Abbildung 3-70: Gebäude in LOD 2,5
Auf der beiliegenden DVD befinden sich zwei Animationen in Form von GIFDateien, die die Detailstufen des Gebäudes in einem zeitlich-bildlichen
Ablauf, einmal mit der LOD 2,5 Stufe und einmal ohne Diese, darstellen.
3.5.1 Zeitaufwand
Das LOD 1 Modell besteht aus einer einfachen Kubatur, die auf einer
Grundform basiert. Der Zeitaufwand dafür ist sehr gering, er beträgt ungefähr
eine Minute. Bei dem LOD 2 Modell wird das LOD 1 Modell um eine einfache
Dachstruktur erweitert. Insgesamt werden für diese Stufe etwa fünf Minuten
benötigt. Bei der LOD Zwischenstufe 2,5, dem erweiterten Strukturmodell,
wird die einfache Dachstruktur durch eine ausdifferenzierte Dachform ersetzt.
Der Mehraufwand hierfür beträgt etwa 20 Minuten, so dass sich der
Gesamtzeitaufwand auf ungefähr 25 Minuten summiert. Für die Darstellung
des LOD 3 Architekturmodells werden texturierte Fassaden benötigt. Hierfür
müssen Fotos von der realen Gebäudefassade erstellt und in einem
Bildbearbeitungsprogramm für die weitere Nutzung bearbeitet werden
(Bildentzerrung,
Beseitigung
störender
Bildelemente).
Da
dies
sehr
zeitaufwändig ist, beträgt der komplette Zeitaufwand für das LOD 3 Modell
etwa 120 Minuten.
64 |
3. Praktischer Teil
Abbildung 3-71: Zeitaufwand-Diagramm
140
120
100
80
60
120
40
20
25
5
1
0
LOD 1
LOD 2
LOD 2,5
Zeit in Minuten
LOD 3
3.5.2 Arbeitsaufwand
Um den Arbeitsaufwand graphisch darstellen zu können, wird dieser im
folgenden Diagramm in vier Stufen, aufsteigend, von gering bis sehr hoch,
unterteilt. Der erhöhte Arbeitsaufwand zur Erstellung des Modelles begründet
sich
mit
der
Zunahme
der
hierfür
benötigten
Arbeitsschritte.
Der
Arbeitsaufwand für das LOD 1 Modell wird als „gering“ eingestuft, da es nur
aus einer Kubatur besteht und für die Grundform nur ein Luftbild benötigt
wird. Der Aufwand für das LOD 2 Modell wird als „mittel“ eingestuft, da auf
das Kubaturmodell eine einfache Dachstruktur gesetzt wird. Hierfür reicht
eine Schrägansicht des Gebäudes aus. Der Arbeitsaufwand für das LOD 2,5
Modell wird als „hoch“ eingestuft, da für die Ausdifferenzierung der
Dachstruktur der Zeitaufwand erhöht ist und für die genaue Darstellung eine
Schrägansicht des Gebäudes benötigt wird. Der Arbeitsaufwand für das LOD
3 Modell wird als „sehr hoch“ eingestuft, da für die texturierte Fassade eine
Ortsbegehung und eine Fotobearbeitung nötig ist.
| 65
3. Praktischer Teil
Abbildung 3-72: Arbeitsaufwand-Diagramm
3.5.3 Matrix – Mehraufwand
Die folgende Matrix stellt den Aufwand dar, der für die Erstellung des
jeweiligen LOD benötigt wird. Der Zeitaufwand der Ausgangs-Stufe wird
hierbei mit dem Wert der gewünschten LOD-Stufe multipliziert. Somit lässt
sich der hierfür benötigte zeitliche Mehraufwand errechnen.
Diese Matrix basiert auf der Grundlage des ausgewählten Gebäudemodells.
Da die Modellierung von komplexen Architekturen logischerweise einen
höheren Arbeits- und Zeitaufwand mit sich bringt wie eine vergleichsweise
einfache Architektonische Form, ist diese Matrix nicht allgemeingültig.
66 |
3. Praktischer Teil
Abbildung 3-73: Mehraufwand
-
LOD 1
LOD2
LOD 2,5
LOD 3
LOD 1
-
x 5,00
x 25,00
x 120,00
LOD 2
x 0,20
-
x 5,00
x 24,00
LOD 2,5
x 0,04
x 0,20
-
x 4,80
LOD 3
x ~ 0,01
x ~ 0,04
x ~ 0,20
-
Nach einer ausführlichen Darlegung des Zeit- und Arbeitsaufwands lässt sich
abschließend feststellen, dass mit Zunahme des Detailierungsgrades der
Zeit- und Arbeitsaufwand steigt. Der Sprung eines LOD 2 auf ein LOD 3
Modell ist hierbei erheblich größer, als der Sprung eines LOD 1 Modells auf
eines von LOD 2. Deswegen eignen sich LOD 3 Modelle hauptsächlich für
kleinräumige,
detailreiche
Darstellungen,
wie
zum
Beispiel die
Gestaltungsplanung. LOD 1 und LOD 2 Modelle eignen sich
der
hingegen
besonders für großräumige bzw. gesamtstädtische Darstellungen.
| 67
4. Analyse des 3D-Modells
4.
Analyse des 3D-Modells
4.1
Sichtbeziehungen
Die Möglichkeit sich in Computermodellen in der Ich-Perspektive zu
bewegen, vermittelt einen optischen Eindruck der räumlichen Wirkung. Die
Festlegung von geplanten Sichtbeziehungen in der Entwurfsphase können
nun hinsichtlich ihrer tatsächlichen Entfaltungswirkung hin überprüft werden.
Sichtbeziehungen beziehungsweise Sichtachsen sind ein Element in der
Stadt- und Landschaftsplanung, die dem Betrachter von seinem Standpunkt
aus den Blick auf eine städtebauliche Dominante oder sonstigen Fixpunkt
wie beispielsweise einen bedeutsamen Baum ermöglichen. Neben der
ästhetischen Wirkung
erfüllen Sichtbeziehungen zugleich auch einen
praktischen Zweck bei der Ortsorientierung.
Das Plangebiet weißt aufgrund seiner chaotisch verteilten baulichen
Nutzungen starke Defizite in Bezug auf Sichtbeziehungen auf. Potenzielle
Sichtbeziehungen, etwa rund um die Wurzelsiedlung auf den Main, fehlen
aufgrund der gewerblichen Nutzungen im Süden komplett. In der
Hirtenstraße existiert eine große Sichtachse die Straße entlang. In westliche
Richtung endet diese bei einer unattraktiven, etwa 10 Meter hohen
Betonwand. Auch in östlicher Richtung endet die Sichtbeziehung abrupt mit
dem Blick auf gewerbliche Anlagen.
Abbildung 4-1: Blick aus der Hirtenstraße in westliche Richtung
68 |
Abbildung 4-2: Blick aus der Hirtenstraße in östliche Richtung
Abbildung 4-3: Blick aus der Garbenstraße nach Süden
Abbildung 4-4: Blick aus der Ährenstraße nach Süden
| 69
Abbildung 4-5: Blick aus der Halmstraße nach Süden
Abbildung 4-6: Blick aus der Wurzelstraße nach Süden
Weiteres Sichtbeziehungspotenzial verliert das Plangebiet im Gutleuthofweg.
Dort versperrt ein privat genutzter Hof die Sicht auf den Fluss im Süden.
Auch der Sommerhoffpark, die einzige großflächige Grünanlage im
Plangebiet, ist vom Straßenraum aus nicht zu erblicken. Der einzige
öffentliche Zugang zum Park, der die einzige direkte Nord-Süd Verbindung
im Plangebiet darstellt, erzeugt keine attraktive Sichtbeziehung in Richtung
Park. Eine Sichtbeziehung entlang des Flusses über den Sommerhoffpark
hinaus ist durch eine wildbewachsene Vegetation in östlicher und westlicher
Richtung nicht gegeben.
70 |
Abbildung 4-7: Blick aus dem Gutleuthofweg nach Süden
Abbildung 4-8: Gutleuthofweg 2
Abbildung 4-9. Schlauchförmiger Parkzugang
| 71
Abbildung 4-10: Blick Sommerhoffpark nach Westen
Abbildung 4-11: Blick Sommerhoffpark nach Osten
Abbildung 4-7 zeigt den Blick aus dem Gutleuthofweg nach Süden. Die
Hofeinfahrt des daneben stehenden Gebäudes verhindert derzeit eine
Weiterführung der Wegführung und Sichtbeziehung nach Süden. Abbildung
4-9 zeigt den Weg in den Park von der Gutleutstraße aus. Es gibt keinen
Hinweis auf den Park und in Verbindung mit dem Lagerplatz des
Grünordnungsamtes wirkt die Situation nicht attraktiv. Die Abbildungen 4-10
und 4-11 zeigen den Blick vom Sommerhoffpark nach Westen und Osten. In
beiden Fällen wird die Sichtbeziehung durch wilde Vegetation gestört.
72 |
Im Park selbst gibt es einige funktionierende Sichtbeziehungen. Hier sind die
beiden historischen Aussichtsplattformen am Ufer zu erwähnen. Andere
Sichtbeziehungen im Park werden aufgrund von störender Vegetation
beeinträchtigt.
Abbildung 4-12: Sicht im Park 1
Abbildung 4-13: Sicht im park 2
| 73
Abbildung 4-14: Störende Vegetation 1
Abbildung 4-15: Störende Vegetation 2
Die
Abbildungen
4-12
und
4-13
zeigen
Sichtbeziehungen
im
Sommerhoffpark. Das Gelände ist überschaubar und die Sichtbeziehungen
reichen weit. Die Abbildungen 4-14 und 4-15 zeigen Vegetation die
Sichtbeziehungen stören und im Gegensatz zum historischen Baumbestand
fehlplatziert wirken.
74 |
Die angedachte Neuplanung greift das Thema fehlende Sichtachsen auf, in
dem es neue Wegverbindungen schafft, störende Bebauung beseitigt und
damit das Gebiet insgesamt geordneter erscheinen lässt. Von der
Hirtenstraße aus gesehen sorgt der mit Stadtvillen neu bebaute und
aufgelockerte Uferbereich für viele neue Sichtbeziehungen Richtung Fluss.
Auch die Sichtbeziehung aus der Hirtenstraße in östliche Richtung hat sich
durch die Entwicklungsmaßnahmen erheblich verbessert. Die Sichtachse
führt zu einem neu geschaffenen Platz unterhalb des neu gebauten und viel
frequentierten Stadtquartiers und vermittelt somit im Vergleich zu früher
einen sehr urbanen Eindruck.
Abbildung 4-16 zeigt nochmals den Blick aus der Ährenstraße nach Süden
einmal im Bestand und einmal nach Umsetzung der Planung. Anstatt einer
Barriere in Form der Bebauung entlang der Hirtenstraße, wurde eine
attraktive Wege- und Sichtverbindung geschaffen. Die neuen vierstöckigen
Stadtvillen im Hintergrund wirken nicht überdimensioniert und lenken den
Blick die Straße entlang weiter in Richtung Fluss.
