27.05.2004Christian Fleischer1 Datenaustausch und Interoperabilität Geometrische und topologische 3D Modellierung mit ISO Spatial Schema(19107)

27.05.2004 Christian Fleischer 1

Datenaustausch und Interoperabilität

Geometrische und topologische 3DModellierung mit ISO Spatial Schema(19107)


Inhaltsverzeichnis Aufgaben der ISO(International Organization for

Standardization) 19107 Modellierung der Geometrie

Primitive Complex Aggregation

Modellierung der Topologie Primitive DirectedTopo Complex

Beziehungen zwischen Geometrie und Topologie ALKIS


Aufgabe Begriffliches Schema für die

Beschreibung der räumlich charakterisierenden geographischen Merkmale bereitzustellen

Erfolgt mit Hilfe von Vektordaten


Allgemeines Dieser internatonale Standard verwendet

UML(Unified Modeling Language) (siehe GIS I) Modelle um die begrifflichen Schemen zu beschreiben

Einteilung in Kriterien: Ebene der Datenkomplexität Dimensionen


Ebene der Datenkomplexität geometrische primitives geometrische complexes topologische primitives topologische complexes mit

geometrischen Beziehungen


Dimensionen 0-dimensionale Objekte 0- und 1-dimensionale Objekte 0-, 1- und 2-dimensionale Objekte 0-, 1-, 2- und 3-dimensionale Objekte


Allgemeines Die Modellierung von

3D Objekten erfolgt mit Hilfe von umschließenden Begrenzungsflächen (Boundary Representation)

GIS III, 10. Vorlesung


Modellierung der Geometrie Die Dimensionen der verschiedenen Objekt

Punkte(0-dimensionale Objekte) Linien(1-dimensionale Objekte) Flächen(2-dimensionale Objekte) Körper(3-dimensionale Objekte)

Objektkoordinaten sind im dreidimensionalen Raum angegeben

die Dimension des Objektes ist < der Dimension des Raumes


Aufbau der Geometrie Das geometrische Objekt(GM_Objekt) ist die

Oberklassen, bei der Modellierung wird nach der Komplexität unterschieden Primitive Complex Aggregation

GM_Objekt

GM_Aggregation

Michael Haas

GM_Primitive GM_Complex


GM_Primitive Elemente des Raumes werden hier durch einzelne oder

zusammenhängende einfache geometrische Objekte dargestellt Es gibt eine große Anzahl von Paketen mit denen Primitive

dargestellt werden Primitive werden immer durch ein boundary

(Begrenzungsfläche) einer niedrigen Dimension begrenzt

GM_SolidGM_Point

GM_Primitive

GM_Curve GM_Surface

ISO/DIS 19107


Elemente des Raumes werden hier durch komplexe Objekte dargestellt Diese bestehen aus einer strukturierten Menge von Primitiven Spezielle Form des GM_Complex ist ein Composite(orientiert)

GM_Complex

<<Type>>GM_Complex

ISO/DIS 19107

<<Type>>GM_Composite

<<Type>>GM_Primitive

+Element

1..n

+Komplex

0..n

KOMPLEX

0..n


GM_Aggregate Elemente des Raumes werden hier auch durch

komplexe Objekte dargestellt Diese bestehen aus einer unstrukturierten Menge von

gleichartigen Primitiven Die Primitive können sich überlappen

GM_Aggregate

ISO/DIS 19107

GM_MultiPrimitive

GM_MultiSolidGM_MultiPoint GM_MultiCurve GM_MultiSurface


Beispiele zur GeometriePrimitive

GM_Solid

Complex

GM_CylinderGM_Sphere

Aggregate

GM_MultiCurve


Modellierung der Topologie Die Topologie wird unabhängig von der

Geometrie modelliert Sie kann einzeln existieren Für die Darstellung der Topologie

verweist sie auf die Geometrie


Aufbau der Topologie Das topologische Objekt(TP_Object) ist Oberklasse, sie

besitzt zwei Unterklassen, die TP_Primitive und TP_Complex

<<Type>>TP_Primitive

<<Type>>TP_Complex

<<Interface>>TP_Object

ISO/DIS 19107


Sind die nicht zerlegten Elemente von den TP_Complex

Oft werden sie verwendet um lokale topologische Strukturen zu beschreiben

Oder sie entsprechen einem GM_Primitive der gleichen Dimension

TP_Primitive

TP_SolidTP_Node

TP_Primitive

TP_Edge TP_Face

ISO/DIS 19107


TP_DirectedTopo Sie sind eine spezielle Darstellung der TP_Primitive Der Unterschied ist, dass sie orientiert sind, d.h. es gibt

einen positiven und negativen Orientierungswert Bei positiven Wert entspricht das TP_DirectedTopo dem

