Fakultät/Studienbereich Titel/Thema Datum · GeoMedia Professional mit Aufsatz GeoMedia 3D x x x...

Workschop “3D-Stadtmodelle”

Bonn, 7.11.2012

Prof. Dr. Volker Coors, HFT Stuttgart

Prof. Dr. Coors, 7.11.2012

Software 3D-Stadtmodelle

Software 3D-Stadtmodelle Ein Überblick

Überblick über das Angebot von Firmen und Softwarelösungen im

deutschsprachigen Raum, die im Umfeld von 3D-Stadtmodellen

tätig sind

Kriterienkatalog zur Entscheidungsunterstützung

Keine Dienstleistungen berücksichtigt

Methode

• Sichtung aktueller Umfragen / Publikationen zum Thema

• Thematische Eingrenzung

• Eigene Marktkenntnis

• Online-Umfrage

EuroSDR: 3D Data Management in

Urban Areas

• Marktprognose für „3D Geodatenmarkt“

• Vorhandene 3D Geodaten (Feature und Level of Detail)

• Nur eine Frage zu Software für Geodatenmanagement

• Teilnehmer der Umfrage:

• 25 (10) National / regional / local Mapping and Cadastral Agencies

• 7 (5) private companies

• Durchführung: Volker Walter, ifp, Universität Stuttgart

Methode: Sichtung aktueller Umfragen zum Thema

EuroSDR: Software Systems

5 © EuroSDR, V. Walter, ifp, Universität Stuttgart

Guide to Graphics Software Tools

• Autor: Chen, Jim, 2nd Edition, Spinger 2008

• Kategorien (nur Softwarelisten, keine Vergleiche):

• Low-level Graphics Libraries (10)

• Visualization Tools (54)

• Modeling Tools (128)

• Rendering Tools (60)

• Animation Tools (62)

• Simulation Tools (38)

• Virtual Reality Tools (16)

• Web3D (30)

• 3D File Format Converters (9)

“In short, avoid this book”

(Kundenrezension Amazon.com)

3D-Geoinformationssysteme

• Hrsg.: Coors/Zipf, Wichmann 2005

• Softwareübersicht basierend auf Umfrage

• 31 Softwaresysteme

• Nicht mehr aktuell

• Teilw. kein Bezug zu 3D-Stadtmodellen

3D-Geoinformationssystem

• Was ist ein 3D-Geoinformationssystem?

• Funktionen

• Erfassung

• Speicherung

• Anaylse

• Visualisierung

• Spezialisierte Einzelsysteme (verschiedener Hersteller), mit denen

über Schnittstellen ein „3D-GIS“ aufgebaut wird / werden kann.

Methode: Thematische Eingrenzung

Referenzmodell 3D-Stadtmodelle

Photogrammetry

... PoI DGM

3D Geo-

Daten-

3D-Geodata

Server

Admin Tool

QS (Daten)

CityGML

Web-Server Web-Client

mobile Client Internet

Intranet

Fachanwender

• Ersterfassung

• flächendeckend LoD 1/ LoD 2

• 3D-Geodatenmanagement

• Modellierung / Fortführung Einzelobjekte

• Datenbankmanagementsystem

• Datenbereitstellung

• Visualisierung

• Analyse / Simulation

• Software muss sich mit Modellebene Stadt befassen

• Nicht nur Einzelgebäude (Architekturmodelle)

• Keine digitalen Globen / Terrainviewer

• Keine ausschließlich geologischen Systeme

Online-Umfrage

• Allg. Informationen

• Anwendungsschwerpunkte

• Zugrundeliegendes Datenmodell

• Schnittstellen (Import / Export)

• Erweiterbarkeit (API)

• Plattform

• Spezielle Fragen zu

• Datenmanagement

• Visualisierung

• Analyse / Simulation

Methode: Online-Umfrage

Online-Umfage

• Umfrage mit Google Docs

• https://docs.google.com/spreadsheet/viewform?fromEmail=true&fo

rmkey=dDBPWFFqZ05vM2o3NW42anhsaU1KcWc6MQ

• Ansprechpartnerin: Frau Kinscher, HFT Stuttgart

3dstadtmodell@gmail.com

• Etwa 30 Hersteller / Software angefragt

• Rücklauf: 13 Softwaresysteme

KRITERIEN UND ERGEBNISSE

Systembeschreibung

Software CityViewer

Firma 3DIS GmbH

Ansprechpartner A. Steffens

Kurzbeschreibung Viewer für Visualisierung streamingfähiger 3D-

Stadtmodelle

Aktuelle Version

URL http://www.3dis.de

Kategorie1 Visualisierung

Kriterien Online-Umfrage

1 Datenerfassung / Modellierung, Datenmanagement, Analyse, Visualisierung

Anwendungsschwerpunkte

Kriterien Online-Umfrage

0 2 4 6 8 10

Stadtplanung

Umweltschutz

Tourismus

Verkehrplanung

Architektur

Facility Management

Kartografie

Telekommunikation

Energie

Geologie

Software-Entwicklung

DATENMODELL

3D-GEOMETRIE

Bachelor-Studiengang Informationslogistik

BRep und CSG-Modell

Datenmodell 3D-Geometrie

CSG BRep

• Voxel

• Elementarvolumen („3D Pixel“)