Abbildung 4-16: Sicht Ährenstraße nach Süden Bestand und Neuplanung
[SketchUp, Eigene Darstellung]
| 75
Abbildung 4-17: Sicht aus der Ährenstraße nach Süden Neuplanung
Die Abbildungen 4-18 und 4-19 zeigen den Blick von der Hirtenstraße aus
nach Westen. In Abbildung 4-18 wirkt nicht nur die Bestandsbebauung auf
der linken Straßenseite störend, auch die große Zahl an Lastwagen, die die
ansässigen
Firmen tagsüber beliefern, stören
die Sichtbeziehungen
erheblich. In Abbildung 4-19 sehen wir die Veränderungen. Statt der
durchgängigen Bebauung tun sich auf der linken Straßenseite neue attraktive
Stadtvillen auf. Diese aufgelockerte Bebauung sorgt für ein freundlicheres
Erscheinungsbild, die Sichtbeziehungen wurden aufgewertet. Abbildung 4-20
zeigt nochmals eine erhöhte Ansicht der Hirtenstraße nach Osten, welche die
weitläufigen Sichtbeziehungen deutlich werden lassen. Im Hintergrund das
neue Quartierscentrum, auf der linken Bildhälfte die Wurzelsiedlung und auf
der rechten Bildhälfte die neue aufgelockerte Wohnbebauung zum Fluss hin.
Abbildung 4-18: Blick aus Hirtenstraße nach Westen aktuell
76 |
Abbildung 4-19: Blick aus der Hirtenstraße nach Westen Neuplanung
Abbildung 4-20: Hirtenstraße nach Osten erhöht
Ein Ziel der Planung ist es, den Sommerhoffpark aus seiner isolierten Lage
heraus zu befreien und ihn stärker in den Mittelpunkt der städtebaulichen
Entwicklung
im
Plangebiet
zu
setzen.
Mit
der
Umsetzung
des
Bebauungsvorschlages gelingt dies. Besonders die Verlagerung der
Kindertagesstätte und des Lagerplatzes vom Grünflächenamt heben den
Sommerhoffpark nun auch optisch eindeutig hervor. Der ehemalige und vom
Magistrat in seiner Begründung als „unwürdig“ bezeichnete Zugang zum
Park wird ersetzt durch eine knapp 70 Meter breite Eingangssituation, die
dem Park gerecht wird. Mit der Neuplanung entsteht auf dem Gelände der
Kindertagesstätte und dem oben genannten Lagerplatz eine große
begehbare Rasenfläche. Der alte „Blickkorridor“ weicht einer weiten
Blicksituation.
| 77
Abbildung 4-21: Parkeingang Sichtsituation aktuell
Abbildung 4-22: Parkeingang Sichtsituation Neuplanung
Durch attraktive Grünverbindungen ist der Uferbereich erheblich aufgewertet
worden. Der Mainuferbereich im Plangebiet
ist durch die existierende,
derzeit aber nicht bisher nicht nutzbare Untertunnelung der Main-NeckarBrücke mit dem Mainuferbereich im Westhafen verbunden und damit,
insgesamt gesehen, in den bisher erlebbaren Naherholungsraum „Nördliches
Mainufer“ integriert. Die Sichtbeziehungen von der Uferpromenade aus
reichen weit.
78 |
Abbildung 4-23: Sichtbeziehung Ufer nach Westen
Abbildung 4-24: Sichtbeziehung Ufer nach Osten
| 79
Fazit
Die Neustrukturierung des Plangebiets hat neue attraktive und spannende
Sichtbeziehungen geschaffen. Das Gebiet ist nun optisch erlebbarer und
einsehbarer als zuvor. Dies ist besonders für die Wurzelsiedlung von
Bedeutung, die damit nicht nur strukturell, sondern auch optisch aus ihrer
Isolation geholt wurde. Die Bewohner der Siedlung spüren allein aufgrund
der neu geschaffenen Sichtbeziehungen, dass sie Teil eines neu
geschaffenen Quartiersgefüges sind. Auch der Sommerhoffpark würde bei
der Umsetzung des Bebauungsvorschlages aus seiner nicht angemessenen
Isolation geholt. Die großzügige Einsicht in den Park von der Gutleutstraße
im Norden, aus sowie der Sichtbeziehung vom Westhafen verbessern die
Raum- und Aufenthaltsqualitäten des Parks sehr.
Ein Ziel dieser Arbeit ist es, den Mehrwert von 3D Stadtmodellen für die
städtebauliche Gestaltplanung herauszuarbeiten. Anhand des Themas
Sichtbeziehungen lässt sich dieser Mehrwert sehr gut verdeutlichen und
visuell
darstellen.
Beispielhaft
sind
im
Folgenden
zwei
Situationen
dargestellt, in denen jeweils mit unterschiedlich dichter Baumbepflanzung
verschiedene Sichtwirkungen erzeigt werden.
Situation 1
Diese Situation zeigt die Sichtbeziehung von einem Balkon im zweiten Stock
der neuen Wohnbebauung zum Mainufer. Im oberen Bild stehen die Bäume
mit einem Abstand von acht Meter zueinander. Die Sicht auf den Fluss ist
möglich. Das andere Mainufer ist jedoch nur stark eingeschränkt sichtbar
aufgrund der Baumkronen. Im unteren Bild wurde jeder zweite Baum am der
Uferpromenade entfernt. Die Bäume haben hier einen Abstand von 16
Metern zueinander. Dies hat zur Folge, dass auch die Baumkronen einen
größeren Abstand zueinander haben und das Sichtfeld erweitern.
80 |
Abbildung 4-25: Balkonsicht 1
Abbildung 4-26: Balkonsicht 2
Situation 2
In der nächsten Situation schauen wir auf den neu geschaffenen Platz am
südlichen Centereingang. Auf dem ersten Bild sieht man dicht gestaffelte
Baumreihen, die den Platz und die umliegenden Straßen in ein volles Grün
hüllen. Aus der Vogelperspektive geht die Platzsituation vollkommen unter.
Im zweiten Bild wurde die Baumbepflanzung aufgelockert, indem jede zweite
Baumreihe entfernt wurde. Die Platzsituation tritt deutlicher in den
Vordergrund und das aufgelockerte Grün kommt immer noch stark zur
Geltung.
| 81
Abbildung 4-27: Südlicher Platz Quartierszentrums dichte Begrünung
Abbildung 4-28: Südlicher Platz Quartierszentrum aufgelockerte Begrünung
Die nächsten zwei Bilder zeigen denselben Platz aus der Augenhöhe. Auch
hier erscheint die dichte Baumstaffelung überladen. Die Baumkronen wirken
wie ein grünes Dach und verschatten den Platz beinahe komplett (siehe auch
Verschattunsanalyse).
Die
Sichtbeziehungen
auf
dem
Platz
sind
eingeschränkt. Statt eines offenen Platzes entfaltet sich eine Raumwirkung,
welche dem Platz nicht zur vollen Entfaltung verhilft.
82 |
Abbildung 4-29: Quartiersplatz dichte Begrünung
SkechUp, [Eigene Darstellung]
Abbildung 4-30: Quartiersplatz aufgelockerte Begrünung
Der Mehrwert des 3D Modells besteht also darin, einfach und schnell
unterschiedliche Situationen abbilden zu können und diese, wie in den
obigen Beispielen gezeigt, auf ihre Sichtwirkung hin zu untersuchen. Im
konkreten Fall wurde mit unterschiedlichen Layern gearbeitet, denen
einzelne Bäume zugeordnet wurden und die je nach Situation ein- und
ausgeschaltet wurden.
| 83
4.2
Wegebeziehungen/Erschließung
Eine Stadt besteht aus Räumen und verschiedenen Raumfolgen. Die
Qualität einer Stadt hängt auch davon ab, wie diese miteinander verknüpft
sind. In der Fachsprache spricht man von Raum-Wege-Beziehungen. Ein
Leitbild der Stadtplanung ist es, diese Wege so kurz wie möglich zu halten
(„Stadt der kurzen Wege“), sprich Wegebeziehungen zu schaffen, die
wichtige Ziele miteinander verbinden.
Die Erschließung des Plangebiets lässt sich aktuell wie folgt beschreiben:
Die äußere Erschließung erfolgt durch die Gutleutstraße im Norden und die
Camberger Straße über den Knotenpunkt Camberger Straße./Gutleutstraße.
Die Gutleutstraße ist die zentrale Ost-West Verbindung im Plangebiet.
Abbildung 4-31: Äußere Erschließung
Die innere Erschließung besteht aus der als Stichstraße angelegten
Gutleuthofstraße
an
der
Werner-von-Siemens-Schule
sowie
der
Wurzelstraße, der Halmstraße, der Ährenstraße, der Garbenstraße, der
Erntestraße und der Hirtenstraße, welche die Wurzelsiedlung kammartig mit
der Gutleutstraße erschließen. Die weiteren Gebäude im Plangebiet werden
auch von der Gutleutstraße aus erschlossen.
84 |
Abbildung 4-32: Innere und äußere Erschließung
Die inneren fußläufigen Wegeführungen sind derzeit defizitär. Zentrale
Anlaufstellen mit Aufenthaltsqualität, wie etwa Läden oder Gastronomie,
existieren nicht. Eine südliche Ost-West Wegeführung am Mainufer ist nur im
Park möglich, geht aber nicht darüber hinaus. Eine Verbindung mit dem
Westhafen gibt es aufgrund des alten, stillgelegten Heizkraftwerks der Bahn
nicht. Weiterhin fehlen im Plangebiet attraktive Nord-Süd-Verbindungen,
sowie eine direktere und schnellere Verbindung in den Sommerhoffpark,
beispielsweise von der Wurzelsiedlung aus.
Abbildung 4-33: Ungenutzte Wegebeziehungspotenziale
| 85
Die Umsetzung des Bebauungsvorschlages hätte zur Folge, dass das
Plangebiet aufgelockert würde, was die Möglichkeiten für neue und attraktive
Wegeverbindungen mit sich brächte. Besonders die Situation der bisher
fehlenden Nord-Süd-Verbindungen würde erheblich verbessert. An der
äußeren Erschließung würde sich nichts ändern.
Aus der Wurzelsiedlung ergeben sich viele neue Wegeverbindungen, die das
Gebiet insgesamt offener und attraktiver machen. Das in der Wurzelsiedlung
herrschende Straßensystem wurde im Süden als Element weitergeführt und
öffnet die Siedlung zum Fluss hin. Auch die Verlängerung der Hirtenstraße
nach Westen wirkt sich positiv aus. Das neugeschaffene Quartierszentrum
mit Aufenthaltsqualitäten, Läden und Gastronomie ist so fußläufig schnell
erreichbar.
Abbildung 4-34: Weg im Wohngebiet Neuplanung
Mit der neu geschaffenen Zugänglichkeit zum Mainufer ist eine neue OstWest-Wegeverbindung geschaffen worden. Das erleichtert den Eingang zum
Sommerhoffpark, der bisher nur durch einen schmalen Zugang von der
Gutleutstraße aus erreichbar ist.
Abbildung 4-35: Verlängerung der Uferpromenade und Verbindung zum Sommerhoffpark
86 |
Abbildung 4-36: Uferpromenade südlich der Stadtvillen
Mit der Verlängerung der Uferpromenade entsteht eine neue, attraktive und
zudem fußläufige Ost-West-Verbindung. Es gibt zahlreiche Möglichkeiten,
das Ufer aus dem Wohngebiet rund um die Wurzelsiedlung zu erreichen.
Zum einen wurden Grundstücksteile des Gutleuthofwegs 2 für die
Öffentlichkeit geöffnet. Damit kann die bisherige private Hofeinfahrt genutzt
werden, um den Gutleuthofweg bis zum Mainufer zu verlängern.
