Gebäudegeneralisierung mit statistischen Methoden

Präsentation zum Thema: "Gebäudegeneralisierung mit statistischen Methoden"—  Präsentation transkript:

1 Gebäudegeneralisierung mit statistischen Methoden
Quelle: Kada3 Steffen Boigk

2 Ansätze verschiedener Generalisierungsalgorithmen
Übersicht Einführung Einleitung und Problemstellung Ansätze verschiedener Generalisierungsalgorithmen Ansatz über die CSG-Darstellung nach Thiemann Generalisierungsalgorithmus nach Kada Ansatz über scale-spaces nach Mayer Zusammenfassung Steffen Boigk

3 Einführung und Problemstellung
Anwendungsgebiete von 3D- Gebäude-/Stadtmodellen - Flächenhafte Analysen und Simulationen umweltbezogener Aspekte Quelle: Internet16 - Visualisierungen in der Stadtplanung oder der Architektur - städtische Öffentlichkeitsarbeit Quelle: Averdung1 Quelle: Internet17 Steffen Boigk

4 Einführung und Problemstellung
Quelle: Thomas H. Kolbe, Gerhard Gröger: Towards Unified 3D City Models Steffen Boigk

5 Einführung und Problemstellung
Quelle: Zipf14 Steffen Boigk

6 Einführung und Problemstellung
Konstruktive Körpergeometrie (CSG, constructive solid geometry) Randflächendarstellungen (Brep, boundary representation) Quelle: Geoinfo_III10 Steffen Boigk

7 Ansatz über die CSG-Darstellung nach Thiemann
hochdetailliertes Objektmodell als Grundlage Zerlegung des Objektes in seine elementaren Bestandteile Ableitung einer CSG-Darstellung Quelle: Geoinfo_III10 Steffen Boigk

8 Ansatz über die CSG-Darstellung nach Thiemann
Zerlegung des Objektes in seine elementaren Bestandteile (feature-Erkennung) Gebäude wird mit einer oder mehrerer seiner Oberflächen geschnitten Bewertung abgeschnittener oder geschlossener Teile Testgröße Quotient aus alter und neuer Oberfläche Suche des bestangepassten Körpers aus den Primitiven Quelle: Thiemann9 Steffen Boigk

9 Ansatz über die CSG-Darstellung nach Thiemann
Ableitung der CSG-Darstellung Gebäude wird als Kombination aus Hauptkörper und Features modelliert Teile werden mit Mengenoperationen Vereinigung und Differenz miteinander kombiniert - + Quelle: Internet15 Steffen Boigk

10 Ansatz über die CSG-Darstellung nach Thiemann
Generalisierung Generalisierungsoperation: Weglassen Verdrängen Betonen Zusammenfassen Typifizieren Symbolisieren Umsetzung unter Verwendung CSG: Objekt entfernen Objekt verschieben Objekt vergrößern Mehrere Objekte durch eines ersetzen Ersetzen von m Objekten durch n Objekte (m>n) Objekt durch ein stark schematisiertes Objekt (Symbol) Steffen Boigk

11 Ansatz über die CSG-Darstellung nach Thiemann
Generalisierung lokale und globale Analyse Teile des Gebäudes werden betont, vereinigt oder verdrängt Grenzwerte für minimale Länge, Fläche und Volumen einfache Ansteuerung betroffener Gebäudefeatures Unterschiedliche Generalisierungsgrade durch Veränderung der Grenzwerte zur Visualisierung Umwandlung der CSG-Darstellung in eine Randbeschreibung Steffen Boigk

12 Ansatz über die CSG-Darstellung nach Thiemann
Speicherung der generalisierten Modelle Ergebnis der Generalisierung sind verschieden detaillierte Modelle um fliesende Übergänge sicher zu stellen Relativ große Anzahl von Modellen Speicherung der geringen Änderungen zwischen den LOD Sequenzielles Abarbeiten zur Wiederherstellung Quelle: Thiemann9 Steffen Boigk

13 Ansatz über die CSG-Darstellung nach Thiemann
Popping-Effekte beim Zoomvorgang plötzliches bzw. verschwinden von Details Stören Betrachter und lenken vom Inhalt ab zur Vermeidung: Quelle: Thiemann9 Morphing : langsames Verformen, Skalieren, Verschieben und Drehen Fadding : aus- und einblenden oder ab- und zunehmende Transparenz Quelle: Thiemann9 Steffen Boigk

