In diesen 3D-Stadtmodellen lässt sich das historische Zürich zu unterschiedlichen Zeitpunkten betrachten. Das in seiner Detaillierung und Umfang einzigartige Projekt resultiert in einem für die Öffentlichkeit frei zugänglichen Produkt, das zur Auseinandersetzung mit der historischen Stadt anregen soll. Adressiert sind u.a. auch die Tourismusbranche, Game-Entwickler, die Forschung und selbstverständlich das Schulwesen – welche nun auf wissenschaftlich präzise Grundlagen zurückgreifen können. Gleichzeitig entfalten die 3D-Stadtmodelle verwaltungsintern Wirkung als Kommunikations- und Informationsmittel bei Planungs- und Baubewilligungsprozessen.

Die Besiedlung Zürichs zur Zeit der jungsteinzeitlichen Seeufersiedlungen im ausgehenden 4. Jt. v.Chr. ist von kurzlebigen Dörfern geprägt, die ihre Standorte oft um wenige Hundert Meter am Ufer verlagerten. Teils standen sogar mehrere in Sichtweite voneinander. Das Kapital der Menschen war die intensiv gestaltete Kulturlandschaft mit Obsthainen, zyklisch intensiv genutzten Baumbeständen, Hecken, Feldern, Brachen und den zur Laubheugewinnung geschneitelten Bäumen. 

Der Zeitschnitt «Zürich um 1500» lässt die Stadt in ihrem spätmittelalterlichen Zustand entdecken, als die Altstadt mit gerade mal 5000-6000 Einwohner*innen ihre heutige Form erlangte: Erste geschlossene Häuserreihen säumen die Gassen, die hohen Wohntürme der begüterten Familien wie der Grimmenturm am Neumarkt prägen mit ihrer typischen Architekturform das Stadtbild. Neben dem Rathaus erkennt man ausserdem die damalige Gemüsebrücke, den eigentlichen «Marktplatz» von Zürich, und limmataufwärts den hölzernen Fussgänger-Steg, der rund 300 Jahre später zur Münsterbrücke werden sollte. In den Dörfern ausserhalb der Stadt stehen vor allem Holzbauten. Die Landschaft ist geprägt von Wiesen, Äckern und bewaldeten Hügelkuppen.

Die Stadt Zürich ist um 1800 geprägt von der barocken Befestigung, die sich sternförmig um den mittelalterlichen Stadtkern und dessen Mauern legt. Die Fraumünsterabtei und die übrigen Klöster der Stadt sind als Gebäudekomplexe noch intakt. Im neu erschlossenen Gebiet zwischen Altstadt und Schanzen hat sich das frühindustrielle Textilgewerbe angesiedelt. Hier liegen gleichzeitig die vornehmen Wohnbauten der Besitzerfamilien. Die 1893 und 1934 eingemeindeten Vororte von Zürich sind noch kleine, ländlich geprägte Dörfer.

Zu Recht gelten historische Lebensbilder als wichtiges Instrument zur Sichtbarmachung und Vermittlung archäologischer Erkenntnisse. Mit der Ratifizierung zweier wegweisender Europäischer Übereinkommen zum Kulturerbe hat sich die Schweiz zudem unlängst verpflichtet, dem Aspekt der Teilhabe und Vermittlung angemessen Bedeutung zuzustehen.

In früheren Zeiten behielten solche historischen Illustrationen über Jahrzehnte ihre Gültigkeit. Die Halbwertszeit solcher Bilder ist heutzutage stark verkürzt: Die gegenwärtig hohe Baudynamik löst viele Bodeneingriffe aus, welche das archäologische Wissen teils sprunghaft anwachsen lassen. Dieser Herausforderung kann mit den neuen digitalen 3D-Stadtmodellen begegnet werden – sie sind jederzeit und mit minimalem Aufwand aktualisierbar.

Die technische Umsetzung orientiert sich an den heute etablierten Standards, was ein Zusammenspiel mit aktuellen Geodatensätzen garantiert. Die historischen 3D-Stadtmodelle werden mit ihrer Veröffentlichung auf Zürich 4D freigeschaltet und können direkt erkundet werden. Die total sechs Zeitschnitte erweitern so den bestehenden Digitalen Zwilling, das räumliche, digitale Abbild der Stadt Zürich. Sie fügen sich ein in die bestehende 3D-Geodatenbasis und steuern zudem wertvolle historische 2D-Geodaten bei, welche für unterschiedlichste Analysen, Simulationen und Visualisierungen verwendet werden können.

Die im Amt für Städtebau erarbeiteten Grundlagen stehen als Open Government Data für versierte Nutzer*innen zum Download zur Verfügung.

Damit sich diese historischen 3D-Stadtmodelle als Datenprodukt etablieren können, ist deren Aktualität in Bezug auf archäologische und denkmalpflegerische Erkenntnisgewinne zentral. Deshalb werden die Datengrundlagen in 2D verwaltet und nachgeführt. Diese Grundlagen werden anschliessend durch automatisierte Prozesse in 3D Modelle umgewandelt.

Als Datenquellen stehen historische Karten, Grabungsauswertungen und verschiedenste historische Dokumente und Abbildungen zur Verfügung. Fehlen jegliche Informationen, so schliessen aktuelle, wissenschaftliche Hypothesen diese Lücken. 

Die 2D Geodaten sind mit verschiedenen relevanten Sachdaten ergänzt. So sind für jede Fläche der Bodenbedeckung nebst deren Art (z.B. Obsthain) auch die Quelle, die Art der Quelle sowie deren Verlässlichkeit angegeben. Diese Zusatzinformationen ermöglichen eine differenzierte Betrachtung und Analyse der Daten besonders in der Unterscheidung von dokumentierten Erkenntnissen und wissenschaftlichen Hypothesen, welche für eine Rekonstruktion in dieser Ausdehnung unumgänglich sind.

So werden zum Beispiel die Informationen zur Topographie in der Form von Höhenlinien und -punkten erfasst. Dies ermöglicht schnelle und einfache Anpassungen des Terrains aufgrund von neusten Erkenntnissen, indem einzelne Linien angepasst oder neu erfasst werden. Die Umwandlung in ein flächiges 3D Terrain erfolgt automatisiert und generiert je ein Terrain mit sowie ohne die Gewässeruntergründe. Die Terrainoberfläche wird in einem nächsten Schritt mit Informationen der Bodenbedeckung visualisiert.

Die Informationen zur Bodenbedeckung werden in der Form von einfachen Flächen (z.B. Äcker), Linien (z.B. Landstrassen) und Punkten (z.B. Einzelbäume) gespeichert und verwaltet. Diese einfachen Datenformen werden anschliessend in automatischen Prozessen mit unterschiedlichsten Geodatenverarbeitungsmethoden kombiniert und durch Details wie Wagenspuren oder Uferbereichen ergänzt. In Kombination mit fotorealistischen Abbildungen der entsprechenden Oberflächen ergibt sich eine Art "historisches Satellitenbild", lange bevor die ersten Satelliten um die Erde gekreist sind.

Die Idee zum Vorhaben kam von aussen an das Amt für Städtebau: Der freischaffende wissenschaftliche Illustrator Raphael Volery hat  in aufwendiger jahrelanger Arbeit Entwürfe von historischen 3D-Stadtmodellen entwickelt. Diese gaben der Stadt den Anlass mit eigenen geografischen und archäologischen Daten das Thema aufzugreifen und in einer uns dienlichen Präzision zur Reife zu bringen.