Abbildung 4-37: Situation Gutleuthofweg 2 aktuell
| 87
Abbildung 4-38: Situation Gutleuthofweg 2 Neuplanung
Zum anderen ist die Wurzelstraße ebenfalls in Richtung Mainufer verlängert
worden, so dass hier eine breite Nord-Süd-Verbindung geschaffen wurde.
Abbildung 4-39: Verlängerung der Wurzelstraße
Zur räumlichen Vernetzung wird eine fußläufige Verbindung zwischen
Sommerhoffpark
Kindertagesstätte
und
und
Mainufer
und
hin
Lagerplatz
Johanna-Kirchner-Anlage
geschaffen.
des
Die
zum
Verlegung
Grünflächenamtes
an
von
der
Gutleutstraße bewirkt eine Öffnung des Sommerhoffparks. Damit kann die
Wegverbindung in den Park hinein neugestaltet werden. Durch die
Entwicklungsmaßnahmen wird das Gebiet rund um die Wohnanlage
aufgewertet und in Verbindung mit der besseren Zugänglichgkeit wird der
Sommerhoffpark
noch
attraktiver
für
die
dortigen
Senioren
und
Erholungssuchenden. Der ehemalige Zugang zum Park wird ausgebaut und
dient so der Erschließung der Wohntürme am Mainufer.
88 |
Abbildung 4-40: Wegstrukturen Sommerhoffpark Neuplanung
Mit der Entwicklungsmaßnahme auf dem Gelände des stillgelegten
Heizkraftwerks
im
Osten
kann
nun
auch
die
bereits
existierende
Untertunnelung der Main-Neckar-Brücke genutzt werden und verbindet das
Plangebiet mit dem Naherholungsraum „Nördliches Mainufer“ im Westhafen.
Abbildung 4-41: Fußweg in den Westhafen
Abbildung 4-42: Derzeit unzugängliche Unterführung in Richtung Plangebiet aus dem Westhafen
| 89
Abbildung 4-43: Wegverbindungen und Erschließung der Wohntürme
[SketchUp, Eigene Darstellung]
Abbildung 4-44: Verlängerung der Uferpromenade nach Osten
Der Bebauungsvorschlag greift die Idee auf, eine Fährverbindung zu
schaffen, wie sie dort bereits schon einmal bis in die 1930er existierte.
Derzeit ist eine Überquerung des Mains durch einen kleinen Fußweg auf der
Main-Neckar-Brücke möglich. Die Fährenlösung würde eine attraktive
alternative Flussüberquerung zur derzeitigen Situation darstellen.
90 |
Abbildung 4-45: Fußweg zur Main-Neckar-Brücke
Eigene Darstellung
Abbildung 4-46: Flussüberquerung zu Fuß aktuell
Eigene Darstellung
Fazit:
Die Umsetzung der Planung schafft neue und attraktive Wegeverbindungen,
die eine schnelle Erreichbarkeit der verschiedenen Standorte im Plangebiet
garantieren. Speziell die neu geschaffenen Nord-Süd-Verbindungen zum
Mainufer, als auch das nun durchgängig begehbare Mainufer im Plangebiet
stellen ein neues Qualitätsmerkmal dar, dass das Plangebiet als Ganzes
erheblich aufwertet.
Der
Mehrwert
des
3D
Modells
Wegeverbindungen erkennen.
lässt
sich
auch
beim
Thema
Die Möglichkeit sich im Modell auf
| 91
Augenhöhe zu bewegen und Wegeführungen digital abzulaufen stellt einen
erheblichen Vorteil dar. Auf einfache Art und Weise können alternative
Wegführungen auf ihre Wirkung hin untersucht werden. Weiterhin besteht die
Möglichkeit im 3D Modell verschiedene Ansätze in der gestalterischen
Umsetzung der Wege auszuprobieren. Um Wegestrukturen zu untersuchen,
macht es Sinn, Bäume und Möblierungen mittels Layer auszublenden.
92 |
4.3
Verschattung
Die Besonnung von Grundstücken und Gebäuden stellt in der Stadtplanung
ein
großes
Verschattung
Qualitätsmerkmal
ist
daher
ein
dar.
Die
zentrales
Vermeidung
Ziel
des
von
unnötiger
Planers.
Moderne
Computerprogramme sind heute in der Lage, den Sonnenstand zu jeder
Tages- und Jahreszeit eines bestimmten Gebietes zu simulieren. In
Verbindung mit 3D Stadtmodellen kann somit die Verschattung eines
Planentwurfs ermittelt werden.
Die folgende analytische Betrachtung der Verschattungssituation konzentriert
sich
ausschließlich auf
hauptsächlich
auf
die
die
Neuplanung,
Wohnqualität
da
sich
dieses
auswirkt
Kriterium
und
die
Verschattungsverhältnisse der gewerblichen Bestandsanlagen in dieser
Hinsicht uninteressant sind. Weiterhin konzentriert sich die Analyse
ausschließlich auf den Schattenwurf der Gebäude. Der Grund hierfür ist die
Komplexität des
Programmes Ecotect und die hierfür erforderlichen
Rechenleistungen. Eine Berücksichtigung von Vegetation als potenzieller
Schattenspender würde den Zeitrahmen der Arbeit sprengen. Für die
Untersuchung wurde das LOD 1 SketchUp Modell genutzt, da im direkten
Vergleich ein LOD 2 Modell kein qualitativen Mehrwert aufweisen kann.
Für die Analyse wurden die Schattenläufe eines Tages für jede Jahreszeit
untersucht. Gewählt wurden die Tage 15. Januar, 15. April, 15. Juli und 15.
Oktober. Besonderes Augenmerk wurde dabei auf die Verschattungssituation
der Süd- und Westseiten der Gebäude gelegt. Für jeden Teilbereich wurde
dieselbe Methodik angewandt. Zur Vereinfachung wurde die Analyse für den
ersten Teilbereich ausführlicher dokumentiert. Bei den Teilbereichen zwei,
drei und vier werden nur noch die Defizite aufgezeigt und Lösungsvorschläge
genannt. Die Animationsvideos sowie die kompletten Screenshots sind auf
der beigefügten DVD zu finden.
| 93
Abbildung 4-47: Tagesverlauf Sonne
Ecotect, [Eigene Darstellung]
Abbildung 4-48: Jahresverlauf Sonne
Für die Analyse wurden vier Teilbereiche benannt. Die Teilbereiche sind die
Wohntower im Osten, die Nachverdichtung auf dem Gelände der Alten- und
Pflegeeinrichtung, dem Center und der darunter liegenden Bebauung sowie
die neue Uferbebauung südlich der Wurzelsiedlung. Die Analyse wurde mit
einem in SketchUp erstellen LOD 1 Modell durchgeführt.
94 |
Abbildung 4-49: Teilbereiche Verschattungsanalyse
Teilbereich 1: Die Wohntower
Die Wohntower sind 20 – 40 Meter hoch und werfen große Schatten.
Untersucht wurde, ob die Tower die nahegelegene Schule oder sich selbst
unnötigerweise verschatten. Bei der Analyse wurde der angrenzende
Bahndamm nicht berücksichtigt.
Abbildung 4-50: Teilbereich 1
15. Januar: Bis 12:00 Uhr werfen die beiden kleineren Wohntürme Schatten
auf den Schulhof. Die Schulgebäude verschatten im selben Zeitraum den
Schulhof jedoch um ein Vielfaches mehr, so dass die Verschattung durch die
Wohntürme nicht so sehr ins Gewicht fällt.
| 95
Abbildung 4-51: Schatten 15. Januar 8:45 Uhr (links) und 12:00 Uhr (rechts)
Die Westseiten der Wohntürme sind von Sonnenaufgang an bis zum späten
Nachmittag
durchgehend
besonnt.
Ab
ungefähr
15
Uhr
bis
zum
Sonnenuntergang um 16:45 sind die Westseiten von zwei der drei
Wohntürme in geringem Maße verschattet. Die Südseiten sind den
kompletten Tag über verschattungsfrei.
Abbildung 4-52: Schatten 15. Januar 14:45 Uhr (links) und 16:45 Uhr (rechts)
15. April: Von Sonnenaufgang an werfen die Gebäude große Schatten. Im
weiteren Verlauf wandern die Schatten nördlich von West nach Ost und
streifen die Schule dabei kaum. Ab ungefähr 12:00 Uhr sind die Süd- und
Westseiten bis zum Sonnenuntergang schattenfrei.
Abbildung 4-53: Schatten 15. April 5:45 Uhr (links) und 12:00 Uhr (rechts)
96 |
Abbildung 4-54: Verschattung 15. April 15:00 Uhr (links) und 18:00 Uhr (rechts)
15. Juli: Die Verschattungssituation im Juli weicht nur geringfügig von der im
April ab. Die Sonne geht noch früher auf und die nach Norden geworfenen
Schatten der Gebäude sind im Sommer noch kleiner als im Frühjahr, so dass
auch hier die Schule nicht beeinträchtigt wird. Von etwa 12:00 Uhr bis 16:00
Uhr sind Süd- und Westseiten der Gebäude besonnt.
Abbildung 4-55: Vergleich Schattenwurf Frühjahr (links) und Sommer (rechts) 12:00 Uhr
15. Oktober: Im Herbst verschatten die Wohntürme in den Morgenstunden
den Schulhof wieder vermehrt. In den späten Nachmittagsstunden
verschatten sich die drei Wohntürme teilweise selbst, dies jedoch nur in
geringem Maße und auch nur für maximal ein bis zwei Stunden.
Abbildung 4-56: Verschattung 15. Oktober 7:45 Uhr (links) und 12:00 Uhr (rechts)
| 97
Darstellung 4-57: Verschattung 15. Oktober 16:00
In den Tagesverläufen sieht das ganze dann wie folgt aus:
Abbildung 4-58 : Schattenverlauf eines Tages im Januar, April, Juli, Oktober
98 |
| 99
Teilbereich 2 – Nachverdichtung des Alten- und Pflegeheims
Abbildung 4-59: Nachverdichtung Alten- und Pflegeeinrichtung
Die Analyse hat ergeben, dass eine Hauswand des Bestandes durch die
Neuplanung übermäßig stark verschattet wird. Auf der beeinträchtigten
Hauswand befinden sich Fenster und Balkone von Bewohnern der Alten- und
Pflegeeinrichtung.
Abbildung 4-60: Besonnungsdefizit
Der Gebäudeabstand zwischen den zwei Gebäuden ist mit sechs Metern
sehr gering. Die erdrückende Raumwirkung verstärkt das Defizit.
100 |
Abbildung 4-61: Raumwirkung Planung
Im Tagesverlauf ist gut zu erkennen, dass der Teil der Hauswand, der
gegenüber dem neuen Gebäude liegt, den größten Teil des Tages
verschattet wird. Für die Bewohner der Alten- und Pflegeeinrichtung, die dort
ihre Zimmer haben, bedeutet dies einen enormen Qualitätsverlust.
Abbildung 4-62: Situation zu allen Jahreszeiten
| 101
102 |
Um das Defizit zu beheben, könnten die beiden neugeplanten Gebäude zu
einem großen Gebäudekomplex zusammengefügt werden.
Abbildung 4-63: Alternative Bebauung
Das würde aus der ehemals nur sechs Meter breiten Einfahrt eine knapp 18
Meter breite Einfahrt machen und damit für eine angenehmere Raumwirkung
sorgen. Die Bewohner der ehemals beeinträchtigen wären das Gefühl los
eine Wand vor dem Fenster zu haben.