14 Generalisierungsalgorithmus nach Kada
entwickelt für dreidimensionale polygonale Gebäudemodelle  Menge von Knoten und polygonalen Flächen, mit optional inneren Punkte in Gebäudemodellen sind Flächen koplanar, parallel oder rechtwinklig zu anderen Flächen  werden als Zwangsbedingungen eingeführt, in der Parameterschätzung genutzt Quelle: Geoinfo_III10 Steffen Boigk

15 Generalisierungsalgorithmus nach Kada
Erkennen und Entfernen von Merkmalen Simplifizierungsoperationen für einen Merkmalstyp Test des Einflusses auf das Gebäudemodell Entfernen derer mit geringstem Einfluss  Prüfung der Gültigkeit der Zwangsbedingungen Ausbuchtung Kerbe Spitze Quelle: Kada3 Steffen Boigk

16 Generalisierungsalgorithmus nach Kada
Parameterschätzung für jede Fläche gilt die Ebenengleichung: für den Winkel zwischen zwei Flächen F1 und F2 gilt der Algorithmus schätzt die optimalen Positionen der Knoten nach Gauss-Helmert Modell: Steffen Boigk

17 Generalisierungsalgorithmus nach Kada
Quelle: Kada3 Steffen Boigk

18 Ansatz über scale-spaces nach Mayer
Anwendung aus der Bildverarbeitung Bildung maßstabsabhängiger Darstellungen aus Sequenz von Glätten und Reduktion Typischer Glättungsfilter: Gaußfilter Quelle: Photo_II12 Einsatz in der Photogrammetrie zur Punkt-, Kanten- und Regionenextraktion Quelle: Photo_III13 Steffen Boigk

19 Ansatz über scale-spaces nach Mayer
Übergang von der diskreten zur kontinuierlichen Bildpyramide durch fließenden Übergang Informationen direkt miteinander verbunden  Lokalisation in kleinen Maßstäben, Analyse in großen Maßstäben Quelle: Sester8 Steffen Boigk

20 Ansatz über scale-spaces nach Mayer
zwei grundlegende Vorgänge: erosion und dilation scale-space events: diskrete Momente im kontinuierlichen Verlauf internes event: nur topologisch benachbarte Elemente sind betroffen externes event: nicht topologisch benachbarte Elemente sind betroffen Quelle: Mayer6 Steffen Boigk

21 Zusammenfassung es existieren leistungsfähige Generalisierungs- algorithmen zur Lösung des Problems beruhen auf Techniken der kartographischen Generalisierung Unterschiedliche Stärken und Schwächen CSG-Darstellung geeignet zur Analyse, Interpretation und Manipulation  insbesondere bei Generalisierungsoperationen Brep zur Visualisierung in Echtzeit geeignet Steffen Boigk

22 Literaturverzeichnis
Averdung,C. :Modellierung von 3D-Stadtmodellen mit heterogenen Ausgangsdaten. Hake,G., Grünreich,D., Meng,L.(2001): Kartographie, De Gruyter Verlag. Heckbert, P., Ribelles, J., Garland, M., Stahovich, T.,Srivastava, V. (2001): Finding and removing features from polyhedra. In: Proceedings of DETC’01. Kada,M. (2002) : Automatic generalization of 3D building modells, ISPRS Vol. 34, Part 4, GeoSpatial Theory, Porcessing and Application, Ottawa, Canada. Kada,M.(2002): 3D Generalisierung für die Echtzeitvisualisierung von Landschaftsmodellen, Mayer,H., Forberg,A. (2002): Generalization of 3D building data based on scale-spaces, ISPRS Vol. 34, Part 4, GeoSpatial Theory, Porcessing and Application, Ottawa, Canada. Mayer,H. (1998):Three Dimensional Generalization of Buildings Based on Scale-Spaces. Technical Report, Chair for Photogrammetry and Remote Sensing, Technische Universität München, Germany. Sester,M. (2000):Maßstabsabhängige Darstellungen in digitalen räumlichen Datenbeständen. Habilitationsschrift, Fakultät Bauingenieur- und Vermessungswesen, Universität Stuttgard,2000 Steffen Boigk

23 Literaturverzeichnis (Fortsetzung)
Thiemann,F. (2002): 3D-Gebäude-Generalisierung, Thiemann,F. (2002): Generalization of 3D building data, ISPRS Vol. 34, Part 4, GeoSpatial Theory, Porcessing and Application, Ottawa, Canada. Präsentation Geoinfo_III-Vorlesung10, Vorlesungssript Photogrammetrie_II-Vorlesung_23, Vorlesungssript Photogrammetrie_III-Vorlesung_25, Zipf,A., Schilling,A. (2002):Dynamische Generierung von VR-Stadtmodellen aus 2D- und 3D-Geodaten für Toureninformationen, Internet: Internet: Internet: Steffen Boigk