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Institut für Geodäsie und Geoinformationstechnik
CityGML für die
3D-Navigation
Thomas H. Kolbe
i.V. Alexandra Stadler
Institut für Geodäsie und Geoinformation
Technische Universität Berlin
20.09.2007
Aktuelle Entwicklungsrichtung
Institut für Geodäsie und Geoinformationstechnik
 Zunehmende Virtualisierung unserer
Umwelt
 Semantische Modelle aller relevanten
Objekte des städtischen Raumes
 Objekte können verschiedene räumliche
Repräsentationen haben
 Raumbezug stellt das entscheidende
Bindeglied zwischen verschiedenen
Fachdisziplinen dar, da alle sich auf
den selben physikalischen Raum
beziehen
 Initiativen
 Inspire
 EuroSDR
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Standards sind der Schlüssel
Institut für Geodäsie und Geoinformationstechnik
zur Integration von (3D-Geo)Daten unterschiedlicher Datenquellen
Datenquelle A
Datenquelle B
Applikation
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Was ist CityGML?
Institut für Geodäsie und Geoinformationstechnik
Technisches
 Modelliert alle wesentlichen Bestandteile einer virtuellen Stadt
in ihrer Semantik, Geometrie, Topologie und Erscheinung
 GML-Anwendungsschema, XML-basiert
 Datenmodell und Austauschformat für virtuelle 3D Stadtmodelle
Geschichtliches
 Entwickelt in der SIG3D NRW unter Federführung von
 Prof. Thomas Kolbe (IGG TU Berlin)
 Dr. Gerhard Gröger (IGG Uni Bonn)
 Auf dem Weg zum internationalen Standard des Open Geospatial
Consortium (OGC)
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Beziehung zwischen Semantik und Geometrie
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Semantisches Objekt
z.B.: Gebäude
*
*
…
Zugehörige Geometrie
z.B.: Solid
…
 Explizite Beziehung zwischen semantischen Objekten und deren
geometrischen Repräsentationen
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Gegenüberstellung: Semantik - Geometrie
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Am Beispiel eines Ausschnitts des CityGML-Gebäudemodells
Semantik
Geometrie
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KML vs. CityGML
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KML: Keine Semantik, nur (unstrukturierte) Geometrie
Semantik
Geometrie
CityGML: Komplexe Objekte mit strukturierter Geometrie
Semantik
Geometrie
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„Greifbarkeit“ der Semantik
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 Geometrie weiß WAS sie WANN und WIE ist
 Semantik weiß WO sie ist und welche Ausmaße sie hat
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Modellierung in mehreren Maßstabsbereichen
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LOD4: Innenräume
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 Über die Objekt-TOPOLOGIE können Erreichbarkeitsgraphen
abgeleitet werden
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Was beinhaltet CityGML sonst noch?
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 Gebäude
 Wasserflächen
 Vegetation
 Verkehrsflächen
 Straßenmöbel
 Landnutzung
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Spezifikation der Verkehrsflächen
Institut für Geodäsie und Geoinformationstechnik
Für jedes Segment:
 Wozu, z.B.: Fahrbahn
 Woraus, z.B.: Asphalt
 Benutzung, z.B.: Auto
…
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CityGML-Modell der Verkehrsflächen
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Was leistet das Modell der Verkehrsflächen?
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LOD0: Netzwerk
LOD1-4: explizite
(flächenhafte) Geometrie
 Routenberechnungen
 Hochwertige Darstellung
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Was beinhaltet CityGML sonst noch?
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 Gebäude
 Wasserflächen
 Vegetation
 Verkehrsflächen
 Straßenmöbel
 Landnutzung
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Straßenmöbel
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Application Domain Extensions (ADE)
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= spezifische Anwendungsschemata (z.B.: Lärm)
Erweiterung des existierenden CityGML-Schemas um:
 Zusätzliche Klassen
 Zusätzliche Attribute
 Zusätzliche Relationen
Designentscheidungen:
 Muss valides CityGML bleiben
 Achtung: „pure" CityGML-Reader überlesen ADE
(unbekannter Namensraum)
 Fixes XML-Anwendungsschema für jede spezifische Anwendung
 Kann zum Validieren der XML-Files verwendet werden
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Appearance (Erscheinung)
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 Explizite Texturkoordinaten
 Georeferenzierte Texturen
 Projektive Texturen
 Material
 Mehrere Erscheinungsformen pro Objekt (~Thematik)
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Externe Referenzen
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Objekte können Verweise auf korrespondierende Abbildungen in
externen Datenquellen besitzen, z.B.:
 Gebäude: Link zum Kataster, Info über Eigentümer
 Tür: Link zu Facility Management Systemen
 Antenne: Link zu Telekommunikationsdatenbanken
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Städte, die auf CityGML vertrauen…
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3D-Stadtmodelle, die auf CityGML basieren
 Berlin
 Dresden
 Stuttgart
 Bonn
 Köln
 Frankfurt/Main
…
 Ganz NRW in LOD1
Geplant für
 Karlsruhe
…
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Implementierung
Institut für Geodäsie und Geoinformationstechnik
Wahrnehmung von CityGML hat im letzten Jahr international stark
zugenommen (insbes. in den USA)
 Gespräche mit Web 3D Consortium, CTO GoogleEarth, International
Alliance for Interoperability (IFC-Standard)
Auswahl an Implementierungen
 Oracle 11G Spatial
 Bentley Microstation, Onuma Planning System (CAAD)
 Snowflake Software, lat/lon (Web Feature Service)
 CPA SupportGIS (3D GIS-System)
© T-Mobile
 Feature Manipulation Engine (FME)
 T-Mobile
 Rheinmetall
© Rheinmetall Defence Electronics
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Viewer
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 LandXPlorer (C++)
 3D Geo, Potsdam
 Aristoteles 3D-Viewer (Java)
 IGG, Uni Bonn
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Umwandlung…
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 CityGML  FME (con terra)
 IFC  CityGML (Forschungszentrum Karlsruhe)
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Anwendungsbeispiel 1: Lärmkartierung
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CityGML bildet die Grundlage für die Berechnung der
Lärmimmissionskarten in Nordrhein-Westfalen
 Hintergrund: EU-Richtlinie zur Minderung von Umgebungslärm
 Kooperationsprojekt von TU Berlin, Uni Bonn, Land NRW und Firmen
 Bereitstellung und Austausch aller Daten ausschließlich über CityGML und
entsprechende Web Services (WFS, WCS, WMS):
 8,4 Millionen 3D-Gebäude in LOD1
 3D-Straßennetz NRW in LOD0 (auf Basis von OKSTRA, ATKIS & DGM5),
Erweiterung um lärmsimulationsrelevante Eigenschaften
 3D-Schienennetz NRW in LOD0 (auf Basis von ATKIS, DGM5)
 3D-Schallschirme in LOD1
 DGM5 (Verwendung im 10m Raster)
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Anwendungsbeispiel 1: Lärmkartierung
Institut für Geodäsie und Geoinformationstechnik
Lärmausbreitungssimulation
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3D-Geodaten in CityGML
für die Berechnung der
Lärmimmisionskarte
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Lärmimmissionskarten
für die Meldung an die EU
(über WMS-Dienst)
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Anwendungsbeispiel 2: Homeland Security
Institut für Geodäsie und Geoinformationstechnik
Testbed OWS-4 des Open Geospatial Consortiums
 Laufzeit 6/2006-12/2006
 Szenario:
Explosion einer „Dirty Bomb“ im Hafen von New York
 Aufgabe: Unterstützung des Planungsstabes bei der Einrichtung
eines Notfallkrankenhauses
 Finden eines geeigneten Ortes
 Identifikation eines geeigneten Gebäudes (Gesamtgröße, Maße der
Räume, Klimatisierung für Dekontamination usw.)
 Thematische Abfragen & visuelle Inspektion
 Kopplung verschiedener Web Services und Client-Anwendungen,
Datenformate: CityGML und IFC
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Anwendungsbeispiel 2: Homeland Security
Institut für Geodäsie und Geoinformationstechnik
http://www.opengeospatial.org/pub/www/ows4/index.html
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OGC-Netzwerk: Kommentar zu CityGML
Institut für Geodäsie und Geoinformationstechnik
http://www.ogcnetwork.net/
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Fazit: Nutzen für die 3D-Navigation
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 Gebäudemodell inkl.
Innenraummodellierung
 Adressierung
 Modellierung der Verkehrsflächen
und Straßenmöbel
 Beschriftung aus Semantik
 Vorhandene Daten
 Beidseitiges Austauschformat
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Danke…
Institut für Geodäsie und Geoinformationstechnik
Eins würd‘ uns noch brennend interessieren:
Was denken SIE darüber?
KONTAKT
Prof. Dr. Thomas H. Kolbe, Alexandra Stadler
{ kolbe | stadler } @ igg.tu-berlin.de
Institut für Geodäsie und Geoinformation
Technische Universität Berlin
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20.09.2007
Feedback
Institut für Geodäsie und Geoinformationstechnik
 Schnittstelle zu GDF?
 Kann für Navigation nur Austauschformat sein (Dateigröße)
 Quasi-Standard und größtes Know-How war Grund für Frankfurt
 Gleichgewicht zwischen Geometrie und Semantik?
 Nicht proprietär, nicht nur Visualisierung
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