Abbildung 4-64: Raumwirkung alternative Planung
| 103
Abbildung 4-65: Situation zu allen Jahreszeiten bei alternativer Planung
104 |
Abbildung 4-66: Sommer Planung und Planungsalternative
| 105
Teilbereich 3 – Quartierszentrum und südliche Bebauung
Abbildung: 4-67: Teilbereich 3
In Teilbereich 3 wurde die Verschattungssituation um den Bereich des
Quartierszentrum und der südlich davon gelegenen Bebauung untersucht.
Der Bebauungsvorschlag sieht hier ein vierstöckiges Wohngebäude in
Hufeisenform, zum Main hin ausgerichtet, sowie einen Anbau an die
Liegenschaft Gutleuthofweg 2 vor.
Die Analyse hat ergeben, dass vom Quartierzentrum keine Beeinträchtigung
für die auf der anderen Straßenseite gelegenen Wohngebäude der
Wurzelsiedlung ausgeht.
Abbildung 4-68: Schattensituation Quartierszentrum Sommer
106 |
Abbildung 4-68 stellt den Schattenverlauf eines Sommertages von 8:30 –
18:30 Uhr dar. Man erkennt, dass die Verschattung, die vom Center ausgeht,
die angrenzenden Wohngebäude nicht beeinträchtigt. Lediglich in den
Wintermonaten wirft das Gebäude minimal Schatten auf die östliche
Gebäudefassade der Wurzelsiedlung. Die Verschattung der Platzsituation
rund um das Quartierszentrum, in Verbindung mit der Vegetation, konnte aus
den bereits genannten Gründen nicht analysiert werden.
Das südlich gelegene, vierstöckige Wohngebäude besitzt aufgrund seiner
Bauform einen größeren Innenhof. Hier war es interessant herauszufinden,
inwiefern Bauform und Bauhöhe den Innenhof verschatten. Besonders im
Winter stellt die Besonnung ein großes Qualitätsmerkmal dar. In den trüben
Wintertagen freut man sich über jeden Sonnenstrahl. Abbildung 4-69 zeigt
den Tagesschatten eines Wintermonats in der Zeit von 8:30 – 18:30 Uhr in
Stundenschritten.
Abbildung 4-69: Verschattung Dezember Innenhof Planung
Es ist zu erkennen, dass im Laufe eines Tages keine Fläche im Innenhof
stark verschattet wird. Auch die Westfassade des zweistöckigen Gebäudes
gegenüber wird nicht allzu stark verschattet.
| 107
Mit einem 3D Modell ist es sehr einfach verschiedene Planalternativen
darzustellen. In diesem Fall wurden die beiden Flügel des hufeisenförmigen
Gebäudes von vier auf drei Stockwerke reduziert. Es sollte untersucht
werden, ob eine geringere Bauhöhe der Flügel die Verschattung des
Innenhofs weiter reduziert hätte. Vergleicht man die Verschattung beider
Gebäudemodelle so ist kein großer Unterschied zu erkennen. Auch die
Situation des zweistöckigen Gebäudes ändert sich nicht entscheidend.
Abbildung 4-70: Verschattung Innenhof Alternative in 60 min Schritten
Auch bei einer Änderung der zeitlichen Darstellung von 60 auf 30 Minuten
sind keine nennenswerten Unterschiede zwischen Planung (Abbildung 4-71)
und Planungsalternative (Abbildung 4-72) zu erkennen. Die schwärzeren
Flächen ergeben sich aufgrund der Mehrzahl an dargestellten Schatten für
einen Tag.
Abbildung 4-71: Verschattung Innenhof in 30 min Schritten
108 |
Abbildung 4-72: Verschattung Innenhof Alternative in 30 min Schritten
In Teilbereich 3 konnten keine größeren Defizite festgestellt werden.
Dennoch ist dieses Beispiel dafür geeignet, um den Mehrwehrt von 3D
Modellen zu dokumentieren. Die Verschiebung (Teilbereich 2) und das
Absenken der Gebäude (siehe auch Teilbereich 4) sind in wenigen Minuten
möglich und man hat in kürzester Zeit verschiedene Modellansätze.
| 109
Teilbereich 4 - Stadtvillen
In Teilbereich 4 wird die Verschattungssituation im Bereich der Stadtvillen
untersucht. Der Bebauungsvorschlag sieht hier eine Punktbebauung in Form
von sechs vierstöckigen Stadtvillen und vier siebenstöckigen Wohngebäuden
vor. Desweiteren ist ein Kindergarten vorgesehen, der westlich der Bauten
geplant ist.
Die Analyse ergibt, dass vom Kindergarten keine Beeinträchtigung für die
auf der anderen Straßenseite gelegenen Wohngebäude der Wurzelsiedlung
sowie den Stadtvillen ausgeht.
Abbildung 4-73: Schattensituation Kindergarten 15. Jan. und 15 Jul.
Abbildung 4-73 stellt den Schattenverlauf des Kindergartens einmal für den
15. Januar und einmal für den 15. Juli von 8.30 Uhr-18.30 Uhr in 30min
Schritten dar. Man kann hierbei feststellen, dass die Verschattung, die der
Kindergarten wirft, die angrenzende Bebauung nicht beeinträchtigt. Lediglich
in den Wintermonaten werden die Gebäude der Wurzelsiedlung minimal
beschattet.
Die
Untersuchung
Bestandsgebäude
der
der
Auswirkungen
Wurzelsiedlung
der
ergibt,
Verschattung
dass
diese
auf
nur
die
im
Winterquartal durch die Stadtvillen beeinflusst werden. Dies jedoch auch nur
während der Morgen- bis Mittagsstunden. Die folgende Abbildung zeigt die
Verschattung anhand eines exemplarischen Wintertages auf. Im restlichen
Jahresverlauf bleibt die Wurzelsiedlung frei von Verschattung.
110 |
Abbildung 4-74: Verschattung Stadtvillen 15. Jannuar 8.30 und 13.00 Uhr
Die Analyse zwischen den Stadtvillen und den Wohngebäuden wird, wie
auch bei dem Hufeisenbau, in zwei Szenarien durchgeführt. In dem ersten
Szenario
werden
alle
Gebäude
gemäß
des
Bebauungsvorschlages
untersucht. Bei dem zweiten Szenario werden die vorderen Wohngebäude
um drei Stockwerke reduziert, so dass sie auf gleicher Höhe mit den
Stadtvillen liegen.
Die Untersuchung ergibt, dass sich speziell in den Wintermonaten
signifikante Unterschiede erkennen lassen. Im restlichen Jahresverlauf hat
die
Reduktion
der
Gebäudehöhen
nur
geringen
Einfluss
auf
den
Schattenverlauf.
Folgende Abbildung zeigt den genannten Unterschied exemplarisch für den
15. Januar um 15.30 Uhr, da zu diesem Zeitpunkt die größte Differenz zu
beobachten ist.
| 111
Abbildung 4-75: Vergleich der Verschattung: Bebauungsvorschlag (links) und Alternativvorschlag (rechts)
Fazit:
Die Analyse der Verschattung der neuen Gebäude hat gezeigt, welchen
Mehrwert 3D Modelle in der Entwurfsphase besitzen. Die unnötige
Verschattung von Gebäuden soll vermieden werden. Mittels 3D Modell kann
ein Planentwurf diesbezüglich sehr gut analysiert werden und es kann helfen
Planung
zu
optimieren.
Dazu
wird
das
3D
Modell
in
ein
Simulationsprogramm gesetzt, das den Sonnenlauf simuliert. Der Vorteil von
3D ist, dass man sich das Modell bzw. die Gebäude von allen Seiten aus
betrachten kann und damit die Verschattungssituation von allen Seiten
betrachten kann. Für den Fall, das Defizite zu erkennen sind, ist es mit dem
3D Modell relativ einfach Alternativen zu untersuchen, da das Modell
nachträglich bearbeitet werden kann.
112 |
4.4
Bauhöhen
In diesem Kapitel sollen die Bauhöhen der neuen Gebäude betrachtet und
auf ihre räumliche Wirkung hin untersucht werden. Gebäudehöhen tragen
ganz besonders zum Stadtbild bei. Hochhäuser stellen zum Beispiel
städtebauliche Dominanten dar. Falsch dimensionierte Gebäude empfindet
man als störend, da sie nicht mit der Umgebungsbebauung harmonisieren.
Und auch die Wirkung eines Platzes oder Aufenthaltsräumen hängt
entscheidend von den Bauhöhen der Umgebungsgebäude ab. Abbildung 99
zeigt eine Auflistung aller neu errichteten oder angebauten Gebäude und
deren Gebäudehöhen.
Abbildung 4-76: Liste der Bauwerkshöhen der neue Gebäude (Traufhöhe)
Gebäude
Bauhöhe
Großer Wohnturm
40m
Kleinere Wohntürme
20m
Erweiterungsbau Schule am Sommerhoffpark
8,5m
Nachverdichtungsbauten AWO Anlage
12m
Anbau an den Gutleuthofweg 2
5,7m
Quartierszentrum
12m
Hufeisenförmiges Wohngebäude
12m
Vierstöckige Stadtvillen
12m
Siebenstöckige Wohnhochhäuser
20m
Kindertagesstätte
4m
Eigene Darstellung
Im Osten des Plangebiets entstehen Wohntürme. Diese sollen eine Höhe
von 40 Metern nicht überschreiten, um sich in die Kulisse von Westhafen und
Heizkraftwerk einzufügen. Weitere Vorgaben können dem Rahmenplan nicht
entnommen werden. Im Modell werden zwei der drei Wohntürme auf 20
Meter Höhe beschränkt. Hintergrund dieser Maßnahme ist, dass der 40
Meter hohe Turm als Dominante des neu gestalteten Quartiers ein
Alleinstellungsmerkmal besitzt und die neu geschaffene Eingangssituation
über die Main-Neckar-Brücke kommend besser zur Geltung kommt.
| 113
Abbildung 4-77: Situation vom Westhafen kommend
Abbildung 4-78: Blick vom anderen Mainufer auf die Wohntürme (ohne Vegetation)
Abbildung 4-77 zeigt eine Ansicht, die sich ergibt, wenn das Plangebiet durch
die Unterführung aus Richtung des Westhafens betreten wird. Die modernen
Wohntürme wirken harmonisch und die Bauhöhen erscheinend keineswegs
überdimensioniert. Insgesamt bildet die neu geschaffene Eingangssituation
in Verbindung mit den Wohntürmen eine gelungene, aufgelockerte
Raumgestaltung, die Neugierig macht. Auch der Blick vom anderen Mainufer
(Abbildung 4-78) zeigt, dass die Wohntürme gut proportioniert sind und der
40 Meter hohe Turm ein Blickfang ist.
114 |
Parallel zum Bahndamm entsteht ein dreistöckiges Gebäude, das die Schule
am Sommerhoffpark ergänzen soll. Dieses dient unter anderem als
Lärmschutzbebauung für die westlich liegenden Schulgebäude. Der
dreistöckige Erweiterungsbau erreicht eine Bauhöhe von ca. 8,5 Meter und
passt sich damit den Bestandsgebäuden der Schule an.
Abbildung 4-79: Erweiterungsbau Schule am Sommerhoffpark
Abbildung 4-80: Blick auf Erweiterungsbau links und Bestand rechts ohne Vegetation
| 115
Auf dem Grundstück des Johanna-Kirchner-Altenhilfszentrums entstehen
bauliche Erweiterungen, die sich dem Bestand in Sachen Bauhöhe
anpassen. Die zwei neuen vierstöckigen Gebäude erreichen eine Höhe von
ungefähr 12 Meter und sorgen dafür, dass das Grundstück einen
geschlossenen Eindruck nach innen erzeugt.
