Fachhochschule Bochum Fachbereich Vermessungswesen. Diplomarbeit. Marek Koppel

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1 Fachhochschule Bochum Fachbereich Vermessungswesen Diplomarbeit Marek Koppel Vergleichende Untersuchung zum Aufbau, zur Funktionalität und zur Nutzung aktueller Earth-Browser sowie exemplarische Erstellung einer 3D-Szene mit dem Konstruktionsprogramm Google SketchUp. Referent: Prof. Dr.-Ing. Heinz-Jürgen Przybilla Korreferent: Prof. Dr.-Ing. Norbert Kersting Bochum, November 2007

2 Aufgabenstellung I

3 Aufgabenstellung II

4 Erklärung Erklärung Ich erkläre hiermit, dass die vorliegende Diplomarbeit selbst angefertigt habe. Die aus fremden Quellen direkt oder indirekt übernommenen Gedanken sind als solche kenntlich gemacht. Die Arbeit wurde bisher keiner anderen Prüfungsbehörde vorgelegt und auch nicht veröffentlicht. Bochum, 15. November 2007 Marek Koppel III

5 Danksagung Danksagung An dieser Stelle möchte ich mich bei Herrn Prof. Dr.-Ing. H.-J. Przybilla für die ausgezeichnete Betreuung meiner Diplomarbeit und Herrn Prof. Dr.-Ing. N. Kersting für die Übernahme der Korreferenz bedanken. Weiterer Dank geht an Herrn Dipl.-Ing. R. Brechtken für die Geduld bei der Entwicklung des Programmes für die Höhenreduktion der KML 2.0 Modelle. Ferner bedanke ich mich bei allen die mich während der Diplomarbeit unterstützt haben, speziell Herrn Polednik und Herrn Wnuk für die Bereitstellung der Laserscanndaten, Frau Dipl.-Ing. Antje Grünkemeier für die Hilfestellungen bei der Auswertung der Daten mit Cyclone sowie Herrn Dipl.-Ing. Georg J. M. Riegel. Mein besonderer Dank gilt meinen Eltern, die mich während des gesamten Studiums mental unterstützt haben. Bochum, 15. November 2007 Marek Koppel IV

6 Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Motivation 1 2 Software Vergleich Allgemeines WebMapping und WebGIS Anwendungen Klassifizierung Architektur Earth Viewer Earth Viewer Präsentation Google Earth Das GUI und seine Funktionen Navigation Daten Das Bildmaterial Höheninformationen Daten Import/Export Die Beschreibungssprache KML Perspektiven Refinanzierung Virtual Earth Das GUI und seine Funktionen Navigation Daten Das Bildmaterial Höheninformationen Daten Import/Export Perspektiven Refinanzierung 35 V

7 Inhaltsverzeichnis Nasa World Wind Das GUI und seine Funktionen Navigation Daten Das Bildmaterial Höheninformationen Daten Import/Export Perspektiven Refinanzierung Direkter Vergleich der Anwendungen Beurteilungskriterien Geocodierung Genauigkeit der Geocodierung Begründung der Punkteverteilung Ergebnis der Beurteilung 50 3 Modellierung und Visualisierung in GE Allgemeines Virtual Reality & Desktop VR D Stadtmodelle LoD Qualitätsstufen Anwendungsbereiche Das Objekt Kläranlage Redaktionelle Überlegungen Ausgangsdaten Terrestrische Aufnahme der Kläranlage Bottrop Auswertung in Cyclone SketchUp Das GUI und seine Funktionen Daten Import / Export Georeferenzierung 70 VI

8 Inhaltsverzeichnis Manuelle Georeferenzierung Lage Höhe Abbildungsgenauigkeit manuell georeferenzierter Modelle in GE Modellieren der KA Bottrop mit SketchUp Ausgestaltung Probleme und Lösungen Bewusste Texturierung Geländemodell Eigenes Geländemodell Anpassung der Modelle an das GE-Geländemodell Lagekorrektur der Modelle im GE Visualisierung in GE Darstellungsvarianten Modell auf eigenem DGM Modell auf GE aufliegend Modell auf GE einzeln angepasst Vergleich der Darstellungsarten 94 4 Fazit 96 5 Ergänzungen Virtual Earth SketchUp 6 98 Literaturverzeichnis 100 Abbildungsverzeichnis 104 Abkürzungsverzeichnis 107 Tabellenverzeichnis 109 Anhang 110 VII

9 Einleitung 1 Einleitung Das Aufgabenfeld des Vermessungsingenieurs beschränkt sich heutzutage nicht mehr allein auf die Datenerhebung, sondern auch auf eine zielgerechte Präsentation der Ergebnisse. Dazu wurden in der Vergangenheit verschiedene CAD-Programme aber auch Virtaul-Reality-Viewer eingesetzt, die jedoch durch viele programmspezifische Formate und hohe Hardwareanforderungen nicht für die Massenutzung bestimmt waren. Eine alternative Möglichkeit der Interpretation von Geo-Daten bieten die s. g. Earth-Browser, die als Client-Server-Anwendungen von der Wirtschaft zur Verfügung gestellt werden, um raumbezogene Daten einem breiten Publikum zu präsentieren. Diese Earth-Browser gewinnen immer mehr an Popularität und erreichen durch das Web die weltweite Öffentlichkeit. Eben diese, größtenteils kostenlosen Plattformen, sollten für die Darbietung verschiedener Projekte erschlossen werden. Die vorliegende Diplomarbeit befasst sich mit dem Ergründen der o. g. Earth-Browser sowie den Möglichkeiten, die den Nutzern in Verbindung mit diesen Anwendungen zur Verfügung stehen. 1.1 Motivation Als Motivation zur Ausführung dieser Diplomarbeit steht der Wunsch im Vordergrund, eine virtuelle Präsenz der Kläranlage Bottrop zu schaffen, um die Chancen eines solch innovativen Auftritts einer größeren Anlage abzuwägen. 1

10 Software Vergleich 2 Software Vergleich 2.1 Allgemeines Kapitel 2.1 ist eine kurze Einführung in die WebMap bzw. WebGIS Begriffswelt sowie die Eingliederung der Earth Viewer in diese Umgebung WebMapping und WebGIS Anwendungen WebMapping ist von dem Begriff WebMap abgeleitet und bezieht sich auf den Herstellungsprozess von Karten in einer Internetumgebung. WebMapping umfasst neben der Visualisierung der Karte im Internet auch einfache Ansichtsmanipulationen, wie Zoomen, Verschieben sowie das Ein- und Ausblenden einzelner Ebenen (Layer). Diese Funktionen gelten in der Regel noch nicht als»gis adäquat«. In Abgrenzung dazu wird von einem WebGIS gesprochen, wenn der Nutzer über die WebMapping-Funktionalitäten hinaus Sachdaten selbständig ändern und weiterführende GIS-Operationen, wie z. B. themenbezogene Abfragen, Suchfunktionen, Flächen- und Streckenermittlungen, durchführen kann. Eine einheitliche und klare Abgrenzung zwischen WebMapping und WebGIS existiert nicht. Beispielsweise werden vielfach grundlegende GIS-Analyse-Funktionalitäten, wie die Sachdatenabfrage, ebenfalls dem WebMapping zugeordnet (DICKMANN 2003). WebMapping und WebGIS basieren auf geocodierten Orthophotos und Karten. Die verschiedenen Systeme preisen mit guter Qualität des Materials (Kapitel ) Klassifizierung WebMapping-Anwendungen lassen sich nach dem Interaktionsgrad in statische und interaktive Kartendarstellungen klassifizieren. Die sogenannten static maps oder view only maps sind vorgefertigte Karten, die sich unmittelbar als einzelne Grafiken in Webseiten integrieren lassen, z. B. eingescannte Papierkarten oder Orthophotos (orthós (griech.) = richtig, gerade, aufrecht), die lediglich in Form von Bitmaps als statische Karten im Internet visualisiert werden. Es gibt umfangreiche Online-Sammlungen von statischen Karten. Diese Art der Kartendarstellung ist noch heute sehr verbreitet (MITCHELL 2005). 2

