3D-Gebäudemodelle Mareike Dietrich AdV-Beschluss 121/10: Digitale Oberflächenmodelle Die Erfassung, die Modellierung und der Nachweis der Gebäude für die geotopographische Landesaufnahme und die Führung des.
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3D-Gebäudemodelle
Mareike Dietrich
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AdV-Beschluss 121/10:
Digitale Oberflächenmodelle
Die Erfassung, die Modellierung und der Nachweis der Gebäude für die
geotopographische Landesaufnahme und die Führung des Liegenschaftskatasters
ist eine Kernaufgabe des Amtlichen deutschen Vermessungswesens.
Dazu gehört auch die dritte Dimension.
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Mareike Dietrich
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AdV-Beschluss 121/10:
Zielstellung
Die AdV strebt an, dazu 3D-Gebäudemodelle bereitzustellen. Der Aufbau von
3DGebäudemodellen kann in zwei Realisierungsstufen erfolgen:
1. Realisierungsstufe LoD1 (Blockmodell bzw. Klötzchenmodell)
Es wird angestrebt, LoD1 ab 2013 bundesweit einheitlich
bereitzustellen.
2. Realisierungsstufe LoD2 (Blockmodell bzw. Klötzchenmodell mit
Standarddachformen).
Es ist wünschenswert, dass in den Ländern mittelfristig LoD2 bereit stehen. Eine
terminliche Präzisierung für die bundesweite Verfügbarkeit erfolgt von 2013 an.
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Mareike Dietrich
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Level of Detail:
(Detaillierungsgrad)
Bezeichnung für die verschiedenen
Detailstufen bei der Darstellung virtueller
Welten
kurz:
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(0-4)
Mareike Dietrich
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LoD0: Regionalmodell
Überlagerung von
+
Digitales
LoD0
Geländemodell
(DGM)
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Textur Orthophoto oder
Topografischer Karte
Mareike Dietrich
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Definition nach
AdV-Produktstandard für 3D-Gebäudemodelle
(Stand: 24.10.2012 Version 1.1)
Ein 3D-Gebäudemodell ist ein
digitales, numerisches Oberflächenmodell der Erdoberfläche,
reduziert auf die
in ALKIS definierten Objektbereiche Gebäude und Bauwerke
(Definition nach ALKIS-OK).
Unterirdische Gebäude und Bauwerke werden nicht berücksichtigt.
Das 3D-Gebäudemodell ist eine Erweiterung des Datensatzes der
Hausumringe um die dritte Dimension.
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Hausumringe mit Höheninformation
ALKIS-Umring
LoD 1: Klötzchenmodell
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LoD1: Klötzchenmodell
Grundlage: Gebäudeumring aus der Liegenschaftskarte
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Qualität nach
AdV-Produktstandard für 3D-Gebäudemodelle
(Stand: 24.10.2012 Version 1.1)
LoD (Level of Detail) 1:
• Der Gebäudegrundriss wird grundsätzlich der amtlichen digitalen
Liegenschaftskarte entnommen.
• Die Gebäudedarstellung erfolgt als „Klötzchen“. Alle Gebäude
werden mit einem Flachdach dargestellt.
• Die Lagegenauigkeit entspricht der des zugrunde liegenden
Gebäudegrundrisses.
• Die Höhengenauigkeit beträgt größtenteils 5 m. Grobe
Abweichungen sind in Einzelfällen bei komplexen Dachformen
möglich.
• Gemeinsam genutzte Geometrien werden redundant geführt.
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Qualität nach
AdV-Produktstandard für 3D-Gebäudemodelle
(Stand: 24.10.2012 Version 1.1)
LoD (Level of Detail) 1:
Inhalt eines Gebäudedatensatzes
Neben der Geometriebeschreibung des Körpers umfasst der
Datensatz eines Gebäudes folgende Attribute:
• Die Höhe des Gebäudes ist die Differenz in Metern zwischen
dem höchsten Bezugspunkt und dem tiefsten Bezugspunkt des
Gebäudes.
• Objektidentifikator
• Gebäudefunktion
• Qualitätsangaben (s. Metadaten)
• Amtlicher Gemeindeschlüssel
•Wenn geführt:
• Anzahl der Geschosse
• Lagebezeichnung
• Name
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Bezugspunkt Dach ?