TP_Primitive Jedes Boundary ist nur einem TP_Objekt zugeordnet

TP_DirectedSolidTP_DirectedNode

TP_DirectedTopo

TP_DirectedEdge TP_DirectedFace

ISO/DIS 19107


Zusammenhang Primitive und DirectedTopo<<Type>>TP_Node 2

1 Center+topo

+proxy

<<Type>>TP_DirectedSolid

1

2Center

+topo+proxy<<Type>>

TP_Solid

<<Type>>TP_DirectedFace

Boundary1..n+boundary

+primitive0..2

1

2Center

+topo+proxy<<Type>>

TP_Face

<<Type>>TP_DirectedEdge

1..n+boundary

+primitive0..n Boundary

1

2Center

+topo+proxy<<Type>>

TP_Edge

<<Type>>TP_DirectedNode

+boundary2+primitive

0..n Boundary

ISO/DIS 19107


TP_Complex Die Darstellung der Topologie erfolgt

durch komplexe Objekte Diese bestehen aus einer strukturierten Menge von Primitiven Die direkte Position wird durch ein geometrisches

Element(GM_Complex) realisiert


1..n 1..n

+Element +Komplex

Komplex<<Type>>

TP_Complex0..n


Beispiele zu TopologiePrimitive

TP_Solid

DirectedTopo

TP_SolidTP_DirectedFace

Complex

TP_NodeTP_EdgeTP_Face


Beziehungen zwischen Topologie und Geometrie


<<Interface>>TP_Object

1..n 1..n

+Element +Komplex

Komplex

0..n1..n

+Element +Komplex

Komplex

ISO/DIS 19107

<<Type>>GM_Object

{geometry.complex -> includesAll complex.geometry}

<<Type>>TP_Complex


0..n

0..1

Realisierung

<<Type>>GM_Complex

0..1

0..1

Realisierung

0..n

0..n


Zusammenhänge und Unterschiede Parallelen zwischen der Primitive und

Complex der Topologie und der Geometrie

Bei der Topologie können die Primitive nicht ohne die Complex existieren

Die Topologie ist unabhängig vom verwendeten Referenzsystem


ALKIS Das hier verwendete Prinzip liegt der

„simple topology“ zugrunde Hier werden Objekte bereitgestellt, die

topologische Eigenschaften durch geometrische Eigenschaften ausdrückt

GM_- und TP_Objekte werden zusammen gelegt


Schaubild zu ALKIS


1..n 1..n

+Element +KomplexKomplex

0..n1..n

+Element +Komplex

Komplex

<<Type>>TP_Complex


<<Type>>GM_Complex

0..n

0..n

<<Type>>TS_Primitive

<<Type>>TS_Complex

<<Type>>TS_Objekt 0..n


Literatur www.opengis.com www.igd.fhg.de/~jhaist/sdb_2003/script/V2spatail_data www.ikg.uni-Bonn.de/Lehre/Geoinfo/GIS_iv_SS03/Vortraege

/3_05_15_Hass www.ikg.uni-Bonn.de/Lehre/Geoinfo/GIS_iv_SS03/Vortraege/Wirth www.adv-online.de/veroeffentlichungen/AFIS-ALKIS/dokumente/

geoinfodok-V20 Raumbezogene Datentypen in SQL/MM Spatial und verwandten

Standards von Frank Anderegg (Informatik-Seminar WS2001/2002) GIS III, 10. Vorlesung, WS2003/2004

http://www.opengis.com/





http://www.igd.fhg.de/~jhaist/sdb_2003/script/V2_spatail_data













http://www.ikg.uni-bonn.de/Lehre/Geoinfo/GIS_iv_SS03/Vortraege/3_05_15_Hass_und_Wirth








http://www.ikg.uni-bonn.de/Lehre/Geoinfo/GIS_iv_SS03/Vortraege/Wirth








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