Abbildung 4-81: Bauliche Erweiterungen Johanna-Kirchner-Anlage
Abbildung 4-82: Blick vom Innenhof auf die baulichen Erweiterungen
Auch nach außen hin zur Gutleutstraße wird ein geschlossenes Raumgefüge
erzeugt. Der Straßenraum ist nun geschlossen gefasst. Die ehemals
fehlende
Raumkante
Erweiterungsbebauung
(siehe
Abbildung
gebildet
und
4-83)
passt
wird
sich
gegenüberliegenden Straßenseite an (Abbildung 4-85).
116 |
der
jetzt
durch
die
Bebauung
der
Abbildung 4-83: Blick von der Gutleutstraße auf die baulichen Erweiterungen ohne Vegetation
Abbildung 4-84: Blick von der Gutleutstraße auf die bisherigen als Parkplatz genutzte Fläche
Eigene Darstellung
Abbildung 4-85: Bauliche Situation gegenüber des Johanna-Kirchner-Heims
Eigene Darstellung
| 117
Das neue Quartierszentrum an der Gutleutstraße ist mit seinen 12 Meter
Bauhöhe nur geringfügig höher als die aktuelle Bebauung. Der kompakte
Neubau des Quartierszentrums fügt sich ins Siedlungsgefüge der nördlichen
und östlichen Bebauung ein. Der Übergang der zur westlich liegende
Wurzelsiedlung kann mit einer attraktiven Bepflanzung gestaltet werden.
Abbildung 4-86: Situation zwischen Werner-von-Siemens-Schule und Wurzelstraße aktuell
Eigene Darstellung
Abbildung 4-87: Quartierszentrum an der Gutleutstraße ohne Vegetation
118 |
Die vierstöckigen Stadtvillen südlich der Wurzelsiedlung erreichen eine
Bauhöhe von 12 Meter, bzw. die beiden siebenstöckigen Wohnhochhäuser
von 20 Meter.
Abbildung 4-88: Wohngebäude am Mainufer ohne Vegetation
Abbildung 4-89: Stadtvillen südlich der Wurzelsiedlung
| 119
Die nach Westen verlegte Kindertagesstätte erreicht im Modell eine Höhe
von knapp vier Meter. Dabei haben wir uns an derzeitigen Architekturtrends
orientiert, eine Vorgabe aus dem Bebauungsvorschlag gibt es nicht. Die
Kindertagesstätte
bildet
den
neuen
Siedlungsrand
zum
westlichen
Gutleuthafen. Die Gebäudehöhe in Verbindung mit der geneigten Dachform
sorgt für einen offenen Übergang von Siedlungsgebiet zur Puffergrünfläche
und zum Gutleuthafen. Insgesamt fügt sich die Kindertagesstätte positiv in
das Erscheinungsbild des neuen Wohngebiets ein.
Abbildung 4-90: Gebäudehöhe Kindertagestätte
Abbildung 4-91: Höhenverläufe am westlichen Mainufer
120 |
Abbildung 4-92 zeigt einen Blick auf das Plangebiet vom 14. Stock des
großen Wohnturms aus. Der Gesamtüberblick zeigt nochmals, dass
sämtliche Bauhöhen stimmig sind, das Plangebiet einen harmonischen
Eindruck erzeugt.
Abbildung 4-92: Blick aus dem 14. Stock des Wohnturms über das Plangebiet.
SketchUp, Eigen Darstellung
Der Mehrwert des 3D Modells beim Thema Bauhöhen liegt auf der Hand. Mit
wenigen Mausklicks kann man Gebäudehöhen variieren und auf ihre
Dimension hin untersuchen. Dies stellt sich mit Google SketchUp als
besonders einfach heraus, da man hier einfach die gewünschte Oberfläche
anwählen kann und mit dem Tool „Drücken/Ziehen“ dem Körper die
gewünschte Höhe zuweisen kann.
Abbildung 4-93: „Drücken/Ziehen“ Tool in SketchUp
| 121
Abbildung 4-94: Hochgezogener Baukörper
122 |
4.5
Siedlungsklimatische Untersuchung
Mit dem Analyseprogramm ENVI-met soll eine Siedlungsökologische
Grobuntersuchung
durchgeführt
werden.
Dabei
sollen
Luftströme,
Temperaturverläufe und Kaltluftentstehungsgebiete ausgemacht und visuell
dargestellt werden, um mögliche Defizite auszumachen.
Hierzu musste ein drittes Modell, auf Basis einer Kartengrundlage im BMPFormat, erstellt werden. Die in SketchUp erstellten LOD 1 und LOD 2
Modelle konnten für die Analyse nicht genutzt werden. Der Grund hierfür ist,
dass ENVI-met zum einen keine Import/Export Funktion besitzt und zum
anderen auf einer 2D Rasterdarstellung basiert, und die Dreidimensionalität
nur während des Rechenvorgangs simuliert wird.
Um in ENVI-met ein Modell zu erstellen, muss zunächst die Gebietsgröße
bestimmt werden. Dabei muss man Einschränkungen hinnehmen, da ENVImet nur eine maximale Größe von 250*250*40 Rasterpunkte zulässt. Für
größere Gebiete muss die Größe, die ein Raster darstellt, hochgeschraubt
werden. Man muss zum Beispiel aus einem Rasterpunkt vier Meter machen.
Abbildung 4-95: Hauptprogramm Area Definition
ENVI-met, [Eigene Darstellung]
| 123
Dann muss jedes Raster als das definiert werden, was es darstellen soll. Soll
ein Baum dargestellt werden, muss der entsprechende Rasterpunkt
ausgewählt und mit Attributwerten eines Baumes versehen werden. Dabei
bestimmt man z.B. die Höhe des Baumes.
Abbildung 4-96: 2D Rastermodell in ENVI-met
ENVI-met, Eigene Darstellung
Abbildung 4-97: Attribut-Editor in ENVI-met
124 |
Im nächsten Schritt werden im Konfigurationseditor die Ausgangsparameter
und Dateiausgabeorte definiert. Neben den Wetterdaten wie der potenziellen
Temperatur, relative und spezifische Luftfeuchtigkeit, Windgeschwindigkeit
und Windrichtung werden die Startzeit der Simulation, sowie deren Dauer
festgelegt. Im Hauptprogramm können neben den oben erwähnten Faktoren
noch weitere zu simulierende Faktoren ausgewählt werden, welche hier
jedoch nicht weiter berücksichtigt werden. Dann kann die Simulation
gestartet werden. Dies beansprucht, je nach Umfang, mehrere Tage und
sollte im Zeitplan bedacht werden.
Abbildung 4-98: Konfiguration-Fenster in ENVI-met
Leider konnte die Simulation nicht erfolgreich beendet werden. Abbildung
4-99 zeigt die angezeigte Fehlermeldung. Im Folgenden wird kurz
beschrieben, welche Maßnahmen ergriffen wurden, um den Fehler zu
beheben und wie mit der letztendlich gescheiterten Simulation umgegangen
wurde.
| 125
Abbildung 4-99: Fehlermeldung ENVI-met
ENVI-met
Die erste Maßnahme bestand darin, den Fehler zu lokalisieren. Dies ging
recht schnell, da im Fehlerprotokoll der entsprechende Bereich in Form einer
Rasterpunktangabe genannt wurde. Es handelte sich hierbei um den Bereich
zwischen Sommerhoffpark und der Schule am Sommerhoffpark. Das
Fehlerprotokoll zeigte, dass das Programm in diesem Bereich Probleme
hatte, die Turbulenzen um ein paar garagenähnliche Anlagen herum zu
berechnen. Wir versuchten das Problem zu lösen, indem wir den
entsprechenden Bereich dadurch bereinigten, dass wir die Rasterpunkte neu
definierten und zu reinen Rasenflächen umwandelten.
Als nächstes bearbeiteten wir den Randbereich des Rastermodells, da es
auch hier einige Probleme im Bereich der Bebauung zu geben schien. Das
Programm hat in diesem Fall ebenfalls Probleme, damit ankommende
Turbulenzen richtig zu berechnen. Dieses Problem versuchten wir mit
Nestgrids zu beheben. Das bedeutete in unserem Fall, dass wir, ohne das
Modell zu vergrößern (die Maximalgröße war schon erreicht), dem Programm
vorgaben, es solle sich zusätzliche unbebaute Rasterpunkte an den
Modellrändern „denken“. Nachdem diese Schritte durchgeführt wurden,
starteten wir die Simulation erneut.
126 |
Auch die erneut gestartete Simulation führte zu keinem erfolgreichen Ende.
Mit derselben Fehlermeldung wie beim ersten Mal brach das Programm die
Simulation erneut ab. Aufgrund des engen Zeitrahmens und nach
Rücksprache mit den Betreuern der Arbeit wurde entschieden, das Vorhaben
aufzugeben.
Zum
einen
sind
wir
hier
an
die
Grenzen
unserer
Rechenleistungen gestoßen, zum anderen mussten wir einsehen, dass die
Einarbeitungszeit
ausreichend
in
das
war.
Turbulenzberechnungen
Programm
Der
angeht,
bei
komplexen
systematische
führte
zu
Fehler,
einem
Modellen
was
Overflow,
nicht
die
dessen
Behebung eine intensivere Beschäftigung mit dem Programm vorausgesetzt
hätte.
Im Idealfall hätte die Simulation Ergebnisse für alle vier Jahreszeiten
simuliert. Die simulierten Daten wären mit dem Programm Leonardo, das in
ENVI-met integriert ist, sichtbar gemacht worden. Die folgenden Abbildungen
zeigen beispielhaft was mit Leonardo hätte dargestellt werden können:
Abbildung 4-100: Simulierte 3D Darstellung in Leonardo mit Temperaturangaben
http://www.envi-met.com/leonardoweb/images/pseudo3d.gif, [Zugriff am 24.02.2011]
| 127
Abbildung 4-101: Temperatur mit Kartengrundlage
http://www.envi-met.com/leonardoweb/images/mit_metafile.gif, [Zugriff am 24.02.2011]
Abbildung 4-102: Wind und Temperaturdarstellung in Leonardo
http://www.envi-met.com/leonardoweb/images/mainscreen.gif, [Zugriff am 24.02.2011]
128 |
5. Umsetzungsideen
5.
Umsetzungsideen
Im folgenden Kapitel werden ein paar Ideen vorgestellt, deren Umsetzung
attraktive Anlaufpunkte im Gebiet schaffen könnten. Die Vorschläge sind
nicht als Empfehlungen zu sehen, sondern als Gestaltungsideen, deren
Potentiale sich im Laufe der Arbeit ergeben haben. Außerdem kann auch in
diesem Kapitel anhand der Vorschläge ein Beleg für den Mehrwert von 3D
Modellen, speziell für die städtebauliche Gestaltungsplanung angeführt
werden.
5.1
Graffiti-Wand
Mit dem Wegfall der gewerblichen Anlagen südlich der Wurzelsiedlung muss
eine räumlich-optische Trennung zum Betonwerk geschaffen werden. Im
Modell wurde hierzu die bereits existierende Mauer bis zum Mainufer
hinunter erweitert. Die neugeschaffene Mauererweiterung könnte als legale
Graffiti-Wand ausgewiesen werden. Eine legale Graffiti-Wand kann dem
illegalen Sprayen an Häuserwänden entgegen wirken und als bewusst
eingesetztes Stilmittel ein optisches Highlight darstellen. Darüber hinaus
kann die Mitgestaltung des Umfelds durch die Jugend zu einem erhöhten
Identifikations- und Verantwortungsbewusstsein für das Quartier führen.
