Digitale Zwillinge für die Starkregenvorsorge: Wenn kommunale Daten zu Entscheidungsgrundlagen werden

Digitale Zwillinge für Starkregen: Wie Kommunen mit Daten und KI besser vorsorgen

Was kann ein digitaler Zwilling leisten, bevor Starkregen zur konkreten Gefahr wird? Eine neue Veröffentlichung des Bundesinstituts für Bau-, Stadt- und Raumforschung zeigt, wie Kommunen Sensoren, Datenplattformen, urbane digitale Zwillinge und KI einsetzen können. Im Mittelpunkt stehen fünf Praxisbeispiele aus den Modellprojekten Smart Cities. Sie machen deutlich: Digitale Modelle sind weit mehr als anschauliche 3D-Darstellungen. Richtig aufgebaut können sie Risiken sichtbar machen, Planungsvarianten unterstützen und Informationen für den Ereignisfall zusammenführen.

Die BBSR-Publikation „Digitale Lösungen zur Hochwasservorsorge bei Starkregen“ betrachtet digitale Werkzeuge entlang des gesamten Vorsorgezyklus: von der Analyse möglicher Gefahrenbereiche über die Planung von Schutzmaßnahmen bis zur Information der Bevölkerung. Für Planungsbüros, Kommunen, Bauunternehmen und Bestandshalter ist das besonders relevant, weil räumliche Modelle, strukturierte Daten und belastbare Schnittstellen damit unmittelbar Teil klimaresilienter Planung werden.

Starkregenvorsorge ist eine räumliche Datenaufgabe

Starkregen wirkt lokal und kann innerhalb kurzer Zeit sehr unterschiedliche Folgen haben. Entscheidend ist nicht allein die Niederschlagsmenge. Auch Geländeformen, versiegelte Flächen, Straßengefälle, Entwässerung, Rückhalteräume und die Lage empfindlicher Gebäude oder Infrastrukturen beeinflussen, wohin Wasser fließt und wo sich Gefahren konzentrieren.

Genau hier setzen digitale Lösungen an. Sensoren können aktuelle Pegel- und Niederschlagsdaten liefern. Datenplattformen führen Informationen aus verschiedenen Fachbereichen zusammen. Simulationen bilden mögliche Abflusswege und Überflutungsbereiche ab. Ein urbaner digitaler Zwilling verknüpft diese Informationen mit einem räumlichen Modell der Stadt. So entsteht eine gemeinsame Arbeitsgrundlage, auf der Fachämter, Planende und Einsatzkräfte Risiken nachvollziehen und Maßnahmen diskutieren können.

Der entscheidende Mehrwert liegt deshalb nicht in der 3D-Ansicht allein. Er entsteht durch die Verbindung von Geometrie, Fachdaten, aktuellen Messwerten und klaren Anwendungsfällen.

Fünf Beispiele zeigen unterschiedliche Einsatzmöglichkeiten

Die Publikation stellt Anwendungen aus Berlin, Dresden, dem Eifelkreis Bitburg-Prüm, Solingen und dem Landkreis Hof vor. Die Beispiele decken verschiedene Phasen der Starkregenvorsorge ab und zeigen, dass es nicht die eine digitale Lösung für alle Kommunen gibt.

Berlin und Dresden nutzen digitale Modelle und Simulationen, um Starkregenabflüsse sichtbar zu machen. Damit lassen sich unter anderem blau-grüne Infrastrukturen wie Parks, Retentionsräume und Versickerungsflächen gezielter betrachten. In Berlin unterstützt eine Web-Anwendung zudem dabei, mögliche Maßnahmen anschaulich zu vermitteln. Digitale Visualisierung wird hier zum Werkzeug für Planung und Kommunikation.

Der Eifelkreis Bitburg-Prüm verbessert mit Sensoren die Datengrundlage an kleineren Fließgewässern. Darauf aufbauend wird ein KI-gestütztes Frühwarnsystem entwickelt. Das Beispiel zeigt, dass KI nur dann sinnvoll arbeiten kann, wenn verlässliche Messdaten, geeignete Modelle und ein klar definierter Einsatzzweck vorhanden sind.

Solingen verbindet Umweltsensoren mit digitalen Kommunikationswegen. Ziel ist es, relevante Informationen bei Extremwetter gezielt für die Bevölkerung nutzbar zu machen. Hier steht weniger die reine Modellierung als vielmehr die Verbindung von Datenerfassung, Bewertung und Kommunikation im Vordergrund.

Der Landkreis Hof nutzt einen digitalen Zwilling, um Hochwasser- und Starkregenrisiken räumlich sichtbar zu machen. Ergänzend bündelt eine Beratungsstelle Daten, Analysen und Fachwissen für die 27 kreisangehörigen Kommunen. Damit wird deutlich, dass technische Plattformen organisatorische Strukturen benötigen, damit aus Daten tatsächlich abgestimmtes Handeln entsteht.

Vom Modell zur belastbaren Entscheidung

Ein digitaler Zwilling kann verschiedene Szenarien vergleichbar machen: Welche Bereiche wären bei einem Starkregenereignis besonders betroffen? Wie verändert eine zusätzliche Retentionsfläche den Abfluss? Wo könnten Versickerungsflächen, Notwasserwege oder bauliche Schutzmaßnahmen sinnvoll sein? Solche Fragen lassen sich mit einer gemeinsamen digitalen Grundlage früher und anschaulicher in Planungsprozesse einbringen.

