Voor het Hessentag-festival van dit jaar verwachtte Bad Hersfeld (deelstaat Hessen) in slechts tien dagen honderdduizenden bezoekers - voor het bestuur van de 30.000 inwoners tellende stad een logistieke en organisatorische herculestaak. Om de toestroom van mensen in goede banen te leiden, heeft Bad Hersfeld de expertise van Topcon ingeroepen. Met behulp van een mobile-mappingsysteem, een drone en geavanceerde software hebben de infrastructuurspecialisten van Topcon binnen enkele dagen een digital twin van Bad Hersfeld gemaakt. Het stadsbestuur kon dit digitale model gebruiken om de verkeersstromen, noodroutes en de algehele logistiek van het festival tot in het kleinste detail te plannen.

De stad heeft ruime ervaring met grootschalige evenementen. Al sinds de jaren vijftig komen er vanuit de hele wereld theaterliefhebbers naar de festivals van de stad aan de rivier de Fulda. De afgelopen jaren bezochten meer dan 100.000 bezoekers de theaters van de stad tijdens de festivalweken. Maar vergeleken bij wat de 30.000 inwoners van de stad nu stond te wachten, vielen alle eerdere festivalervaringen in het niet: Bad Hersfeld organiseerde afgelopen juni de tiendaagse Hessentag 2019 en verwachtte 700.000 bezoekers. Er bezochten echter 862.000 mensen het evenement!

De Hessentag is het grootste regionale festival van Duitsland. Om tijdens de festivalperiode verkeerschaos in Bad Hersfeld te voorkomen, heeft het stadsbestuur, met de steun van burgemeester Thomas Fehling, een beroep gedaan op enkele slimme oplossingen. Bij het zoeken naar een geschikte partner overtuigden de prestaties en het aanbod van Topcon de burgemeester van Bad Hersfeld: "We bespraken hoe een kleine stad als Bad Hersfeld kon profiteren van een digital twin. We ontdekten al snel dat we dezelfde taal spraken en dat het mogelijk was om een brug te slaan tussen technologie, bedrijfsleven en bestuur", legt Fehling uit. Het 'Smart City'-project van de stad, dat hem na aan het hart ligt, stelt het welzijn van de lokale bevolking centraal: "De kwaliteit van leven van de burgers moet erop vooruitgaan."

700.000 metingen per seconde

Gewapend met een mobile-mappingsysteem en een drone in de arm genomen, trokken de infrastructuurexperts naar Bad Hersfeld. "We hebben een digital twin van de stad gemaakt", vertelt Heiko Lohre, de Topcon-projectmanager die verantwoordelijk is voor het project. Samen met zijn team heeft de projectmanager het stadscentrum, de logistieke routes, de toevoerwegen en de beschikbare parkeerplaatsen digitaal vastgelegd. "Ons stadsmodel reproduceert alle wegen waarlangs transport en benodigdheden voor Hessentag-bezoekers worden georganiseerd," vervolgt Lohre. In een tijdsbestek van slechts zes uur verzamelden de technologen met de Topcon-apparatuur alle benodigde geodata van het 130 kilometer lange verkeersnetwerk in Bad Hersfeld en omgeving. Het mobile-mappingsysteem dat zij gebruikten, Topcon's IP-S3, bestaat uit een odometer, een inertiële meeteenheid (IMU) en een GNSS-ontvanger, waarmee zeer betrouwbaardere en nauwkeurigere gegevens kunnen worden geleverd. Het mobile-mappingsysteem wordt op een auto gemonteerd en registreert 700.000 lasermeetpunten per seconde terwijl het voertuig in beweging is.

Gegevens kunnen worden vastgelegd terwijl het voertuig met snelheden tot 80 kilometer per uur rijdt. Het systeem 'stroomt' onopvallend mee met het dagelijkse verkeer. "Als het voertuig voor een stoplicht tot stilstand komt, stopt de gegevensverzameling automatisch. Er worden dus geen onnodige gegevens verzameld," verzekert Lohre met het oog op de wetgeving inzake gegevensbescherming.

Desalniettemin verzamelen de infrastructuurexperts enorme hoeveelheden gegevens in zeer korte tijd. "Ons mobile-mappingsysteem registreert datavolumes van 50 gigabyte per uur reizen", vertelt Lohre. Op de achterbank van het voertuig bevindt zich een pc met vier harde schijven, die de vastgelegde gegevens tijdens de reis opslaan. Het meetteam moet bepaalde routes meerdere keren rijden, omdat zelfs een geparkeerde vrachtwagen de juiste registratie van de achterliggende stoep in de weg kan staan. "We rijden dan gewoon nog een keer langs dat punt als het obstakel weg is", voegt Lohre eraan toe.

