Augmented Reality: Revolution für die Raumplanung

Grosse Bauvorhaben haben es in der Schweiz mitunter schwer: Hier scheitert das geplante neue Fussballstadion an der Urne; da verzögert eine Einsprache die vom Souverän abgenickte Überbauung. Nun wäre es einfach, auf Vertreterinnen von Partikularinteressen und Nein-Sager zu schimpfen. Doch Designforscher Tobias Matter von der Hochschule Luzern weiss, dass es nicht so simpel ist: "Oftmals bremsen die Leute ein Projekt nicht aus Böswilligkeit, sondern weil sie sich schlecht informiert und mit ihren Anliegen nicht ernst genommen fühlen."

Dabei kommt es zum sogenannten Beteiligungsparadoxon: In der Planungsphase, zu Beginn eines Bauprojekts, hätte die Anwohnerschaft eigentlich den grössten Spielraum, Einfluss zu nehmen. Gleichzeitig sei da aber der Abstraktionsgrad meistens noch zu hoch, erläutert Matter. "Wie sieht die geplante Lärmschutzmauer genau aus? Wie viel Grünfläche fällt der neuen Turnhalle zum Opfer? Laien fällt es oft schwer, sich anhand von technischen Plänen vorzustellen, wie Bauprojekte in der Realität aussehen werden. Eine Einsprache scheint dann oft der einzige Weg für eine Einflussnahme."

Forschende rücken dem Paradox zu Leibe

Design- und Informatik-Forschende der HSLU arbeiten derzeit unter Tobias Matters Projektleitung daran, das Beteiligungsparadoxon aufzulösen. Das Mittel der Wahl: Augmented Reality (AR). Die Technologie erlaubt es, reale Gegenstände und Umgebungen um digitale Inhalte zu ergänzen und diese auf Tablets und Smartphones zu projizieren. "Solche Visualisierungen machen Abstraktes nachvollziehbar, weil sie Betrachterinnen und Betrachtern das Gefühl vermitteln, die digitalen Objekte wirklich vor sich zu sehen", erläutert Matter.

Augmented Reality macht Raumplanung nachvollziehbar. Hier ein Ausschnitt aus der Visualisierung der Ortsplanung von Disentis GR.

Damit sei AR bestens dazu geeignet, die Bevölkerung nicht nur transparenter über anstehende Bauprojekte zu informieren, sondern sie bereits von Beginn an zur Mitwirkung zu motivieren – dies insbesondere Bevölkerungsgruppen wie Jugendliche, die sich wenig von den bisherigen Beteiligungsprozessen angesprochen fühlten. Je aktiver Betroffene in die Planung involviert sind, so der Gedanke, desto breiter ist ein Projekt abgestützt und desto unwahrscheinlicher wird ein Scheitern an der Urne oder aufgrund von Einsprachen.

Mal eben den Baum verpflanzen

Folgendes Beispiel zeigt auf, wie die AR-Technologie bei der Raumplanung zum Einsatz kommen kann: Eine Gemeinde möchte beim Bahnhof eine neue Velostation errichten und plant einen Informationsanlass für die Bevölkerung vor Ort. Die HSLU gestaltet zu diesem Zweck die Velostation als 3D-Modell für eine AR-Umgebung. Am Infoanlass erhalten die Teilnehmenden Tablets mit der AR-Anwendung ausgehändigt. Auf dem Display erscheint via Kamerafunktion die reale Umgebung, die mit der 3D-Visualisierung der geplanten Velostation überlagert wird. Die Teilnehmenden können sich frei um das digitale Modell bewegen und es aus verschiedenen Perspektiven betrachten, so als wäre es wirklich da.

"Je nach Phase des Projekts kann es sich bei einem Modell für Augmented Reality um eine simple Skizze oder um eine detaillierte Darstellung des geplanten Bauwerks handeln", sagt Tobias Matter. Neben der Form würde dann auch ein Eindruck der Farbe und der verwendeten Materialien geliefert. So könnte die AR-Anwendung verschiedene Bauvarianten der Velostation zeigen. Sogar interaktive Elemente sind möglich, etwa digitale Bäume und Sitzgelegenheiten, die sich verschieben lassen oder deren Form man verändern kann.

