Verarbeitung und Austausch von 3D-Daten mit Spatial ETL

Gedruckt am 10.11.2011

© 2011 con terra GmbH Weitergabe und Vervielfältigung nur mit Genehmigung

Verarbeitung und Austausch von 3D-Daten

mit Spatial ETL-Technologie

Christian Dahmen, con terra GmbH

09. November 2011, Bonn

© con terra GmbH, 20112

con terra GmbH

Spin-off der Universität Münster,

Institut für Geoinformatik

Gesellschaft im Unternehmensverbund mit

Esri Deutschland seit 2006

100 Mitarbeiter

Leistungsangebot

> Entwicklung und Aufbau unternehmensweiter GIS Infrastrukturen

> Design und Implementierung GIS basierter IT-Lösungen

> Consulting

> Training & Support

> Datendienstleistungen & Hosting




Einführung „Spatial ETL - FME“

3D-Datenverarbeitung und Point Clouds

Projekt City Doctor

Ausblick

Inhalt


ETL bezeichnet […] einen Prozess, um Daten aus mehreren Datenquellen mit ggf. unterschiedlichen Strukturen in einem Zielsystem zu vereinigen.

Extract

> Daten werden aus einer beliebigen Datenquelle extrahiert und in ein internes, neutrales Format überführt.

Transform

> Manipulation/ Restrukturierung/ Modellierung von Daten

Load

> Ausgabe in ein beliebiges Zielformat bzw. Zielsystem

FME ist das Spatial ETL-Tool auf dem Markt!

Spatial ETL (Extract, Transform, Load)




Hersteller ist das kanadische Unternehmen Safe Software Inc.,

Vancouver, BC

FME Desktop und Server

Geodatendrehscheibe mit Unterstützung von mehr als 260 (Geo-)

Datenformaten

> Formate aus den Bereichen GIS, CAD, 3D/ BIM, Point Clouds, WebService, Cloud und Spatial Databases

Geodatenprozessor mit graphischer Benutzeroberfläche

> Über 400 verschiedene Werkzeuge (Transformer) für die (Geo-) Datenverarbeitung

> Automatisierung von GIS-Prozessen

FME-Technologie


FME Workbench

> Komponente für die Prozess-modellierung

FME Data Inspector/ Viewer

> Formatunabhängige Visualisierung

FME Quick Translator

> Schnelle, automatische 1:1-Datenkonvertierung

FME Desktop




FME Workbench




Projekt City Doctor

Ausblick

Inhalt




3D/BIM3D/BIMPoint CloudsPoint

Clouds

Formate

GISGIS

CADCAD

RasterRaster DatabaseDatabaseWebWeb


Formatname Read Write

Adobe 3D PDF x

Autodesk 3ds x x

AutoCAD 3D DWF x x

AutoCAD® Civil 3D x

Autodesk AutoCAD DWG/DXF x x

Bentley® MicroStation Design x x

CityGML 1.0 (Version 1.1 ab FME 2012) x x

COLLADA x x

ESRI Geodatabase & Shape x x

Unterstützte 3D-Formate (Auswahl)





Google SketchUp x x

Industry Foundation Class STEP Files x

OpenGIS KML Encoding Standard x x

Oracle x x

Oracle Spatial Object x x

Presagis .flt (OPENFLIGHT) x

Swiss INTERLIS x x

VRML x

Wavefront Obj x x

XML x

Unterstützte 3D-Formate (Auswahl)


Point Clouds Formate


ASPRS LiDAR Data Exchange Format

(LAS)x x

Point Cloud XYZ x x

Pointtools Pointdatabase (POD) x x

FME Feature Store x x




Lesen und Schreiben von CityGML 1.0 und älteren Versionen

> CityGML 1.1 lesend in FME Desktop 2012

FME unterstützt Geometrie, Semantik, Texturen/ Erscheinung und

Attributdaten von CityGML

Alle thematischen Klassen wie Building, Digital Terrain Model,

Vegetation, Transportation usw. werden unterstützt.

Alle Level of Detail (LoD 1-4)

Generische Objekte und Attribute

Sachdaten

…

CityGML und FME


FME Data Inspector

Formatunabhängige 3D-Visualisierung

Neue Viewer-Komponente seit FME Desktop

2010

2D/ 3D Viewing

„Point Cloud Ready“

Safe Software: „Data Inspector is

cross-platform, it uses the latest display

technology, and it supports 3D viewing.“




FME Quick Translator

Werkzeug zur schnellen 1:1 Konvertierung

Ausführung von FME-Prozessen


Erzeugung von 3D-Modellen aus 2D-Basisdaten

Basisdaten für Stadtmodelle

> Topographische Karte (Digitales Basis-Landschaftsmodell)

> Gebäude (ALK, ALKIS)

> Digitales Geländemodell (DGM)

> Luftbilder (Digitale Orthophotos)

> Digitales Oberflächenmodell (DOM)

Geofachdaten

> Themenspezifische Fachdaten (-> Beispiel Lärmdaten, Solarkataster)

Zusätzliche Informationen (Visual Enhancement)

> Vegetation, Straßenmöbel, Verkehrsinfrastruktur, Texturen

3D-Datenverarbeitung mit FME




3D-Stadtmodelle

> Automatisierte Ableitung von Blockmodellen (LoD1)

> Datenübernahme aus CAD/ GIS-Modellen

> Integration von Sachdaten

Texturierung von Oberflächen (z.B. texturierte Gebäudemodelle)

und Oberflächenmodellen (z.B. Orthophotos)

