Qualitätsmanagement beim Aufbau eines bundesweiten 3D-Gebäudemodells

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1 Qualitätsmanagement beim Aufbau eines bundesweiten 3D-Gebäudemodells Bonn,

2 Inhalt Ausgangslage Aktuelle Qualitätssicherung bei der ZSHH (den Ländern) Schemavalidierung Leerkacheln Stichprobenartige Prüfung Prüfplan Prüfsoftware Zusammenfassung 2

3 Ausgangslage AdV-Beschluss (2009) Die Erfassung, die Modellierung und der Nachweis der Gebäude sind eine Kernaufgabe des deutschen Vermessungswesens. Dazu gehört auch die dritte Dimension. Die AdV strebt an, 3D-Gebäudemodelle bereitzustellen. Stufenkonzept 1. Realisierungsstufe LoD1 (Klötzchenmodell): Angestrebt, LoD1 ab 2013 bundesweit einheitlich 2. Realisierungsstufe LoD2 (Standarddachformen): Terminliche Präzisierung erfolgt von 2013 an. Bundesland Anzahl der Gebäude / Bauwerke Schleswig-Holstein Hamburg Niedersachsen Bremen Nordrhein-Westfalen Hessen Rheinland-Pfalz Baden-Württemberg Bayern Saarland Berlin Brandenburg Mecklenburg-Vorpommern Sachsen Sachsen-Anhalt Thüringen SUMME Anzahl Gebäudeumringe der ZSHH: Stand 2013

4 Produktstandard Definition eines AdV-CityGML-Profil (Produktstandard) CityGML LoD1 und LoD2 Grundriss grundsätzlich aus dem Liegenschaftskataster Definition von Attributen und Metadaten Einheitliche Erfassung der Daten Standarddachformen aus ALKIS Objektartenkatalog; Dorsch, BVV,

5 Verfügbarkeit und Planung LoD1 LoD ka 2013 ka Stand: Oktober 2014 Abfrage LA Geobasis (September 2013) 5

6 zentrale Bereitstellung Deutschlandweite Bereitstellung des LoD1 Hauskoordinaten und Hausumringe des deutschen Liegenschaftskatasters Bezirksregierung Köln ZSHH: Zentrale Stelle Hauskoordinaten und Hausumringe Beschluss der AdV auch das Gebäudemodell LoD1 (zukünftig LoD2) über die ZSHH bereitzustellen Satellitenpositionierungsdienst der deutschen Landesvermessung Landesamt für Geoinformation und Landesvermessung Niedersachsen Geodaten der deutschen Landesvermessung Bundesamt für Kartographie und Geodäsie 6

7 Zentrale Bereitstellung Import von 16 Länderdaten in eine Datenbank einheitlicher Dateninhalt für Nutzer notwendig Datenformatbeschreibung zur einheitlichen Lieferung an die ZSHH. Zusätzliche Vorgaben / Einschränkungen Lagebezugssystem ETRS89/UTM Kachelgröße 1x1 km² oder 2x2 km² Kachelbezeichnung Beschränkung auf Pflichtattribute Definition der zu modellierenden Gebäude Gebäudefunktion aus ALKIS/ALK Alle flächenhaft erfassten Gebäude und Bauwerke Objektart CityGML AdV-Profil DFB 7 Kennung AX_Gebäude AX_Turm (Leuchtturm, Kühlturm, Funkturm, Kirchturm ) AX_BauwerkOderAnlageFuerIndustrieUndGewerbe (Windrad, Funkmast, Solarzellen ) AX_VoratsbehälterSpeicherbauwerk (Silo, Gasometer ) AX_BauwerkOderAnlageFürSportFreizeitUndErholung Zuschauertribüne, Stadion, Gradierwerk ) AX_SonstigesBauwerkOderSonstigeEinrichtung (Überdachung, Carport ) AX_HistorischesBauwerkOderHistorischeEinrichtung (Befestigung, Stadmauer )