3D-Elemente wie diese Bäume und Sitzbänke, lassen sich in den AR-Umgebungen verschieben. Bild aus der HSLU-Visualisierung der Bahnhofstrasse-Sanierung in Luzern.

Die Forschenden der HSLU arbeiten derzeit mit mehreren Schweizer Städten, Gemeinden und Planungsbüros daran, ihre Raumplanung mithilfe von AR zu revolutionieren.

Disentis: ein neuer Dorfkern

Die Bündner Gemeinde Disentis möchte ihren Dorfkern erneuern. Dieser wird heute von einer für den regionalen Autoverkehr wichtigen Strasse durchschnitten. Die Planungsfirma Metron AG hat im Auftrag der Gemeinde anhand von 2D-Plänen und Skizzen erste Vorschläge entwickelt, wie ein neues Zentrum aussehen könnte, das sowohl den Bedürfnissen von Fussgängerinnen und Fussgängern als auch jenen des motorisierten Individualverkehrs gerecht werden kann. Das HSLU-Forschungsteam hat diese Vorschläge in eine räumliche AR-Umgebung übertragen und sie Ende April 2022 in einem ersten Workshop in Disentis vorgestellt. "Das Projekt befindet sich noch in einer sehr frühen Phase; vieles ist noch unscharf und darf visionär bleiben", sagt Projektmitarbeiter und Informatik-Forscher Dario Lanfranconi. "Daher haben wir drei verschiedene AR-Visualisierungen gestaltet." Eine Schwarz-Weiss-Darstellung zeigt skizzenhaft die möglichen künftigen Bauvolumen auf, derweil eine zweite Fassung mit texturierten Bauwerken ins Detail geht. Eine dritte Variante stellt schliesslich mit farbigen Linien den Fluss des Auto- und Fussverkehrs dar.

Die AR-Umgebungen der HSLU kommen oft an öffentlichen Ortsplanungs-Workshops, wie hier in Disentis GR, zum Einsatz.

Die AR-Umgebung ist bewusst skizzenhaft gehalten, um die frühe Planungsphase abzubilden.

Glarus: Hier spielt die Musik

Das Kartoni-Quartier ist ein Entwicklungsschwerpunkt der Stadt Glarus. In den nächsten Jahren soll auf dem ehemaligen Industrieareal ein neues Quartier mit Wohn- und Gewerbeflächen entstehen. Forschende der HSLU arbeiten derzeit mit der Gemeinde an der Planung einer neuen Musikschule am Rande des Quartiers, die auch als Kulturzentrum fungieren soll. Das AR-Team unterstützt die Planerinnen und Planer der Immobilienfirma Sutter Projects bei der Gestaltung des Kartoni Parks, der das östliche Tor zum Quartier bildet. In einem Workshop im Mai 2022 brachten Anwohnerinnen und Anwohner ihre Gestaltungsideen ein; vom Pavillon bis zum Mehrgenerationen-Spielplatz. Die Design- und Informatik-Forschenden setzen die dabei entstandenen Skizzen und Kartonmodelle bis zum nächsten Workshop Ende Juni als AR-Umgebung um. "Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer erhalten so ein gutes Bild davon, wie ihre Ideen im Raum wirken und ob sie funktionieren würden oder nicht", sagt Dario Lanfranconi. Die Teilnehmenden sollen ihr Feedback zudem direkt in die AR-Umgebung einfügen können.

Visualisierung des Kartoni-Areals mit dem Park davor.

So sieht der Steg über die Linth in den Kartoni-Park in AR aus.

Unterägeri: digitale Zwillinge

Ein Projekt in Unterägeri ZG möchte den Ortskern mit diversen Wohn- und Gewerbegebäuden sowie öffentlichen Plätzen aufwerten. Das Start-up Nomoko hat im Rahmen der Planungsarbeiten ein photogrammetrisches 3D-Modell des Dorfzentrums erstellt. Als Basis dafür dienen hochauflösende Fotos, die Nomoko mit einer Kameradrohne anfertigte. Kombiniert man das Modell mit Informationen zur Lärmbelastung oder Immobilienpreisen im Quartier, entsteht daraus ein sogenannter digitaler Zwilling. Das HSLU-Team lotet aus, wie sich solche digitalen Zwillinge mit AR verknüpfen lässt. Ziel ist, die komplexen Informationen aus dem digitalen Zwilling laienverständlich in AR zu visualisieren. Betrachterinnen und Betrachter sollen in dieser AR-Umgebung sogar eigene Gebäude modular "bauen", um so eigenständig unterschiedliche Varianten eines Bauprojekts gestalten und diskutieren zu können. Zu Testzwecken hat Nomoko kürzlich einen digitalen Zwilling des Hochschulstandorts 745 Viscosistadt in Luzern-Emmenbrücke erstellt. Dieses 3D-Modell kommt nun auch in der Lehre zum Einsatz.

Nomoko, ein Forschungspartner der HSLU, fertigt mit Drohnen photogrammetrische Umgebungen an, hier vom Hochschulstandort 745 Viscosistadt.

Die HSLU setzt dieses photogrammetrische Modell von Unterägeri ZG aktuell als AR-Umgebung um.

Luzern: Innosuisse-Projekt in Planung

2021 erforschte Tobias Matters Team im Rahmen zweier Vorprojekte, wie Augmented Reality in der Raumplanung eingesetzt werden kann. Als Fallbeispiele dienten die Gestaltung des Emmenparks in Luzern-Emmenbrücke und die Neugestaltung der Luzerner Bahnhofstrasse. In einer weiteren Arbeit wurde der Einsatz von Klängen in AR untersucht. Die Forschenden haben die Erkenntnisse aus diesen Arbeiten zusammen mit dem Planungsbüro Planteam S AG, dem Lärmschutzspezialisten SINUS AG und der Stadt Luzern zu einem grossen Innosuisse-Projekt gebündelt. Eines der darin untersuchten Planungsvorhaben wird die Aufwertung der Tribschenstrasse in Luzern sein.

Mehr Demokratie in der Raumplanung wagen

Tobias Matters Team vereint das Know-how aus der Forschungsgruppe Visual Narrative, die sich auf die Vermittlung von Inhalten in digitalen und mobilen Medien fokussiert, und vom Immersive Realities Research Lab. Das Lab erforscht Anwendungsmöglichkeiten von Augmented und Virtual Reality. Punktuell liefern zudem Forschende der HSLU-Departemente Technik & Architektur, Soziale Arbeit und Musik ihre Expertisen. Die Projekte von Matters Team laufen im Rahmen des Interdisziplinären Themenclusters (ITC) Raum und Gesellschaft. Mit den ITCs bündelt die Hochschule Luzern Expertisen von Forschenden über die Departementsgrenzen hinweg.

Tobias Matter selbst forscht bereits seit Jahren an der Schnittstelle zwischen analog und digital. Er ist überzeugt, dass es ohne diesen inter- und transdisziplinären Ansatz nicht geht. Er sagt, bei AR-Projekten im Dienste der Raumplanung sei nicht das Ziel, hübsche digitale Umgebungen zu programmieren, sondern diese auch einem nicht technik-affinen Publikum zugänglich zu machen: "Augmented Reality kann im besten Fall die gesamte Raumplanung demokratischer mitgestalten."

Das AR-Raumplanungsteam (v.l.): Tobias Matter, Christoph Schneider, Dario Lanfranconi und Christian Schnellmann.

Bilder: HSLU (AR-Umgebungen), Nomoko AG (Digitaler Zwilling Unterägeri), Gemeinde Glarus (Visualisierung Kartoni-Areal).