11 Software Vergleich Bei interaktiven Karten hat der Nutzer vielfältige Möglichkeiten den Kartenausschnitt individuell anzupassen oder weiterführende Informationen zu erhalten (DICKMANN 2003) Architektur Die Grundlage von WebMapping- und WebGIS- Anwendungen bildet das Client-Server-Modell. Als Client wird ein Webbrowser benutzt, der die Kommunikation mit dem Webserver übernimmt. Der Client fordert eine Karte an, in dem er eine Anfrage formuliert und diese an den Webserver schickt. Der Webserver leitet die Kartenanfrage an den Mapserver weiter. Dieser wertet die Anfrage aus, greift auf die benötigten Geodaten zurück und generiert daraus eine entsprechende Grafik. Die fertige Karte wird nun an den Webserver gesendet, wo sie in eine HTML-Seite integriert und zurück an den Client-Browser geschickt wird (Abb. 2.1). Diese Struktur bleibt erhalten auch wenn der Client kein Webbrowser ist. So wird z. B. der Google Earth (GE) Client statt mit HTML mit KML Quellcode samt den serverseitig generierten Karten versorgt. Abb. 2.1 Client-Server-Architektur (MITCHELL 2005) 3

12 Software Vergleich Earth Viewer Unter Earth Viewern oder Planetenbrowsern sind Browser zu verstehen, die ein geografisches Ordnungssystem über den Planeten Erde unterstützen. Dabei spielt weniger die zwei- oder dreidimensionale Darstellung die entscheidende Rolle, sondern vielmehr das Ordnungssystem in dem Stadtpläne, Landkarten und Satellitenfotos mit Navigationsdaten zu globalen Infrastrukturen zusammengefügt werden (ITWISSEN 2007). Demnach sind Earth Viewer die nächste Generation der interaktiven WebMappingbzw. WebGIS- Anwendungen. Auch für diese sind sowohl On- als auch Offline-Systeme denkbar. Aufgrund der großen Datenmengen auf die zugegriffen wird und der Updatemöglichkeiten die gegeben sein müssen, um den Datenbestand aktuell zu halten, bieten Onlinelösungen deutliche Vorteile. Die erste Idee für einen Planetenbrowser liegt im TerraVision-Projekt der deutschen Firma Art+Com aus Berlin. Mit TerraVision wurde zum ersten Mal die Visualisierung und die freie Navigation innerhalb eines unendlich großen Datenraumes möglich. Somit entwickelte Art+Com seit 1993 eine interaktive und dreidimensionale Visualisierung der Erde in Echtzeit mit stufenlosem Zoom. Dies wurde erstmals 1994 auf der International Telecommunication Union Konferenz (ITU) in Kyoto präsentiert. Die Kosten, der für die Visualisierung notwendigen Hardware, betrugen ca DM (STEINMANN 2006). Heute kann man jeden Earth Viewer mit einer handelsüblichen Grafikkarte bedienen. An der Entstehung der Software ist erkennbar, ab wann die Hardwareindustrie eine günstige Lösung bieten konnte (Tabelle 2.1). Programm Erste veröffentlichte Version NASA World Wind 2004 Google Maps Google Earth MS Live Maps (jetzt mit Virtual Earth 3D Plug-In) Tab. 2.1 Publikationen der Earth Browser 4

13 Software Vergleich Neben der Weiterentwicklung von Grafikkarten waren Streaming- und Kachelungstechniken sowie die Integration von Location-Based-Service (LBS) für den Erfolg der ersten Earth Viewer verantwortlich. Auf der einen Seite entdecken die Unternehmen die Viewer als eine universelle Schnittstelle für beliebige Informationen. Auf der anderen Seite entdecken sie diese als eine Art Werbeplattform, auf die sie auch seitens der Softwareentwickler gezielt gelenkt werden. Es wird also auf dem virtuellem Abbild der Erde virtuelle Werbefläche für reales Geld verkauft. Hier wird aber auch auf die Möglichkeit hingewiesen, dass diese Viewer in der Zukunft in Konkurrenz zu bestehenden GIS-Anwendungen treten können. Trotzdem verfolgt jeder der in der Tabelle 2.1 genannten Browser ein etwas anders Konzept zur Umsetzung der teilweise gleichen Daten. So setzt z. B. Google Earth voll auf die privaten Nutzer, die kostenlos die GE-Datenbanken mit 3D-Modellen füllen. MS Virtual Earth lässt in der Hinsicht weniger Spielraum zu und visiert den Handel sowie die Unternehmen als Kunden an. NASA World Wind zielt in die Forschung (Kapitel 2.2). 5

14 Software Vergleich 2.2 Earth Viewer Präsentation Google Earth For anyone who has ever dreamed of flying NY Times 3D Interface to the Planet so betitelt Google den eigenen Planetenbrowser und es führt kein Weg an Google Earth vorbei, wenn von 3D Visualisierung im Web gesprochen wird. Das Programm ist ein Browser, wie Internet Explorer oder Firefox für HTML Quellcode, jedoch wird hier die Modellierungssprache KML (Keyhole Markup Language) für den Datenaustausch benutzt. Was jetzt noch fehlt ist ein HTML- bzw. ein KML-Editor, um möglichst einfach Datensätze zu erstellen, um sie später auszutauschen. Mit dem Google-eigenen Modellierwerkzeug SketchUp ist ein solcher Editor realisiert und die drei wesentlichen Komponenten zur Publikation von Geodaten und 3D Modellen im Internet stehen zur Verfügung. Diese sind: Planetenbrowser Google Earth Beschreibungssprache KML 3D-Modellierer SketchUp Entwickelt wurde das Programm unter dem Projektnamen Keyhole EarthViewer von der 2001 gegründeten Firma Keyhole Corp. Hierbei bezieht sich sowohl die Bezeichnung der Firma, als auch die des von ihr entwickelten Programms, auf eine Serie von Spionagesatelliten die unter der Bezeichnung Keyhole, (Deutsch: Schlüsselloch), ihren Dienst verrichteten. Google gab den Kauf der Firma im August 2004 bekannt und veröffentlichte im Juni 2005 eine erste Betaversion von GE. Doch schon vorher zeigte Google, in Form von Google Maps, ein reges Interesse an der Präsentation von raumbezogenen Geodaten im Netz. Google Maps bezeichnet einen im Februar 2005 gestarteten Dienst von Google, der es ermöglicht Orte, Hotels und andere Objekte zu suchen, um deren Position dann auf einer Karte oder auf einem Bild von der Erdoberfläche anzuzeigen. Dabei kann der Anwender zwischen einer reinen Kartendarstellung, einem Luftbild und einer Hybrid-Ansicht wählen, die sowohl eine Karte als auch das Luftbild darstellt (Abb.2.2). 6