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Ergänzung Dachform
ALKIS-Umring
LoD 2: Strukturmodell
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LoD2: Strukturmodell
Klötzchenmodell + standardisierte Dachformen
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Qualität nach
AdV-Produktstandard für 3D-Gebäudemodelle
(Stand: 24.10.2012 Version 1.1)
LoD (Level of Detail) 2:
• Der Gebäudegrundriss wird grundsätzlich der amtlichen digitalen
Liegenschaftskarte entnommen.
• Den Gebäuden werden standardisierte Dachformen zugeordnet
und entsprechend dem tatsächlichen Firstverlauf ausgerichtet.
• Die Lagegenauigkeit entspricht der des zugrunde liegenden
Gebäudegrundrisses.
• Die Höhengenauigkeit beträgt größtenteils 1 m. Grobe
Abweichungen sind in Einzelfällen bei komplexen Dachformen
möglich.
• Gemeinsam genutzte Geometrien werden redundant geführt.
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Qualität nach
AdV-Produktstandard für 3D-Gebäudemodelle
(Stand: 24.10.2012 Version 1.1)
LoD (Level of Detail) 2:
Inhalt eines Gebäudedatensatzes
Der Datensatz eines Gebäudes besteht neben der
Geometriebeschreibung des Körperobjektes oder eines
Flächenaggregates aus den folgenden Attributen:
•
•
•
•
Objektidentifikator
Gebäudefunktion
Qualitätsangaben (s. Metadaten)
Amtlicher Gemeindeschlüssel
Wenn geführt:
• generalisierte Dachform (entsprechend Enumeration in
GeoInfoDok)
• Anzahl der Geschosse
• Lagebezeichnung
• Name
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LoD3: Architekturmodell
Reichstag
Brandenburger Tor
Hamburger Rathaus
Roland in Bremen
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LoD4: Innenraummodell
xxx
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Der Weg zum LoD:
DGM
Hausumringe
DOM
(aus Matchingdaten)
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3D-Messdaten
... sind originäre, unregelmäßig verteilte Messpunkte und/oder
linien- oder flächenhafte Strukturen der topographischen Situation
Digitales Geländemodell
(DGM)
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Digitales Oberflächenmodell
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(DOM)
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Nds: noch „DGM5“
=
BKG: DGM10 (AdV)
Inzwischen
Rasterweite [m]
im Namen
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Matching mittels Digitaler Bildkorrelation
• to match (engl.) = zusammenpassen, vergleichen
• Verschiebung eines Fensters
• Suche nach einem möglichst ähnlichen Bildausschnitt im
anderen Bild
• Ähnlichkeit = Grad der Korrelation der Grauwerte
Quelle: Photogrammetrie II –Skript, Maas
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Matching-Daten aus digitaler Bildkorrelation
3D-Punktwolke der
(sichtbaren) Oberfläche
(inkl. Vegetation und
Gebäude)
vollautomatische Ableitung
aus Orientierten Luftbildern
Genauigkeit Höhe:
ca. 30 cm (+ Offset?)
-> Ableitung DOM möglich
-> Sprachgebrauch: bDOM (bildbasiertes DOM)
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Matching–Punktwolke mit Farbkodierung
06.11.2013
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Digitale Bildkorrelation - Verfügbarkeit Matching-Daten
2011:
vollständig
(von 1 - 4
Pkt/m²)
2012:
vollständig
(4 Pkt/m²)
2010: nur eingeschränkt nutzbar!
(Überdeckung nur 60/30)
14.05.2014
-> mit Bilddaten 2013 neu (80% Längsüberdeckung)
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Entstehung von 3D-Messdaten
Digitale Bildkorrelation vs. Airborne-Laserscanning
Laserscanning Last Pulse (Bodenpunkte)
Laserscanning First Pulse (Hochpunkte)
Digitale Bildkorrelation
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Umringe
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Umringe + DOM
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Umringe + DOM + DGM
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Umringe + DOM + DGM
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LOD1
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Problem: Bäume über Gebäuden
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Modul 3D Pro (Firma M.O.S.S.)
novaFACTORY 3D Pro
Vordaten:
DGM,
DOM,
Gebäudeumringe
Semantik
Rohdaten
Produktionsdatenbank
Nachbearbeitung
Freigabedaten
Vertriebsdatenbank
ArcGIS® Server
2D + 3D GIS Objekte
Metadaten
novaFACTORY (2012)
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Stand der LOD
Produktion in
Niedersachsen
12.5.2014
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Mareike Dietrich
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Datenformat für LoD nach AdV:
Die City Geography Markup Language
(CityGML) ist ein GML-Anwendungsschema
zur Speicherung und zum Austausch von
virtuellen 3D-Stadtmodellen. CityGML ist seit
dem 13. August 2008 ein OGC-Standard.
