Abschlussbericht eeBIM: Bidirektionaler Datenaustausch BIM und GIS für die Planung erneuerbarer Energien

Gefördert vom Zentralen Innovationsprogramm Mittelstand (ZIM) des Bundeswirtschaftsministeriums markierte das Forschungsprojekt „eeBIM“ einen entscheidenden Fortschritt für die Planung und das Management von komplexen Infrastrukturprojekten. Ziel war es, anhand von Beispielen aus der Energieparkplanung die bislang getrennten Welten von Building Information Modeling (BIM) und Geographischen Informationssystemen (GIS) während der Entwurfs-, Planungs- und Genehmigungsphasen eines Projekts durch ein innovatives Linkmodell bidirektional zu verknüpfen.

Die Ausgangslage: Zwei Welten, eine Herausforderung

In der modernen Infrastrukturplanung sind BIM und GIS die beiden dominierenden digitalen Säulen. Doch so nah sie sich inhaltlich stehen, so weit waren sie in der Vergangenheit technisch voneinander entfernt:

• BIM (Building Information Modeling): Hat sich als Standard für den Hoch- und Tiefbau etabliert. Es ist bauteilorientiert, arbeitet mit hochpräzisen Geometrien und enthält detaillierte Informationen über Materialien, Kosten und Termine. BIM „denkt“ vom Objekt aus.
• GIS (Geoinformationssysteme): Ist das unverzichtbare Werkzeug für die Landschaftsplanung, Umweltverträglichkeitsprüfungen und die Analyse räumlicher Zusammenhänge. GIS „denkt“ vom Raum aus und verwaltet die makroskopischen Gegebenheiten unserer Umwelt.

Bisher erfolgte der Austausch zwischen diesen Systemen oft über manuelle Dateiexporte, was zu sogenannten Medienbrüchen führte. Informationen gingen verloren, Georeferenzierungen waren ungenau und bei Änderungen in der Planung musste der Datensatz mühsam manuell für alle Planungsvarianten in beiden Welten aktualisiert werden.

Mehrwert für die Praxis: Warum eeBIM ein Gamechanger ist

Für Projektentwickler, Planungsbüros und Behörden bietet eeBIM handfeste Vorteile:

1. Beschleunigung: Die Planungszyklen verkürzen sich, da Informationen nicht mehr „angefordert“ werden müssen, sondern im verknüpften System jederzeit aktuell vorliegen.
2. Transparenz: Behörden können Antragsunterlagen auf Basis konsistenter Daten schneller prüfen. Ein digitaler Prüfprozess über einen zentralen Datenserver rückt in greifbare Nähe.
3. Qualität: Die bidirektionale Kopplung stellt sicher, dass Planungsfehler (z. B. Kollisionen mit geschützten Flächen oder fehlerhafte Georeferenzierung) sofort erkannt werden.
4. Lebenszyklus-Management: Der Nutzen endet nicht mit der Planung. Der digitale Zwilling aus eeBIM liefert die Basis für eine effiziente Bauausführung und den späteren Betrieb des Windparks.

Die Rollen der Projektpartner

Der Erfolg von eeBIM basiert auf der engen Kooperation zwischen Wirtschaft und Wissenschaft:

M.O.S.S. Computergrafik Systeme GmbH

Als Spezialist für Geodateninfrastrukturen war M.O.S.S. maßgeblich für die Konzeption und technische Umsetzung des gekoppelten Informationssystems verantwortlich.

• Steuerungskomponenten: Entwicklung der Software-Logik für den Datenaustausch zwischen BIM und GIS.
• Integration: Verknüpfung der Einzelbauwerke (Windenergieanlagen) mit dem übergeordneten Windparkobjekt im GIS.
• Prototyping: Schaffung eines bisher einzigartigen Datenmodell-Prototyps für die Planung, den Bau und den späteren Betrieb.

Fachhochschule Erfurt, Bauingenieurwesen

Die wissenschaftliche Begleitung durch das Team von Prof. Robert Kaden brachte innovative Ansätze in das Projekt ein:

• Revit Plugin: Entwicklung einer Schnittstelle für die BIM-Autorensoftware Revit, die eine Kommunikation mit dem moGI-Server über z.B. openBIM-Server ermöglicht.
• Linkmodell: Umsetzung des Linkmodells im konkreten Anwendungsfall, das innovative Konzept der Linkmodelle wurde bisher nur in BIM Einzelstudien angewandt
• KI-Unterstützung: Untersuchung von Methoden der Künstlichen Intelligenz, um den Abgleich von Parametern zwischen BIM und GIS zu automatisieren – ein Feld mit enormem Zukunftspotenzial.

Das Projekt eeBIM: Vision und Zielsetzung

Das im April 2023 mit Unterstützung des ZIM-Netzwerks „openBIMbiotop“ gestartete Projekt verfolgte ein klares Ziel: Die Entwicklung eines Verfahrens für einen integrierten, durchgängigen und medienbruchfreien Prozess. Speziell für Erzeugungsanlagen von Wind- und Solarenergie sollte ein innovatives Softwareprodukt entstehen, welches Standort- und Bauwerksplanung digital verzahnt, um Projektierung und Genehmigung zu beschleunigen, Kommunikation zu vereinfachen und den Umstieg von CAD auf BIM im Bereich der Windpark-Projektierung zu fördern.