• Constructive Solid Geometry (CSG)

• Primitive & Boolsche Operatoren

• häufig bei Datenerfassung

• Z.B. Fitting bei Laserscan

• Boundary Representation (BRep)

• Randflächendarstellung

• Beinhaltet Topologie

• Sehr geeignet zur Visualisierung

• CSG kann in BRep überführt werden

Drahtgittermodell

• Strukturelemente:

• Punkt, Kante, Kreisbogen

• Vorteil:

• Geringe Datenmenge

• Nachteil:

• Flächenbildung nicht gespeichert

• Nicht eindeutig

(Zusatzinformation notwendig)

Layerstruktur und Objektbildung

• Layer

• Prinzip übereinanderliegender Folien

• Ein Objekttyp pro Layer

• z.B. alle Dächer auf einem Layer, alle Wände auf einem

anderen Layer

• 2.5 D Konzept

• Objektbildung

• Z.B. Gebäude

• Layer-Übergreifend: Dach, Wand, Grundriss gehören zu

einem Gebäudeobjekt

Layerstruktur und Objektbildung

Ergebnis Umfrage Datenmodell

sonstiges

CityViewer x x x

GEORES CityGML Plugins x x x x SketchUp

CityGML SpiderViewer x Mesh

GeoMedia Professional mit

Aufsatz GeoMedia 3D x x

FME Desktop bzw. Server x x x x x

3D City Database x x

citygml4j x x

BuildingReconstruction x x

virtualcityPUBLISHER x x

CityServer3D x x

CityGRID x x x x

formgebende

Gebäudekanten

SGJ3D x x

Bentley Map Enterprise V8i x x x x x Punktwolken

IMPORT / EXPORT

SCHNITTSTELLEN

Bachelor-Studiengang Informationslogistik

Import Schnittstellen

Schnittstellen

sonstiges

CityViewer x x X x X x

3ds, SKP, ITF, ASC, ADF,

XYZ, RAS, TIFF, JPG,

PNG, ECW, JPEG2000

GEORES CityGML

Plugins x x

CityGML SpiderViewer x x

GeoMedia Professional

mit Aufsatz GeoMedia

3D x x X x x x

FME Desktop bzw.

Server x x x X x x x x

3D City Database x

citygml4j x x CityGML 0.4.0

BuildingReconstruction X ASCII Grid, las, xyz, jpg

CityServer3D x x X x x ASCII Grid, las, xyz, jpg

CityGRID x x x X x x x x

SGJ3D x x x x x

NAS/ALKIS,GeoTIFF,XYZ,E

SRI TIN,ESRI Grid

Bentley Map Enterprise

V8i x x x x x x x x MapInfo

Export Schnittstellen

Schnittstellen

sonstiges

CityViewer x x CCF (streamingfaehiges,

proprietaeres Binaerformat)

GEORES CityGML

Plugins x x

CityGML SpiderViewer x

3D x x x

FME Desktop bzw.

Server x x x x x x x x

3D City Database x x x Spreadsheet (z.B. MS Excel,

Google Fusion Tables)

citygml4j x

BuildingReconstruction x x

virtualcityPUBLISHER x

CityServer3D x x x x x x x ESRI TIN,ESRI Grid

CityGRID x x x x x x x x

SGJ3D x x x x x

V8i x x x x x x x x MapInfo

Services für 3D

OGC Schnittstellen

CityGML

WFS WMS

GoogleEarth

SLD for WMS

X3DViewer

3D Geo-

Daten-

GetSceneRequest

Web 3D Service

GetSceneResponse

Service-orientierte Architektur

OGC Schnittstellen

Prof. Dr. Coors, 7.11.2012 27

Beispiel Web3DService

http://research.hft-stuttgart.de/servlets/

Web3DService/W3DS?service=w3ds&request=getCapabilities&exceptions=text/xml

http://research.hft-

stuttgart.de/servlets/Web3DService/W3DS?service=w3ds&version=0.3.0&reque

st=getScene&format=model/vrml&srs=EPSG:31467&layers=Stuttgart,DTMStuttg

art&styles=existing,textured_ortho&bbox=3513457.18,5405923.07,3515017.9,54

07735.43&exceptions=text/xml

GetCapabilities:

GetScene:

