Mit dem Programm „Internationale Spitzenforschung“ fördert die Baden-Württemberg Stiftung gezielt Kooperationen zwischen Forschungsgruppen in Baden-Württemberg und international herausragenden Spitzenwissenschaftler:innen. Für die Hochschule für Technik Stuttgart ist die Bewilligung des neuen Forschungsvorhabens VOXALYTICS ein besonderer Erfolg: Sie ist die erste Hochschule für Angewandte Wissenschaften (HAW), die in dieser Förderlinie gefördert wird.
VOXALYTICS steht für „An innovation approach for AI based urban analytics using large-scale voxel models and Urban Digital Twins“. Das neue Forschungsprojekt VOXALYTICS mit einer Laufzeit von 36 Monaten untersucht KI-basierte urbane Analysen mit Voxelmodellen und urbanen digitalen Zwillingen. Im Mittelpunkt steht die Frage, wie Künstliche Intelligenz für urbane digitale Zwillinge, städtische Simulationen und urbane Analysen besser nutzbar gemacht werden kann. Das Projekt wird an der HFT Stuttgart unter der Leitung von Prof. Dr.-Ing. Volker Coors und Prof. Dr.-Ing. Zhihang Yao durchgeführt. Internationale Partnerin ist Prof. Sisi Zlatanova von der University of New South Wales in Australien.
Viele Städte und Kommunen arbeiten bereits mit urbanen digitalen Zwillingen. Grundlage sind häufig 3D-Stadtmodelle. Diese Modelle eignen sich gut zur Darstellung von Gebäuden und städtischen Strukturen, sind für bestimmte KI-Verfahren jedoch nur eingeschränkt geeignet, da ihre Geometrien aus unregelmäßigen Polygonnetzen und Festkörpern aufgebaut sind.
KI-basierte urbane Analysen mit Voxelmodellen
VOXALYTICS setzt an dieser Herausforderung an: Im Projekt soll eine regelmäßige Voxel-Repräsentation eines 3D-Stadt- und Landschaftsmodells einschließlich anthropogener und geologischer Strukturen entwickelt und evaluiert werden. Voxel lassen sich vereinfacht als dreidimensionale Pixel beschreiben. Sie teilen den Raum in kleine, regelmäßige Zellen auf und können dadurch helfen, räumliche Daten für Deep-Learning-Methoden und Large Language Models aufzubereiten.
Untersucht wird der Ansatz anhand von Fallstudien zu urbaner Klimasimulation, Simulation von Bränden in ober- und unterirdischen Gebäudestrukturen sowie zur Ausbreitung von Schadstoffen vom Boden an die Oberfläche. Die dafür benötigten Geodaten sollen von der Stadt Stuttgart bereitgestellt werden.
Internationale Kooperation in der Geoinformatik
Mit VOXALYTICS stärkt die HFT Stuttgart ihre Forschung zu 3D-Geodaten, urbanen digitalen Zwillingen, Geoinformatik und Künstlicher Intelligenz. Das Projekt verbindet die Expertise der HFT Stuttgart in urbaner Geoinformatik und 3D-Stadtmodellen mit der internationalen Forschungskompetenz von Prof. Sisi Zlatanova im Bereich 3D-Modellierung, Datenmanagement und Urban Digital Twins.
Langfristig können die Ergebnisse dazu beitragen, bestehende 3D-Stadtmodelle für KI-basierte urbane Analysen und Simulationen besser nutzbar zu machen. Mögliche Anwendungsfelder liegen unter anderem in klimaresilienten Städten, im Katastrophenschutz sowie perspektivisch in der räumlichen Orientierung mobiler autonomer Systeme.
Die Bewilligung von VOXALYTICS ist ein wichtiger Erfolg für die angewandte Forschung an der HFT Stuttgart. Sie zeigt, wie die Hochschule internationale Kooperationen, digitale Stadtmodelle und KI-basierte Analyseverfahren zusammenführt, um Beiträge zu aktuellen Zukunftsfragen der Stadtentwicklung zu leisten.