8 Zentrale Bereitstellung Import von 16 Länderdaten in eine Datenbank einheitlicher Dateninhalt für Nutzer notwendig Datenformatbeschreibung zur einheitlichen Lieferung an die ZSHH. Zusätzliche Vorgaben / Einschränkungen Lagebezugssystem ETRS89/UTM Kachelgröße 1x1 km² oder 2x2 km² Kachelbezeichnung Beschränkung auf Pflichtattribute Definition der zu modellierenden Gebäude Gebäudefunktion aus ALKIS/ALK Alle flächenhaft erfassten Gebäude und Bauwerke Objektart CityGML AdV-Profil DFB 8 Kennung AX_Gebäude AX_Turm (Leuchtturm, Kühlturm, Funkturm, Kirchturm ) AX_BauwerkOderAnlageFuerIndustrieUndGewerbe (Windrad, Funkmast, Solarzellen ) AX_VoratsbehälterSpeicherbauwerk (Silo, Gasometer ) AX_BauwerkOderAnlageFürSportFreizeitUndErholung Zuschauertribüne, Stadion, Gradierwerk ) AX_SonstigesBauwerkOderSonstigeEinrichtung (Überdachung, Carport ) AX_HistorischesBauwerkOderHistorischeEinrichtung (Befestigung, Stadmauer )

10 Schemavalidierung XML Schema ist eine formale Sprache zur Definition der Struktur sowie der erlaubten Elemente und Datentypen in einem XML Dokument Strukturelle und syntaktische Einschränkungen (Regeln) für XML Dokumente Ein konkretes Schema wird auch als XML Schema Definition (XSD) bezeichnet Ein Schema gilt für eine beliebige Menge von XML Dokumenten (Datensätzen) Ein XML Dokument, das sich an die Regeln eines XML Schemas hält, heißt valide oder schemakonform Auswirkung bei Nichteinhaltung Korrektes Einlesen und Verarbeitung der Daten ist nicht gewährleistet Die Daten sind nicht CityGML-konform Schemakonformität ist die Mindestanforderung an einen CityGML Datensatz Aber: Schemaverletzungen kommen (viel zu) häufig vor 10

11 Schemavalidierung Schemadateien auf der Internetseite der AdV Produktstandard Beispieldatensätze 11

12 Schemavalidierung Problem: Die im Produktstandard definierte Schema-Datei verweist auf Schemata im Internet Internetzugriff notwendig das "Holen" der Schemata via http beträgt pro Datei ca. 30s NRW: Kacheln Overhead von ca. 12 Tagen Internetunterbrechung führt zu fehlerhaftem Ergebnis der Validierung Notwendigkeit der Erstellung eines lokalen Schemas Erstellung durch Geobasis NRW 12

13 Schemavalidierung Angabe eines Dateipfades zur lokalen Datei Nachteil: Änderungen in CityGML-Standard werden nicht automatisch in lokales Schema übernommen 13

14 Schemavalidierung Fachwissen über die Schemavalidierung nicht in allen Ländern vorhanden Verwendung des open- Source Produkt XML- Hammer wird empfohlen Erstellung eines Leitfadens mit Schritt für Schritt Anleitung Zusendung des lokalen Schemas 14

15 Schemavalidierung 15

16 Leerkacheln Sind nicht belegte Kacheln korrekt? Datenlieferung mit Leerkacheln (Kacheln ohne Gebäude) erforderlich Kacheln, die durch die Landesgrenzen angeschnitten werden, müssen geliefert werden Landesgrenzen werden über das Produkt VG25 definiert 16

17 Probleme der aktuellen Qualitätssicherung Ansatz zur Qualitätssicherung nicht ausreichend Die Schemaprüfung ist zwar notwendig, aber nicht hinreichend keine Prüfung von generischen Attributen alle Pflichtattribute vorhanden zusätzliche länderspezifische Attribute belegt keine Inhaltliche Überprüfung von Attributen Abgleich mit Codelisten Plausible Angaben Manuelle Prüfung erfolgt Stichprobenartig Sehr aufwändig Fehleranfällig weiterhin keine Geometrieprüfungen, Semantikprüfungen oder Prüfung zu externen Referenzen 17