Prof. Dr. Coors, 7.11.2012 28

OGC Schnittstellen

Prof. Dr. Volker Coors

OGC 3D PORTRAYAL

INTEROPERABILITY EXPERIMENT

OGC Schnittstellen

OGC Candidate 3D Portrayal Standards

OGC Schnittstellen

3DPIE – Participants

OGC Schnittstellen

http://www.opengeospatial.org/projects/initiatives/3dpie

OSM-3D

IGG 3DCityDB

IGD CityServer3D

HPI 3D Server

Images

(Color/Depth/ObjectIds)

KML, Collada

VRML, X3D, KML,

KMZ/Collada

KML, Collada,

X3D, HTML5/X3DOM

Paris 3D (CityGML)

OGC Schnittstellen

Mainz 3D (CityGML)

Berlin 3D (CityGML)

OSM data

OSM-3D

IGD CityServer3D

IGG 3DCityDB

HPI 3D Server

XNavigator

Instant Reality

Player

Google

HPI Mobile Client

HTML5 Browser

BS Contact Geo,

BS Contact Mobile

Newly implemented

Connections

OGC Schnittstellen

OSM-3D merged with Berlin WVS

OGC Schnittstellen

OSM-3D merged with Berlin WVS

X3DOM: Mobile 3D Portrayal

OGC Schnittstellen

WVS Exploitation

OGC Schnittstellen

HPI Mobile Client iOS

OGC 3D Portrayal SWG

• Ziel:

• Web3D Services und WebViewService in einen gemeinsamen

Standard einfließen lassen

• „Einberufer“ (convener): Fraunhofer IGD / V. Coors

• Zeitplan:

• OGC TC Meeting Seoul: Ankündigung der neuen SWG

• Charter der SWG wird zur Abstimmung veröffentlicht

• OGC TC Meeting Redlands: Kick-off der SWG

OGC Schnittstellen

OGC Services

Schnittstellen

Import Export

CityViewer x

GEORES CityGML

Plugins

CityGML SpiderViewer

3D x x x x

FME Desktop bzw.

Server x x x x

3D City Database x

citygml4j

BuildingReconstruction

CityServer3D x x x

CityGRID

SGJ3D x x

V8i x x

3D GEODATENMANAGEMENT

Geodatenmanagement

3D Geodatenmanagement

Photogrammetry

... PoI DGM

3D Geo-

Daten-

3D-Geodata

Server

Admin Tool

QS (Daten)

CityGML

Intranet

Fachanwender

Kriterien

Datenmanagement

• Multiresolution-Modell

• Geometriemodell (Kanten, Flächen)

• Objekte: Gebäude, Wasser, Vegetation, etc.

Administration

• Hinzufügen individueller LoD

• Auswahl / Query

• Qualitätsmanagement

• Fortführung

Datenzugriff / Schnittstellen

3D Geodatenmanagement

DBMS Geometrie

Geodatenmanagement

sonstiges

CityViewer x

FME Desktop bzw.

Server x x x x

3D City Database x x

citygml4j x Strombasiert

BuildingReconstruction

CityServer3D x x x MongoDB

CityGRID x x x

SGJ3D x x

V8i x x x

CityGML Module

Geodatenmanagement

City F

City O

tation

Sonstiges

CityViewer x x x x x x x x x x x x x

GeoMedia 3D x x x x x

FME Desktop x x x x x x x x x x x x x beliebige ADEs

3D City Database x x x x x x x x x x x

citygml4j x x x x x x x x x x x x x beliebige ADEs

virtualcityPUBLISHER x x x x x x x x x x x

CityServer3D x x x x x x

CityGRID x x x x x x

SGJ3D x x x x x x x x x x x x x

Bentley Map

Enterprise V8i x x x x x x x x x x x

flexible

Anpassung über

XFM, based on

customization

ANALYSE

Analyse

Photogrammetry

... PoI DGM

3D Geo-

Daten-

3D-Geodata

Server

Admin Tool

QS (Daten)

CityGML

Intranet

Fachanwender

Kriterien Analyse

• Window Query

• Volumen

• Geometrische Verschneidung

• Topologische Query

• Verschattung

• Sichtbarkeit

• Flächenorientierung

• Ausbreitungsmodelle (3D)

Analyse

Geometrische Analyse

Volumen

Verschneidung

• Union

• Intersection

• Difference

Analyse

Topologische Anfragen

Analyse

disjoint contains equal

inside meet

covers

covered by overlap

Egenhofer 9-intersection Modell

Analyse

Prof. Dr. Coors, 7.11.2012 51

sonstiges

Aufsatz GeoMedia 3D x x x Aufsatz GeoMedia GRID

FME Desktop bzw. Server x x x x

virtualcityPUBLISHER x Messen

CityServer3D x x x Benutzerdefinierte Abfragen

CityGRID x x x x x x x Korrekt. Topologie

SGJ3D x x x

Bentley Map Enterprise V8i x x x x x x x

Analyse

3D VISUALISIERUNG

Geodatenmanagement

Visualisierung

Photogrammetry

... PoI DGM

3D Geo-

Daten-

3D-Geodata

Server

Admin Tool

QS (Daten)

CityGML

Intranet

Fachanwender

Visualisierung

Terragen 2

Kriterien Visualisierung

Texturen

• RGB+Alphakanal (Transparenz)

• Bumpmapping

• Shader

Lokale Beleuchtungsmodelle

Globale Beleuchtungsmodelle

Visualisierung von Attributen

• Einfärben

• Symbole

• Diagramme

Visualisierung

Lokale / globale Beleuchtung

Visualisierung

56 Amer Qayum, HFT Stuttgart

Lokal: keine Eigen/Fremdverschattung

- Flat: 1 Farbe pro Polygon

- Gouraud: 1 Farbe pro Eckpunkt

Global: echte Verschattung

- Raycasting

- Raytracing

- Photonmapping

- Radiosity

Lokale Beleuchtung

Visualisierung

Gouraud / Smooth Shading Flat Shading

Lokale Beleuchtung

Visualisierung

CityViewer x x x

Aufsatz GeoMedia 3D x

FME Desktop bzw. Server

virtualcityPUBLISHER

CityServer3D x x

CityGRID x x x

SGJ3D x

Bentley Map Enterprise V8i x x

Globale Beleuchtung

Visualisierung

59 Amer Qayum, HFT Stuttgart

Raycasting

Raytracing /

Photonm. Radiosity

Bsp: globale Beleuchtung

Visualisierung

Quelle: Wikipedia

Radiosity

Globale Beleuchtung

Visualisierung

CityViewer x x

CityGML SpiderViewer x x

GeoMedia Professional mit Aufsatz

GeoMedia 3D x

FME Desktop bzw. Server

CityServer3D

CityGRID x x

Bentley Map Enterprise V8i x x x x

Texturen: Alpha-Kanal

Visualisierung

Texturen: Bump Mapping

Visualisierung

Grundidee:

Normalenvektor einer Fläche stören

Texturen: Bump Mapping

Visualisierung

Texturen

Visualisierung

CityViewer x

CityGML SpiderViewer x x x

Aufsatz GeoMedia 3D x x

FME Desktop bzw. Server x

virtualcityPUBLISHER x x x

CityServer3D x x

CityGRID x x x

SGJ3D x x

Bentley Map Enterprise V8i x x

Attribute

Visualisierung

CityViewer x x x

CityGML SpiderViewer

Aufsatz GeoMedia 3D x x x

FME Desktop bzw. Server x x

CityServer3D x x x

CityGRID x x

SGJ3D x

Bentley Map Enterprise V8i x x x

SONDERTHEMEN

Geodatenmanagement

Prozedurale Stadtmodelle

Sonderthemen

Müller et al. SIGGRAPH 2006

ESRI CityEngine: http://www.esri.com/software/cityengine

Modellierung Moskau 3D

Sonderthemen

Digitale Pflanzen

Sonderthemen

http://www.virtuelle-stadtplanung.de/start.htm

Billboard + Alpha-Kanal Textur

Sonderthemen

Lindenmeyer Systeme

Sonderthemen

http://algorithmicbotany.org/research/

Prusinkiewicz and Lindenmayer: The algorithmic beauty of plants

Lindenmeyer Systeme

Sonderthemen

Von-Koch-Kurve:

Images: Wikipedia

Regel: F -> F+F- - F+F

Axiom: F - - F - - F

Zustand: (x, y, a)

F - Neuer Zustand: (x',y',a), mit

x'= x + d cos(a) und y'= y + d sin(a).

Verbinde die Punkte (x,y) und (x',y')

+ - Drehe nach links um Winkel b: (x,y,a+b).

- - Drehe nach rechts um Winkel b: (x, y,a-b).

Komponentenbasierter Ansatz

Sonderthemen

O. Deussen: Computergenerierte Pflanzen

O. Deussen et. Al. Digital Design of Nature: Computer Generated Plants and Organics

http://www.computerpflanzen.de/

http://xfrog.com

http://www.lenne3d.de/

Zusammenfassung

Softwareumfrage

- Spezialsoftware z.B. für Vegetation bisher nicht berücksichtigt

- Viel Software im englischsprachigen Raum (nicht berücksichtigt)

- Umfrage wird fortgeschrieben, gerne weitere Teilnehmer

Prof. Dr. Volker Coors

Barks, Fuchs: CP 2, BL DD 11

Fakultät/Studienbereich Titel/Thema Datum · GeoMedia Professional mit Aufsatz GeoMedia 3D x x x...

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