Das Dateiformat Shapefile ist ein von ESRI
ursprünglich für ArcView ArcView
entwickeltes Format für Geodaten.
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Datenformat für LoD nach AdV:
Die Normbasierte Austauschschnittstelle (kurz
NAS) ist eine Datenschnittstelle zum Austausch von
Geoinformationen, die im Rahmen der Modellierung
der Geoinformationssysteme AFIS, ALKIS und ATKIS
durch die Arbeitsgemeinschaft der
Vermessungsverwaltungen der Länder der
Bundesrepublik Deutschland (AdV) definiert wurde.
Ab GeoInfoDok 7.0 sind 3D-Gebäudemodelle im AAA-Schema
modelliert.
zur Zeit: ABSTIMMUNGEN
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Mareike Dietrich
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Erste Eindrücke mit niedersächsichen Daten:
14.05.2014
Mareike Dietrich
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Erste Eindrücke mit niedersächsichen Daten:
14.05.2014
Mareike Dietrich
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Zentrale Stelle Hauskoordinaten und Hausumringe
des deutschen Liegenschaftskatasters (ZSHH):
• Ab April 2013 Abgabe von LoD 1 zur Ableitung der
Hausumringe an ZSHH
(nur die Länder, welche flächendeckend LoD1
vorliegen haben)
• Ab 1.4.2014 Abgabe von LoD 1an ZSHH für alle
Länder jeweils zum 1.4. des jeweiligen Jahres
Alles inklusive neuer Anforderungen an die
Attributierung der Daten
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Mareike Dietrich
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Mareike Dietrich
[email protected]
Telefon: 0511 / 64609-223
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3D-Gebäudemodelle
Mareike Dietrich
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AdV-Beschluss 121/10:
Digitale Oberflächenmodelle
Die Erfassung, die Modellierung und der Nachweis der Gebäude für die
geotopographische Landesaufnahme und die Führung des Liegenschaftskatasters
ist eine Kernaufgabe des Amtlichen deutschen Vermessungswesens.
Dazu gehört auch die dritte Dimension.
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Mareike Dietrich
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AdV-Beschluss 121/10:
Zielstellung
Die AdV strebt an, dazu 3D-Gebäudemodelle bereitzustellen. Der Aufbau von
3DGebäudemodellen kann in zwei Realisierungsstufen erfolgen:
1. Realisierungsstufe LoD1 (Blockmodell bzw. Klötzchenmodell)
Es wird angestrebt, LoD1 ab 2013 bundesweit einheitlich
bereitzustellen.
2. Realisierungsstufe LoD2 (Blockmodell bzw. Klötzchenmodell mit
Standarddachformen).
Es ist wünschenswert, dass in den Ländern mittelfristig LoD2 bereit stehen. Eine
terminliche Präzisierung für die bundesweite Verfügbarkeit erfolgt von 2013 an.
14.05.2014
Mareike Dietrich
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Level of Detail:
(Detaillierungsgrad)
Bezeichnung für die verschiedenen
Detailstufen bei der Darstellung virtueller
Welten
kurz:
14.05.2014
(0-4)
Mareike Dietrich
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LoD0: Regionalmodell
Überlagerung von
+
Digitales
LoD0
Geländemodell
(DGM)
14.05.2014
Textur Orthophoto oder
Topografischer Karte
Mareike Dietrich
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Definition nach
AdV-Produktstandard für 3D-Gebäudemodelle
(Stand: 24.10.2012 Version 1.1)
Ein 3D-Gebäudemodell ist ein
digitales, numerisches Oberflächenmodell der Erdoberfläche,
reduziert auf die
in ALKIS definierten Objektbereiche Gebäude und Bauwerke
(Definition nach ALKIS-OK).
Unterirdische Gebäude und Bauwerke werden nicht berücksichtigt.