15 Software Vergleich Abb. 2.2 Hybride Ansicht bei Google Maps GE bietet erweiterte Funktionalitäten zur Erkundung der Daten von Google Maps an, wobei die Software GE und der Web-Dienst Google Maps auf nahezu identischen Datensätzen basieren (LÖHR 2006). Seitdem werden in unregelmäßigen Abständen neue Versionen von GE zum Download bereitgestellt. GE ist in seiner Form ein reines Clientprogramm welches auf Daten eines Servernetzes zugreift. Die neueste Version stammt vom September Schätzungen zufolge, wurde die Software bereits von über 250 Millionen Menschen (Stand Juni 2007) auf ihren Rechnern installiert (GE COMMUNITY 2007a). Wie es von anderen Earth Viewern bekannt ist, bietet auch GE einen dreidimensionalen Globus der komplett mit Luft- und Satellitenbildern abgedeckt ist (Public Domain & Copyright Daten). Es ist dem Benutzer über das GUI (Graphical User Interface) möglich, jeden beliebigen Punkt auf diesem Globus stufenlos zu zoomen und zu betrachten, dabei werden abhängig von der Sichthöhe immer bessere Bilder geladen. Außerdem können Vektordaten aus verschiedenen Bereichen, z. B. Straßen- oder Tourismusinformationen (2D) sowie komplexe 3D Modelle von Gebäuden als Layer über eine Ebenenverwaltung dazu geschaltet werden. Die neuesten Versionen von GE erlauben sogar eine direkte Adressen- oder Koordinateneingabe, mit der der gesuchte Ort automatisch angeflogen wird. Zudem gibt es die Funktion eines Routenplaners, eine Suchmöglichkeit nach verschiedenen Branchen sowie vielen anderen Points of interest (POI). Die Basisversion und die anderen verfügbaren Versionen sind proprietäre Software. Dies stellt Software dar, bei der eine natürliche oder juristische Person die alleinigen 7

16 Software Vergleich Eigentumsrechte an dieser Software hält und anderen gleichzeitig das Kopieren, Weitergeben, Verändern oder Studieren derselben verbietet. In den meisten Fällen wird bei solcher Software auch der Quelltext vom Rechteinhaber geheim gehalten oder nur unter restriktiven Bedingungen verfügbar gemacht (WIKIPEDIA 2007). Die Basisversion darf nicht weiter gegeben werden, kann aber kostenlos vom Google-Server herunter geladen werden, hier ähnelt die Lizenz der Basisversion den Bestimmungen von Freeware. Die gebührenpflichtigen Varianten werden aus der Basisversion über ein Upgrade aktiviert oder müssen komplett neu installiert werden. Wie bereits erwähnt ist die Basisversion für den privaten Gebrauch kostenfrei. Sie ist an den Benutzer adressiert, der eine virtuelle Reise unternehmen will oder einen ungestörten Blick in Nachbars Garten werfen möchte. Die Plus-Version wird gegen eine Jahresgebühr von derzeit 20US$ angeboten und ist an Hobby-Kartographen gerichtet. Die Pro-Variante ist für den professionellen und kommerziellen Einsatz gedacht. Das Visualisieren, Analysieren sowie Präsentieren von Geodaten wird durch verschiedene Erweiterungen vereinfacht. Diese Version wird für 400US$/Jahr bereitgestellt. Zusätzlich gibt es eine Enterprise-Version für Unternehmen. Google Earth Enterprise bedient Geschäftskunden mit eigenem Datenbestand, der auf dedizierten Servern angeboten werden soll. Es werden keine Preise für diesen Service genannt. Alle Versionen (Tab. 2.2) beruhen jedoch auf dem gleichen Bildmaterial (GOOGLE EARTH 2007). 8

17 Software Vergleich Basisversion Google Earth Plus Google Earth Pro Google Earth Enterprise Kostenloser Download im Internet Drucken mit einer Auflösung von 1000 X 1000 Pixeln Support nur über Web Kosten: 20US$ pro Jahr Schneller Netzwerkzugang GPS Datenimport Drucken mit einer Auflösung von 1200 X 1200 Pixeln Support über Web und (nur Installations- und Serverprobleme) Import von bis zu 100 Ortskoordinaten oder Adressen aus CSV-Dateien Kosten: 400US$ pro Jahr Import von Daten in größeren Mengen (bis zu 2500 Koordinaten oder Adressen) Drucken mit einer Auflösung von 2400 X 2400 Pixeln Support über Web, und Telefon Messen von Flächen möglich Erwerb zusätzlicher Module für je 200$ möglich o GIS Data Importing Module (Shapefile oder TAB- Format) o Premium Printing Module (4800 X 4800 Pixel) o Movie Making Module (Export als wmf) o GDT Traffic Counts Data (aktuelle Verkehrsdaten) o NRB Shopping Center Data (Informationen zu den USA-Einkaufszentren) Google Earth Fusion: Werkzeug zur Intergration von Punkt-, Raster-, GIS- und Geländedaten Google Earth Server: Streamt die Daten zur Clientsoftware (Google Earth EC) Google Earth EC (Enterprise Client): Erweiterte Software zum Betrachten, Bearbeiten und Ausdrucken Tab. 2.2 Google Earth Versionen (GOOGLE EARTH 2007) 9

18 Software Vergleich Das GUI und seine Funktionen Der Standardbildschirm von Google Earth ist in drei Hauptsegmente unterteilt (Abb. 2.3). Die Menüleiste im üblichen Windows-Layout, die Seitenleiste, die wiederum in die Bereiche SUCHEN, ORTE und EBENEN aufgeteilt ist, und das Darstellungsfenster in dem die virtuelle Erde, eine Statuszeile und der Kompass angezeigt werden. Wird der Kompass mit der Maus angefahren, so erweitern sich seine Funktionen um einige Navigationselemente. Außerdem kann das Darstellungsfenster um ein Gitternetz und eine Übersichtskarte erweitert werden (Menü ANSICHT -> Gitternetz bzw. Übersichtskarte). SUCHEN Adressen- und Koordinateneingabe Kompass Statuszeile Abb. 2.3 Das Google Earth GUI Die wichtigsten Funktionen des GE befinden sich in der Seitenleiste: Im oberen Teil der Seitenleiste können unter SUCHEN Adressen, Ortsbezeichnungen oder auch geographische Koordinaten eingegeben werden. Unter dem Reiter ANFLIEGEN findet GE die dazugehörige Position und fliegt diesen Ort selbstständig an. Unter BRANCHEN kann noch zusätzlich eine Branche eingegeben werden, wie z. B. Hotels oder Kinos. Die Ergebnisse erscheinen nach dem Anfliegen der Position als Icons. Des Weiteren werden alle gefundenen Zusatzinformationen, wie die genaue Adresse, Link zur Homepage oder 10