Data van vijf sensoren combineren

Als de mapping-ritten erop zitten, worden de ruwe data door Topcon-experts gebruikt om een digital twin van de stad te genereren. "De nauwkeurigheid van het model wordt op kantoor gecreëerd", legt Lohre uit. Gegevens van in totaal vijf verschillende sensoren worden samengevoegd tot een uniforme puntenwolk. Naast GNSS-gegevens, lasermeetpunten en andere voertuiggegevens, zoals het kantelgedrag van de auto waarin het apparaat zich bevindt, maakt het Bad Hersfeld-model ook gebruik van fotografische gegevens die het mappingsysteem tegelijk met de andere gegevens heeft vastgelegd. In totaal heeft Topcon 200 gigabyte aan ruwe data verzameld van de Hessentag-locatie.

Voor de uiteindelijke creatie van de digitale tweeling staat ongeveer vier keer de tijd die nodig is voor mobile mapping. "Essentieel hulpmiddel hierbij is onze infrastructuur- en bouwsoftware Magnet Collage," vervolgt projectmanager Lohre. Met een enkele softwareoplossing kunnen puntenwolkgegevens op hoge verwerkingssnelheid worden gecombineerd, gevisualiseerd en geanalyseerd, ook als de gegevens afkomstig zijn van verschillende bronnen.

Bad Hersfeld gebruikt zijn digital twin zelfstandig

De burgemeester van Bad Hersfeld kreeg van het Topcon-team een harde schijf met het voltooide 3D-model van zijn stad. "Daarvoor gebruiken we LAS- en LAZ-bestanden - beide gangbare uitwisselingsformaten voor 3D-puntenwolken," legt Lohre uit. De verdere afhandeling en het planningsgerelateerde gebruik van de digital twin is in handen van Bad Hersfeld zelf. "Mochten er toch ontbrekende punten worden ontdekt in de dataset van het model, dan gaan we terug naar Bad Hersfeld en corrigeren we het model met onze registratie- en meetsystemen", verzekert hij ons. Hij noemt nog een andere voorwaarde waarmee het team in Bad Hersfeld rekening moest houden. Burgemeester Fehling vroeg de deskundigen ervoor te zorgen dat het in Bad Hersfeld gebruikte proces kon worden overgedragen aan andere gemeenten en steden. "Dat was voor ons geen probleem," aldus Lohre. De werk- en registratieprocessen kunnen op elk moment in andere steden worden herhaald, zegt hij.

Drone legt festivalterrein vast

Toen de deelstaatregering van Hessen van het meetproject hoorde, kreeg Topcon nog een opdracht. Terwijl ze het stadscentrum en het relevante verkeersnetwerk vastlegden, verrichtte het meetteam met een drone ook metingen aan de ruïnes van de Bad Hersfelder abdij. De circa 900 jaar oude ruïnes zijn eigendom van de deelstaat Hessen en zijn niet alleen 's werelds grootste romaanse kerkruïnes, maar vormen ook de indrukwekkende achtergrond voor de jaarlijkse festivals van Bad Hersfeld. De modelgegevens die door Topcon zijn vastgelegd en verwerkt, kunnen meteen worden gebruikt om nauwkeurige schema's te maken van het 1400 vierkante meter grote hoofdpodium van het festival in de abdijruïnes, verzekert Lohre.

Eerste planningsvoordelen al gerealiseerd

Al bij de eerste stappen richting een geslaagde en goed georganiseerde Hessentag heeft Bad Hersfeld zijn digital twin kunnen inzetten. Het exacte aantal beschikbare parkeerplaatsen was bekend, alsook de gebieden in het stadscentrum waar festivalstands konden worden gebouwd zonder noodroutes te blokkeren of te vernauwen. Ook de logistiek van het evenement was dankzij het digitale model gemakkelijker te organiseren. Burgemeester Thomas Fehling is blij met het resultaat: "De stad streeft naar een efficiënt en duurzaam vervoerssysteem in de loop van de komende jaren. Het digitale model heeft zeker waardevolle informatie en enorme voordelen opgeleverd", bevestigt burgemeester Fehling.

Bekijk de video over het Bad Hersfeld project of bezoek de website van de Hessentag.