Abbildung 5-1: Graffiti-Wand
| 129
5. Umsetzungsideen
5.2
Industriekultur
Der Gutleuthafen, der westlichste Hafen der Stadt Frankfurt, erstreckt sich in
das Plangebiet. Aufgrund seiner Lage am Fluss und der schnell erreichbaren
A5 ist der Gutleuthafen ein attraktiver Umschlageplatz. Im Rahmen der
Neuplanung werden die Hafenanlagen innerhalb des Plangebiets abgerissen
und Wohnflächen entstehen. Obwohl die Neuplanung nicht das Ende des
Westhafens bedeutet, so geht doch ein Stück, das Plangebiet prägende,
Hafengeschichte zu Ende (Der Gutleuthafen ist mehr als 100 Jahre alt). Aus
diesem Grund könnte ein Miniaturmodell eines Hafenkrans am Ufer errichtet
werden, um an die Hafengeschichte zu erinnern. Dies kann in Verbindung
mit den im Westhafen bereits mehrfach anzutreffenden ausbeschilderten
Gebäuden der „Route der Industriekultur Rhein-Main“ geschehen.
Abbildung 5-2: Hafenkran aus zwei Perspektiven
130 |
5. Umsetzungsideen
5.3
Gogelsches Gut – das „weiße Schloss im alten Park“
Mitte des 19. Jahrhunderts baute ein Wein- und Gewürzhändler namens
Gogel eine klassizistische Villa mit großzügigem Park an. Dieser Park war
der Ursprung für den heutigen Sommerhoffpark. Ab 1928, dem Jahr indem
die Stadt den Besitz übernommen und den Park für die Öffentlichkeit
zugänglich gemacht hatten, war er ein „Kinderparadies im Grünen“ mit
Jugenderholungsstätte,
Planschbecken
und
Schülergärten,
der
Möglichkeit
Kinderbetreuungsplatz,
im
Main
zu
schwimmen
[http://www.frankfurt.de/sixcms/detail.php?id=3865&_ffmpar[_id_inhalt]=5016
117, Zugriff am 14.02.2011]. 1944 wurde das Gut bei den Bombenangriffen
auf die Stadt zerstört. Obwohl der Sommerhoffpark die einzige größere
Grünfläche in der Umgebung ist und sich ideal zur Erholung eignet,
verhindert die defizitäre Zugangssituation eine stärkere Nutzung. Mit der
Neuplanung wird die Eingangssituation des Parks stark aufgewertet. Im Zuge
der „Wiederentdeckung“ des Parks könnte an die Vergangenheit angeknüpft
werden und der Park speziell für Kinder wieder attraktiver gestaltet werden.
Mit speziellen festmontierten Sichtgeräten könnte beispielsweise ein virtueller
Blick auf das ehemalige Gogelsche Gut an seinem historischen Standort
möglich sein. Das Element Wasser könnte wieder verstärkt mit der Nutzung
des Parks einhergehen. Im 3D Modell erfüllt ein Brunnen diese Funktion, in
dem man an heißen Sommertagen beispielsweise seine Füße abkühlen
könnte.
Abbildung 5-3: Brunnen im Sommerhoffpark
| 131
5. Umsetzungsideen
Abbildung 5-4: Sichtgeräte
SketchUP [Eigene Darstellung]
132 |
6. Fazit
6.
Fazit
6.1
Abschließende Diskussion über den Mehrwert von 3D Modellen
für planerische Aufgaben und zentrale Erkenntnisse der Arbeit
Der Anteil von 3D Visualisierungen in der Planung wird zunehmen. Der hohe
Stellenwert von 3D Visualisierung zeigt sich in einer verstärkten Ausbildung
im Bereich 3D an den Hochschulen und einer großen Zahl an Publikationen
zu dem Thema. Mach und Petschek stellen jedoch fest, dass die Erstellung
von 3D Visualisierungen meist an Spezialisten übertragen wird [MACH,
PETSCHEK 2006: 9]. Zeile leitet daraus ab, dass computergestützte
Planungs- und Entwurfsmethoden für die Visualisierung und Simulation zu
den Handwerkszeugen eines Planers gehören sollte [ZEILE 2010: 13].
3D Stadtmodelle sind im Kontext der Echtzeitplanung zu sehen. Zeile
definiert Echtzeitplanung dahingehend, „dass Planungsinhalte interaktiv in
einem dynamischen System gleich welche Art erlebbar gemacht werden“
[ZEILE
2010:
106].
Planungsmethoden
Echtzeitplanung
mit
den
verknüpft
modernen
somit
klassische
Präsentationsmethoden.
Echtzeitplanung bewirkt eine vereinfachte Wissensvermittlung und eine neue
Qualität in der städtebaulichen Struktur- und Gestaltungsplanung, die ganz
im Zeichen der Wissensgesellschaft steht [Wissensgesellschaft siehe auch
STREICH 2005].
Wie bereits erwähnt, gibt es in jüngster Zeit immer mehr Publikationen zu 3D
Modellen in der Planung und Planvisualisierung. Dabei fällt auf, dass sich die
meisten
Publikationen
mit
der
Erstellung
und
möglichen
Standardisierungsmethoden der 3D Modellierung beschäftigen und die
praktischen
Einsatzfelder
selten
über
theoretische
Überlegungen
hinausgehen [ZEILE 2010: 12]. Hier gilt es in Zukunft verstärkt Schwerpunkte
zu setzen.
Die zentrale Fragestellung, welche die Arbeit begleitet hat, war, inwieweit
Stadtentwicklung mithilfe von 3D Stadtmodellen betrieben, bzw. unterstützt
werden kann. 3D Stadtmodelle dienen heute nicht mehr nur der Präsentation
von Bestandssituationen, sondern können schon im Planprozess selbst eine
wichtige Rolle einnehmen, wenn es darum geht, Auswirkungen von Planung
| 133
8. Abbildungsverzeichnis
sichtbar zu machen. Ein immer stärkerer Realitätsbezug der Modelle und
moderne Simulationsprogramme machen es möglich, dass 3D Modelle
Planentscheidungen und Abwägungsprozesse unterstützen können. Speziell
wenn es um die städtebauliche Gestaltungsplanung geht, stellen 3D Modelle
ein sinnvolles und Instrument der Echtzeitplanung dar. In der städtebaulichen
Gestaltungsplanung geht es primär um die ästhetische Wirkung auf den
Einzelnen, hier entscheidet sich ob eine Stadt als „schön“ oder „hässlich“
betrachtet wird [STREICH 2005: 290]. Die Arbeit hat gezeigt, dass mit
Google SketchUp bereits mit wenig Aufwand aussagekräftige Ergebnisse
und ein Qualitätsgewinn geliefert werden können.
Die Möglichkeit, mit dem Modell zu interagieren und schnell verschiedene
Planalternativen auszuprobieren, kommt dabei nicht nur dem Planer zugute,
sondern hilft auch im Rahmen der Öffentlichkeitsbeteiligung Planung zu
präsentieren und anschaulich zu machen. Dabei können beispielsweise die
neuen Medien genutzt werden. Stadtmodelle können problemlos in Google
Earth implementiert werden und damit für jedermann zugänglich sein. Es
bleibt festzuhalten, dass 3D Modelle bzw. Visualisierungen die Planung
unterstützen und die Öffentlichkeitsarbeit erleichtern können, aber nicht
müssen. Das zeigt zum Beispiel die stark emotional geführte Diskussion um
die „Neue Stadtmitte Kaiserslautern“, in der sich trotz aufwändiger
Visualisierungen große Widerstände formieren. Der Einsatz eines 3D
Modells ist jedoch nur eine von vielen möglichen Methoden und die
Legitimität sollte eindeutig geklärt sein, sprich der Erstellungsaufwand sollte
sich rechtfertigen lassen.
Der Vorteil von 3D konnte anhand dieser Arbeit sehr gut herausgestellt
werden. Die Möglichkeit, sich im und um das virtuelle Modell herum zu
bewegen, offenbaren dem Planer und Betrachter neue Sichtweisen, die in 2D
in dieser Art und vor allem dieser Qualität nicht darstellbar sind. Wie bereits
erwähnt,
verleihen
3D
Modelle
besonders
der
städtebaulichen
Gestaltungsplanung einen neue Qualität. Dies lässt sich damit erklären, dass
wenn wir uns bei der Gestaltungsplanung innerhalb eines Siedlungsgefüges
befinden, dieses mit seinen dreidimensionalen Formen und architektonischen
134 |
6. Fazit
Ausprägungen auf uns einwirkt
und wir es gewohnt sind diese auch
dreidimensional wahrzunehmen [STREICH 2005: 290].
Auch die Frage, ob 3D Modelle das Fachwissen in den Hintergrund treten
lassen, kann eindeutig verneint werden. 3D Modelle ersetzen kein
planerisches Fachwissen. Die Techniken zur 3D Modellierung lassen sich
beispielsweise in Google SketchUp schnell selbst vermitteln, ersetzen
allerdings keine Fragen des Planungsrechts. Um die Ergebnisse zu deuten,
die man aus einer Modellanalyse ziehen kann, benötigt man entsprechendes
Fachwissen. Im Falle einer Lärmanalyse mit Hilfe eines 3D Modells würde
werden Kenntnisse im Umweltrecht vorausgesetzt. Dies entlässt den Planer
jedoch nicht aus der Verantwortung auf den technischen Fortschritt und die
neuen Methoden zu reagieren. Zeile spricht in diesem Zusammenhang
davon, dass der Planer der Zukunft ein digitales Zeichenrepertoire
beherrschen sollte, damit Städtebau und Gestaltung auch in Zukunft eine
Domäne des Städtebauers, bzw. des Raumplaners bleiben [ZEILE 2010: 14].
Inhaltliches Ziel der Arbeit war es, ein vorgegebenes Plangebiet zu
modellieren und dieses hinsichtlich Sichtbeziehungen, Wegbeziehungen,
Verschattung und Bauhöhen zu analysieren. Die ehemals defizitäre Situation
hinsichtlich Sichtbeziehungen im Plangebiet hat sich mit der Neuplanung
stark verbessert. Diese Verbesserung geht einher mit neu geschaffenen
attraktiven Wegbeziehungen. Besonders die neu geschaffenen Nord-SüdSicht und Wegebeziehungen verleihen dem Plangebiet eine neue Offenheit
und Qualität. Auch die Öffnung des Plangebiets am Mainufer hin zum
Westhafen wertet das Plangebiet bezüglich der städtebaulichen Vernetzung
stark auf. Die Verschattungsanalyse hat gezeigt, dass die Neuplanung bis
auf die Situation an der Alten- und Pflegeeinrichtung keine größeren
Schwächen diesbezüglich aufweist. Die weiteren Ausführungen wie etwa
dem hufeisenförmigen Wohngebäude oder den Stadtvillen am Ufer sind
mehr als kleinere Überlegungen und dem Experimentieren mit 3D Modellen
zu verstehen. Die Überprüfung der Bauhöhen hat gezeigt, dass sich die
Neuplanung diesbezüglich in die Umgebungsbebauung einfügt und das
Plangebiet einen Eindruck der Geschlossenheit und Zusammengehörigkeit
vermittelt.
| 135
Insgesamt lässt sich feststellen, dass durch die Neuplanung das Plangebiet
erheblich aufgewertet und urbaner wird. Der Sommerhoffpark und die
Wurzelsiedlung werden aus ihrer Isolation heraus befreit und auf neue Art ins
gesamtstädtische Gefüge integriert. Die Idee von Wohnen am Wasser hat
sich
im
Westhafen
und
am
Deutschherrenufer
bereits
als
Erfolg
herausgestellt. Neben der Entwicklung des Plangebiets wird derzeit auch im
Rahmen
eines
Ideenwettbewerbs
Niederrads diskutiert.
