Internationale Standardisierung und Verbreitung - 3D

Transcrição

Technische Universität Berlin
Institut für Geodäsie und Geoinformationstechnik
Internationale Standardisierung
und Verbreitung von CityGML
DGfK/DGPF-Workshop „3D-Stadtmodelle“
8. und 9. November 2010
Universitätsclub Berlin
Claus Nagel, MSc.
Prof. Dr. Thomas H. Kolbe
Technische Universität Berlin
Fachgebiet Methodik der Geoinformationstechnik
DGfK/DGPF Workshop „3D-Stadtmodelle“ – Universitätsclub Bonn
9. 11. 2010
Was ist CityGML?
Semantisches 3D-Stadtmodell

Abbildung des städtischen Raums anhand von klassifizierten Objekten mit
räumlichen und nicht-räumlichen Eigenschaften sowie ihren räumlichen
und logischen Beziehungen (Ontologie)

Modellierung aller vielfach relevanten Objektarten einer virtuellen Stadt
 Themenbereiche wie Gebäude, Vegetation, Wasserkörper, Gelände, Verkehr, …
 Semantik, 3D-Geometrie, 3D-Topologie und Erscheinung
 in fünf aufeinander aufbauenden Detaillierungsgraden (Levels of Detail, LOD)
Gemeinsames, fachübergreifendes Datenmodell

Basiert auf der ISO 19100er-Normenfamilie
 ISO 19109:
 ISO 19107:
„Geographisches Feature“ (Geo-Objekte)
Raumbezug von Geo-Objekten (3D-Geometrie und 3D-Topologie)
Einheitliches Datenaustauschformat

2
Realisiert als GML3-Anwendungsschema, XML-basiert
Nagel, Kolbe – Internationale Standardisierung und Verbreitung von CityGML
9. 11. 2010
Entwicklung von CityGML
Seit 2002 entwickelt in der Special Interest Group 3D

Internationale Arbeitsgruppe innerhalb der Initiative
„Geodateninfrastruktur Deutschland” (GDI-DE)
(vorher eingebettet in die GDI-NRW)

Unter Federführung von
 IGG TU Berlin (Prof. Dr. Thomas H. Kolbe)
 IGG Universität Bonn (PD Dr. Gerhard Gröger)
Seit 2004 eingebracht in das Open Geospatial Consortium
3

Wichtigstes internationales Standardisierungsgremium
im Bereich der raumbezogenen Informationsverarbeitung

Ziel: Schaffung offener und freier Standards auf Basis eines
konsensorientierten Prozesses

