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20.09.2007
Institut für Geodäsie und Geoinformationstechnik
CityGML für die 3D-Navigation
Thomas H. Kolbei.V. Alexandra Stadler
Institut für Geodäsie und GeoinformationTechnische Universität Berlin
Institut für Geodäsie und Geoinformationstechnik
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Zunehmende Virtualisierung unserer Umwelt
Semantische Modelle aller relevanten Objekte des städtischen Raumes
Objekte können verschiedene räumliche Repräsentationen haben
Raumbezug stellt das entscheidende Bindeglied zwischen verschiedenen Fachdisziplinen dar, da alle sich auf den selben physikalischen Raum beziehen
Initiativen Inspire
EuroSDR
Aktuelle Entwicklungsrichtung
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Standards sind der Schlüssel
zur Integration von (3D-Geo)Daten unterschiedlicher Datenquellen
Applikation
Datenquelle A Datenquelle B
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Was ist CityGML?
Technisches Modelliert alle wesentlichen Bestandteile einer virtuellen Stadt
in ihrer Semantik, Geometrie, Topologie und Erscheinung GML-Anwendungsschema, XML-basiert Datenmodell und Austauschformat für virtuelle 3D
Stadtmodelle
Geschichtliches Entwickelt in der SIG3D NRW unter Federführung von
Prof. Thomas Kolbe (IGG TU Berlin)
Dr. Gerhard Gröger (IGG Uni Bonn)
Auf dem Weg zum internationalen Standard des Open Geospatial Consortium (OGC)
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Beziehung zwischen Semantik und Geometrie
…
Semantisches Objekt
z.B.: Gebäude
Zugehörige Geometrie
z.B.: Solid
…
Explizite Beziehung zwischen semantischen Objekten und deren geometrischen Repräsentationen
* *
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Gegenüberstellung: Semantik - Geometrie
Am Beispiel eines Ausschnitts des CityGML-Gebäudemodells
Semantik Geometrie
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KML vs. CityGML
CityGML: Komplexe Objekte mit strukturierter Geometrie
GeometrieSemantik
Semantik
Geometrie
KML: Keine Semantik, nur (unstrukturierte) Geometrie
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„Greifbarkeit“ der Semantik
Geometrie weiß WAS sie WANN und WIE ist Semantik weiß WO sie ist und welche Ausmaße sie hat
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Modellierung in mehreren Maßstabsbereichen
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LOD4: Innenräume
Über die Objekt-TOPOLOGIE können Erreichbarkeitsgraphen abgeleitet werden
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Was beinhaltet CityGML sonst noch?
Gebäude
Wasserflächen
Vegetation
Verkehrsflächen
Straßenmöbel
Landnutzung
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Spezifikation der Verkehrsflächen
Für jedes Segment: Wozu, z.B.: Fahrbahn Woraus, z.B.: Asphalt Benutzung, z.B.: Auto …
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CityGML-Modell der Verkehrsflächen
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Was leistet das Modell der Verkehrsflächen?
LOD0: Netzwerk
Routenberechnungen
LOD1-4: explizite (flächenhafte) Geometrie
Hochwertige Darstellung
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Was beinhaltet CityGML sonst noch?
