Aktuelle Ergebnisse der AG Basismodellierung Integration thematischer Daten und mehrerer Level-of-Detail Gerhard Gröger

Aktuelle Ergebnisse der Basismodellierung G. Gröger SIG 3D 5. 6. 2003 Übersicht Rückblick: geometrisch-topologisches Basismodell Erweiterung um thematische Objekte Erweiterung um Level-of-Detail (LoD) Realisierung des erweiterten Modells mit Austauschformat GML3 Aktuelle Ergebnisse der Basismodellierung G. Gröger SIG 3D 5. 6. 2003

Multifunktionales Basismodell Grundlage: Geometrisch-Topologisches Modell Vortrag von Frau Petzold (letzten Plenumssitzung, 13.3.) Primitive (Knoten, Kanten, Maschen, Volumen) und Aggregate Erweiterung um Thematik Repräsentation der Level-of-Detail Multifunktional: nicht nur Visualisierung, auch Analysen (Ausbreitung, Abschattung, ... ) Aktuelle Ergebnisse der Basismodellierung G. Gröger SIG 3D 5. 6. 2003

Geometrisch-topolog. Basismodell: Überblick Anwendungsmodellierung Aggregationen Linien-/Flächen-/ Volumengeometrie Basis-modell Zusatzeigenschaften Primitive (Knoten/Kanten/ Maschen/Volumina) Aktuelle Ergebnisse der Basismodellierung G. Gröger SIG 3D 5. 6. 2003 02_06_24 Gröger 3D_Standards

Geometrisch-topolog. Basismodell: Überblick Anwendungsmodellierung Thematische Objekte (z.B. Gebäude) mit Attributen, Relationen und Eigenschaften in verschiedenen Skalen Aggregationen Linien-/Flächen-/ Volumengeometrie Basis-modell Zusatzeigenschaften Materialeigenschaften, Texturen, Verweise auf externe Datenbanken Primitive (Knoten/Kanten/ Maschen/Volumina) Aktuelle Ergebnisse der Basismodellierung G. Gröger SIG 3D 5. 6. 2003 02_06_24 Gröger 3D_Standards

1. Erweiterung: Integration thematischer Objekte Trennung von Geometrie/Topologie und Thematik Eigene Objekte für Thematik analog zu ALKIS / ISO / OGC Aktuelle Ergebnisse der Basismodellierung G. Gröger SIG 3D 5. 6. 2003

Integration thematischer Objekte: Beispiel Geometrie (Basismodell) Thematik Volumen- geometrie Gebäude Baujahr Funktion Geometrie-Eigenschaft Unterirdisches Gebäude Oberirdisches Gebäude Aktuelle Ergebnisse der Basismodellierung G. Gröger SIG 3D 5. 6. 2003

Integration thematischer Objekte: Alternative Geometrie mit Thematik in einem Objekt Nachteile: keine Attribute möglich nur eine Funktion pro Geometrieobjekt keine taxonomische Hierarchie Volumen- geometrie Funktion Aktuelle Ergebnisse der Basismodellierung G. Gröger SIG 3D 5. 6. 2003

Thematische Teilobjekte auch Teilobjekte (Wände, Dachflächen) als eigene thematische Objekte Vorteil: individuelle Texturen möglich gemeinsam benutzte Geometrien möglich auch Bestandteilshierarchie auf thematischer Ebene Aktuelle Ergebnisse der Basismodellierung G. Gröger SIG 3D 5. 6. 2003

Thematische Teilobjekte: Bsp. Gebäude Thematik Geometrie (Basismodell) Volumen- geometrie Geometrie-Eigenschaft Gebäude Dachfläche 3..* 1..* Wandfläche Grundfläche Masche Flächen- geometrie Geometrie- Eigenschaft Aktuelle Ergebnisse der Basismodellierung G. Gröger SIG 3D 5. 6. 2003

Visualisierung: Level-of-Detail Aktuelle Ergebnisse der Basismodellierung G. Gröger SIG 3D 5. 6. 2003

Konkrete Ausprägung der LoD LOD 0 – Regionalmodell bis auf 3D-Landmarks nur 2,5D DGM LOD 1 – Stadt- / Standortmodell „Klötzchenmodell“ ohne Dachstrukturen LOD 2 – Stadt- / Standortmodell texturiert, differenzierte Dachstrukturen LOD 3 – Stadt- / Standortmodell detaillierte Architekturmodelle LOD 4 – Innenraummodell „Begehbare“ Architekturmodelle Aktuelle Ergebnisse der Basismodellierung G. Gröger SIG 3D 5. 6. 2003