Die Qualität der Entscheidung hängt jedoch von der Qualität des Modells ab. Vier Punkte sind dafür besonders wichtig:

• Aktuelle Datengrundlagen: Gelände, Gebäude, Kanal- und Gewässerdaten sowie Messwerte müssen ausreichend vollständig und gepflegt sein.
• Verknüpfbare Systeme: Geodaten, Fachmodelle, Sensordaten und Planungsinformationen müssen über geeignete Schnittstellen zusammengeführt werden können.
• Klare Verantwortlichkeiten: Es muss geregelt sein, wer Daten erhebt, prüft, aktualisiert und für konkrete Entscheidungen bereitstellt.
• Konkrete Anwendungsfälle: Ein Modell sollte von Beginn an auf nachvollziehbare Aufgaben ausgerichtet sein, etwa Gefahrenanalyse, Variantenvergleich, Warnung oder Einsatzunterstützung.

Ohne diese Grundlagen bleibt ein digitaler Zwilling eine interessante Visualisierung. Mit ihnen kann er zu einer belastbaren Informations- und Entscheidungsumgebung werden.

Was das Thema mit BIM zu tun hat

BIM-Modelle und urbane digitale Zwillinge sind nicht dasselbe. BIM konzentriert sich in der Regel auf Bauwerke und deren Lebenszyklus, während ein urbaner digitaler Zwilling größere räumliche Zusammenhänge, Infrastrukturen und laufend aktualisierte Daten abbildet. Trotzdem berühren sich beide Welten an entscheidenden Stellen.

Für die Starkregenvorsorge können strukturierte Gebäudeinformationen wertvoll sein, wenn sie mit Gelände-, Infrastruktur- und Umweltdaten verknüpft werden. Dazu gehören beispielsweise Lage und Höhenbezug eines Gebäudes, Zugänge, Untergeschosse, technische Anlagen oder sensible Nutzungen. Je klarer solche Informationen modelliert, dokumentiert und übergeben werden, desto besser lassen sie sich in übergeordnete Risiko- und Planungssysteme einordnen.

Für Planungsbüros und Architekten bedeutet das: Datenqualität und Anschlussfähigkeit gewinnen weiter an Bedeutung. Modelle sollten nicht nur für eine einzelne Planungsphase erstellt werden, sondern so strukturiert sein, dass relevante Informationen auch in späteren Prozessen nutzbar bleiben. Voraussetzung dafür sind abgestimmte Informationsanforderungen, konsistente Koordinaten- und Höhenbezüge sowie verlässliche Austauschprozesse zwischen BIM-, GIS- und Fachsystemen.

Praxisrelevanz für Bau und Bestand

Auch für Bauunternehmen, Bestandshalter und Immobilienverwaltungen ist die Entwicklung relevant. Kommunale Gefahrenmodelle können Hinweise darauf geben, welche Standorte oder Zufahrten bei Starkregen besonders exponiert sind. Für einzelne Grundstücke und Gebäude ersetzen solche Modelle jedoch keine objektspezifische Prüfung.

In der Praxis können daraus konkrete Fragen entstehen: Sind kritische Gebäudeteile ausreichend geschützt? Wohin kann Oberflächenwasser auf dem Grundstück abfließen? Liegen Technikräume, Tiefgaragenzufahrten oder Fluchtwege in gefährdeten Bereichen? Welche Informationen müssen im Betrieb verfügbar sein, und wie werden Zuständigkeiten im Ereignisfall geregelt?

Bei Neubau- und Sanierungsprojekten lohnt es sich deshalb, Starkregenrisiken früh in die Planung einzubeziehen. Digitale Modelle können Varianten unterstützen und Zusammenhänge sichtbar machen. Die daraus abgeleiteten baulichen oder betrieblichen Maßnahmen müssen anschließend fachlich geplant, geprüft und umgesetzt werden.

Digitalisierung ergänzt die klassische Vorsorge

Die BBSR-Publikation versteht digitale Werkzeuge ausdrücklich als Teil eines größeren Vorsorgeansatzes. Sensoren, Simulationen und KI können Hochwasser- oder Starkregenereignisse nicht verhindern. Sie ersetzen weder natürlichen Wasserrückhalt noch blau-grüne Infrastruktur, bauliche Schutzmaßnahmen, funktionierende Entwässerung, Alarmpläne oder eine verständliche Risikokommunikation.

Ihre Stärke liegt darin, vorhandene Informationen besser nutzbar zu machen und unterschiedliche Akteure auf einer gemeinsamen Datengrundlage zusammenzubringen. Das Deutsche Komitee Katastrophenvorsorge hebt entsprechend hervor, dass digitale Lösungen die klassische Hochwasser- und Starkregenvorsorge ergänzen, nicht ersetzen.

Fazit: Der Nutzen beginnt mit einer klaren Aufgabe

Die kommunalen Beispiele zeigen, wie sich digitale Zwillinge vom Visualisierungsmodell zum praktischen Entscheidungswerkzeug entwickeln können. Entscheidend ist nicht, möglichst viele Daten in einer Plattform zu sammeln. Entscheidend ist, die richtigen Daten für eine konkrete Aufgabe in belastbarer Qualität zusammenzuführen.

Für die Bau- und Immobilienpraxis eröffnet das eine wichtige Perspektive: Strukturierte Gebäude- und Planungsdaten können künftig stärker mit kommunalen Risiko-, Umwelt- und Infrastrukturdaten zusammenspielen. Damit dieses Potenzial nutzbar wird, müssen Datenanforderungen, Schnittstellen und Verantwortlichkeiten früh geklärt werden. Erst dann wird aus einem digitalen Abbild eine Grundlage für klimaresiliente Planung und vorausschauendes Handeln.