Das 3D-Gebäudemodell ist eine Erweiterung des Datensatzes der
Hausumringe um die dritte Dimension.
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Hausumringe mit Höheninformation
ALKIS-Umring
LoD 1: Klötzchenmodell
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Mareike Dietrich
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LoD1: Klötzchenmodell
Grundlage: Gebäudeumring aus der Liegenschaftskarte
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Qualität nach
AdV-Produktstandard für 3D-Gebäudemodelle
(Stand: 24.10.2012 Version 1.1)
LoD (Level of Detail) 1:
• Der Gebäudegrundriss wird grundsätzlich der amtlichen digitalen
Liegenschaftskarte entnommen.
• Die Gebäudedarstellung erfolgt als „Klötzchen“. Alle Gebäude
werden mit einem Flachdach dargestellt.
• Die Lagegenauigkeit entspricht der des zugrunde liegenden
Gebäudegrundrisses.
• Die Höhengenauigkeit beträgt größtenteils 5 m. Grobe
Abweichungen sind in Einzelfällen bei komplexen Dachformen
möglich.
• Gemeinsam genutzte Geometrien werden redundant geführt.
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Qualität nach
AdV-Produktstandard für 3D-Gebäudemodelle
(Stand: 24.10.2012 Version 1.1)
LoD (Level of Detail) 1:
Inhalt eines Gebäudedatensatzes
Neben der Geometriebeschreibung des Körpers umfasst der
Datensatz eines Gebäudes folgende Attribute:
• Die Höhe des Gebäudes ist die Differenz in Metern zwischen
dem höchsten Bezugspunkt und dem tiefsten Bezugspunkt des
Gebäudes.
• Objektidentifikator
• Gebäudefunktion
• Qualitätsangaben (s. Metadaten)
• Amtlicher Gemeindeschlüssel
•Wenn geführt:
• Anzahl der Geschosse
• Lagebezeichnung
• Name
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Bezugspunkt Dach ?
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Mareike Dietrich
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Ergänzung Dachform
ALKIS-Umring
LoD 2: Strukturmodell
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Mareike Dietrich
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LoD2: Strukturmodell
Klötzchenmodell + standardisierte Dachformen
14.05.2014
Mareike Dietrich
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Qualität nach
AdV-Produktstandard für 3D-Gebäudemodelle
(Stand: 24.10.2012 Version 1.1)
LoD (Level of Detail) 2:
• Der Gebäudegrundriss wird grundsätzlich der amtlichen digitalen
Liegenschaftskarte entnommen.
• Den Gebäuden werden standardisierte Dachformen zugeordnet
und entsprechend dem tatsächlichen Firstverlauf ausgerichtet.
• Die Lagegenauigkeit entspricht der des zugrunde liegenden
Gebäudegrundrisses.
• Die Höhengenauigkeit beträgt größtenteils 1 m. Grobe
Abweichungen sind in Einzelfällen bei komplexen Dachformen
möglich.
• Gemeinsam genutzte Geometrien werden redundant geführt.
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Qualität nach
AdV-Produktstandard für 3D-Gebäudemodelle
(Stand: 24.10.2012 Version 1.1)
LoD (Level of Detail) 2:
Inhalt eines Gebäudedatensatzes
Der Datensatz eines Gebäudes besteht neben der
Geometriebeschreibung des Körperobjektes oder eines
Flächenaggregates aus den folgenden Attributen:
•
•
•
•
Objektidentifikator
Gebäudefunktion
Qualitätsangaben (s. Metadaten)
Amtlicher Gemeindeschlüssel
Wenn geführt:
• generalisierte Dachform (entsprechend Enumeration in
GeoInfoDok)
• Anzahl der Geschosse
• Lagebezeichnung
• Name
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LoD3: Architekturmodell
Reichstag
Brandenburger Tor
Hamburger Rathaus
Roland in Bremen
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Mareike Dietrich
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LoD4: Innenraummodell
xxx
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Mareike Dietrich
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Der Weg zum LoD:
DGM
Hausumringe
DOM
(aus Matchingdaten)
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Mareike Dietrich
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3D-Messdaten
... sind originäre, unregelmäßig verteilte Messpunkte und/oder
linien- oder flächenhafte Strukturen der topographischen Situation
Digitales Geländemodell
(DGM)
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Digitales Oberflächenmodell
19
(DOM)
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Nds: noch „DGM5“
=
BKG: DGM10 (AdV)
Inzwischen
Rasterweite [m]
im Namen
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Matching mittels Digitaler Bildkorrelation
• to match (engl.) = zusammenpassen, vergleichen
• Verschiebung eines Fensters
• Suche nach einem möglichst ähnlichen Bildausschnitt im
anderen Bild
• Ähnlichkeit = Grad der Korrelation der Grauwerte
Quelle: Photogrammetrie II –Skript, Maas
14.05.2014
Mareike Dietrich
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Matching-Daten aus digitaler Bildkorrelation
3D-Punktwolke der
(sichtbaren) Oberfläche
(inkl. Vegetation und
Gebäude)
vollautomatische Ableitung
aus Orientierten Luftbildern
Genauigkeit Höhe:
ca. 30 cm (+ Offset?)
