Die Schweiz als Digitaler Zwilling

Die dreidimensionale Punktwolke der Schweiz bildet Gebäude, Wälder, Strassen, Gewässer und Geländeformen mit einer Genauigkeit von wenigen Zentimetern ab – und schafft damit die Grundlage für zahlreiche Anwendungen in Planung, Forschung und Digitalisierung. swissSURFACE3D wurde vom Bundesamt für Landestopografie swisstopo entwickelt und umfasst eine dreidimensionale Vermessung der Schweiz und Liechtensteins auf Basis modernster LiDAR-Technologie. Das Ergebnis ist eine gewaltige Punktwolke aus Milliarden einzelner Messpunkte, die zusammen ein digitales Abbild der realen Welt erzeugen.

Milliarden von Messpunkten

Anders als klassische Karten oder Luftbilder beschreibt swissSURFACE3D die Landschaft nicht als Fläche, sondern als Sammlung präziser Messpunkte im dreidimensionalen Raum. Jeder einzelne Punkt besitzt eine exakte X-, Y- und Z-Koordinate und wird zusätzlich einer Objektklasse zugeordnet. Dadurch lässt sich nicht nur erkennen, wo sich ein Objekt befindet, sondern auch, um welche Art von Objekt es sich handelt.

Die minimale Punktdichte beträgt fünf Punkte pro Quadratmeter. Im Durchschnitt werden jedoch zwischen 15 und 20 Punkte pro Quadratmeter erfasst. Dadurch lassen sich selbst feine Geländestrukturen, einzelne Gebäudeformen oder Waldstrukturen detailliert darstellen. Ein Quadratkilometer erzeugt dabei rund 450 Megabyte Daten im LAS-Format.

Zentimetergenaue Realität

Die Daten entstehen durch sogenannte Airborne-LiDAR-Systeme. Dabei überfliegen speziell ausgerüstete Flugzeuge das Gelände und senden Millionen von Laserimpulsen Richtung Boden. Aus der Laufzeit der reflektierten Signale berechnet das System die genaue Distanz zu jedem Messpunkt. Auf diese Weise entstehen hochpräzise dreidimensionale Modelle von Landschaften, Siedlungen und Infrastrukturen.

Die Stärke von swissSURFACE3D liegt in seiner Präzision. Die Lagegenauigkeit beträgt rund 20 Zentimeter, die Höhengenauigkeit sogar lediglich zehn Zentimeter. Die Klassifizierung der Objekte erreicht laut swisstopo eine Genauigkeit von rund 98 Prozent.  Damit eignet sich der Datensatz für Anwendungen, bei denen herkömmliche Karten an ihre Grenzen stossen.

Die Schweiz in sechs Klassen

Damit aus Milliarden Punkten nutzbare Informationen werden, erfolgt eine Klassifizierung der Daten. swissSURFACE3D unterscheidet sechs Objektklassen. Dazu gehören Bodenflächen, Vege­tation, Gebäude, Gewässer, Brückenbauwerke sowie eine Sammelkategorie für weitere Objekte wie Masten, Mauern oder temporäre Einrichtungen.

Diese Einteilung macht aus einer reinen Punktsammlung einen semantischen Datensatz. Ein Algorithmus erkennt beispielsweise, ob ein Laserimpuls von einem Baum, einem Dach oder einer Strasse reflektiert wurde. Ein grosser Teil dieser Arbeit erfolgt automatisiert. Die Ergebnisse werden anschliessend mit Luftbildern und weiteren Geodaten kontrolliert und ergänzt.

Die Fähigkeit, Objekte automatisch zu unterscheiden, macht swissSURFACE3D besonders interessant für moderne Geoinformationssysteme und KI-Anwendungen. Die Daten liefern nicht nur Geometrie, sondern auch Kontext.

Grundlage für digitale Zwillinge

Die Einsatzmöglichkeiten reichen weit über die klassische Kartografie hinaus. Mit swissSURFACE3D lassen sich automatische 3D-Gebäudemodelle erzeugen, digitale Terrain- und Oberflächenmodelle berechnen oder Sichtbarkeitsanalysen durchführen. Forstbetriebe nutzen die Daten zur Bestimmung von Baumhöhen, Biomasse oder Holzschlagplanungen. Auch Stromnetzbetreiber profitieren von der Möglichkeit, Freileitungen und deren Umgebung präzise zu überwachen.

Besonders spannend wird der Datensatz im Zusammenhang mit digitalen Zwillingen. Städte, Infrastrukturen oder ganze Regionen lassen sich zunehmend als virtuelle Modelle abbilden und simulieren. Verkehrsflüsse, Bauprojekte oder Umweltveränderungen können dadurch bereits vor der Umsetzung analysiert werden. Mit dem Aufkommen generativer KI und moderner Simulationsplattformen gewinnen solche hochpräzisen Geodaten zusätzlich an Bedeutung. Sie bilden die räumliche Grundlage für intelligente Systeme, autonome Maschinen und datengetriebene Entscheidungsprozesse.

Die Landschaft wird zum Datenraum

Die Datenerfassung erfolgte zwischen 2017 und 2023 in mehreren Etappen und deckt heute die gesamte Schweiz und Liechtenstein ab. swisstopo stellt die Daten kostenlos zur Verfügung. Damit gehört swissSURFACE3D zu den bedeutendsten Open-Government-Datenprojekten der Schweiz. Der Datensatz ist nicht nur ein Vermessungsprodukt, sondern eine digitale Infrastruktur für Forschung, Wirtschaft und öffentliche Verwaltung.