19 Prüfplan AdV Projektgruppe 3D-Geobasisdaten und die ZSHH haben einen Prüfplan für 3D-Gebäudemodelle erstellt Untergliederung in 5 Testkategorien Klassifizierung Schemaprüfung Profilkonformität Geometrie Semantik Externe Referenzen Konformität gegen das xsd.schema Konformität des Datensatzes zu den Profilen der AdV. Berücksichtigt werden nicht nur die XSD's sondern auch der Produktstandard, die techn. Regelwerke und die Anforderungen der ZSHH. Überprüfung der Geometrie, z.b. "Ist der Körper geschlossen (Wasserdicht)?" Hier ist die Angabe von Unschärfebereichen erforderlich. Überprüfung der Semantik, z.b. "Ist eine Dachfläche auch so modelliert?" Referenzen korrekt angegeben (Syntax) Prüfung auf Erfüllung der Referenz kaum möglich. Der Prüfplan dient dem Aufbau eines homogenen deutschlandweiten Datenbestandes Die aufgeführten Prüfungen sind auf Grundlage der Erfahrungen beim Aufbau der Datenbestände und dem Zusammenspiel bei der ZSHH entstanden 19

20 Prüfplan 20

21 Prüfplan 21

22 Prüfplan 22

23 Prüfplan Der Prüfplan ist veröffentlicht (inkl. Anhang Gebäudefunktionen) Geotopographie/Beispielsammlungen/ Prüfplan als Orientierung Länder, Kommunen und Softwarehersteller Durch Praxiserfahrungen mit der Prüfliste können sich zukünftig Änderungen ergeben 23

25 Prüfsoftware Prüfplan und was nun? Gemeinsame Finanzierung einer Prüfsoftware durch die Länder Umsetzung des Prüfplans (Schemaprüfung und Profilkonformität) Ausschreibung durch das Land NRW Klassifizierung Schemaprüfung Profilkonformität Geometrie Semantik Externe Referenzen Konform Konform Produk Überprü Unschä Überprü Referen Prüfung 25

26 Prüfsoftware Allgemeine Anforderungen: Die Software soll bei der ZSHH und den Ländern einsetzbar sein Prüfungen sollen lokal ablaufen kein hochladen auf Server Prüfungen werden durch den Prüfplan definiert Prüfungen sollen erweiterbar sein Geometrie Semantik Externe Referenzen weiter Profilprüfungen Sehr hohe Performance NRW: Kacheln mit 10 Mio. Gebäuden in maximal 2 Tagen Anforderungen werden in einem Pflichtenheft definiert Softwarearchitektur, Technik, Dokumentation 26

27 Prüfsoftware Angebotsfrist: Ausführungsfristen: Bewertung: Kriterium Gewichtung Preis 60 Softwareeigenschaften 40 27

28 Inhalt Ausgangslage Qualitätssicherung bei der ZSHH (den Ländern) Schemavalidierung Leerkacheln Prüfplan Prüfsoftware Zusammenfassung 28

29 Zusammenfassung Einheitlicher deutschlandweiter Datenbestand LoD1 / LoD2 wird aufgebaut Probleme entstehen durch Freiheiten in der Modellierung Vorschriften für die Datenerfassung und Bereitstellung Produktstandard / AdV-CityGML-Profil Datenformatbeschreibung Qualitätssicherung umfasst nicht nur eine Schemaprüfung ein Prüfplan wurde erstellt eine Prüfsoftware wird aktuell ausgeschrieben Nutzung durch die Länder (Nutzung durch Kommunen) 29

30 Aktueller Stand LoD1-DE Daten bei der ZSHH Daten vorhanden Daten nicht vorhanden Stand Oktober

31 Räumlich denken. Praktisch entscheiden. Marco Oestereich -- Bezirksregierung Köln Dezernat 72 Topographische Basisinformationen Köln Dienstgebäude: Muffendorfer Str , Bonn Telefon: + 49 (0) Telefax: + 49 (0) marco.oestereich@bezreg-koeln.nrw.de Internet: eshop: