In 1693 is de Zalmhaven in Rotterdam als haven aangelegd voor zalmvisserij. Bij de aanleg van de Erasmusbrug is de haven na jaren dienst in 1991 gedempt. Nadat er ruim twintig jaar een woongebouw heeft gestaan, is het gebied herontwikkeld met bestemming hoogbouw.

In 2018 is op deze plek gestart met de bouw van het nieuwbouwproject voor het hoogste complex van de Benelux: de Zalmhaventoren. Dit project bestaat uit drie verbonden woontorens midden in het centrum van Rotterdam, waarvan de hoogste, Zalmhaven I, met 58 verdiepingen 215 meter wordt. Zalmhaven II en III worden met 21 verdiepingen 70 meter hoog. Het hele complex heeft een oppervlakte van 15.541 m².

Bij het bouwen en ontwikkelen van dit complex spelen bodem en ondergrond een grote rol als het gaat om bodemenergie, fundering, bestaande ondergrondse elementen en infrastructuur. Dit raakt niet alleen de ontwikkelaar, maar ook tal van andere stakeholders.

Alles bij elkaar is Zalmhaven een mooie casus om te onderzoeken hoe visualisatie en analyse met behulp van AR en VR kan helpen bij het oplossen van complexe ondergrondvraagstukken, ook in relatie tot stakeholders. Dit praktijkvoorbeeld is de weerslag van dit onderzoek, waarbij het Programma Basisregistratie Ondergrond heeft samengewerkt met de gemeente Rotterdam, BAM, vGIS en Esri Nederland.

Deze storymap laat zien:

• Hoe beschikbare data en informatie geïntegreerd is voor meer inzicht in het projectgebied.
• Hoe (historische) bodem- en ondergrondinformatie helpt bij funderingsberekeningen.
• Hoe de interferentie bij bodemenergiesystemen inzichtelijk gemaakt wordt.
• Hoe bestaande informatie over de drukke ondiepe ondergrond verrijkt kan worden door onder andere Grondradar.
• Hoe virtual en augmented reality-applicaties kunnen helpen bij analyse en visualisatie van bovenstaande vraagstukken en afstemming met stakeholders.
• Hoe organisaties de geleerde lessen zelf kunnen toepassen;  hiervoor is een concrete handleiding beschikbaar.

Grote complexe bouwprojecten zoals de Rotterdamse Zalmhaventoren vergen zorgvuldige voorbereiding in de complexe, verdichte binnenstedelijke omgeving. Zo zijn er ruimtetechnische vragen over kabels en leidingen, bestaande ondergrondse objecten, en mogelijke restanten van bijvoorbeeld bombardementen uit WOII. Maar er moet ook gekeken worden naar funderingsvraagstukken, grondwaterdynamiek, en duurzame verwarming.

In dit project zijn tal van GIS datastandaarden (cityGML, I3S, SGY, XML), BIM-datastandaarden (IFC, AutoCad) en overige 3D-datastandaarden (oa OBJ) geïntegreerd uit verschillende domeinen. Hieronder vindt u een kort overzicht van gebruikte bronnen, met visualisatie. In de handleiding is beschreven hoe dit is gedaan.

Frans Quataert, bouwmanager Zalmhaventoren van de BAM, vertelt over hoe bodem en ondergrond een rol spelen bij ontwikkeling en realisatie van dit project.

Quataert: "De ondergrond speelt een grote rol bij het ontwerp en de realisatie van de Zalmhaventoren. Mede door de grondwaterdynamiek en de nabijheid van de Maas is ervoor gekozen om geen parkeerkelders te bouwen, maar parkeervoorzieningen op de begane grond tussen de woningen te plaatsen."

"Het ontwerp van de fundering van de Zalmhaventoren is een zeer zorgvuldig traject geweest”, zegt Quataert. “Daarbij is ook op voorhand gekozen voor een second opinion van een onafhankelijke partij. Daarbij zijn onder andere grondtechnische adviseurs en constructeurs betrokken. Uiteindelijk leidt dit tot een funderingsontwerp waarbij de fundering niet geslagen, maar gedraaid wordt. De techniek van draaien is hier zinvol vanwege de kleiige ondergrond waardoor de kleving van de klei meedraagt in de fundering. Daarnaast leidt deze techniek tot minder geluidsoverlast."

Een ander element van de fundering is het bepalen van de diepte. "Voor het hoogste deel, Zalmhaven 1, is gekozen om de fundering extra diep te doen tot aan het tiende dragende laag: de formatie van Peize en Waalre zand 2, zegt Quataert."

“Omdat de Zalmhaven pas in 1991 gedempt is, is het aannemelijk dat er weinig ondergrondse objecten zijn die in de weg kunnen zitten voor de bouw. Toch hebben we besloten om ook een grondradar-scan te maken. Gelukkig kwamen daarin weinig bijzonderheden naar boven. We zagen alleen dat de funderingspalen van het pand dat er eerst stond, zijn blijven zitten. Deze fundering was goed gedocumenteerd. Daarna was het de kunst om de nieuwe heipalen om de oude palen heen te leiden, en dat is goed gelukt."

Een gebouw als de Zalmhaven staat niet alleen op de bodem, maar gebruikt ook ruimte in de ondergrond voor bijvoorbeeld kabels, leidingen, rioleringen en boomwortels. Al deze objecten bepalen mede de ruimte voor nieuwe aansluitingen, en kunnen onverhoopt ook op plekken liggen waar je ze niet verwacht, zoals op het bouwvlak. Een verkeerd beeld van waar assets kan leiden tot graafschade, meerkosten, onveilige situatie en vertraging van de bouw. Allemaal scenario's die onwenselijk zijn.

In Nederland kennen we natuurlijk het Kabels en Leidingen Informatie Centrum (KLIC). Naast deze data heeft ook de gemeente Rotterdam een eigen registratie voor ondergrond data. Desalniettemin, bestaat er met registraties altijd een risico op onvolledigheid, of dat liggingsgegevens niet (meer) kloppen. Met een grondradar kan de ondiepe ondergrond in kaart gebracht worden.

In onderstaande video en foto's legt Ruben aan de Stegge van BAM uit hoe ze beelden van de grondradar verwerken en gebruiken.

Voor de bewoners en gebruikers van het Zalmhaventorencomplex is het vanzelfsprekend van het grootste belang dat zij 24/7 het hele jaar door een comfortabele warmte- en koudevoorziening hebben. Voor de Zalmhaventoren was het gewenste scenario om via open bodemenergie-systemen het gebouw te koelen en verwarmen. Deze systemen, ook wel WKO's genoemd, slaan warmte en koude op in waterhoudende grondlagen. In het REGISII-model van de BRO is goed te zien welke lagen dit zijn.

Aangezien steeds meer gebouwen in steden via energieopslag met behulp van waterhoudende grondlagen worden verwarmt, is de ruimte voor nieuwe WKO's soms beperkt. De WKO-tool laat zien dat er behoorlijk wat bodemenergiesystemen in Rotterdam zijn, voor zover geregistreerd in deze tool.

Vergunningen voor WKO's worden verstrekt door de provincie. Voor deze aanvraag is door IF Technology een analyse gemaakt van de benodigde energievraag en beschikbare capaciteit in de ondergrond. Zij vullende de data uit de WKO-tool aan met eigen data over andere WKO's uit de buurt. Daarmee ontstaat een meer volledig beeld van de open energiesystemen in de Rotterdamse ondergrond.

Hieronder ziet u een vereenvoudigde visualisatie van de invloedssferen van de WKO's in Rotterdam, gemaakt met behulp van IF-technology. Het laat ook meteen zien dat de meeste WKO’s uit dezelfde watervoerende pakketten van bodem gebruik maken. Voor de Zalmhaventoren is gezien de beperkte ruimte, gekozen voor positionering van de warmte- en koudereservoirs onder elkaar te positioneren in verschillende aardlagen.

De gemeente Rotterdam is een koploper in het werken met 3D- en ondergronddata. Zo is er momenteel een kernregistratie ondergrond in ontwikkeling. Maar waarom is project interessant voor de stad om aan mee te doen? Deze vraag stellen we aan Christian Veldhuis, adviseur 3D en digital twinning bij de gemeente.

Veldhuis: "In dit project komt de driehoek bedrijfsleven, lokale overheid en nationale overheid mooi samen. Zij hebben alle drie behoefte en noodzaak om samen verder te komen in de ruimtelijke ordening, beheer en toezicht van de stad. Data en samenwerken spelen daarin een zeer belangrijke rol: een digital twin, de digitale representatie van de fysieke stad, kan daar enorm bij helpen."

Digital Twin? "De gemeente heeft veel data van en over stad in onze registraties die we beheren, en daarbij zijn er waardevolle modellen en datasets vanuit de Basisregistratie Ondergrond. Als we die data nog verder kunnen verrijken, bijvoorbeeld door ook tijdens de ontwikkel- en bouwfase met aannemers data uit te wisselen, dan ontstaat voor alle partijen meer inzicht in de stad. Denk daarbij aan actuele informatie over bijvoorbeeld geplande werkzaamheden, belemmeringen, en te nieuwe ontwikkelingen in ruimtelijke ordening boven- en ondergronds."

Dat klinkt als een andere manier van werken... "Dat is het ook. Dat betekent dat je moet samenwerken over domeinen heen, zowel binnen de gemeente, alsook extern. Binnen de gemeente tussen diverse afdelingen die werken aan lange termijn en korte termijn inrichting en beheer van de openbare ruimte. Maar ook extern: alles en iedereen die werkt in en aan de stad is in de toekomst dataleverancier en datagebruiker van die digital twin. Daarbij moet je als gemeenten en andere partijen leren elkaar te vertrouwen en goede afspraken maken rondom databeheer."

Welke rol speelt de ondergrond daarbij? "De ondergrond is vol en wordt nog voller. Toekomstige functies vergen een reservering in de ondergrond, maar hoe spreek je dat samen af? En hoe registreer je een reservering voor een toekomstige ontwikkeling? Denk daarbij bijvoorbeeld aan Warmte/Koude-opslag of warmtenetten. Vanuit beheer speelt er nog een ander belangrijk punt dat vaak over het hoofd gezien wordt. Bovengronds kun je altijd opnieuw inmeten en registreren, maar ondergronds niet. Dat moet je doen, wanneer deze open is, of de data halen uit de gerealiseerde bouwontwerpen: het BIM-model-as-build. Hierin staat het gerealiseerde gebouwontwerp in 3D.”

Wat levert dat dan op? "Voor externe partijen zijn er aan de ene kant meer en actuele data beschikbaar over de stad, zowel fysiek, als of er geplande werkzaamheden zijn, of ergens al een ruimteclaim voor toekomstige ontwikkeling is in een gebied. Daarnaast zouden we veel vroegtijdiger de voorlopige ontwerpen in de digital twin kunnen toetsen op eisen die we stellen aan bouwhoogte, verwarming en parkeernormen."

"Ook voor collega's van planologie of bijvoorbeeld civiele techniek zijn er dan veel meer data en modellen beschikbaar, waardoor ze eerder in hun proces weten wat zaken zijn om rekening mee te houden. Een digital twin als deze helpt om complexe data inzichtelijk te maken. Je hebt niet één specialist nodig die alles kan, maar je kunt je expertises bundelen en informatie breed benutten."

De druk op de gebruiksfunctie van de ondergrond in een stad als Rotterdam neemt toe. Martin Peersmann, programmamanager Basisregistratie Ondergrond, ziet dat in heel Nederland gebeuren: “Ruimte voor klimaatadaptatie en energiestrategie en bijvoorbeeld de binnenstedelijke verdichting met woningbouw spelen daarbij een rol. Daarom is het belangrijk om de ondergrond nauwkeurig in kaart te brengen. De Zalmhaven is onderdeel van de woningbouwopgave. In de basis hebben we hier te maken met vragen over onder meer warmte, elektriciteit, fundering, infrastructuur en de afvoer van afvalstoffen. In de ondergrond liggen al kabels, leidingen, rioleringen, boomwortels, etcetera. Deze objecten bepalen mede de ruimte voor nieuwe aansluitingen en kunnen ook op plekken liggen waar je ze niet verwacht. Een verkeerd beeld kan leiden tot graafschade, meerkosten, onveilige situaties en vertraging van de bouw. Allemaal scenario's die onwenselijk zijn.”

