Ortsbasierte Sichtbarkeitsanalyse mit digitalen Geländemodellen auf mobilen Endgeräten Roland J. Graf 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.