#DataDinsdag: 3D-gebouwvormen

In Nederland staan op dit moment zo’n 10 miljoen gebouwen verspreid door ons land, waarvan ongeveer 8 miljoen woningen. Vanwege de huidige grote woningbouwopgave, zijn we in Nederland flink aan het bijbouwen. En dit gebeurt ook digitaal! Gebouwen op de kaart maken en beheren wij niet met een 3D-tekenprogramma, maar berekenen we automatisch aan de hand van landelijke data. Hoe nauwkeuriger en actueler deze data is, des te realistischer de werkelijke vormen van de gebouwen zijn.

3D-gebouwenvormen is een veel gebruikte dataset in de Digital Twins van onze steden. Niet alleen zeer bruikbaar voor herkenbaarheid, nieuwe inzichten en het koppelen van andere gegevens, maar ook als basis voor ontwerpen en voor het doen van omgevingsstudies en analyses, waarvoor je echt met de gebouwobjecten moet kunnen rekenen.

Om een 3D-gebouwvorm uit data te berekenen, raadplegen we de grondvlakken van de Landelijke Voorziening BAG (Basisregistratie Adressen en Gebouwen). Dit is vergelijkbaar met de punten van een adres, zoals vorige week aan bod kwam in het blog Routeeradressen. Een ander zeer waardevolle dataset die we gebruiken is de puntenwolk. Vanuit een vliegtuig met laser (Lidar) wordt regelmatig een puntenwolk van Nederland ingevlogen, die de hoogtes van alle objecten in puntjes teruggeeft. Dit zijn zo’n 8 hoogtepunten per vierkante meter. En ja, hier zit ook af een toe de hoogte van een vogel die voorbij vliegt tussen. Gelukkig worden er een aantal bewerkingen gedaan op vreemde uitschieters, zodat er een bruikbare dataset beschikbaar is voor heel Nederland. Ons land is met dit landsdekkende hoogtemodel een groot voorbeeld voor andere landen.

Door slimme algoritme berekenen we ook wat de hellingshoeken van daken zijn en hoe objecten op het dak zich vormen. Dit gaat van blokkendozen tot het kunnen herkennen van allerlei details. De verschillende detailniveaus noemen we de ‘Levels of Detail’ (LoD’s). Deze gaan van 0 tot 3, waarbij 1 de blokkendoos is. Deze 3D- basisvorm is gebaseerd op een gemiddelde van de hoogtepunten om de dakhoogte van een gebouw te bepalen. Deze simpelere dataset dient als een waardevolle input voor herkenning van de omgeving voor bijvoorbeeld ruimtelijke ontwerpen van architecten of planologen.

Voor omgevingsstudies zoals de eerder genoemde geluidsberekeningen, is een iets gedetailleerder model nodig, namelijk detailniveau 1.3. Bij dit niveau ontstaan hoogteverschillen door bijgebouwen en schuren apart te berekenen. Maar bij dit niveau worden daken nog wel plat getoond. Voor vele andere toepassingen zijn de zogenoemde dakvlakken gewenst. Met deze dakvlakken weten we de oppervlakte, de oriëntatie en hellingshoek van de dakvormen. We zetten dit bijvoorbeeld in voor het berekenen van de nodige dakbedekking in de bouwsector of de zonnepotentie van deze dakvlakken. Dit is detailniveau 2.1.

Vorig jaar hebben we een belangrijke mijlpaal behaald; de landsdekkende “LoD2.2 Gebouwen dataset” is een feit! Een zeer hoog detailniveau om gebouwvormen geautomatiseerd uit open geodata te halen. Wat je krijgt zijn gebouwvormen waar ook dakkapellen en schoorstenen zichtbaar zijn. Dit geeft nóg realistischere oppervlakten van de daken en steeds nauwkeurigere pandvolumes, voor bijvoorbeeld het berekenen van WOZ-waardes. Door het kunnen aangeven van objecten – zoals dakkapellen – zijn deze modellen goed inzetbaar voor het detecteren van veranderingen en het inzichtelijker maken van het vergunningenproces voor de burgers. Naast de dakvormen berekenen we ook attributen zoals muuroppervlakten, waaronder gedeelde muren met de buren. Deze indicatoren worden gebruik voor het berekenen van allerlei energiewaardes van de woning.

We zullen blijven doorwerken om nóg meer concrete toepassingen uit te werken met onze dak- en gebouwvormen, waar uiteraard het hergebruik van landelijke gegevens centraal staat. Het is ook mogelijk om met dezelfde methoden met lokaal ingevlogen hoogtemodellen te werken. Bijvoorbeeld wanneer een zeer actuele dataset gewenst is. Van de landelijke dataset komt binnenkort komt weer een nieuw hoogtemodel beschikbaar. Hier kijken we naar uit!

• De nauwkeurigheid van de daken is sterk afhankelijk van het ingevlogen hoogtemodel. Dit model geeft soms ruis. Wanneer er bijvoorbeeld water op een dak ligt, weerkaatst de laser en wordt er geen hoogtepunt geregistreerd.
• Niet gek dat Rotterdam met al haar nieuwbouw een aantal opmerkelijke gebouwvormen op haar naam heeft staan. Zo is de Zalmhaventoren met 165m sinds een aantal dagen het hoogste gebouw van Nederland en heeft hiermee de Maastoren ingehaald. Het gebouw 'de Rotterdam' is een kolossaal gebouw met het grootste gebouwvolume, waar met name de gemeente gevestigd is. Ook heeft de stad een van de meest vreemde gebouwvormen van ons land: de kubuswoningen van Piet Blom.
• TUDelft is groot kennishouder op het gebied van het modelleren van 3D-gebouwvormen met geodata. Zij hebben een eigen onderzoeksgroep op dit thema en zetten een vergelijkbare methode in om met landelijke data tot nauwkeurige gebouwvormen te komen. 
• Voor een hogere nauwkeurigheid van gebouwvormen gebruiken we naast de BAG ook de BGT.