In het praktijkvoorbeeld zijn alle databases aan elkaar gekoppeld. Dit levert een Digital Twin op van de ondergrond, een digitale kopie in 3D van de daadwerkelijke situatie. Technische hulpmiddelen, zoals de AR-bril, kunnen hier gebruik van maken. Hiermee blijf je de echte wereld zien en voeg je via technologie extra informatie toe. Peersmann: “Dat is heel handig voor multidisciplinaire teams die betrokken zijn bij de bouw van de Zalmhaventoren. De BIM-, GIS- en wetenschappelijke wereld komen bij elkaar. We combineren X, Y en Z, dat levert veel voordelen op. Iedereen kan de Digital Twin zien, van ontwerpers en bouwers tot bestuurders en burgers. Met de huidige computertechnologie maken we de ondergrond transparant.”

In dit project is ook gekeken hoe augmented en virtual reality kunnen helpen bij het inzichtelijk maken van ondergrondvraagstukken. Dit zijn verschillende technologieën die dezelfde data gebruiken, zoals hierboven gepresenteerd in de 3D-scenes.

In dit project werken diverse applicaties voor eindgebruikers op basis van dezelfde 3D scene services. Dat betekent dat de verschillende apps - Microsoft Hololens 2 en Ipad - dezelfde 3D-data op basis van services aanroepen. Als gegevens aangepast worden, dan zijn de gewijzigde data in alle applicaties zichtbaar. Dat is van belang als diverse mensen en organisaties samenwerken.

Onderstaande video laat zien hoe het mogelijk is met een Microsoft Hololens II-applicatie van vGIS om het Zalmhaven-project augmented te projecteren op een willekeurige plek. Daardoor kunnen gebruikers interactief om het geprojecteerde tafelmodel heen lopen en interacteren met het gebied en de objecten daarin.

Hiermee kan zeer effectief gekeken worden naar hoe bodem en ondergrond en objecten daarin zich verhouden. Zo wordt bijvoorbeeld met het GeoTOP model goed zichtbaar in welke ondergrondlagen de heipalen terecht komen. Ook de interferentiegebieden van verschillende Warmte Koude Opwek-installaties in de omgeving worden goed zichtbaar.

Het platform van vGIS consumeert de scene layers uit ArcGIS rechtstreeks. Naast de tafeltop-applicatie van hierboven, kan de data ook op straat met augmented reality worden getoond. Hieronder ziet u de vGIS app eerste op de iPad en daarna ook met de Hololens. Daarmee helpt het visualiseren van data uit de ondergrond om meer inzicht te krijgen in de situatie. Nogmaals, we kijken naar exact dezelfde data als in het bovenstaande filmpje.

Soms is het wenselijk om ook eenvoudig met burgers in 3D te communiceren. Dat kan met de applicaties zoals in deze storymap. Er is echter de mogelijkheid om dezelfde data via CityEngine software naar 3VR te brengen, zoals hieronder. Dat is een eenvoudige Virtual Reality-oplossing die voor zowel websites, mobile devices en VR-brillen goed te gebruiken is. In feite wordt een panoramisch beeld gemaakt dat in VR te gebruiken is. Erg eenvoudig te maken en te gebruiken en daarom geschikt voor toepassingen waarbij gebruikers weinig instructie nodig hebben. Maar beperkter qua functionaliteit. Interactieve informatie opvragen kan bijvoorbeeld niet.

Klik hieronder in de viewer om het project Zalmhaven te bekijken in 3VR.

In onderstaande handleiding worden alle stappen om zelf aan de slag te gaan stap voor stap toegelicht.