Rechte an CityGML liegen beim OGC, aber enge Zusammenarbeit mit
der SIG 3D (Memorandum of Understanding)
9. 11. 2010
CityGMLs Weg zum OGC Standard
Seit 2002
27.09.2006
12.07.2007
20.08.2008
Erste Schritte
Beginn der Entwicklung an CityGML in der SIG 3D
CityGML 0.3.0
OGC Discussion Paper
CityGML 0.4.0
OGC Best Practice Paper
CityGML 1.0.0
OGC Encoding Specification
 Internationaler OGC Standard
09.12.2009
Formierung der CityGML 1.1
Standards Working Group (SWG) im OGC
Beginn der Fortschreibung von CityGML
?
4
CityGML 1.x, CityGML 2.0
9. 11. 2010
CityGML Standards Working Group (SWG) im OGC
CityGML SWG:
Formelle Arbeitsgruppe innerhalb des OGC Technical
Committee zur Fortschreibung von CityGML
Leitung
 Chair: Carsten Rönsdorf (Ordnance Survey, UK)
 Vice-Chair: Claus Nagel (TU Berlin, Deutschland)
Grundlage der Fortschreibung sind Änderungsanforderungen
 Change Requests, CR
 Können von jedermann an CityGML gestellt werden
 SWG muss jeden CR bearbeiten, Rückweisung eines CRs möglich
Erstes Ziel: CityGML 1.1
 CityGML 1.1 wird voll abwärtskompatibel sein
 Gültige CityGML 1.0 Dokumente sind auch weiterhin gültig
5
9. 11. 2010
Eckdaten der CityGML SWG
Internationale Zusammensetzung der CityGML 1.1 SWG
 Derzeit 97 Einzelpersonen aus 60 Organisationen
 15% aller OGC Mitgliedsorganisationen (GML 3.3 SWG: 21%)
 41 Unternehmen, 16 wissenschaftliche Einrichtungen,
3 Einzelpersonen
 26 aktive Teilnehmer, 71 Beobachter
16 Gründungsorganisationen
 Autodesk, Bentley, Hitachi, CPA Systems, con terra, TechniGraphics,
LSIS, US NGA, OSS Nokalva, Ordnance Survey
 Universität Bonn, Karlsruhe Institute of Technology, Universität
Potsdam, ETHZ – IGP, Fraunhofer IGD, TU Berlin
Stimmrechte (einfache Mehrheit bei Abstimmungen)
 22 stimmberechtigte Organisationen (davon 9 aus der SIG3D)
 GML 3.3 SWG: 14 stimmberechtigte Organisationen
6
9. 11. 2010
Weltkarte der CityGML SWG Mitgliedsorganisationen
23x Nordamerika
3x Kanada
20x USA (!)
29x Europa
1x Schweden
1x Niederlande
1x Serbien
1x Schweiz
1x Spanien
7
7x Asien
1x Taiwan
2x Japan
4x Südkorea
1x Belgien
1x Italien
5x UK
6x Frankreich
11x Deutschland
1x Neuseeland
9. 11. 2010
RFC-Prozess zur Fortschreibung eines Standards
Entwicklung einer Charta
für eine neue Standards
Working Group (SWG) zur
Revision von CityGML 1.0
SWG bearbeitet CRs
 Jeder CR muss diskutiert
und abgestimmt werden
nein
nicht OK
Prüfung durch
OGC Mitarbeiter
OK
Bekanntmachung der
SWG Charta an die OGC
Mitglieder
nicht OK
OK
Revision durch
OAB
OK
Formierung der SWG
 Aufruf zur Teilnahme
 Aufnahme der Arbeit
8
Abstimmung
der SWG über
CRs
ja
Vorbereitung des neuen
RFC-Pakets (Dokument,
XML-Schemata, etc.)
nein
Abstimmung
der SWG über
RFC-Paket
ja
Veröffentlichung für
Public Comment-Phase
 mind. 30 Tage
 Kommentierung durch
Öffentlichkeit
(OGC Mitglieder und
Nicht-Mitglieder)
SWG sammelt und
bearbeitet Kommentare
 Jeder Kommentar muss
diskutiert und abgestimmt werden
nein
Abstimmung der
SWG über Empfehlung
an TC/PC
ja
Abstimmung des
TC/PC über Antrag zur
Annahme
nein
Abstimmung
erfolgreich
ja
Letzte
Anpassungen sowie
Veröffentlichung
des Standards in
der Version 1.1
ja
60-Tage IPR-Review und
E-Vote des TC über
Annahme des Standards
Quelle: nach OGC Doc. No. 05-020r10
9. 11. 2010
CityGML 1.1 – Roadmap
März 2010

SWG Treffen in Frascati, Italien
 Sichtung der eingegangenen CRs
 Einordnung nach CityGML 1.1, 1.x, 2.0
März 2011

SWG Treffen in Bonn
 Entscheidung über alle CRs
Juni 2011

Fertigstellung der ersten Fassung von
CityGML 1.1 (Dokument, Schema, Beispiele, …)
Ab Juli 2011

Formale Einleitung des OGC Standardisierungsverfahrens
Herbst/Winter 2011

Veröffentlichung von CityGML 1.1
9

9. 11. 2010
CityGML 1.1 – Change Requests
No.
OGC Doc. No.
Titel/Beschreibung
1
09-039
OWS-6 CityGML CR (various aspects)
2
10-046
Standard properties for boundary surfaces
3
10-047
Additional boundary surfaces for buildings
4
10-048
Thematic module for man-made subsurface structures
5
10-049
Generic attributes for Appearance model
6
10-050
Surface property specification
7
10-051
Thematic module for bridges
8
10-052
Compression archive format
9
10-053
Thematic module for walls in cities
10
10-054
Enhancement of generic attributes
11
10-055
Additional properties for core:_CityObject
12
10-056
CityGML Change Request - Network topology for indoor routing
13
10-057
CityGML Change Request - Description of Storey
14
10-058
CityGML Change Request - Description of Doors and Windows
15
10-007
Planimetric Building Footprints in LOD 0
16
10-062
Harmonisation with Inspire Themes
17
10-063
Management of a modularised specification and Application Domain Extensions
10
aus OWS-6
eingebracht von
der SIG 3D
eingebracht von
Hitachi
eingebracht vom
Ordnance Survey
9. 11. 2010
Auswirkungen der CRs auf die CityGML-Module
09-039, 10-055
11
Tunnel
Bridge
CityWall
10-048
10-051
10-053
WaterBody
Vegetation
Transportation
Relief
CityFurniture
Building
10-007, 10-046, 10-047,
10-057, 10-058
10-056
LandUse
10-049, 10-050
CityObjectGroup
10-054
Application Domain Extensions (ADE)
Generics
Appearance
Topological Network Model
CityGML Core
9. 11. 2010
Internationale Verbreitung
von CityGML
12
9. 11. 2010
Umfrage zur internationalen Verbreitung von CityGML
Fokus der Umfrage

Internationale 3D-Stadtmodell-Projekte mit CityGML-Bezug

Nicht: Softwareprodukte mit CityGML-Unterstützung

Nicht: CityGML-Aktivitäten aus Deutschland
Ein paar Eckdaten zur Umfrage...
13

29 Anfragen
 14 Europa, 10 Nordamerika, 5 Asien
 13 wissenschaftliche Institutionen, 17 Unternehmen

20 Rückmeldungen (ca. 70%)
 13 Europa, 2 Asien, 5 Nordamerika
 11 wissenschaftliche Institutionen, 9 Unternehmen
9. 11. 2010
von CityGML
Europa
14
9. 11. 2010
BATI-3D Projekt
Brest
Paris
Nantes
Marseile
15
Lille
Montbéliard
Genf, Schweiz
Aix-en-Provence

Automatisierte Ableitung von
LOD2 Gebäudemodellen
 Aus 2D-Gebäude-Grundrissen und
DGM/Orthophotos
 Rekonstruktion einfacher
Dachstrukturen
 Automatisierte Texturierung
 Semantische Modellierung
gemäß CityGML

Automatisierte Extraktion von
3D-Vegetationsobjekten aus
Luftbildern

Datenexport nach CityGML
9. 11. 2010
BATI-3D Projekt
Marseille, Frankreich
16
9. 11. 2010
BATI-3D Projekt
Montbéliard, Frankreich
17
9. 11. 2010
BATI-3D Projekt
Montbéliard, Frankreich
Genf, Schweiz
18
9. 11. 2010
BATI-3D Projekt

Automatisierte Extraktion von
3D-Vegetationsobjekten
Genf, Schweiz
19
9. 11. 2010
COWI (Sitz in Dänemark)

Halbautomatische Ableitung von
3D Gebäudemodellen
 Aus hochaufgelösten Luftbildern
und Gebäudegrundrissen
 Dachstrukturen, Vordächer,
Dachüberstände
 Fassadendetails wie Balkone,
Treppen
 Straßenkreuzungen, Brücken
 Texturierung für Landmarks

Optimiert für ESRI-Geodatabase

Datenabgabe in CityGML
Oslo
Aalborg, Arhus,
Silkeborg, u.a.
Genf
Monaco
20
9. 11. 2010
COWI – Fürstentum von Monaco
Monaco
 Dachstrukturen, Fassadendetails, Brücken, Klippen,
Straßenkreuzungen
 Luftbilder mit Auflösung von
4,5 cm/Pixel
21
9. 11. 2010
COWI – Genf, Dänemark
Kanton Genf
Dänemark

ca. 76.000 Gebäude

13 größere Städte in Dänemark

Dachformen inklusive
Dachaufbauten, -überstände

Dachformen inklusive
Dachaufbauten, Dachfenster

Teilweise Texturierung anhand
Schrägaufnahmen
22
9. 11. 2010
Zürich

Ziel: Aufbau eines 3D Stadtmodells
 Gelände +/- 50cm
 Flächendeckend LOD2
(LOD1 existiert bereits)
 Landmarks in LOD4
 Fassadentexturen
 Fortführungskonzept
(für LOD1 bereits umgesetzt)

Weitere semantische Objekte
 Brücken
 Vegetation (Bäume)
 Perrondächer, Silo, Werkbauten,
Signalanlagen

Komplett in CityGML
Zürich
23
9. 11. 2010
Zürich: Auszüge des 3D-Stadtmodells

24
Einbettung eines
Bauvorhabens in LOD2
9. 11. 2010
Zürich: Anwendungen des 3D-Stadtmodells
LOD1 Lärmkataster
25
9. 11. 2010
Zürich: Anwendungen des 3D-Stadtmodells
LOD1 Lärmkataster
LOD1 Sonneneinstrahlung
26
9. 11. 2010
Leeuwarden, Niederlande

 Airborne LIDAR-Daten, amtliche
2D Gebäudegrundrisse,
3D Shapefiles
 Dachstrukturen und
Dachaufbauten
 Topologische/Semantische
Modellierung von Gebäuden und
ihren Begrenzungsflächen
 45.000 Gebäude

CityGML offiziell als Ausgabeformat
gefordert
Leeuwarden
27
9. 11. 2010
Leeuwarden, Niederlande
28
9. 11. 2010
Projekt „3D Pilot”, Niederlande
29

Ziel: Entwicklung und Etablierung eines 3DStandards für die Niederlande
 Über 40 Projektteilnehmer

Vier Aktivitäten
1. 3D Data/Information
2. 3D Standard
3. 3D Testbed
4. Use Cases (etwa 3D Kataster,
Raumplanung, Datenintegration,
topographische 3D-Basisdaten)

Aktivität 2: 3D Standard
 Entwicklung eines Standards kompatibel
zu CityGML, IFC, Collada
 Mapping des bestehenden 2D Standards
in den Niederlanden
 Fokus liegt auf CityGML und dessen
Erweiterung
9. 11. 2010
Testgebiet Rotterdam
30
9. 11. 2010
Testgebiet Rotterdam, detailliertes Modell
31
9. 11. 2010
INSPIRE
32

INSPIRE Data Specifications
for Annex III: Buildings

Vorläufiger(!) Stand der Diskussion
 3 Profiles von Buildings
 2.5D bis 3D
 Profile 3 ist stark an CityGML angelehnt
 LOD1-3, Boundary Surfaces,
Openings
 Für Profile 1 und 2 wurden etliche
Konzepte übernommen
 AbstractBuilding, Building,
BuildingPart
 External Reference
 Erweiterung um zusätzliche Konzepte
und Attribute (etwa Material)

CityGML hat starken Einfluss auf INSPIRE
9. 11. 2010
INSPIRE
vorläufig!
Auszug aus INSPIRE
Buildings Profile 3
33
9. 11. 2010
von CityGML
Europa und Asien
34
9. 11. 2010
Bimtas

LOD1-3 Gebäudemodellen
 Aus DGM (5m-Grid),
Stereoluftbilder, Orthophotos,
terrestrische Photos,
2D Kartendaten (Gebäude,
Bäume, Straßen)
 LOD1-2 Gebäudemodelle
 Einfache Dachstrukturen
 Automatisierte Texturierung

LOD3 Modelle (3D Studio Max) werden
manuell in das Modell eingefügt

Mostar, Bosnien
und Herzegowina
Istanbul
Mardin
35
9. 11. 2010
Bimtas – Istanbul, Türkei
36
9. 11. 2010
Bimtas – Istanbul, Türkei
37
9. 11. 2010
Malaysia, Kuala Lumpur
Kuala Lumpur
38

Machbarkeitsstudie einer 3D-SDI
 Testgebiet: Putrajaya
(Administrationsviertel Kuala Lumpur)
 Erstes 3D-Stadtmodell in Malaysia
 CAD-Modelle, Orthophotos, Digitale
Konturlinien

Modellierung basierend auf CityGML
 Gebäude (ca. 50), Vegetation,
Stadtmöbel, Brücken
 LOD3 und LOD4
 Texturierung
 Anpassungen von Codelisten

Datenmanagement komplett in CityGML
(CityServer3D vom Fraunhofer IGD)
9. 11. 2010
LOD3 Putrajaya
39
9. 11. 2010
LOD3 Putrajaya
40
9. 11. 2010
LOD4 Putrajaya
41
9. 11. 2010
Wuhan, China
Wuhan
42

China: 3D-Stadtmodellierung erfolgt
gemäß “Technical Specification for
3D City Modeling of China”

Wuhan University entwickelt
integriertes Modell auf der Basis von
CityGML

Erweiterungen von CityGML
 Raumkonzept für die
Innenraumnavigation
 Unterirdische Bauwerke,
Versorgungsnetze
 Geologische Strukturen
9. 11. 2010
Wuhan, China

Technical Specification for 3D City Modeling of China (Auszug)
Technical specification
for 3D city modeling
43
9. 11. 2010
Wuhan, China
Wuhan, China
44
9. 11. 2010
Wuhan, China
Wuhan, China
45
9. 11. 2010
Südkorea
46

Derzeit noch keine konkreten
CityGML-basierten 3D-Stadtmodelle
in Südkorea

3DF-GML
 Derzeitiger koreanischer Standard
für 3D-(Stadt)Modellierung
 Kompatibilität mit der nationalen
topographischen Datenbank
 Aufbau einer landesweiten 3DDatenbank geplant

Überführung in CityGML
 3DF-GML nahezu kompatibel mit
CityGML
 3DF-GML soll als CityGML ADE
spezifiziert werden
9. 11. 2010
OGC OWS-6

OGC OWS-6 Testbed
 Outdoor and Indoor 3D Routing
Services
 Ableitung eines topologischen
Netzwerks aus einem CityGML
 Engineering Report innerhalb des
OGC (Doc. No. 09-067r2)

Unterstützt durch das
„Ministry of Internal Affairs and
Communication“, Japan

CityGML bildet die Grundlage des
entwickelten Ansatzes zur Außen/Innenraumnavigation
Tokyo
47
9. 11. 2010
Hitachi LOD4 building, Tokyo, Japan
48
9. 11. 2010
Hitachi LOD4 building, Tokyo, Japan
49
9. 11. 2010
Yokohama, Japan

 Airborne LIDAR-Daten, amtliche
2D Gebäudegrundrisse,
3D Shapefiles

CityGML als Ausgabeformat
Yokohama
50
9. 11. 2010
Doha, Katar
Doha
51

Halbautomatische Ableitung von
3D Gebäudemodellen
 Aus hochaufgelösten Luftbildern
und Gebäudegrundrissen
 Dachstrukturen, Vordächer,
Dachüberstände

Optimiert für ESRI-Geodatabase,
9. 11. 2010
von CityGML
Nordamerika
52
9. 11. 2010
Boston, New York, USA
New York
53

Masterarbeit an der TU Berlin
 Ziel: Erstellung eines semantischen 3DStadtmodells für Boston und New York
 Kooperation mit Harvard University
Graduate School of Design

Ausgangsdaten basieren auf
Havard GSD Model
 2D Roofprints und 3D Außenhüllen
 LOD1-3 mit optionaler Texturierung
 Einfache Semantik

Überführung in CityGML
 LOD1-3 Building, Transportation,
WaterBody, Relief
Boston
9. 11. 2010

54
Harvard GSD Model
mit Beispieldaten
9. 11. 2010

Überführung nach CityGML (erste Ergebnisse)
Boston LOD1 Building, Transportation, Water, Relief
55
9. 11. 2010

Überführung nach CityGML (erste Ergebnisse)
Boston LOD1 Building, Transportation, Water, Relief
56
Downtown Boston
9. 11. 2010
Internationale Verbreitung von CityGML
erstellt auf Grundlage der Umfrageergebnisse
- kein Anspruch auf Vollständigkeit -
57
9. 11. 2010
Speicherung und Management
virtueller 3D-Stadtmodelle
3D-Geodatenbank
58
9. 11. 2010
3D-Geodatenbank für virtuelle Stadtmodelle
Freie 3D-Geodatenbank für die Speicherung und
das Management von virtuellen 3D-Stadtmodellen
Relationales Datenbankschema
 Optimiertes Mapping des gesamten CityGML-Datenmodells
 Speicherung aller in CityGML definierten Geoobjekte
 Speicherung der Geometrien mittels Oracle Spatial 10gR2 oder höher
(Portierung nach PostGIS in Arbeit)
 Unterstützung von LODs, Appearances, Orthophotos, Raster-DGMs, etc.
 Unterstützung von Historisierung und Planungsalternativen
Open Source unter der Lesser GNU Public License v3
 Entwickelt von der TU Berlin in Zusammenarbeit mit der Universität
Bonn, lat/lon, and 3DGeo (jetzt: Autodesk)
 Support in Autodesk LandXPlorer Professional
59
9. 11. 2010
Funktionsumfang der 3D-Geodatenbank
CityGML Eigenschaften
Unterstützung
aller
CityGML Module
Kompatibel zu
CityGML Version
1.0.0 & 0.4.0
Flexible
3D Geometrien
in LOD0 - 4
MultiRepräsentation
von Objekten
(LODs, Zeit,
Appearance)
Generische
(prototypische)
3D-Objekte und
Attribute
60
(rekursive)
Aggregation
von Objekten
Appearance
Modell
Digitale
Geländemodelle
(DGM)
Referenzierung
externer
Datenquellen
Zusatz
Verwaltung von
DGMs und Luftbildern
(WebServices)
Versionsmanagement
und Planungsalternativen
Import und
Export von
CityGML-Dateien
9. 11. 2010
Importer/Exporter für die 3D-Geodatenbank
Stand-alone Java-Client zum Import/Export von CityGML-Datensätzen
 Verarbeitung von CityGML-Dateien beliebiger Größe
 Effiziente Ausnutzung von Multikernprozessoren
 Filtermöglichkeiten, Unterstützung von XLinks, etc.
NEU: Export von KML/COLLADA-Modellen aus der Datenbank
 Einfache 3D-Visualisierung des Datenbankinhalts (z.B. Google Earth)
 Automatische Koordinatentransformation nach WGS84
 Vier unterschiedliche Visualisierungsstufen
 Optimierung des KML/COLLADA-Modells
 Kachelung zum teilweisen (Ent-)Laden des Modells
 Erzeugung von Texturatlanten, Skalierung von Texturbildern
 Vereinfachung der Geometrie
 Entwicklung in Kooperation mit virtualcitySYSTEMS, Berlin
61
9. 11. 2010
Visualisierungsstufe „Footprint“ (KML)
62
9. 11. 2010
Visualisierungsstufe „Extruded“ (KML)
63
9. 11. 2010
Visualisierungsstufe „Geometry“ (KML)
64
9. 11. 2010
Visualisierungsstufe „COLLADA“ (KML/COLLADA)
65
9. 11. 2010
Gleichzeitige Verwendung von Visualisierungsstufen
66
9. 11. 2010
Highlighting von Collada-Modellen in GE
67
9. 11. 2010
Highlighting von Collada-Modellen in GE
68
9. 11. 2010
Was ist verfügbar?
http://www.igg.tu-berlin.de/software
3D City Database (aktuelle Version 2.0.3)
 Oracle SQL Skripte und PL/SQL Funktionen
 Dokumentation
3D City Database Importer/Exporter (aktuelle Version 1.2.2)
 Ausführbares Java-Programm (plattformunabhängig)
 Quellcode, Dokumentation
 Release des KML/COLLADA-Exporters im ersten Quartal 2011
citygml4j (aktuelle Version 1.0)
 Java Klassenbibliothek und API zum Lesen/Schreiben von CityGML
 Unterstützt Java5 und Java6
 Quellcode, Dokumentation, Tutorials
69
9. 11. 2010

Internationale Standardisierung und Verbreitung - 3D

Transcrição

Documentos relacionados

GeorGKolbE »WaldhEims grossEr sohn

NAIL - ART - IDEE Nr. 63

PDF-Dokument

Titelstory PDF

Grundlagenforschung I - Institut für Geodäsie und

3. Optische Vorführungen

Verabschiedung von Udo Kolbe aus der Euroregion Erzgebirge

Martin-Gropius-Bau Museum für Kommunikation Berlin Georg Kolbe

Religiöse Minderheiten in Zduńska Wola

Schülerbibliothek Zucker-Museum - Deutsches Technikmuseum Berlin