Darstellung von Konzepten in 3D-Visualisierungen am Beispiel Raumkonzept Schweiz

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1 Darstellung von Konzepten in 3D-Visualisierungen am Beispiel Raumkonzept Schweiz Nötiger Detailgrad, Umsetzung mit LandXplorer und Einsatzbereiche Roman Weber Masterarbeit Studiengang Raumentwicklung und Infrastruktursysteme Betreuung Prof. Dr. Adrienne Grêt-Regamey, Inst. f. Raum- u. Landschaftsentwicklung, ETH Zürich Dr. Ulrike Wissen Hayek, Inst. f. Raum- u. Landschaftsentwicklung, ETH Zürich Zürich, Januar 2011

2 Dank Ich möchte mich bei folgenden Personen für die Unterstützung bei und während der Masterarbeit bedanken. Bei Prof. Adrienne Grêt-Regamey (PLUS, ETH Zürich) für wichtige Ideen, Inputs und kritische Fragen, die mich in der Bearbeitung des Themas weitergebracht haben. Bei Dr. Ulrike Wissen-Hayek (PLUS, ETH Zürich) für die Begleitung durch meine Masterarbeit, Hilfe bei technischen oder systematischen Fragen und das konstruktive Durchlesen und Feedback des ersten Entwurfs der Arbeit. Bei Annemarie Straumann (Medienverantwortliche Raumkonzept Schweiz, ARE) für die Hilfe bei der Organisation der Validierungs-Interviews im ARE und das liefern von wichtigen Unterlagen für die Arbeit. An dieser Stelle geht auch ein Dank an alle Experten im ARE, die sich Zeit genommen haben sich mir für die Validierungsinterviews zur Verfügung gestellt haben. Für das Lösen und Helfen bei technischen Problemen bei Peter Küpfer, Andreas Lippold, Thomas Klein und Livia Hollenstein. Bei Judith Hochstrasser für das geduldige Korrekturlesen der Masterarbeit. Abschliessend ein grosser Dank an alle weiteren Personen und Freunde, welche mit kleinen Tipps zum Erfolg der Arbeit beigetragen haben. I

3 Inhaltsverzeichnis Abbildungen... VII Tabellen... IX Abkürzungsverzeichnis... XI Kurzfassung, Schlagworte und Zitiervorschlag... XIII Summary, Keywords and Citation... XV Zusammenfassung... XVII 1 Einleitung Dreidimensionale Visualisierungen Frühere räumliche Darstellungsmöglichkeiten Einblick in die jüngere Entwicklung von Visualisierungen am Computer Mehrwert von 3D-Visualisierungen in der Praxis Vorteile GIS-basierter 3D-Visualisierungen Raumkonzepte Strategien und Handlungsempfehlungen in Raumkonzepten Raumkonzept Schweiz Strategische Planung in der Raumentwicklung Entstehung der heutigen Raumordnungspolitik Der Raumentwicklungsbericht Inhalt des Raumkonzepts Schweiz Die Ziele des Raumkonzepts Schweiz Die beschriebenen Strategien Die Empfehlungen Verfahrensschritte während der Entwicklung Organisation Tripartite Trägerschaft Foren Fragestellung bei einer 3D Visualisierung eines Raumkonzepts Die Hauptforschungsbereiche von Visualisierungen Psychologische Aspekte, Zielgruppen und Aufgabenstellungen III

4 3.1.2 Technische Möglichkeiten Einsatzgebiete Angemessener Realitätsgrad Abstraktion in 3D Modellen Hypothesen Fragestellung Untersuchungsmethodik Visualisierungskonzept Genereller Aufbau einer GIS-basierten Visualisierung Visualisierungsprozess und Arbeitsschritte Visualisierungstools Charakterisierung der Software LandXplorer Studio Professional Benötigte Zusatzsoftware Erstellung der Visualisierung Erstellung des Basismodells Projektion Digitales Höhenmodell Rasterkarten Vektorkarten Visualisierung der Strategien Konzeptkarten Visualisierung der Strategien Dreidimensionale Darstellung von Netzen oder Statistiken Validierung der Hypothesen Ergebnisse der Hypothesen-Validierung Analyse der Experteninterviews Expertenmeinungen zu den Hypothesen Fazit der Hypothesen-Validierung Abgeleitete Empfehlungen Allgemeine Empfehlungen in einer Konzept-Visualisierung Tiefer Detailgrad Eingeschränkte Zoomfunktionen Verbale Kommunikation der Strategien Unschärfe der Informationen sichtbar machen IV

