Transcript 3D-Darstellung räumlicher Daten

Seminarvortrag Kartographie
Referent: Olaf Bromorzki
WS 2000/2001
Ziel:
Internetfähiges 3D-GIS
der Stadt Bonn
Verknüpfung von
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Kartographie, Photogrammetrie
3D-Rasterdaten (DGM)
3D-Raumstrukturen (Gebäude, Vegetation,
Straßen, Plätze)
farbliche Gestaltung (Render)
Sachinformationen (Lage, Entfernungen, Kultur,
Kalender, Hyperlinks, ...)
freie Beweglichkeit im Raum
Wir bieten eine Dienstleistung,
die über das WWW ...
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Für jedermann zugänglich
Benutzerfreundlich
Aktuell !?!
Erweiterungsfähig
Kostenlos
Produktion:
Digitales Datenmodell
• ATKIS
– Beschreibung der Topographie
– Quelle: Landesvermessungsamt
• ALK
– Darstellung der Gebäudegrundrisse
– Quelle: Katasteramt
 Geometrisches Modell auf Kartengrundlage
 PROBLEM: Verknüpfung der unterschiedlichen Formate von
ATKIS und ALK
• DHM
– Geländehöhen
– Quelle: Landesvermessungsamt
 Projektion des Geometrischen Modells ins DHM
Produktion:
Digitales Objektmodell der Gebäudedaten
Quellen:
• Fernerkundung
• Nahbereichsphotogrammetrie
• Terrestrisch mit reflektolosem EDM (RecElta RL)
• Bestimmung der Gebäudehöhe aus GFZ, BMZ
• Analog:
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–
–
–
Zählen der Geschosse und Abschätzung der Höhe
Firstrichtung
Eingangsbereich
Nutzung
Registrierung in Datenbanken
Produktion:
3D-Visualisierung
• Analog
– Modellbau
– Bilder mit Zentralperspektive
– Karte mit Höhenlinien, Schummerungen, Schattierungen und
Farben
• Vorstellungsvermögen des Betrachters ist gefragt
• Subjektive Meinungsbildung, Entscheidungsfindung
Produktion:
• Digital
3D-Visualisierung
– CAD-, CAAD-Systeme (AutoCAD, 3D Studio MAX)
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Eingabe, Anzeige und Berechnung von Koordinaten
Generierung von Vektordaten (dwg-, dxf-Files)
Einfügen von Rasterdarstellungen
Farbliche Ausgestaltungen (Rendern, Schattieren, Phototextur)
Beschriftung, Bemaßung
Erstellung von Animationen, Filmen (Kamerafahrten)
passive Ebene der 3D-Darstellung (keine Interaktionen möglich)
Präsentation:
VRML - Eigenschaften
• Systemunabhängiger Standard
• Ermöglicht die vollständige Beschreibung von statischen,
polygonalen, dreidimensionalen Welten inkl.
Oberflächendarstellung und Beleuchtung
• Rechtsdrehendes, kartesisches Koordinatensystem in dem lokale
KS eingebettet werden können.
• Alle Objekte (Text, 3D-Darst., Vektoren, Hyperlinks, Multimedia)
sind im KS gelagert.
• Kombination von Raster- und Vektordaten
• VRML unterstützt viele Dateiformate
• Automatische Aktualisierung aus Datenbanken möglich
• Plug-Ins sind oft kostenlos
Fortsetzung Eigenschaften:
VRML-Räume
• Zentralperspektiven:
Natürlicher, räumlicher Eindruck; Maßstabsvariation
• Objekte sind messbar
• Objekte sind transformierbar und skalierbar
• Zeitabhängige Darstellung
• Dynamisch modifizierbar, sowohl von Urheber, als auch
vom Anwender (Zugriffsrechte)
• Freie Bewegung im virtuellen Raum
• Viewpoints, Beleuchtungen
Projektablauf
GEODATEN
ATKIS, ALK, DHM
Textur, Topographie
Informationen, Links
Objektmodellierung im 3D-GIS
(ArcInfo, SupportGIS)
MULTIMEDIA
Routenplaner, Hyperlinks
Automatisierte Konvertierung in einen VRML-Quellcode
Manuelle Szenengestaltung
Optimierung des Programmcodes
WWW-Einbindung
Der Haken an der Sache
• Geodaten sind komplex und speicherintensiv
• Bewegungen im Raum sind rechenaufwendig
Mittelweg finden zwischen
 Geodatenqualität
 Geodatenquantität
 Abbildungsqualität
 VRML-Qualität
Optimierung der Geodaten
• DGM
– Regelmäßiges Raster
– Rasterweite (je nach Relief: 10m, 20m; Geländekanten
sollten erhalten bleiben)
– Höhenangabe ohne Nachkommastellen
DKG5 mit 10m-Raster: 40401 Punkte,
110KB
DKG5 mit 30m-Raster
DKG5 mit 20m-Raster: 10201 Punkte,
40KB
Optimierung der Geodaten
• Pixelbild (Karte, Luftbild)
50dpi
– Graphikformate (JPEG, Tiff, GIF)
150dpi
– Scanauflösung nicht größer als kleinste Strichbreite (S1
=
0,13mm : 200 dpi)
– Scan von Karten kleinem Maßstabs
– Textur nicht zu farbenfroh wählen, da Reliefstruktur und
Schattierung unterdrückt werden.
300dpi
Lösungsansätze:
VRML-Optimierung
• 3D-Darstellung:
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Multiresolutionslösung (GeoVRML)
LOD (Level Of Detail 1,2,3)
Primitive
Gruppierungen
Bounding Box (best angepasster Grundriß)
Einfarbige statt photorealistische Textur
Auswahl des VRML Plug-Ins (Cortona v2.1 bietet gute
Texturauflösung)
• Programmeinstellungen:
– Qualitätsoptimiert
– Geschwindigkeitsoptimiert
– Auswahl der Rendersoftware
Automatisiertes Einfügen von
Datenbankinformationen ins VRML-Modell
Update:
• Problemlösungen mit ArcInfo / SupportGIS:
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–
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–
–
Aktualisierung von DGM-Datenbanken
Einfügen neuer Texturen
Einfügen neuer 3D-Objekte, Verschneidungen
Einfügen neuer Topologie (neue Radwege)
Einfügen neuer Objektinformationen, Links
• Noch zu klären:
– Erstellung von regelmäßigen Höhenrastern aus DGM-Daten
– Wie werden berechnete Routen auf das DGM gelegt???
• Verschneidung von horizontalen Vektoren mit der
Geländeoberfläche
– Einlesen der zur Ansicht notwendigen Objekte und Informationen
(nicht das Kartenblatt von Ückesdorf wenn ich in Holzlar bin)
Drei VRML-Welten:
• Innenstadtbereich von Rostock:
– Gebäudetexturen
– Hyperlinks
• Landschaft
– DGM
– Kartographische Textur (Luftbild)
• Landschaft
– DGM
– Kartographische Textur (DGK5)