2. Erweiterung: Integration verschiedener Level-of-Detail Zweck der Level-of-Detail (LoD): effiziente Visualisierung Nahes mit vielen Details, Entferntes mit wenigen Details effiziente Analyse (multifunktionales Modell) z.B. Berechnung des Volumens umbauten Raumes nur in Klötzchenmodell möglich, nicht in Architekturmodell Datenlage: oft flächendeckend grober Level, nur vereinzelt viele Details oft liegen mehrfach erfasste Daten vor, z.B. photogrammetrisch erfasste Baublöcke parzellenscharfes Klötzchenmodell aus Kataster detailliertes Architekturmodell (vereinzelt) Aktuelle Ergebnisse der Basismodellierung G. Gröger SIG 3D 5. 6. 2003

Level-of-Detail: Problem Mehrfachrepräsentation des Raumes Bsp: es darf ein Gebäude nicht zugleich als Klötzchen- und Architekturmodell visualisiert / ausgewertet werden Konsistenzbedingung: es darf nur nur jeweils genau ein LoD jedes Objekts berücksichtigt werden Zwang zur konsistenten Verwaltung mehrerer LoD Aktuelle Ergebnisse der Basismodellierung G. Gröger SIG 3D 5. 6. 2003

Integration der LoD: mögliche Fälle einfacher LoD-Fall dasselbe Objekt in allen LoD einfache LoD-Aggregation Hierarchie von Objekten in LoD komplexe LoD-Aggregation keine hierarchische Beziehung zwischen allen LoD LoD1 LoD2 LoD3 LoD1 LoD2 LoD3 Aktuelle Ergebnisse der Basismodellierung G. Gröger SIG 3D 5. 6. 2003

Aktuelle Ergebnisse der Basismodellierung G. Gröger SIG 3D 5. 6. 2003 Konsistenzbedingung: bei Visualisierungen/Analysen darf nur jeweils genau ein LoD eines Objekts berücksichtigt werden 1. einfacher LoD-Fall LoD 2-Geometrie LoD 3-Geometrie LoD 1-Geometrie Beispiel: Ein Gebäude in 3 LoD-Stufen Volumen- geometrie Gebäude LoD 2-Geometrie LoD 1-Geometrie Gebäude LoD 3-Geometrie Volumengeometrie UML-Diagramm: Aktuelle Ergebnisse der Basismodellierung G. Gröger SIG 3D 5. 6. 2003

Integration der LoD: mögliche Fälle einfacher LoD-Fall dasselbe Objekt in allen LoD einfache LoD-Aggregation Hierarchie von Objekten in LoD komplexe LoD-Aggregation keine hierarchische Beziehung zwischen allen LoD LoD1 LoD2 LoD3 LoD1 LoD2 LoD3 Aktuelle Ergebnisse der Basismodellierung G. Gröger SIG 3D 5. 6. 2003

2. einfache LoD-Aggregation: Beispiel Straßenzeile Baublock Gebäude Straßenzeile Baublock Straßenzeile Geb. Aktuelle Ergebnisse der Basismodellierung G. Gröger SIG 3D 5. 6. 2003

2. einfache LoD-Aggregation: UML-Diagramm Konsistenzbedingung: bei Visualisierungen/Analysen darf nur jeweils genau ein LoD entlang der Hierarchie berücksichtigt werden 2. einfache LoD-Aggregation: UML-Diagramm Beispiel: UML-Diagramm: LoD 2-Geometrie LoD 1-Geometrie Baublock LoD 3-Geometrie Volumengeometrie Einzelgebäude Straßenzeile Aktuelle Ergebnisse der Basismodellierung G. Gröger SIG 3D 5. 6. 2003

Integration der LoD: mögliche Fälle einfacher LoD-Fall dasselbe Objekt in allen LoD einfache LoD-Aggregation Hierarchie von Objekten in LoD komplexe LoD-Aggregation keine hierarchische Beziehung zwischen allen LoD LoD1 LoD2 LoD3 LoD1 LoD2 LoD3 Aktuelle Ergebnisse der Basismodellierung G. Gröger SIG 3D 5. 6. 2003

3. komplexe LoD-Aggregation: Beispiel Stadtteil A Stadtteil B Stadtteil A Baublock Geb. Stadtteil B Aktuelle Ergebnisse der Basismodellierung G. Gröger SIG 3D 5. 6. 2003

3. komplexe LoD-Aggregation: UML-Diagramm Stadtteil A Stadtteil B UML-Diagramm: LoD 2-Geometrie LoD 1-Geometrie Stadtteil LoD 3-Geometrie Volumengeometrie Einzelgebäude Baublock Aktuelle Ergebnisse der Basismodellierung G. Gröger SIG 3D 5. 6. 2003

Kombination von Aggregationen Bestandteilshierarchie innerhalb eines LoD Bsp.: Gebäude besteht aus Grundfläche, Wänden, Dachflächen LoD-Hierarchie Hierarchie zwischen LoD-Stufen Kombination beider Hierarchien möglich Beispiel: Gebäude mit Grundfläche, Wänden, Dachflächen in LoD2, Gebäude (LoD2) gehört zugleich zu Baublock (LoD1) Baublock in LoD1 wird von Wänden begrenzt Aktuelle Ergebnisse der Basismodellierung G. Gröger SIG 3D 5. 6. 2003

Kombination von Aggregationen: UML LoD 1-Geometrie Baublock Wand Volumengeometrie Flächen-geometrie LoD 2- Geometrie Bestandteils- Aggregation LoD- Aggregation Gebäude Wandfläche Dachfläche Grundfläche LoD 2- Geometrie Bestandteils- Aggregation Aktuelle Ergebnisse der Basismodellierung G. Gröger SIG 3D 5. 6. 2003

3. Realisierung des Modells mit GML3 GML3: seit Anfang 2003 verfügbar (OGC) Austauschformat für 3D-GIS-Daten u.a. Verwendung bei ALKIS (NAS) Realisierung der thematischen Objekte: problemlos Realisierung der Geometrie/Topologie: möglich Realisierung von Zusatzeigenschaften (Texturen) problematisch, da Verwendung von SVG (2D) SVG: nur rechteckige Texturen, Positionierung? Realisierung der LoDs: nächste Folie Aktuelle Ergebnisse der Basismodellierung G. Gröger SIG 3D 5. 6. 2003

Realisierung der LoDs mit GML3 (1/2) Realisierung prinzipiell möglich einem Geo-Objekt (Feature) können beliebig viele Geometrien zugeordnet werden aber: standardmäßig nur mit qualifiziertem Namen (SolidProperty, SurfaceProperty, CurveProperty) dient GML3-Readern/Viewern zur Identifikation der Geometrie Unterscheidung hinsichtlich LoD-Berücksichtigung: Standard-GML3-Reader/Viewer LoD-GML3-Reader/Viewer Volle LoD-Funktionalität nur mit speziellem LoD-GML3-Reader Standard-GML3-Reader: nur ein Default-LoD pro Geo-Objekt Aktuelle Ergebnisse der Basismodellierung G. Gröger SIG 3D 5. 6. 2003

Realisierung der LoDs mit GML3 (2/2) Volle LoD-Funktionalität nur mit speziellem LoD-GML3-Reader Standard-GML3-Reader: nur ein Default-LoD pro Geo-Objekt es muss sichergestellt sein, dass jedes Geo-Objekt genau ein Default-LoD hat LoD2SolidProperty LoD1SolidProperty Gebäude SolidProperty Volumengeometrie UML-Diagramm: Aktuelle Ergebnisse der Basismodellierung G. Gröger SIG 3D 5. 6. 2003

Offene Probleme der Basismodellierung Herstellung der Konsistenz zwischen LoD bei verteilter Datenhaltung Lösungsvorschlag: Spezifikation von Integrationsdiensten Modellierung anderer Bauwerke außer Gebäuden enge Zusammenarbeit mit AG Anwendungsmodellierung insbesondere unterirdische Bauwerke z.B. Tunnel, Fußgängerunterführungen, ... Problem: Integration mit DGM Aktuelle Ergebnisse der Basismodellierung G. Gröger SIG 3D 5. 6. 2003

Integrationsdienst Visualisierungs-dienst LoD-fähiges Modell LoD1 mit LoD2 integriert Integrationsdienst LoD1-Daten, z.B. Baublöcke LoD2-Daten, z.B. Gebäude 3D Web Feature Server 3D Web Feature Server Aktuelle Ergebnisse der Basismodellierung G. Gröger SIG 3D 5. 6. 2003