19 Software Vergleich Telefonnummer in einem Fenster angezeigt. Die Aufgabe von einer Art verortete Gelbe Seiten wird hier ansatzweise gut gelöst. Der Reiter WEGBESCHREIBUNG erfüllt die Aufgabe eines Routenplaners, die genaue Wegbeschreibung erscheint im dem darunter liegendem Fenster. Alle drei Reiter können mehrere Suchergebnisse bzw. mehrere Stationen einer berechneten Route liefern, diese Stationen können dann mit dem Tour-Tool bequem nacheinander angeflogen werden. Das Fenster ORTE in der Seitenleiste (Abb. 2.4) ermöglicht eine einfache Navigation und Darstellung der PlaceMarks (Ortsmarke) sowie der 3D-Modelle, die über die Zeit gespeichert wurden. Es ist in zwei Bereiche unterteilt. MEINE ORTE beinhaltet alles was gespeichert ist. MEINE ORTE kann zur MeineOrte.KMZ exportiert werden. TEMPORÄRE ORTE umfasst alles was bei der aktuellen Sitzung neu dazu gekommen ist. Wenn eine GE-Sitzung geschlossen wird und es neue PlaceMarks bzw. 3D-Modelle in dem Ordner TEMPORÄRE ORTE gibt, wird MEINE ORTE nach einer kurzen Abfrage um diese neuen Objekte erweitert. Alle Objekte die im Fenster ORTE angeklickt sind, können mit dem Tour-Tool angeflogen werden. Das Segment EBENEN ist für die Ebenenverwaltung der georeferenzierten Daten zuständig. Hier können die verschiedenen Datenpools, die von GE bereitgestellt werden, dazugeschaltet werden. Zu den interessantesten Layern gehören das Gelände, 3D-Gebäude, und Straßen. Abb. 2.4 GE Seitenleiste Die Menüleiste ist mit den Menüpunkten Datei, Bearbeiten und Ansicht analog zu klassischen Windowsprogrammen aufgebaut. Der Menüpunkt Tools bietet einige Unterpunkte die erwähnenswert sind: 11

20 Software Vergleich Das LINEAL bietet ein einfaches aber sinnvolles Werkzeug um Entfernungen zu messen und Größen schätzen zu können. Abhängig von der GE-Version, mit der gearbeitet wird, können folgende Mess-Tools genutzt werden: Messen einer Linie oder eines Pfads (alle GE-Versionen) Messen eines Kreises oder eines Polygons (GE PRO) Der Unterpunkt GPS erlaubt es GPS-Daten (Wegepunkte, Tracks, Routen) in das Programm zu importieren, um sie dann im GE zu betrachten (nur in den Versionen PLUS, PRO und EC).TOUR ABSPIELEN ist gleichwertig mit den Play-Tasten in der Seitenleiste. Ein neues Feature stellt der in GE integrierte Flugsimulator dar. Hier kann der Benutzer zwischen einem Düsenjäger oder einem Propellerflugzeug wählen. Die Steuerung ist nicht trivial und benötigt etwas Übung. Der Simulator wird entweder im Menü oder mit der Strg + ALT + A Tastenkombination gestartet. Abb. 2.5 Menüunterpunkt OPTIONEN Unter OPTIONEN (Abb. 2.5) finden sich wichtige Einstellmöglichkeiten, die abhängig von der Hardware vorzunehmen sind, um sich möglichst komfortabel im GE zu bewegen. Die anisotrope Filterung (Methode zum Filtern von Pixeln beim Textur-Mapping) im Reiter 3D-ANSICHT sollte z. B. ausgeschaltet bleiben, wenn die Grafikkarte weniger als 32 MB Speicherkapazität verfügt. Darüber hinaus kann hier die Längeneinheit und die Darstellungsart der geographischen Koordinaten festgelegt werden. Die Höhenverstärkung (Überhöhung des Geländes) lässt sich um einen Faktor zwischen 0,5 und 3,0 manipulieren. Der Reiter CACHE verwaltet den Speicher, der für GE freigegeben werden soll, unter TOUREN können einige Toureneigenschaften beeinflusst werden. 12

21 Software Vergleich Der Menüpunkt HINZUFÜGEN listet alles auf, was der GE-Nutzer selbst in das System hinzufügen kann. Es findet also ein Datenimport statt. Beginnend bei Ordnern, die das Sortieren der POI erleichtern, über PlaceMarks bis zu Pfaden, Polygonen und ganzen 3D-Modellen. Zudem gibt es noch die Möglichkeit Bild-Overlays in das System zu implementieren. Es ist möglich im GE eigenes Bildmaterial zu verwenden und es auf das Geländemodell der Erde zu projizieren. Dies macht natürlich nur Sinn, wenn diese Bilder qualitativ besser sind, als die von GE zur Verfügung gestellten. Ein interessantes Beispiel dafür sind großflächige Bild-Overlays des Mondes, die auf den GE-Globus projiziert eine Weltraumszene nachempfinden. Die wiederum z. B. zur Präsentation eines mit SketchUp modellierten Raumschiffs benutzt werden kann. Über den Menüunterpunkt Netzwerk-Link können Serverinhalte dargestellt werden. Alles was in GE eingefügt wird bleibt erstmal nur für den Nutzer sichtbar. Es findet kein Export der Daten an einen Server oder ähnliches statt. Es gibt jedoch Möglichkeiten um sich mit Gleichgesinnten auszutauschen (Kapitel ). HILFE ist selbsterklärend und verweist auf einige Hilfestellungen, Versions-, und Lizenzhinweise sowie Updates und Upgrades. Ein wichtiger Punkt ist der Hinweis auf die sehr schnell wachsende GE-Community Navigation Die Steuerung ist intuitiv und leicht zu erlernen. Es können zur Navigation die Maus, die Tastatur und der eingeblendete Kompass (Abb. 2.6) benutzt werden. Es gibt drei verschiedene Navigationsmodi: Trackball-Navigationsmodus verwenden (standardmäßig aktiviert) Dieser Modus ist standardmäßig aktiviert, wenn Google Earth gestartet wird. Direkt angesprochen wird dieser Modus mit der Tastenkombination Strg +T. Der Modus ist aktiv, wenn der Navigations-Cursor die Form einer Hand hat. Navigationsmodus "Klicken-und-Zoomen" verwenden Aktiviert wird der Navigationsmodus mit: (Windows und Linux) Tools -> Optionen -> Navigation -> Klicken-und-Zoomen. Wenn sich der 3D-Viewer in diesem Navigationsmodus befindet, wird der Cursor als Fadenkreuz dargestellt. Dabei ist die Navigation mit der Maus eingeschränkt. Das Klicken mit der linken bzw. rechten Maustaste zoomt um eine feste Distanz heran oder heraus. Zum Verschieben und Drehen werden die Navigationsbedienelemente verwendet. 13