-> Ableitung DOM möglich
-> Sprachgebrauch: bDOM (bildbasiertes DOM)
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Matching–Punktwolke mit Farbkodierung
06.11.2013
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Digitale Bildkorrelation - Verfügbarkeit Matching-Daten
2011:
vollständig
(von 1 - 4
Pkt/m²)
2012:
vollständig
(4 Pkt/m²)
2010: nur eingeschränkt nutzbar!
(Überdeckung nur 60/30)
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-> mit Bilddaten 2013 neu (80% Längsüberdeckung)
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Entstehung von 3D-Messdaten
Digitale Bildkorrelation vs. Airborne-Laserscanning
Laserscanning Last Pulse (Bodenpunkte)
Laserscanning First Pulse (Hochpunkte)
Digitale Bildkorrelation
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Umringe
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Umringe + DOM
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Mareike Dietrich
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Umringe + DOM + DGM
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Mareike Dietrich
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Umringe + DOM + DGM
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Mareike Dietrich
LOD1
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Problem: Bäume über Gebäuden
14.05.2014
Mareike Dietrich
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Modul 3D Pro (Firma M.O.S.S.)
novaFACTORY 3D Pro
Vordaten:
DGM,
DOM,
Gebäudeumringe
Semantik
Rohdaten
Produktionsdatenbank
Nachbearbeitung
Freigabedaten
Vertriebsdatenbank
ArcGIS® Server
2D + 3D GIS Objekte
Metadaten
novaFACTORY (2012)
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Mareike Dietrich
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Stand der LOD
Produktion in
Niedersachsen
12.5.2014
14.05.2014
Mareike Dietrich
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Datenformat für LoD nach AdV:
Die City Geography Markup Language
(CityGML) ist ein GML-Anwendungsschema
zur Speicherung und zum Austausch von
virtuellen 3D-Stadtmodellen. CityGML ist seit
dem 13. August 2008 ein OGC-Standard.
Das Dateiformat Shapefile ist ein von ESRI
ursprünglich für ArcView ArcView
entwickeltes Format für Geodaten.
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Mareike Dietrich
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Datenformat für LoD nach AdV:
Die Normbasierte Austauschschnittstelle (kurz
NAS) ist eine Datenschnittstelle zum Austausch von
Geoinformationen, die im Rahmen der Modellierung
der Geoinformationssysteme AFIS, ALKIS und ATKIS
durch die Arbeitsgemeinschaft der
Vermessungsverwaltungen der Länder der
Bundesrepublik Deutschland (AdV) definiert wurde.
Ab GeoInfoDok 7.0 sind 3D-Gebäudemodelle im AAA-Schema
modelliert.
zur Zeit: ABSTIMMUNGEN
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Erste Eindrücke mit niedersächsichen Daten:
14.05.2014
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Erste Eindrücke mit niedersächsichen Daten:
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Zentrale Stelle Hauskoordinaten und Hausumringe
des deutschen Liegenschaftskatasters (ZSHH):
• Ab April 2013 Abgabe von LoD 1 zur Ableitung der
Hausumringe an ZSHH
(nur die Länder, welche flächendeckend LoD1
vorliegen haben)
• Ab 1.4.2014 Abgabe von LoD 1an ZSHH für alle
Länder jeweils zum 1.4. des jeweiligen Jahres
Alles inklusive neuer Anforderungen an die
Attributierung der Daten
14.05.2014
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
Mareike Dietrich
[email protected]
Telefon: 0511 / 64609-223
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