Gebäude
Wasserflächen
Vegetation
Verkehrsflächen
Straßenmöbel
Landnutzung
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Straßenmöbel
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Application Domain Extensions (ADE)
= spezifische Anwendungsschemata (z.B.: Lärm)
Erweiterung des existierenden CityGML-Schemas um: Zusätzliche Klassen Zusätzliche Attribute Zusätzliche Relationen
Designentscheidungen: Muss valides CityGML bleiben
Achtung: „pure" CityGML-Reader überlesen ADE(unbekannter Namensraum)
Fixes XML-Anwendungsschema für jede spezifische Anwendung
Kann zum Validieren der XML-Files verwendet werden
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Appearance (Erscheinung)
Explizite Texturkoordinaten Georeferenzierte Texturen Projektive Texturen Material
Mehrere Erscheinungsformen pro Objekt (~Thematik)
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Externe Referenzen
Objekte können Verweise auf korrespondierende Abbildungen in externen Datenquellen besitzen, z.B.: Gebäude: Link zum Kataster, Info über Eigentümer Tür: Link zu Facility Management Systemen Antenne: Link zu Telekommunikationsdatenbanken
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Städte, die auf CityGML vertrauen…
3D-Stadtmodelle, die auf CityGML basieren Berlin Dresden Stuttgart Bonn Köln Frankfurt/Main … Ganz NRW in LOD1
Geplant für Karlsruhe …
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Implementierung
Wahrnehmung von CityGML hat im letzten Jahr international stark zugenommen (insbes. in den USA) Gespräche mit Web 3D Consortium, CTO GoogleEarth,
International Alliance for Interoperability (IFC-Standard)
Auswahl an Implementierungen Oracle 11G Spatial Bentley Microstation, Onuma Planning System (CAAD) Snowflake Software, lat/lon (Web Feature Service) CPA SupportGIS (3D GIS-System) Feature Manipulation Engine (FME) T-Mobile Rheinmetall
© Rheinmetall Defence Electronics
© T-Mobile
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Viewer
LandXPlorer (C++) 3D Geo, Potsdam
Aristoteles 3D-Viewer (Java) IGG, Uni Bonn
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Umwandlung…
CityGML FME (con terra)
IFC CityGML (Forschungszentrum Karlsruhe)
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Anwendungsbeispiel 1: Lärmkartierung
CityGML bildet die Grundlage für die Berechnung der Lärmimmissionskarten in Nordrhein-Westfalen
Hintergrund: EU-Richtlinie zur Minderung von Umgebungslärm
Kooperationsprojekt von TU Berlin, Uni Bonn, Land NRW und Firmen
Bereitstellung und Austausch aller Daten ausschließlich über CityGML und entsprechende Web Services (WFS, WCS, WMS):
8,4 Millionen 3D-Gebäude in LOD1
3D-Straßennetz NRW in LOD0 (auf Basis von OKSTRA, ATKIS & DGM5), Erweiterung um lärmsimulationsrelevante Eigenschaften
3D-Schienennetz NRW in LOD0 (auf Basis von ATKIS, DGM5)
3D-Schallschirme in LOD1
DGM5 (Verwendung im 10m Raster)
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Anwendungsbeispiel 1: Lärmkartierung
Lärmimmissionskarten
für die Meldung an die EU
(über WMS-Dienst)
Lärmausbreitungssimulation
3D-Geodaten in CityGML für die Berechnung der
Lärmimmisionskarte
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Anwendungsbeispiel 2: Homeland Security
Testbed OWS-4 des Open Geospatial Consortiums Laufzeit 6/2006-12/2006 Szenario:
Explosion einer „Dirty Bomb“ im Hafen von New York Aufgabe: Unterstützung des Planungsstabes bei der
Einrichtung eines Notfallkrankenhauses Finden eines geeigneten Ortes
Identifikation eines geeigneten Gebäudes (Gesamtgröße, Maße der Räume, Klimatisierung für Dekontamination usw.)
Thematische Abfragen & visuelle Inspektion
Kopplung verschiedener Web Services und Client-Anwendungen, Datenformate: CityGML und IFC
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Anwendungsbeispiel 2: Homeland Security
http://www.opengeospatial.org/pub/www/ows4/index.html
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OGC-Netzwerk: Kommentar zu CityGML
http://www.ogcnetwork.net/
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Fazit: Nutzen für die 3D-Navigation
Gebäudemodell inkl. Innenraummodellierung
Adressierung Modellierung der
Verkehrsflächen und Straßenmöbel
Beschriftung aus Semantik Vorhandene Daten Beidseitiges Austauschformat
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Danke…
Eins würd‘ uns noch brennend interessieren:
Was denken SIE darüber?
KONTAKT
Prof. Dr. Thomas H. Kolbe, Alexandra Stadler
{ kolbe | stadler } @ igg.tu-berlin.de
Institut für Geodäsie und Geoinformation
Technische Universität Berlin
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Feedback
Schnittstelle zu GDF? Kann für Navigation nur Austauschformat sein (Dateigröße) Quasi-Standard und größtes Know-How war Grund für
Frankfurt Gleichgewicht zwischen Geometrie und Semantik? Nicht proprietär, nicht nur Visualisierung