22 Software Vergleich G-Force-Navigationsmodus verwenden (erweitert) Das Wechseln in diesen Navigationsmodus kann direkt mit der Tastenkombination: Strg + G erfolgen. Dieser Modus ist aktiv, wenn der Navigations-Cursor die Form eines Flugzeugs hat. Die Navigationselemente behalten ihre Funktionen, mit der Maus kann die Sicht wie in einem Flugzeug gesteuert werden. Bei gedrückter, linker Maustaste wird die Richtung angegeben, bei gedrückter rechter Maustaste wird vor- bzw. rückwärts beschleunigt. Der Modus ähnelt einem Flugsimulator - benötigt jedoch etwas Übung und die Steuerung ist in Bodennähe schwer zu bedienen. Abb. 2.6 Navigationskompass 1. Neigungs-Schieberegler ändert die Neigung des Geländes. 2. Joystick bewegt den Mittelpunkt der Ansicht. 3. Richtungspfeile verschieben die Ansicht. 4. N-Button des Kompass richtet den Globus nach Norden aus. 5. Zoom-Schieberegler zoomt herein oder heraus. 6. Navigationsring dreht die Ansicht. Außerdem kann der Globus leicht angeschubst werden, indem die linke Maustaste gedrückt und nach einer kurzen Bewegung des Mauscursors die Taste wieder losgelassen wird. Ein weiterer Klick beendet den Flug. 14

23 Software Vergleich Die folgenden Tastenkombinationen steuern die Navigation im Viewer (Tab.2.3). Tastatur Maus im Trckball- NaviModus Ansicht verschieben Die Pfeiltasten Die linke Maustaste drücken und das Bild ziehen Zoomen Strg + Aufwärtspfeil bzw. Abwärtspfeil Mit den Scrollrad wird in das Bild hinein oder heraus gezoomt / rechte Maustaste + Maus voroder rückwärts bewegen Ansicht neigen Umschalt + Aufwärtspfeil bzw. Abwärtspfeil Bei gedrücktem Mausrad die Maus vor- oder rückwärts bewegen Ansicht drehen (nicht unterstützt) Bei gedrücktem Mausrad die Maus links oder rechts bewegen / Strg- Taste + Scrollrad Tab. 2.3 Tastenkombinationen (GOOGLE EARTH 2007) Daten Im Juni 2006 betrug die Größe der Datenbank ca. 70,5 Terrabyte groß, davon 70 TB Bilddaten und 500 GB Indexdateien. Nach mehreren großen Updates wird der Umfang z. Zt. auf über 150 TB geschätzt. Bei GE werden ständig sehr große Datenmengen gestreamt, um einen konstanten Flug zu gewährleisten. Das Streaming der Daten, ist der Kern des Erfolgs. GE nutzt bei seinem Streamingverfahren eine direkte Datenübertragung, was sich auch in der kurzen Verzögerung der Bilddaten widerspiegelt (PILARSKI & ZEIDLER 2007). Direkt bedeutet in diesem Fall, dass keine Middleware (Zwischenanwendung) für die Kommunikation zwischen Anwendung und Betriebssystem eingesetzt wird und die Netzwerk-Standardprotokolle TCP / IP und HTTP gradewegs angesprochen werden (IRMSCHER 2007). Diese Vorgehensweise macht das System zwar schnell aber nur eingeschränkt plattformunabhängig. 15

24 Software Vergleich Für die elegante Darstellung der Bilder beim Zoomen wurde sehr wahrscheinlich die Bildpyramidentechnik angewandt, bei der ein Bildausschnitt in mehreren Auflösungen vorliegt. Außerdem wird bei den Übergängen die Transparenz der Bilder angepasst Das Bildmaterial Google zeichnet sich vor allem durch seine Bilder und dem homogenen Erstgesamteindruck aus. Was beim Programmstart so überzeugend wirkt, wird beim Zoomen sehr schnell zum Flickenteppich. Abb. 2.7 Lagefehler bei GE Qualitativ sehr gute Bilder liegen übergangslos neben Bildern minderer Qualität. Erst bei weiterem Zoomen werden bessere Bilder nachgeladen und die Erdoberfläche erscheint wieder konformer. Dies liegt daran, dass die Daten von verschiedenen Anbietern stammen, die jeweils nur bestimmte Auflösungen liefern. Problematisch wird es mit zunehmender Bodennähe, wenn Satellitenbilder mit Luftbildern, die immer eine deutlich bessere Auflösung haben, verknüpft werden. Es ist fast unmöglich die Aufnahmen übergangslos zu verbinden, wodurch im Übergangsbereich ein unruhiger Gesamteindruck entsteht. Des Weiteren ist davon auszugehen, dass die besser aufgelösten Bilder eine höhere Lagegenauigkeit aufweisen und somit Lagefehler besonders bei einem Übergang zwischen Satellitenund Luftbild aber auch bei Luftbildern unterschiedlicher Güte auftreten werden. Abbildung 2.7 zeigt einen solchen Fehler an der Stadtgrenze Duisburg / Oberhausen. Werden in der Zukunft Luftbilder einheitlicher Güte flächendeckend für Europa oder zumindest Deutschland vorliegen, so sollte ein Teil der vorhandenen Probleme mit der geometrischen Genauigkeit wegfallen (LÖHR 2006). 16

25 Software Vergleich Das verwendete Bildmaterial lässt sich an Hand der Angabe über die Copyrights nicht eindeutig einem Unternehmen und somit einem Sensor und einer bestimmten Auflösung zuordnen. Dies liegt vor allem an den spärlichen Metadaten, die nur ansatzweise in einer Textzeile im Darstellungsfenster dargestellt werden. So wird zum Beispiel in einer Sichthöhe von 4500 km Image NASA und Image 2007 TerraMetrics angezeigt. Da die NASA über eine große Palette von Erderkundungssatelliten im Orbit verfügt ist die Zuordnung nicht eindeutig. So gestaltet sich auch die Situation mit anderen Lieferanten der Rasterdaten. Die Schlussfolgerung, dass 2007 für die Aktualität der Bilder steht, ist ebenfalls nicht zutreffend. Es handelt sich hierbei vielmehr um Angaben zu den Copyrights der Bilder. Es hat sich jedoch rausgestellt, dass Image NASA für Satellitenbilder steht die mit dem Landsat TM (Thematic Mapper) Sensor gemacht wurden (Tabelle 2.4). Dieser Sensor wurde im Landsat 5 Satelliten verbaut und liefert eine Auflösung von 30 Metern. TerraMetrics steht ebenfalls für ein Unternehmen und beliefert GE mit Aufnahmen des Landsat 7 Satelliten mit einer Auflösung von 15 Meter / Pixel (USGS 2007a). Die beiden Datenquellen stellen die Grundversorgung mit Satellitenbildern für GE dar und repräsentieren die erste Auflösungsstufe. Satellit Landsat 7 Startdatum Trägerrakete Delta II Umlaufbahn sonnensynchron Höhe 705km Sensoren panchromatisch 15m/Pixel multispektral 30m/Pixel thermal 60m/Pixel Tab. 2.4 Daten des Landsat 7-Satelliten 17

26 Software Vergleich Satellit Quickbird II Startdatum Trägerrakete Delta II Umlaufbahn sonnensynchron Höhe 450km Sensoren panchromatisch 60cm/Pixel multispektral 2,4m/Pixel Tab. 2.5 Daten des Quickbird II-Satelliten DigitalGlobe-Daten werden ab 100 km Flughöhe abgerufen, haben Anfangs eine Auflösung von 15 Meter / Pixel. Zudem liefert DigitalGlobe Bilder, mit denen viele der städtischen und stark bevölkerten Gebiete der Erde mit einer Auflösung von cm / Pixel abgedeckt sind. Die Aufnahmen stammen vom hauseigenen QuickBird II-Satelliten (Tabelle 2.5) und werden mittels Image Fusion oder Pan-Sharpening aus panchromatischen (60cm / Pixel) und multispektralen Bildern (2,4 m / Pixel) zusammengesetzt. In diesen Bereichen kann man bis auf unter 300 m zoomen, ohne dass die Bilder unscharf werden (DIGITALGLOBE 2007). Die dritte und letzte Auflösungsstufe bieten Firmen wie AeroWest oder GeoContent (für Deutschland). Diese Unternehmen sind spezialisiert in der flugzeug- oder hubschraubergetragenen Photogrammetrie und liefern Luftbilder in einer Auflösung von 15 cm. Die besten Luftbilder, die bei GE zu finden sind, haben eine Auflösung von 8 cm / Pixel. Sie beschränken sich jedoch auf kleine Bereiche, wie z. B. Berlin und Siegburg. Um alle Ballungsräume der Erde in der dritten Auflösungsstufe zu erfassen, sind eine ganze Reihe von solchen großen und mittelgroßen Unternehmen bei GE involviert. Laut eigenen Angaben kauft Google die neusten auf dem Markt verfügbaren Daten ein und integriert sie regelmäßig in GE (GOOGLE EARTH 2007). GE zeigt uns die Erde in der Zentralprojektion (d. h., mit einem im Endlichen liegenden Projektionszentrum) und nicht in der Orthogonalprojektion. Die Bilder sind dennoch Orthophotos die auf das Geländemodell projiziert werden. Jedes Pixel des Orthophotos behält seine Koordinate, die entstandenen Lücken bekommen interpolierte Farbwerte und Koordinaten. Als Referenzellipsoid dient das WGS84. 18

27 Software Vergleich Höheninformationen Die für die Darstellung der dritten Dimension benötigten Daten für das Festland und größere Inseln, stammen aus der Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) der NASA. Die SRTMission ermöglichte zum ersten Mal eine präzisere dreidimensionale Ansicht der Erde aus dem Weltall, für Gebiete zwischen 60 nördlicher und 58 südlicher Breite, zu generieren. Die Rasterweite dieser Daten beträgt ca. 30 m bei einer absoluten vertikalen Genauigkeit von ± 16 Metern (relative Genauigkeit ± 6 m) (DLR 2007). Um das Datenvolumen jedoch klein zu halten, wird bei GE eine Rasterweite von durchschnittlich 60 m verwendet. Das generelle Problem bei solchen Messverfahren lässt sich am besten mit einer Grafik (Abb. 2.8) erklären. Hier fallen unstetige Formen durch das Raster und der Datensatz entspricht nicht der Realität. GE hat aber sein Höhenmodell an besonders kritischen Stellen um Daten aus anderen Quellen erweitert, die vom GE nicht weiter genannt werden. Zudem wurde zusätzlich das Raster der o. g. SRTMission verdichtet. Abb. 2.8 Prinzip der SRTM Messung (Wikipedia 2007) Gebiete der Erde die außerhalb von 60 bzw. 58 Gra d liegen, wurden wahrscheinlich mit Daten aus dem GTOPO30 des USGS (United States Geological Survey) abgedeckt. Dieses Modell wurde 1996 erstellt und enthält weltweite Höhen im Abstand von 30 Bogensekunden. (ca. 1 Kilometer) Die vertikale Genauigkeit ist mit ± 160 m angegeben. Die Geländeform des Meeresbodens wird mittels der Schummerung dargestellt (USGS 2007b). 19

28 Software Vergleich Die Daten liefern eine Erdoberfläche samt aller Landschaftselemente, besonders Bebauung und Vegetation. Messfehler sowie die teilweise fehlende Nachbearbeitung der Daten führen zur sehr schwankenden Qualität des DGMs (LÖHR 2006). Das Beispiel in Abb. 2.9 zeigt offensichtliche Fehler des DGMs. Es handelt sich hier um ein einzelnes 80 m hohes Gebäude (Gasometer in Oberhausen), welches in die Berechnung des DGM voll eingegangen ist. Das DOM wird hier also ohne spezielle Korrekturen als ein DGM eingesetzt. Es besteht für den Benutzer keine Möglichkeit das DGM zu korrigieren. Dies könnte ein Hinweis auf die Haltung der Datensätze sein. Abb. 2.9 Fehler des GE-DGMs Ein einmal über die Dreiecksvermaschung berechnetes TIN (Triangulated Irregular Network) beansprucht viel weniger Speicherplatz und ist schneller geladen als rasterförmig verteilte Höhenpunkte aus denen noch ein Gelände generiert werden muss (LÖHR 2006). Der Nachteil ist, dass aus einem TIN keine einzelnen (fehlerhaften) Punkte gelöscht oder bearbeitet werden können. Die Ausgangsdaten müssen zunächst korrigiert und dann erst ein neues TIN berechnet werden. Dies könnte den Nutzer schnell überfordern. Wird das Gelände in der Ebenenverwaltung eingeschaltet, so wird ein DGM in die Darstellung mit einbezogen. Die Oberfläche ist dann nicht mehr auf den Meeresspiegel bezogen, sondern folgt den jeweiligen Geländeformen. Die darüber liegenden Luftbilder werden verzerrt auf dem DGM abgebildet. Zusätzlich wird dann die Geländehöhe für die Position des Cursors am unteren Bildrand eingeblendet. 20

29 Software Vergleich Daten Import / Export Wie bereits erwähnt können bei GE Fremddaten importiert werden. Diese Daten sind anfangs nur einfache PlaceMarks oder Routen. Es können jedoch auch komplexe 3D-Modelle werden, die mittels SketchUp oder einem anderen KML-Editor erstellt wurden. Über Umwege können auch DXF-Dateien eingelesen werden, indem sie in die SketchUp 5 Version importiert und im KML oder KMZ Format exportiert werden. GIS-Importfunktionen stehen nur bei der Plus- und Enterprise-Version zur Verfügung. Hier können Vektordaten aus typischen GIS-Formaten oder aus Textdateien in Verbindung mit Excel-Tabellen eingelesen werden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit eigene Daten zu exportieren und zu veröffentlichen. Einfache Objekte (Pfade, PlaceMarks), die selbst im GE produziert wurden, werden mittels Rechtsklick und Speichern unter zu einer KML- bzw. KMZ-Datei zusammen gefasst. Diese Datei kann dann weiter gegeben oder auf der eigenen Internetseite zum Download bereitgestellt werden. Das Veröffentlichen mit Google gestaltet sich etwas komplizierter. Als erstes wird ein Googl -Account benötigt. Über diesen Account werden alle Modelle eines Benutzers verwaltet. Alle Objekte, die hier entweder über GE oder SketchUp hochgeladen werden, können dann ab sofort in einem Katalog (3D Warehouse) gesucht und gefunden werden. Eine einfache Möglichkeit die Position von Modellen zu finden bietet der 3D Warehouse Network Link. Der Link öffnet eine Datei, die im GE geladen wird und Positionen von Warehouse Modellen als Signatur in Form eines kleinen Häuschens anzeigt. Ein Klick auf die Signatur erlaubt das Herunterladen des Modells nach GE. An dieser Stelle müssen auch die zahlreichen Foren erwähnt werden, die sich hauptsächlich mit dem Tauschen von interessanten PlaceMarks beschäftigen und somit einen wichtigen Teil zum Datenaustausch beitragen. Hier bekommt der Anfänger schnelle Hilfe und ein umfangreiches Basiswissen vermittelt. Anspruchsvolle Fragen bleiben jedoch oft unbeantwortet. Die US-Community ist da zurzeit besser informiert. 21