Ein zentraler Aspekt von eeBIM ist das Bekenntnis zu Big Open BIM. In komplexen Projekten wie Windparks arbeiten zahlreiche Akteure mit unterschiedlicher Software zusammen. Ein geschlossenes System wäre hier kontraproduktiv. Durch die Nutzung standardisierter Austauschformate wie IFC und GeoJSON stellt eeBIM sicher, dass die Modelle koordiniert zusammengeführt werden können, ohne dass alle Beteiligten die gleiche Softwarelizenz benötigen. Das Linkmodell fungiert dabei als „Dolmetscher“ und Navigator durch die verschiedenen Fachmodelle.

Bidirektionale Linkmodell-Kommunikation als zentrales Fundament

Das Herzstück der eeBIM-Innovation ist das speziell entwickelte Linkmodell zur Kommunikation zwischen allen Planungsstellen. Die für die Planung von Windanlagen benötigten Informationen können automatisiert in Echtzeit zwischen BIM und GIS ausgetauscht werden.

Die Architektur basiert auf einem standardisierten Container-Konzept. In einer strukturierten XML-Darstellung werden die Verbindungen zwischen den BIM-Objekten (z. B. dem Fundament oder dem Turm der Windkraftanlage in Autodesk Revit) und den GIS-Objekten (den zugehörigen Geometrien wie Standort, Fundamentfläche oder technischer Abstand im moGI WebGIS) gespeichert.

Ein entscheidender Faktor ist die Verwendung eindeutiger Identifikatoren (UUIDs). Jedes Element im BIM-Modell ist fest mit seinem Pendant im GIS verknüpft. Dies garantiert eine lückenlose Zuordnung, selbst wenn sich geometrische Daten oder technische Parameter ändern. So werden Änderungen in den Ursprungsmodellen unmittelbar in das Linkmodell übernommen, was die Datenintegrität und Aktualität ohne Medienbrüche garantiert.

Diese ermöglicht die Automatisierung einer bidirektionalen Synchronisation:

1. Vom BIM zum GIS: Konstruktionsänderungen, etwa eine Anpassung der Nabenhöhe, fließen automatisch in das WebGIS ein. Dort können sofort die Auswirkungen z.B. auf die Abstandsflächen oder die Ertragsprognosen neu berechnet werden.
2. Vom GIS zum BIM: Standortspezifische Daten wie Geländehöhe oder topographische Restriktionen werden aus dem GIS zurück in die Planungssoftware Revit gespielt, um das Modell an die realen Gegebenheiten anzupassen.

Dieser automatisierte Datenfluss reduziert den manuellen Aufwand drastisch und minimiert Fehlerquellen, die früher durch händische Datenübertragungen unvermeidbar waren.

Die umfangreichen Validierungstests, die exemplarisch an der Planung von Windenergieanlagen durchgeführt wurden, belegen, dass das System den hohen Anforderungen moderner, digital unterstützter Planungsprozesse gerecht wird.

Einordnung in den nationalen Kontext

eeBIM ist kein isoliertes Forschungsprojekt, sondern Teil eines größeren nationalen Trends zur Digitalisierung des Bauwesens, welcher auch die Vermessungs- und Geodaten-Community beinhaltet:

• buildingSMART Deutschland: Ende 2022 wurde die Fachgruppe „BIM- und GIS-Integration“ gegründet. eeBIM liefert hier wertvolle Impulse für die notwendige Vorstandardisierung und die Formulierung von Informationsanforderungen.
• Das Positionspapier 2025: Ein Meilenstein war das im Mai 2025 unterzeichnete Positionspapier von buildingSMART Deutschland, der AdV (Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen) und dem BDVI. Darin wird betont, dass amtliche Geobasisdaten die unverzichtbare Grundlage für BIM-basierte Prozesse sind.
• Leitfaden Geodäsie und BIM: Die kontinuierliche Arbeit des DVW e.V. und des Runden Tisches GIS e.V. zeigt, dass die Branche bereit ist für den Umstieg. eeBIM liefert nun die praktischen Werkzeuge, um diese Theorie in die Tat umzusetzen.

Zukunftsperspektiven: Skalierung über die Windenergie hinaus

Obwohl Windenergieanlagen der Fokus von eeBIM waren, ist das Potenzial der entwickelten Methoden weitaus größer. Das containerbasierte Linkmodell ist skalierbar. Es kann auf andere Bereiche der erneuerbaren Energien (z. B. Photovoltaik-Freiflächenanlagen) oder auf allgemeine Infrastrukturprojekte wie den Schienen- und Straßenbau übertragen werden.

Die digitale Transformation der Bau- und Energieplanung hat durch eeBIM ein solides Fundament erhalten. Wir bewegen uns weg von isolierten Dateninseln hin zu einem integrierten Informationsraum.