3D-Gebäudemodelle Mareike Dietrich.

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1 3D-Gebäudemodelle Mareike Dietrich

2 Digitale Oberflächenmodelle
AdV-Beschluss 121/10: Digitale Oberflächenmodelle Die Erfassung, die Modellierung und der Nachweis der Gebäude für die geotopographische Landesaufnahme und die Führung des Liegenschaftskatasters ist eine Kernaufgabe des Amtlichen deutschen Vermessungswesens. Dazu gehört auch die dritte Dimension. Mareike Dietrich

3 Zielstellung AdV-Beschluss 121/10:
Die AdV strebt an, dazu 3D-Gebäudemodelle bereitzustellen. Der Aufbau von 3DGebäudemodellen kann in zwei Realisierungsstufen erfolgen: 1. Realisierungsstufe LoD1 (Blockmodell bzw. Klötzchenmodell) Es wird angestrebt, LoD1 ab 2013 bundesweit einheitlich bereitzustellen. 2. Realisierungsstufe LoD2 (Blockmodell bzw. Klötzchenmodell mit Standarddachformen). Es ist wünschenswert, dass in den Ländern mittelfristig LoD2 bereit stehen. Eine terminliche Präzisierung für die bundesweite Verfügbarkeit erfolgt von 2013 an. AdV-Beschluss 121/10: Mareike Dietrich

4 Level of Detail: (Detaillierungsgrad)
Bezeichnung für die verschiedenen Detailstufen bei der Darstellung virtueller Welten kurz: (0-4) LoD Mareike Dietrich

5 Digitales Geländemodell
LoD0: Regionalmodell Überlagerung von + Digitales Geländemodell (DGM) LoD0 Textur Orthophoto oder Topografischer Karte LoD 0 – Regionalmodell DGM (2,5D) mit Textur/Orthophoto und Flächennutzung Mareike Dietrich

6 Definition nach AdV-Produktstandard für 3D-Gebäudemodelle (Stand: 24
Definition nach AdV-Produktstandard für 3D-Gebäudemodelle (Stand: Version 1.1) Ein 3D-Gebäudemodell ist ein digitales, numerisches Oberflächenmodell der Erdoberfläche, reduziert auf die in ALKIS definierten Objektbereiche Gebäude und Bauwerke (Definition nach ALKIS-OK). Unterirdische Gebäude und Bauwerke werden nicht berücksichtigt. Das 3D-Gebäudemodell ist eine Erweiterung des Datensatzes der Hausumringe um die dritte Dimension. Mareike Dietrich

7 Hausumringe mit Höheninformation
ALKIS-Umring LoD 1: Klötzchenmodell Mareike Dietrich

8 LoD1: Klötzchenmodell LoD 1: Klötzchenmodell Gebäudeblock (Grundfläche hochgezogen) auf Firsthöhe -> somit OHNE Dachstruktur Grundlage: Gebäudeumring aus der Liegenschaftskarte Mareike Dietrich

9 Qualität nach AdV-Produktstandard für 3D-Gebäudemodelle (Stand: 24. 10
Qualität nach AdV-Produktstandard für 3D-Gebäudemodelle (Stand: Version 1.1) LoD (Level of Detail) 1: Der Gebäudegrundriss wird grundsätzlich der amtlichen digitalen Liegenschaftskarte entnommen. Die Gebäudedarstellung erfolgt als „Klötzchen“. Alle Gebäude werden mit einem Flachdach dargestellt. Die Lagegenauigkeit entspricht der des zugrunde liegenden Gebäudegrundrisses. Die Höhengenauigkeit beträgt größtenteils 5 m. Grobe Abweichungen sind in Einzelfällen bei komplexen Dachformen möglich. Gemeinsam genutzte Geometrien werden redundant geführt. Mareike Dietrich

10 Qualität nach AdV-Produktstandard für 3D-Gebäudemodelle (Stand: 24. 10
Qualität nach AdV-Produktstandard für 3D-Gebäudemodelle (Stand: Version 1.1) LoD (Level of Detail) 1: Inhalt eines Gebäudedatensatzes Neben der Geometriebeschreibung des Körpers umfasst der Datensatz eines Gebäudes folgende Attribute: Die Höhe des Gebäudes ist die Differenz in Metern zwischen dem höchsten Bezugspunkt und dem tiefsten Bezugspunkt des Gebäudes. Objektidentifikator Gebäudefunktion Qualitätsangaben (s. Metadaten) Amtlicher Gemeindeschlüssel Wenn geführt: Anzahl der Geschosse Lagebezeichnung Name Mareike Dietrich

11 Bezugspunkt Dach ? Mareike Dietrich

12 Ergänzung Dachform ALKIS-Umring LoD 2: Strukturmodell 14.05.2014
Mareike Dietrich

13 LoD2: Strukturmodell Klötzchenmodell + standardisierte Dachformen
3D-Modell der Außenhülle und standardisierten Dachformen Keine Texturen / einfache Texturen Standardisierte Dachformen z.B. Walmdach, Flachdach, Giebeldach.... Klötzchenmodell + standardisierte Dachformen Mareike Dietrich

14 Qualität nach AdV-Produktstandard für 3D-Gebäudemodelle (Stand: 24. 10
Qualität nach AdV-Produktstandard für 3D-Gebäudemodelle (Stand: Version 1.1) LoD (Level of Detail) 2: Der Gebäudegrundriss wird grundsätzlich der amtlichen digitalen Liegenschaftskarte entnommen. Den Gebäuden werden standardisierte Dachformen zugeordnet und entsprechend dem tatsächlichen Firstverlauf ausgerichtet. Die Lagegenauigkeit entspricht der des zugrunde liegenden Gebäudegrundrisses. Die Höhengenauigkeit beträgt größtenteils 1 m. Grobe Abweichungen sind in Einzelfällen bei komplexen Dachformen möglich. Gemeinsam genutzte Geometrien werden redundant geführt. Mareike Dietrich

15 Qualität nach AdV-Produktstandard für 3D-Gebäudemodelle (Stand: 24. 10
Qualität nach AdV-Produktstandard für 3D-Gebäudemodelle (Stand: Version 1.1) LoD (Level of Detail) 2: Inhalt eines Gebäudedatensatzes Der Datensatz eines Gebäudes besteht neben der Geometriebeschreibung des Körperobjektes oder eines Flächenaggregates aus den folgenden Attributen: Objektidentifikator Gebäudefunktion Qualitätsangaben (s. Metadaten) Amtlicher Gemeindeschlüssel Wenn geführt: generalisierte Dachform (entsprechend Enumeration in GeoInfoDok) Anzahl der Geschosse Lagebezeichnung Name Mareike Dietrich

16 LoD3: Architekturmodell
Reichstag Brandenburger Tor LoD 3: Architekturmodell 3D-Modell der Außenhülle, geometrisch fein ausgearbeitet mit Textur Hamburger Rathaus Roland in Bremen Mareike Dietrich

17 LoD4: Innenraummodell xxx
3D-Modell des Gebäudes mit Etagen, Innenräumen, usw. -> „Begehbares“ Architekturmodell Texturen Mareike Dietrich

18 Der Weg zum LoD: DGM Hausumringe DOM (aus Matchingdaten) 14.05.2014
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19 Digitales Geländemodell (DGM) Digitales Oberflächenmodell (DOM)
3D-Messdaten ... sind originäre, unregelmäßig verteilte Messpunkte und/oder linien- oder flächenhafte Strukturen der topographischen Situation im Osten ist der Tagebau bei Schöningen, daher das Tal Digitales Geländemodell (DGM) Digitales Oberflächenmodell (DOM) 19 19

20 Nds: noch „DGM5“ = BKG: DGM10 (AdV) Inzwischen Rasterweite [m]
im Namen 20

21 Matching mittels Digitaler Bildkorrelation
to match (engl.) = zusammenpassen, vergleichen Verschiebung eines Fensters Suche nach einem möglichst ähnlichen Bildausschnitt im anderen Bild Ähnlichkeit = Grad der Korrelation der Grauwerte Ausschneiden eines rechteckigen Bildausschnittes in einem Bild (Referenzbild) dann verschieben des Fensters/patches endlicher Größe im anderen Bild Suche nach größter Übereinstimmung dann Speicherung der Koordinaten des Mittelpunktes des patches Quelle: Photogrammetrie II –Skript, Maas Mareike Dietrich

22 Matching-Daten aus digitaler Bildkorrelation
3D-Punktwolke der (sichtbaren) Oberfläche (inkl. Vegetation und Gebäude) vollautomatische Ableitung aus Orientierten Luftbildern Genauigkeit Höhe: ca. 30 cm (+ Offset?) -> Ableitung DOM möglich -> Sprachgebrauch: bDOM (bildbasiertes DOM) Mareike Dietrich

23 Matching–Punktwolke mit Farbkodierung

24 Digitale Bildkorrelation - Verfügbarkeit Matching-Daten
2012: vollständig (4 Pkt/m²) 2011: vollständig (von 1 - 4 Pkt/m²) 2010: nur eingeschränkt nutzbar! (Überdeckung nur 60/30) -> mit Bilddaten 2013 neu (80% Längsüberdeckung)

25 Entstehung von 3D-Messdaten Digitale Bildkorrelation vs
Entstehung von 3D-Messdaten Digitale Bildkorrelation vs. Airborne-Laserscanning Laserscanning Last Pulse (Bodenpunkte) Laserscanning First Pulse (Hochpunkte) Digitale Bildkorrelation Mehrfachreflexion des Signals: First Pulse: Vegetationspunkte (grün) Last Pulse: Bodenpunkte (rot) Mareike Dietrich

26 Umringe Mareike Dietrich

27 Umringe + DOM Mareike Dietrich

28 Umringe + DOM + DGM Mareike Dietrich

29 Umringe + DOM + DGM LOD1 Mareike Dietrich

30 Problem: Bäume über Gebäuden
Mareike Dietrich

31 Modul 3D Pro (Firma M.O.S.S.)
novaFACTORY 3D Pro Vordaten: DGM, DOM, Gebäudeumringe Semantik Rohdaten Produktionsdatenbank Nachbearbeitung Freigabedaten Vertriebsdatenbank ArcGIS® Server 2D + 3D GIS Objekte Metadaten novaFACTORY (2012) Mareike Dietrich

32 Stand der LOD Produktion in Niedersachsen 12.5.2014
Mareike Dietrich

33 Datenformat für LoD nach AdV:
Die City Geography Markup Language (CityGML) ist ein GML-Anwendungsschema zur Speicherung und zum Austausch von virtuellen 3D-Stadtmodellen. CityGML ist seit dem 13. August 2008 ein OGC-Standard. Das Dateiformat Shapefile ist ein von ESRI ursprünglich für ArcView ArcView entwickeltes Format für Geodaten. Mareike Dietrich

34 Datenformat für LoD nach AdV:
COMING SOON: Die Normbasierte Austauschschnittstelle (kurz NAS) ist eine Datenschnittstelle zum Austausch von Geoinformationen, die im Rahmen der Modellierung der Geoinformationssysteme AFIS, ALKIS und ATKIS durch die Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder der Bundesrepublik Deutschland (AdV) definiert wurde. Ab GeoInfoDok 7.0 sind 3D-Gebäudemodelle im AAA-Schema modelliert. zur Zeit: ABSTIMMUNGEN Mareike Dietrich

35 Erste Eindrücke mit niedersächsichen Daten:
Mareike Dietrich

36 Erste Eindrücke mit niedersächsichen Daten:
Mareike Dietrich

37 Ab April 2013 Abgabe von LoD 1 zur Ableitung der Hausumringe an ZSHH
Zentrale Stelle Hauskoordinaten und Hausumringe des deutschen Liegenschaftskatasters (ZSHH): Ab April 2013 Abgabe von LoD 1 zur Ableitung der Hausumringe an ZSHH (nur die Länder, welche flächendeckend LoD1 vorliegen haben) Ab Abgabe von LoD 1an ZSHH für alle Länder jeweils zum 1.4. des jeweiligen Jahres Alles inklusive neuer Anforderungen an die Attributierung der Daten Mareike Dietrich

38 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Abfahrt in die 3. Dimension Mareike Dietrich Telefon: 0511 / Mareike Dietrich