30 Software Vergleich Mit SketchUp georeferenziertes Modell Google Account ( accounts/newaccount) 3D Warehouse Zugriff über Network Link in Google Earth ( kmz/3d_warehouse_de.kmz) Zugriff direkt über das 3D Warehouse ( m/3dwarehouse/) Abb Ablaufschema der Publikation eigener 3D-Modelle mit Google 22

31 Software Vergleich Die Beschreibungssprache KML Die Keyhole Markup Language wurde schon vor der Übernahme durch Google von der Firma Keyhole entwickelt. KML basiert auf XML und ist eine Sprache um geographische Objekte und ihre graphische Präsentation zu definieren. KML unterstützt nur grundlegende Geometrietypen wie Punkt, Linie, Fläche und Kamerapositionen und wurde bis zu der Version 2.0 in ihrer ursprünglichen Form eingesetzt. Mittlerweile gibt es die Versionen 2.1 und 2.2 Beta. Es folgt eine Beschreibung der Versionen 2.0 und 2.1, deren Unterschiede im Dateiaufbau sowie in der Modellhaltung. Die Version 2.2, die sich im BETA Status befindet, bringt bis jetzt (Stand: August 2007) nur einige neue Tags mit sich und wird nicht weiter kommentiert. KML 2.0 Wie bereits erwähnt wird bei KML die geometrische Ausprägung von Objekten in einer TAG-Struktur definiert. Als Beispiel für eine einfache Geometrie wird ein PlaceMark erläutert. Exportiert in eine KML- Datei und mit einem Text- Editor geöffnet, wird der Aufbau der KML- Datei des PlaceMarks sichtbar. <?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <kml xmlns=" <Document> <name>gasometer Fehler.kml</name> <Placemark> <name>gasometer Fehler</name> <visibility>0</visibility> <LookAt> <longitude> </longitude> <latitude> </latitude> <altitude>0</altitude> <range> </range> <tilt> </tilt> <heading> </heading> </LookAt> <styleurl>#msn_ylw-pushpin2</styleurl> <Point> <coordinates> , ,0</coordinates> 23

32 Software Vergleich </Point> </Placemark> </Document> </kml> Anhand des PlaceMarks wird hier der generelle Aufbau einer KML-Datei beschreiben. KML besteht wie HTML aus einer TAG-Struktur, alle Tags müssen einen öffnenden und einen schließenden Tag haben. Der <Header> gibt den Namen der Datei an, der darauf folgende Tag <PlaceMark> beschreibt allgemein Punkte, Linien, Polygone auf der Oberfläche. Im Beispiel ist es jedoch nur ein Punkt. <LookAt> steht für die Kameraposition. <Tilt> gibt die Neigung an, <Heading> die Richtung der Betrachtung. Mit <Point> wird der Bezugspunkt festgelegt. Mit weiteren Tags wie <Polygon>, <outerboudaryis>, <innerboudaryis> werden über Flächen Bauwerksmodelle beschrieben. Stilvereinbarungen werden mit <Style> und z. B. <IconStyle> getroffen. Erläuterungen zu weiteren Tags finden sich z. B. in (KML DOKUMENTATION 2007). KML 2.1 Beginnend mit der Publikation der GE Version 4 (Beta) kann GE auch Phototexturen verarbeiten, wozu schon im Vorfeld eine Erweiterung der Beschreibungssprache nötig wurde. Die Mitarbeiter von GE haben sich mit KML und COLLADA für eine Symbiose zweier Formate entschieden (KML 2.1). Das ausgewählte COLLADA Format, welches von der Spielindustrie entwickelt wurde, transportiert um sog. Assets (Modelle, Texturen, Sounds, Scripts u. a.) zwischen verschiedenen Applikationen verlustfrei. Sollten also in der Zukunft noch mehr als nur Texturen bei GE zu sehen oder zu hören sein, dann ist das COLLADA Format dafür bestens geeignet (POMASKA 2007). Mit der KML 2.1 Version wird KML als eine Art Erweiterung des COLLADA Formats (ebenfalls XML basiert) eingesetzt (Abb. 2.11). Die KML ist dann bei GE nur für die Position der Objekte auf der Erdoberfläche verantwortlich (GE COMMUNITY 2007b). 24

33 Software Vergleich Abb Aufbau einer KMZ-Datei ab KML 2.1 Das 3D-Modell an sich wird in einer COLLADA-Datei gespeichert, die zusammen mit einer Referenzdatei für die Texturen und den Texturen selbst gepackt die KMZ-Datei ergeben (WEHRLE & SCHROTTER 2007). Alle Modelle können bei Bedarf komplett in der alten Form aus SketchUp exportiert werden. Die Umstellung auf das neue KML-COLLADA Format bringt einige Probleme mit sich. Viele PlugIns müssen neu geschrieben werden und das in COLLADA abgelegte Modell ist nicht so schnell nachvollziehbar wie in KML. Unter KML waren die Körper in Flächen aufgeteilt, alle Eckpunkte hatten eigene geografische Koordinaten. COLLADA speichert die Modelle als Dreiecke in lokalen Koordinaten ab. Erst bei der Darstellung in GE werden die COLLADA Modelle über einen Punkt in GE georeferenziert. Eine manuelle Bearbeitung, wie z. B. eine Anpassung eines Modells an ein GE-Gelände (Kapitel ), gestaltet sich schwierig. Der grafische Aufbau eines COLLADA Modells im GE verläuft jedoch erfahrungsgemäß schneller, als der des gleichen Modells in reiner KML-Form. Somit wirkt der Flug flüssiger und es können gleichzeitig mehrere Modelle dargestellt werden, ohne dass der Flug zu stocken beginnt. Negativ aufgefallen ist, dass durch die neuen Möglichkeiten der Texturierung die Modelle sehr schnell, sehr groß werden können. Hält man sich aber an gewisse Regeln bleibt die KMZ-Datei angenehm klein (Kapitel 3.6.1). Beachtet man, dass die meisten der GE-Modelle durch das Internet veröffentlicht werden, kann die Größe der KMZ-Datei ein Problem werden. Ein großer Vorteil zeigt sich bei der Verwendung fremder Modelle, die z. B. aus VRML oder X3D nach COLLADA exportiert werden. Hier werden sie in die KML Dateistruktur integriert und über die doc.kml georeferenziert. Demnach können auch andere Modellierwerkzeuge als nur SketchUp verwendet werden (Abb. 2.12). Außerdem bietet KML 2.1 durch neue TAGS eine große Palette an innovativen Möglichkeiten. 25

