Ortsbasierte Sichtbarkeitsanalyse mit digitalen Geländemodellen

auf mobilen Endgeräten

Roland J. Grafrgraf.itsb2003@fh-salzburg.ac.at

Fachhochschule Salzburg

Jänner 2007

Übersicht• Motivation• Geländedaten und -modelle• Triangulation• Darstellung und Sichtbarkeit• Datenreduktionsmethoden• Terrain Engines auf mobilen Endgeräten• Ausblick

Motivation Geographische Informationssysteme

+ Miniaturisierung

+ Ortsunabhängigkeit

+ neue technische Möglichkeiten

+ Leistungssteigerungen

+ neue Mobilität

= -----------------------------------------------------

= neue Anwendungen und Anforderungen

Geländedaten und -modelle• Digitales Geländemodell• Geometrisches Datenmodell

• Punktdaten• Liniendaten• Vektordaten• Flächendaten

• Positions und Höhendaten

Geländedaten und -modelle

Abb.1: Gelände aus dreidimensionales Höhenfeld

Geländedaten und -modelle• Digitales Geländemodell• Geometrisches Datenmodell

• Punktdaten• Liniendaten• Vektordaten• Flächendaten

• Positions und Höhendaten• Höhenfeld

• Objektdaten• Oberflächendaten

Triangulation• Reguläre Dreiecksnetze

• Triangulated Regular Network (TRN)- regelmäßige Dreiecke- schlechtere Näherung- geringeres Datenvolumen- Verarbeitung schneller

Triangulation

Abb.2: Reguläre Dreiecksnetze (TRN)

Triangulation• Reguläre Dreiecksnetze

• Triangulated Regular Network (TRN)- regelmäßige Dreiecke- schlechtere Näherung- geringeres Datenvolumen- Verarbeitung schneller

• Irreguläre Dreiecksnetze• Triangulated Irregular Network (TIN)

- unregelmäßige Dreiecke- gute Näherung- größeres Datenvolumen- Verarbeitung langsamer

Triangulation

Abb.3: Irreguläres Dreiecksnetz (TIN)

Triangulation

Abb.4: Irreguläres Dreiecksnetz (TIN) in 3D-Darstellung

Darstellung und Sichtbarkeit• Verfahrensansätze

• Konservative Verfahren• Näherungsverfahren

• Sichtbarkeitsermittlung• Z-Buffer Algorithmus (Punkttiefe)• Raytracing Verfahren (Sehstrahlschnittpunkte)• Hidden-Line Algorithmus (sortierte Bäume)

• Datenreduktion• Level of Detail• Visibility Culling• Hierarchische und kombinierte Verfahren

Datenreduktionsmethoden• Contribution and Detail Culling

- Entfernung von Objekten kleiner projizierender Flächen

• Frustum Culling- Entfernung der Objekte außerhalb der Blickpyramide

• Occlusion Culling- Entfernung verdeckter Objekte, virtuelle Occluder

• Backface Culling- Entfernung der rückseitigen Flächen

• LOD Filtering und Clipping- Entfernung unnötiger Details- Bild und Objektgrenzen und -überlappungen

Datenreduktionsmethoden

Abb.5: Dreiecksnetz nach Blickpyramidenfilderung (Draufsicht)

• Frustum Culling

Datenreduktionsmethoden

Abb.6: Dreiecksnetz vor und nach Backface Culling

• Backface Culling

Datenreduktionsmethoden

Abb.7: Dreiecksnetz vor und nach Occlusion Culling

• Occlusion Culling

Mobile Terrain Engines• Spezielle Hard-/Softwareanforderungen

- Verarbeitungsgeschwindigkeit- interner Arbeitsspeicher- externer Datenspeicher- Datenaustausch und Protokolle- Datenverwendung

• Optimierungsmöglichkeiten• Implementierung

Mobile Terrain Engines• Spezielle Hard-/Softwareanforderungen• Optimierungsmöglichkeiten

- Datenreduktion- Datenaufbereitung- Datenverarbeitung- Datendarstellung- Hardwareunterstützung- spezielle Bibliotheken

• Implementierung

Mobile Terrain Engines• Spezielle Anforderungen• Optimierungsmöglichkeiten• Implementierung

- Wahl der Entwicklungsumgebung- Wahl der Programmiersprache- verfügbare Applikationen- verfügbare Bibiotheken

Ausblick• Steigerung von Datenumfang und -qualität• Weiterentwicklung der Hardware

• miniaturisiertere Hardware• leistungsfähigere Hardware• günstigere Hardware

• Nachfrage nach neuen Anwendungen• Nachfrage nach neuen technischen Lösungen• neue Anforderungen an Soft- und Hardware• All-In-One Lösungen

Ausblick• Steigerung von Datenumfang und -qualität• Weiterentwicklung der Hardware

• miniaturisiertere Hardware• leistungsfähigere Hardware• günstigere Hardware

• Nachfrage nach neuen Anwendungen• Nachfrage nach neuen technischen Lösungen• neue Anforderungen an Soft- und Hardware

Die angewandten Lösungsmethoden mobiler und stationärer Anwendungen sind letztendlich ähnlich oder sogar die gleichen.

http://www.users.fh-salzburg.ac.at/~rgraf