5 6.1.5 Geführte Bewegungen durch Animationen Integration in bestehende Kommunikationstools Umsetzung der Empfehlungen für die Kommunikation des Raumkonzepts Schweiz Umsetzungsüberlegungen mit GoogleEarth Wichtige Fähigkeiten von GoogleEarth Vor- und Nachteile von GoogleEarth für Konzept-Visualisierungen Fazit und Ausblick Auf die vorliegende Untersuchung aufbauende Forschungsmöglichkeiten Tests der Expertenmeinungen in Workshops Veranschaulichung des Raumkonzept Schweiz Studie zum benötigten Detail- und Interaktivitätsgrad Literaturverzeichnis V

6 Abbildungen Abbildung 1: Raumordnungspolitik in der Schweiz Abbildung 2: Inhalt Raumkonzept Schweiz Abbildung 3: Verfahrensschritte in der Entwicklung des Raumkonzepts Schweiz Abbildung 4: 3 Dimensionen einer Visualisierung in einem Würfeldiagramm Abbildung 5: Präsentationsstile am Bildschirm Abbildung 7: Hierarchiesystem für Levels of Abstraction (LOA) Abbildung 8: Untersuchungsmethodik und Ablauf Abbildung 11: Layerstruktur innerhalb der Visualisierung (Umgang mit mehreren Ebenen) Abbildung 9: Arbeitsschritte bei der Erstellung einer GIS-basierten 3D-Visualisierung Abbildung 10: Handling von Echtzeit-Interaktion in einer 3D-Visualisierung Abbildung 12: Digitale Höhenmodelle, Darstellung in LandXplorer (l: DHM25, r: DHM1000) Abbildung 13: Verwendete SRTM-Datensätze Abbildung 14: Berechnung des Schattenwurfs in ArcGIS Abbildung 15: Vergleich DHM25 (links) und DHM1000 mit Hillshade Abbildung 16: Digitales Satellitenbild 1: in LandXplorer Abbildung 17: 3D-Darstellung von Landeskarte 1:200'000 in LandXplorer Abbildung 20: Darstellung Vierwaldstättersee als Raster und als Vektorlayer Abbildung 18: Vorbereitung und implementierung der Konzeptkarten Abbildung 19: Darstellungen der Konzeptkarten in LandXplorer Abbildung 21: Darstellung von transparenten Layern Abbildung 22: Linse durch Landeskarte auf Siedlungsentwicklung Abbildung 23: Beschriftung von Zentren in der Visualisierung Abbildung 24: Verknüpfung LandXplorer und Internetauftritt Abbildung 25: Darstellung von Platzhaltern für Bilder in LandXplorer Abbildung 26: Darstellung von Symbolen in LandXplorer Abbildung 28: Städtenetz in 3D Abbildung 29: Aufbau und Ablauf der Experteninterviews zur Hypothesenvalidierung Abbildung 30: Einstellungen für Maximal Distanz und Minimal Height in LandXplorer Abbildung 31: Minimale Höhe in LandXplorer Abbildung 32: Erklärende Texte als Rasterbilder in LandXplorer VII

7 Abbildung 33: Umgang mit Unschärfe in einer Visualisierung Abbildung 34: Aufzeichnung einer Videoanimation aus LandXplorer Abbildung 35: Maximale Kameraentfernung bei Verwendung von Pfad Abbildung 36: Bestehende Kommunikationstools Abbildung 37: Einsatz von Videosequenzen in der Kommunikation des Raumkonzepts Schweiz Abbildung 38: Darstellung von Textinformationen in GoogleEarth VIII

8 Tabellen Tabelle 1: Verwendete Raumkonzepte... 7 Tabelle 2: Handlungsräume der Schweiz Tabelle 3: Regionale Foren Tabelle 4: Für die Visualisierung notwendige Zusatzsoftware Tabelle 5: Leistungsmerkmale der Entwicklungsumgebung an der ETH Zürich Tabelle 6: Digitale Höhenmodelle der Schweiz Tabelle 7: Allgemeine Eigenschaften von GTOPO Tabelle 8: Eigenschaften von GTOPO30-Datensatz w020n Tabelle 9: Digitale Höhenmodelle der Schweiz Tabelle 10: Satellitenbilder der Schweiz Tabelle 11: Landeskarten in diversen Massstäben mit Dateigrösse nach Implementierung Tabelle 12: Symbole für strategische Stossrichtungen IX