Institut für Geodäsie und Geoinformationstechnik 20.09.2007 CityGML für die 3D-Navigation Thomas H. Kolbe i.V. Alexandra Stadler Institut für Geodäsie

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


20.09.2007Thomas H. Kolbe, i.V. Alexandra Stadler – CityGML für die 3D-Navigation

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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

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