Drohnenbasierte Optimierung numerischer Simulationen städtischer Wärmeinseln (DROHNIS)

Entwicklung hochaufgelöster Simulationsmodelle durch luftgestützte multisensorische Aufnahmen zur klimatischen Bewertung urbaner Räume

Das Forschungsprojekt untersucht die lokalklimatischen Auswirkungen städtischer Bebauung, die unter dem Begriff „Wärmeinseln“ infolge des Klimawandels an Bedeutung gewinnen. Dabei beeinflusst die Bebauung das städtische Klima auf vielfältige Weise, etwa durch Speichermasse und Strahlungsverhalten von Oberflächen. Ziel des Projekts ist es, hochaufgelöste Simulationsmodelle für urbane Strukturen zu entwickeln. Diese Modelle sollen präzise städtebauliche Planungsentscheidungen simulieren und wissenschaftlich fundiert bewerten können. Städte können dadurch gezielt die Auswirkungen konkreter Adaptionsmaßnahmen bewerten und proaktiv zur Minderung der Folgen des Klimawandels beitragen. Die Bebauung wird im Rahmen des Forschungsprojekts mittels Drohnen erfasst, die mit LiDAR-Sensoren, Hyperspektralsensoren und Thermografie-Kameras ausgestattet sind. Diese Daten werden in einem numerischen Simulationsprogramm weiterverarbeitet, um ein mikroklimatisches 3D-Modell zu erstellen, das das Verhalten städtischer Wärmeinseln prognostiziert. Eine zentrale Forschungsfrage beschäftigt sich mit der Integration der Daten in das Modell durch Punktwolkeninterpretation und Spektralanalysen. Damit soll nicht nur der städtische Raum dreidimensional abgebildet, sondern auch die Materialität der Oberflächen erfasst werden. Für die Betrachtungen im städtebaulichen Maßstab sind GIS und CityGML zentrale Werkzeuge. Dabei wird CityJSON als gängige Alternative zu CityGML untersucht. Ein wesentlicher Vorteil gegenüber Daten aus Satellitenfernerkundungen liegt in der höheren geometrischen und materialtechnischen Auflösung des generierten Oberflächenmodells, das spezifische Bereiche des urbanen Raums fokussiert. Ungenauigkeiten durch Atmosphärenkorrekturen bei der Spektralanalyse entfallen. Die hohe zeitliche Auflösung der Drohnenbefliegungen, die durch mehrfache Überflüge an einem Tag eine Tagesgangabbildung des thermischen Verhaltens ermöglichen, stellt einen neuen Ansatz in der Bewertung dar.