Koordinatentransformation mit skalierbarer Genauigkeit

Qualitätsmanagement von 3D-Stadtmodellen

> Plausibilität, Semantik, Planarität, Topologie

> Semantische Klassifizierung auf Basis der Flächennormalen

3D-Datenverarbeitung II


Clipping und Tiling

Filtern nach Klassifikation oder anderen Eigenschaftswerten

Reduzierung des Datenvolumens durch Ausdünnung

Integration von Vektor- und Rasterdaten mit Point Clouds

Berechnung von Oberflächenmodellen (TIN, Surfaces, …)

Anpassung und Glättung von Oberflächen

Flexible Verarbeitung von Point Clouds



Stadt Karlsruhe und Stadt Zürich

Anwendungsbeispiele


3D-Stadtmodell der Stadt Karlsruhe

Stadt Karlsruhe, Liegenschaftsamt

Fakten

> 296.000 Einwohner

> 173 km² Gesamtfläche

> 85.000 Gebäude (ALK)

Komponenten des 3D-Stadtmodells

> Geländemodell (1m) + Nutzungsarten

> Gebäudemodell LoD 1

> Gebäudemodell mit detaillierten Dachformen und Fototexturierung für ausgewählte Gebäude (LoD 2)

> Gebäude LoD 3 (ca. 50 Landmarken)

> Stadtmobiliar

> Brücken (Konzeptionsphase)Quelle: Stadt Karlsruhe, Liegenschaftsamt




Einsatz der FME

Quelle: Stadt Karlsruhe, Liegenschaftsamt


Stadt Zürich, Geomatik + Vermessung

Fakten

> 370.000 Einwohner

> 92km² Gesamtfläche, davon 52 km² bebautes Gebiet

> Gelände von 370m bis 1000m über üM

> 55.000 Gebäude, 40.000 Liegenschaften

Produktangebot Geomatik + Vermessung (GeoZ)

> Digitales Terrainmodell (LoD 0)

> 3D-Blockmodell (LoD 1)

> 3D-Dachmodell (LoD 2)

3D-Stadtmodell der Stadt Zürich

Quelle: Stadt Zürich, Geomatik + Vermessung




Einsatz der FME

DatenerfassungDatenerfassungDatenaufbereitung

•Bereinigung des Terrains•Gebäude LoD 1 (Interlis -> CityGML)•Gebäude LoD 2 (Datenverifikation,

QS und Datenbereinigung)

Datenaufbereitung•Bereinigung des Terrains

•Gebäude LoD 1 (Interlis -> CityGML)•Gebäude LoD 2 (Datenverifikation,

QS und Datenbereinigung)

DatenintegrationTerrain (Integration in CityGML)

DatenintegrationTerrain (Integration in CityGML)

DatenpflegeDatenkontrolle,

Datenumwandlung

DatenpflegeDatenkontrolle,

Datenumwandlung

Datennutzung(Zugriff, Ausgabe)

Datenausgabe, z.B. 3D PDF

Datennutzung(Zugriff, Ausgabe)

Datenausgabe, z.B. 3D PDF

Quelle: Stadt Zürich, Geomatik + Vermessung




Projekt City Doctor

Ausblick

Inhalt




Projektziele

> Entwicklung von Methoden und Metriken zum Qualitätsmanagement virtueller Stadtmodelle

> Verfahren zur Verbesserung der Qualität und Fehlerkorrektur

Projektleitung durch die HFT Stuttgart, Prof. Volker Coors

> Details zum Projekt und alle Projektpartner unter http://citydoctor.hft-stuttgart.de

Arbeitsziele

> Entwicklung einer Methodik zur Prüfung und Heilung polygonaler Oberflächen

> Entwicklung einer Methodik zur Prüfung und Heilung semantischer Konflikte innerhalb der Geometrie

City Doctor


Teilziel

> Implementierung einer entsprechenden Softwarelösung als PlugIn für FME zur Transformation von Geodaten.

Prototypische Implementierung von verschiedenen Prüfungen ist

bereits in Q3/2011 erfolgreich durchgeführt worden.

Ziele

> Erweiterung der FME-Technologie um vollständige Prüfalgorithmen

> Anpassung für beliebige andere Datenformate (SketchUp, 3ds, etc.)

Ausblick

> Bereitstellung von Prüfdiensten mittels FME Server Technologie

City Doctor




Polygon-Checks

> Keine doppelten Punkte in einer Ebene

> Mindestens drei Punkte in einer Fläche

> Fläche ist planar

> Korrekte Flächenorientierung

Solid-Checks

> Kanten der Flächen schneiden sich nicht

> Mindestens vier Flächen in einem Gebäude

> Polyedersatz erfüllt (Löscher schließen)

City Doctor - Checks




Projekt City Doctor

Ausblick

Inhalt




FME 2012

> CityGML 1.1 (lesend)

> Clippen von Volumengeometrien

> Erweiterungen (Formate und Funktionen) im Bereich „Point Clouds“

Zukünftig

> FME 2013 neue Formate und weitere „echte“ 3D-Funktionen

Ausblick


Professional Services

> Beratung

> Entwicklung

> Projektunterstützung

Support und Schulungen

Integration von FME-Technologie in

> Arbeits- und Geschäftsprozesse

> Geodateninfrastrukturen

> Software

Kontakt

> [email protected]

con terra – European FME Service Center

Documents

Verarbeitung und Austausch von 3D-Daten mit Spatial ETL