über die
Zukunft
des
nördlichen
Warum nicht beides entwickeln? Es gilt, die
Grundstücksituation der Gewerbeflächen, die teilweise bis 2025 verpachtet
sind schnell zugunsten der Stadtentwicklung zu klären. Gerade Frankfurt
kann sich vor dem Hintergrund des zu erwartenden Bevölkerungswachstums
keinen Entwicklungsstillstand leisten.
6.2
Eigene Erkenntnisgewinn und Erfahrungen
Im folgenden Kapitel soll kurz dargestellt werden, welche persönlichen
Erkenntnisse und Erfahrungen im Rahmen der Arbeit gesammelt wurden.
Die
vorliegende
Bachelorarbeit
ist
nach
dem
bereits
absolvierten
Studienprojekt der nächste Nachweis, eine reale Problemstellung der
räumlichen Planung zu erfassen und wissenschaftlich-methodisch zu
bearbeiten. Der gesteckte Zeitrahmen von acht Wochen ist für eine Aufgabe
dieses Ausmaßes ausreichend, jedoch zeigte sich im Laufe der Arbeit wie
schnell gesteckte Zeitrahmen aufgrund unterschiedlicher Einflüsse nicht
eingehalten werden können. In dieser Hinsicht lieferte die Arbeit wertvolle
Erfahrungen zum Zeitmanagement.
Die
Auseinandersetzung
mit
der
Thematik
der
Visualisierung
von
planerischen Aufgaben hat uns einen vertiefenden Blick auf CAD Methoden
ermöglicht
und
uns
die
Gelegenheit
gegeben,
im
Rahmen
des
Literaturstudiums, über Vorlesungsinhalte hinaus, einen Transfer der
Thematik zu weiteren planungsrelevanten Themen vorzunehmen. In der
Arbeit haben wir versucht mit Spezialprogrammen, die leider während
unseres Studiums noch nicht im Studienplan verankert waren, ein erstelltes
136 |
6. Fazit
3D Stadtmodell zu analysieren und damit über den theoretischen Ansatz der
Modellerstellung hinaus den praktischen Einsatz solcher Modelle auszuloten.
Trotz intensiver Bemühungen, uns die ausgewählten Simulationsprogramme
selbst beizubringen, mussten wir feststellen, dass unsere Einarbeitungszeit
bezüglich
ENVI-met
nicht
ausgereicht
hat.
Das
Programm
war
umfangreicher wie gedacht. Es ist uns leider nicht gelungen, eine grobe
siedlungsklimatische Untersuchung vorzunehmen. Ein Versuch mit einem
Alternativprogramm war aufgrund des engen Zeitrahmens nicht möglich.
Daneben sind wir auch bei der Performance unserer Computer an Grenzen
gestoßen.
Die Arbeit mit Autodesk Analysis Ecotect stellte sich als sehr angenehm
heraus. Die Ergebnisse waren zufriedenstellend.
Allerdings konnten
aufgrund der ausgewählten Themenschwerpunkte nicht alle Aspekte und
Potenziale des Programms genutzt werden, die weit über die Verschattung
hinausgehen. Unser Ziel ist es, unser Wissen über den Einsatz von Ecotect
in Verbindung mit 3D Stadtmodellen zu vertiefen und die Thematik der
Visualisierung von planerischen Aufgaben weiter zu verfolgen.
| 137
7. Literatur und Internetquellen
ANTZ, S.: Methoden zur Zielorientierten Erstellung von 3D-Stadtmodellen im
kommunalen Kontext, TU Kaiserslautern 2009
Autodesk.de,
[Internet:http://www.autodesk.de/adsk/servlet/pc/index?siteID=403786&id=15
073595, Zugriff am 04.01.2011]
Baugesetzbuch 2009, Verlag C.H. Beck, 25. Auflage
Envi-met.com, [Internet: http://www.envi-met.com, Zugriff am 15.01.2011]
EXNER, J.: Planen im Geoweb - Partizipation und Akzeptanzsteigerung
durch Projektvisualisierung am Beispiel des Kaohsiung Advanced Intelligent
Science Parks, TU Kaiserslautern, 2009
FAZ.NET: Eine Vielzahl neuer Chancen, 09.12.2010
[Internet:http://www.faz.net/s/Rub3DFC0DABC5664C30AC70700DD10A965
D/Doc~EBDC1A1C2F215419F9A801C4443486814~ATpl~Ecommon~Scont
ent.html, Zugriff am 30.12.2010
FAZ.NET: Neues Wohnquartier am Frankfurter Mainufer, 09.12.2010
[Internet:http://www.faz.net/s/RubFAE83B7DDEFD4F2882ED5B3C15AC43E
2/Doc~E0219DD60723C41DF9AC8B65E61556C0C~ATpl~Ecommon~Scont
ent.html, Zugriff am 30.12.2010]
Frankfurt.de: Sommerhoffpark [Internet:
http://www.frankfurt.de/sixcms/detail.php?id=3865&_ffmpar[_id_inhalt]=5016
117, Zugriff am 18.02.2011]
Frankfurter Rundschau: Ein interessantes Experiment, 18.07.2009
[Internet: http://www.fr-online.de/rhein-main/ein-interessantes-experiment//1472796/33 04480/-/index.html, Zugriff am 03.01.2011]
Frankfurter Rundschau: Große Würfe, kleine Details, 18.07.2009
[Internet: http://www.fr-online.de/rhein-main/grosse-wuerfe--kleine-details//1472796/330 4482/-/index.html, Zugriff am 03.01.2011]
Frankfurter Rundschau: Nachverdichtung hat zentrale Bedeutung,
15.12.2010 [Internet: http://www.fr-online.de/frankfurt/-nachverdichtung-hatzentrale-bedeutung-/-/1472798/4926016/-/index.html, Zugriff am 03.01.2011]
HEßER, D.: Stadtplanung 3D – Studie zum Einsatz kostenschonender
Freeware, Open Source- und Low Cost-Software zur Visualisierung
städtebaulicher Gestaltung, TU Kaiserslautern 2009
138 |
9. Anhang
HÖFFKEN, S.: Google Earth in der Stadtplanung – Die Anwendung von
Virtual Globes in der Stadtplanung am Beispiel von Google Earth, TU Berlin,
2009
MACH, R; PETSCHEK, P.: Visualisierung digitaler Gelände- und
Landschaftsdaten, Springer Verlag, Berlin Heidelberg, 2006
POESCH, T.: 3D-City-Models in Time – Erstellung und Nutzen von 3DStadtmodellen mit zusätzlichen Zeitdimensionen für die Planung am
Beispiel des Stadtkerns von Kaiserslautern, TU Kaiserslautern, 2009
Route der Industriekultur Rhein-Main [Internet: http://www.route-derindustriekultur-rhein-main.de/, Zugriff am 18.02.2011]
Sketchup.com, [Internet: http://sketchup.google.com/intl/de/, Zugriff am
20.12.2010]
Stadtplanungsamt Frankfurt [Internet: http://www.stadtplanungsamtfrankfurt.de/niederrad_am_main_8006.html?psid=f0fe40a36292fe095040512
c3f01258d, Zugriff am 18.02.2011]
STREICH, B.: Stadtplanung in der Wissensgesellschaft – Ein Handbuch, VS
Verlag, Wiesbaden, 2005
ZEILE, P.: Echtzeitplanung – Die Fortentwicklung der Simulations- und
Visualisierungsmethoden für die städtebauliche Gestaltungsplanung,
TU Kaiserslautern, 2010
| 139
8.
Abbildungsverzeichnis
Abbildung 2-1:
Visualisierung eines Bebauungsplans
Abbildung 2-2:
3D Stadtmodell von Berlin in Google Earth
Abbildung 2-3:
Visualisierung von Choleraerscheinungen
Abbildung 2-4:
Die verschiedenen Dimensionen
Abbildung 2-5:
Digitale Liegenschaftskarte
Abbildung 2-6:
Baulandpreise in Google Earth dargestellt mit
Polygonen
Abbildung 2-7:
Quantum GIS
Abbildung 2-8:
LOD1-3
Abbildung 2-9:
LOD4 – Innenraummodell
Abbildung 2-10:
Constructive Solid Geometry und Boundary
Representation
Abbildung 2-11:
Benutzte Software
Abbildung 2-12:
Erste Schritte Google SketchUp
Abbildung 2-13:
SketchUp Anwendungsfenster
Abbildung 2-14:
Ecotect Analysis Anwendungsfenster
Abbildung 2-15:
Schattenverlauf für 10 Stunden in 30min Schritten
Abbildung 2-16:
ENVI-met Startleiste
Abbildung 2-17:
Leonardo
Abbildung 3-1:
Städtische Einordnung des Plangebiets
Abbildung 3-2:
Abgrenzung des Plangebiets
Abbildung 3-3:
Wurzelsiedlung
Abbildung 3-4:
Abbildung 3-5:
Schule am Sommerhoffpark
Abbildung 3-6:
Anlagen des Gutleuthafens südlich der Wurzelsiedlung
Abbildung 3-7:
Johanna-Kirchner-Heim
Abbildung 3-8:
Sommerhoffpark
Abbildung 3-9:
Lagerfläche Grünordnungsamt
Abbildung 3-10:
Stillgelegtes Heizkraftwerk
Abbildung 3-11:
Gutleutstraße Richtung Innenstadt – Rechts
die Werner-von-Siemens-Schule
Abbildung 3-12:
Rahmenplan
Abbildung 3-13:
Bebauungsvorschlag
140 |
9. Anhang
Abbildung 3-14:
Plangrundlage Plangebiet
Abbildung 3-15:
Plangrundlage zugeschnitten
Abbildung 3-16:
Layerstruktur
Abbildung 3-17:
Topographie
Abbildung 3-18:
Gegliedertes Gesamtgebiet
Abbildung 3-19:
Bestand Wurzelsiedlung & Details
Abbildung 3-20:
Siemensschule & Details
Abbildung 3-21:
Johanna-Kirchner-Anlage/Sommerhofpark &
Details
Abbildung 3-22:
Umspannwerk/Schule am Sommerhofpark &
Details
Abbildung 3-23:
Wohnen am Wasser
Abbildung 3-24:
Quartierszentrum/Wohnblock
Abbildung 3-25:
Johanna-Kirchner-Anlage
Abbildung 3-26:
Wohntürme
Abbildung 3-27:
Teilbereich des Elektrizitätswerks
Abbildung 3-28:
Gewerbe- und Dienstleistungsfläche
Abbildung 3-29:
Abgesenkte Fahrbahn
Abbildung 3-30:
Erschließung Wohntürme
Abbildung 3-31:
Unterführung am Bahndamm
Abbildung 3-32:
Spielplatz
Abbildung 3-33:
Geländer
Abbildung 3-34:
Plangebiet farblos/eingefärbt
Abbildung 3-35:
Bäume Neuplanung West und Ost
Abbildung 3-36:
Komplettes Plangebiet
Abbildung 3-37:
Menschen und Autos
Abbildung 3-38:
Gesamtansicht 1
Abbildung 3-39:
Gesamtansicht 2
Abbildung 3-40:
Gesamtansicht 3
Abbildung 3-41:
Gesamtansicht 4
Abbildung 3-42:
Wohntürme an der Main-Neckar-Brücke
Abbildung 3-43:
Uferpromenade an den Wohntürmen
Abbildung 3-44:
Aussichtspunkt historischer Wehrpfeiler
Abbildung 3-45:
Schule am Sommerhoffpark und Umspannwerk
| 141
Abbildung 3-46:
Schule am Sommerhoffpark Neubau
Abbildung 3-47:
Umspannwerk
Abbildung 3-48:
Sommerhoffpark
Abbildung 3-49:
Spielplatz im Sommerhoffpark
Abbildung 3-50:
Östliche Aussichtsplattform im Sommerhoffpark
Abbildung 3-51:
Uferpromenade im Sommerhoffpark
Abbildung 3-52:
Johanna-Kirchner-Anlage Ansicht Süd
Abbildung 3-53:
Johanna-Kirchner-Heim, Ansicht West
Abbildung 3-54:
Bauliche Erweiterungen Johanna-Kirchner-Anlage
Abbildung 3-55:
Blick von der Gutleutstraße nach Westen
Abbildung 3-56:
Blick von der Gutleutstraße nach Osten
Abbildung 3-57:
Werner-von-Siemens-Schule Haupteingang
Abbildung 3-58:
Werner-von-Siemens-Schule Eingang West
Abbildung 3-59:
Werner-von-Siemens-Schule Ansicht Süd
Abbildung 3-60:
Quartierszentrum Ansicht Nord
Abbildung 3-61:
Quartierszentrum – Ausgang Süd
Abbildung 3-62:
Stadtvillen Ansicht Süd
Abbildung 3-63:
Uferpromenade Wohngebiet
Abbildung 3-64:
Wurzelsiedlung Ansicht West
Abbildung 3-65:
Kindertagesstätte Ansicht Ost
Abbildung 3-66:
Kindertagesstätte Neubau - Außenbereich
Abbildung 3-67:
Plangebiet Ansicht Ost
Abbildung 3-68:
Bezugsgebäude
Abbildung 3-69:
Gebäude in LOD 1-3
Abbildung 3-70:
Gebäude in LOD 2,5
Abbildung 3-71:
Zeitaufwand-Diagramm
Abbildung 3-72:
Arbeitsaufwand-Diagramm
Abbildung 3-73:
Mehraufwand
Abbildung 4-1:
Blick aus der Hirtenstraße in westliche Richtung
Abbildung 4-2:
Blick aus der Hirtenstraße in östliche Richtung
Abbildung 4-3:
Blick aus der Garbenstraße nach Süden
Abbildung 4-4:
Blick aus der Ährenstraße nach Süden
Abbildung 4-5:
Blick aus der Halmstraße nach Süden
Abbildung 4-6:
Blick aus der Wurzelstraße nach Süden
142 |
9. Anhang
Abbildung 4-7:
Blick aus dem Gutleuthofweg nach Süden
Abbildung 4-8:
Gutleuthofweg 2
Abbildung 4-9:
Schlauchförmiger Parkzugang
Abbildung 4-10:
Blick Sommerhoffpark nach Westen
Abbildung 4-11:
Blick Sommerhoffpark nach Osten
Abbildung 4-12:
Sicht im Park 1
Abbildung 4-13:
Sicht im park 2
Abbildung 4-14:
Störende Vegetation 1
Abbildung 4-15:
Störende Vegetation 2
Abbildung 4-16:
Sicht Ährenstraße nach Süden Bestand und Neuplanung
Abbildung 4-17:
Sicht aus der Ährenstraße nach Süden Neuplanung
Abbildung 4-18:
Blick aus Hirtenstraße nach Westen aktuell
Abbildung 4-19:
Blick aus der Hirtenstraße nach Westen Neuplanung
Abbildung 4-20:
Hirtenstraße nach Osten erhöht
Abbildung 4-21:
Parkeingang Sichtsituation aktuell
Abbildung 4-22:
Parkeingang Sichtsituation Neuplanung
Abbildung 4-23:
Sichtbeziehung Ufer nach Westen
Abbildung 4-24:
Sichtbeziehung Ufer nach Osten
Abbildung 4-25:
Balkonsicht 1
Abbildung 4-26:
Balkonsicht 2
Abbildung 4-27:
Südlicher Platz Quartierszentrums dichte Begrünung
Abbildung 4-28:
Südlicher Platz Quartierszentrum aufgelockerte
Begrünung
Abbildung 4-29:
Quartiersplatz dichte Begrünung
Abbildung 4-30:
Quartiersplatz aufgelockerte Begrünung
Abbildung 4-31:
Äußere Erschließung
Abbildung 4-32:
Innere und äußere Erschließung
Abbildung 4-33:
Ungenutzte Wegebeziehungspotenziale
Abbildung 4-34:
Weg im Wohngebiet Neuplanung
Abbildung 4-35:
Verlängerung der Uferpromenade und
Verbindung zum Sommerhoffpark
Abbildung 4-36:
Uferpromenade südlich der Stadtvillen
Abbildung 4-37:
Situation Gutleuthofweg 2 aktuell
Abbildung 4-38:
Situation Gutleuthofweg 2 Neuplanung
| 143
Abbildung 4-39:
Verlängerung der Wurzelstraße
Abbildung 4-40:
Wegstrukturen Sommerhoffpark Neuplanung
Abbildung 4-41:
Fußweg in den Westhafen
Abbildung 4-42:
Derzeit unzugängliche Unterführung in Richtung
Plangebiet aus dem Westhafen
Abbildung 4-43:
Wegverbindungen und Erschließung der Wohntürme
Abbildung 4-44:
Verlängerung der Uferpromenade nach Osten
Abbildung 4-45:
Fußweg zur Main-Neckar-Brücke
Abbildung 4-46:
Flussüberquerung zu Fuß aktuell
Abbildung 4-47:
Tagesverlauf Sonne
Abbildung 4-48:
Jahresverlauf Sonne
Abbildung 4-49:
Teilbereiche Verschattungsanalyse
Abbildung 4-50:
Teilbereich 1
Abbildung 4-51:
Schatten 15. Januar 8:45 Uhr und 12:00 Uhr
Abbildung 4-52:
Schatten 15. Januar, 14:45 Uhr und 16:45 Uhr
Abbildung 4-53:
Schatten 15. April 5:45 Uhr und 12:00 Uhr
Abbildung 4-54:
Verschattung 15. April 15:00 Uhr und 18:00
Abbildung 4-55:
Vergleich Schattenwurf Frühjahr und
Sommer 12:00 Uhr
Abbildung 4-56:
Verschattung 15. Oktober 7:45 Uhr und 12:00 Uhr
Abbildung 4-57:
Verschattung 15. Oktober 16:00
Abbildung 4-58:
Schattenverlauf eines Tages im Januar, April, Juli,
Oktober
Abbildung 4-59:
Nachverdichtung Alten- und Pflegeeinrichtung
Abbildung 4-60:
Besonnungsdefizit
Abbildung 4-61:
Raumwirkung Planung
Abbildung 4-62:
Situation zu allen Jahreszeiten
Abbildung 4-63:
Alternative Bebauung
Abbildung 4-64:
Raumwirkung alternative Planung
Abbildung 4-65:
Situation zu allen Jahreszeiten bei alternativer Planung
Abbildung 4-66:
Sommer Planung und Planungsalternative
Abbildung 4-67:
Teilbereich 3
Abbildung 4-68:
Schattensituation Quartierszentrum Sommer
Abbildung 4-69:
Verschattung Dezember Innenhof Planung
144 |
9. Anhang
Abbildung 4-70:
Verschattung Innenhof Alternative in 60 min Schritten
Abbildung 4-71:
Verschattung Innenhof in 30 min Schritten
Abbildung 4-72:
Verschattung Innenhof Alternative in 30 min Schritten
Abbildung 4-73:
Schattensituation Kindergarten 15. Jan. und 15 Jul.
Abbildung 4-74:
Verschattung Stadtvillen 15. Jannuar 8.30 und 13.00 Uhr
Abbildung 4-75:
Vergleich der Verschattung: Bebauungsvorschlag (links)
und Alternativvorschlag (rechts)
Abbildung 4-76:
Liste der Bauwerkshöhen der neue Gebäude
(Traufhöhe)
Abbildung 4-77:
Situation vom Westhafen kommend
Abbildung 4-78:
Blick vom anderen Mainufer auf die Wohntürme
(ohne Vegetation)
Abbildung 4-79:
Erweiterungsbau Schule am Sommerhoffpark
Abbildung 4-80:
Blick auf Erweiterungsbau links und Bestand
rechts ohne Vegetation rechts)
Abbildung 4-81:
Bauliche Erweiterungen Johanna-Kirchner-Anlage
Abbildung 4-82:
Blick vom Innenhof auf die baulichen Erweiterungen
Abbildung 4-83:
Blick von der Gutleutstraße auf die
baulichen
Erweiterungen ohne Vegetation
Abbildung 4-84:
Blick von der Gutleutstraße auf die bisherigen als
Parkplatz genutzte Fläche
Abbildung 4-85:
Bauliche Situation gegenüber des Johanna-KirchnerHeims
Abbildung 4-86:
Situation zwischen Werner-von-Siemens-Schule und
Wurzelstraße aktuell
Abbildung 4-87:
Quartierszentrum an der Gutleutstraße ohne Vegetation
Abbildung 4-88:
Wohngebäude am Mainufer ohne Vegetation
Abbildung 4-89:
Stadtvillen südlich der Wurzelsiedlung
Abbildung 4-90:
Gebäudehöhe Kindertagestätte
Abbildung 4-91:
Höhenverläufe am westlichen Mainufer
Abbildung 4-92:
Blick aus dem 14. Stock des Wohnturms
über das Plangebiet
Abbildung 4-93:
„Drücken/Ziehen“ Tool in SketchUp
Abbildung 4-94:
Hochgezogener Baukörper
| 145
Abbildung 4-95:
Hauptprogramm Area Definition
Abbildung 4-96:
2D Rastermodell in ENVI-met
Abbildung 4-97:
Attribut-Editor in ENVI-met
Abbildung 4-98:
Konfiguration-Fenster in ENVI-met
Abbildung 4-99:
Fehlermeldung ENVI-met
Abbildung 4-100:
Simulierte 3D Darstellung in Leonardo mit
Temperaturangaben
Abbildung 4-101:
Temperatur mit Kartengrundlage
Abbildung 4-102:
Wind und Temperaturdarstellung in Leonardo
Abbildung 5-1:
Graffiti-Wand
Abbildung 5-2:
Hafenkran aus zwei Perspektiven
Abbildung 5-3:
Brunnen im Sommerhoffpark
Abbildung 5-4:
Sichtgeräte
146 |
9. Anhang
9.
Anhang
Inhalt der DVD:
Modelle:
− LOD 1 Modell SketchUp
− LOD 2,5 Modell SketchUp
− LOD 1 Modell Ecotect Bebauungsplan
− LOD 1 Modell Ecotect Alternative Bebauung
− ENVI-met Modell
Bilder:
− Verwendete Abbildungen
− Bilder der 1. Ortsbegehung
− Bilder der 2. Ortsbegehung
− Screenshots der Internetquellen
Animationen:
− LOD Vergleich (GIF)
− Schattenanalyse
| 147

Bachelorarbeit: Analyse eines Stadtquartiers mittels 3D

Transcrição

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