34 Software Vergleich SKETCHUP DOC.KML TEXTURES.TXT *.KMZ GOOGLE EARTH IMAGES MODELS/*.DAE ANDERES MODELLIER- WERKZEUG *.DAE MODELL IN COLLADA Abb Implementierung fremder Modelle bei GE Perspektiven Mit den im Kapitel genannten Funktionalitäten bietet GE eine sehr große und weiter wachsende Anzahl an Werkzeugen. Wurde GE anfangs nur als ein Visualisierungsinstrument für Punktdaten genutzt, hauptsächlich in den Bereichen Tourismus und Freizeit, so entwickelt es sich mit seinen offenen Schnittstellen zu einem Alleskönner. Angefangen bei einem Rundflug um die Welt, über eine Wegbeschreibung in Kombination mit einer Suchmaschinenfunktion, in der z. B. Dienstleistungen angeboten werden (LBS) oder Werbefläche vermietet wird, bis zur Präsentation bereits existierender Gebäude, Bauten aus der Zukunft oder auch der Vergangenheit, ist Vieles möglich. Die jetzt schon großen Datenmengen, die in Layern dazugeschaltet werden können, werden in der Zukunft dazu führen GE als GIS-Frontend nutzen zu können. Doch im Moment sind in dieser Hinsicht, wegen der stark schwankenden Genauigkeit und fehlender Metadaten, die Dienste von GE nicht zu gebrauchen. 26

35 Software Vergleich Refinanzierung Vorerst finanziert sich GE mit den Gebühren der nicht kostenlosen Versionen. Werbung in der virtuellen 3D Welt soll in Zukunft folgen. Des Weiteren kann der Browser für die kostenpflichtige Darstellung und Überwachung von Schiffen, LKWs usw. eingesetzt werden. Zeitgleich werden die personalintensiven Arbeiten (z. B. Erstellung von 3D-Modellen) auf die Nutzer verlagert. 27

36 Software Vergleich Windows Live Maps (Virtual Earth) Windows Live Maps (Map Control Version 5, Stand:Juli 2007) bildet mit Beginn seiner Veröffentlichung das Gegenstück zu Google Maps. Mit dem PlugIn Virtual Earth 3D erweitert sich der Web Service um die Möglichkeiten der 3D Darstellung der Erde und steht somit in Konkurrenz mit Google Earth. Im Gegensatz zu GE benutzt Virtual Earth (VE) einen Web-Browser für seine Präsentation. Im Vorfeld muss jedoch eine Zwischenanwendung, die NET-Framework (ca. 88Mb) von Microsoft (MS), sowie das VE PlugIn selbst installiert werden. Der Download der einzelnen Installationskomponenten (Abb. 2.13) erfolgt automatisch, wenn versucht wird die 3D-Ansicht im Browser zu aktivieren. Internet Browser VE 3D PlugIn NET - Framework Abb Installationskomponenten VE Ferner ist VE eine AJAX-Web Anwendung, die es ermöglicht, Teile einer HTML-Seite oder Daten zu laden, ohne die Seite komplett neu aufzurufen (WIKIPEDIA 2007). Die VE Plattform ist als ein Web Map Service (WMS) konzipiert und versorgt viele Dienste mit Visualisierungsmöglichkeiten eigener Daten bzw. Suchergebnisse. Zu diesen Diensten gehören neben der U.S. Air Force auch kleinere kommerzielle und private Webseiten, wie z. B. Harley-Davidson (VE 2007b). Die einfache Einbindung der VE Plattform in jede Webseite basiert auf der API Technik (Application Programming Interface, englisch für Programmierschnittstelle). Alle Dienste haben eins gemeinsam: sie wollen ortsbezogene Informationen weitergeben. Mit einer Karte (2D oder 3D) auf der die jeweilige Position markiert ist, funktioniert es am besten. In dieser Hinsicht ähnelt VE Google Maps. Es bietet darüber hinaus aber noch einige zusätzliche Features (SPATIALPOINT 2007). Virtual Earth entwickelte sich aus dem MapPoint Projekt von Microsoft. MapPoint war ein Offlinesystem für Reiseplanung, also ein Routenplaner. Implementiert im Windows Live Local erfüllt VE diese Funktion ebenfalls. Aufbauend auf den schon bestehenden interaktiven Straßenkarten und Adressinformationen wurden als erstes Orthophotos in VE hinzugefügt. Durch Schrägaufnahmen der Pictometry (in VE BirdEye-View) ist eine 2,5 D-Option geschaffen worden. Die dritte Dimension wurde ähnlich wie in GE durch einen 3D Globus eingeführt (VE 2007a). 28

37 Software Vergleich Das GUI und seine Funktionen Da das GUI sich in Abhängigkeit von dem jeweiligen Dienst stark unterscheiden kann, werden hier nur das Darstellungsfenster sowie die grundlegenden Funktionen anhand der Implementierung im Windows Live Local erläutert. Der Dienst wird mit der Eingabe folgender URL gestartet. Suchfunktionen Zoom- Panel Kompass s Abb Das Virtual Earth GUI Die Web-Seite (Abb. 2.14) ist in drei Hauptbereiche unterteilt. Der obere Balken bietet verschiedene Suchfunktionen. So steht z. B der Button Business für eine ortsbezogene Branchensuche, People erinnert an eine Suche im Telefonbuch und Maps sucht nach Adressen und Ortsbezeichnungen. Es ist jedoch zu bemängeln, dass bis auf die Maps -Suche keine andere Suchfunktion für Deutschland Ergebnisse liefert. Es scheint sogar, dass nur die USA in der VE-Datenbank eingebunden sind. Davon abgesehen erscheinen die Suchergebnisse untereinander im linken Seitenteil des Browsers und zugleich in der Karte im Darstellungsfenster. Es werden maximal zehn Ergebnisse angezeigt. Hat man jedoch einen sehr großen Kartenausschnitt vor sich, so konzentrieren sich die Treffer um die Mitte des Darstellungsfensters. In der rechten Ecke des Browsers finden sich drei Links. HELP öffnet ein Hilfefenster, jedoch ausschließlich auf Englisch, und OPTIONS bietet sehr sparsam 29

38 Software Vergleich gehaltene Einstellungsmöglichkeiten für die Suchfunktionen, Navigation sowie die Darstellung der 3D-Modelle im 3D-Modus. Es ist aber bei den beschränkten Einstellungsmöglichkeiten zu bedenken, dass VE komplett im Browser implementiert ohne eine extra Software, mit Ausnahme der NET-Framework, die für das Streaming der Daten zuständig ist, funktioniert. SIGN IN verlinkt auf die Windows Live Account Seite. Hier kann ein Account angelegt werden, um z. B. PushPins (PlaceMarks im GE) usw. zu speichern. Mit dem Account sind aber auch andere Dienste von Microsoft nutzbar. Im Darstellungsfenster sind ein Navigationskompass sowie ein Zoom-Panel (Abb. 2.15) zu finden, in dem die drei Layer KARTE, LUFTBILD und die HYBRIDE Darstellung gewählt werden können. Die 2D und 3D Ansichten sind streng von einander getrennt, was eine eindeutige Aussage über die geometrischen Eigenschaften der verwendeten Orthophotos zulässt. In der rechten unteren Ecke ist ein Maßstab eingeblendet sowie spärliche Informationen zu den gerade betrachteten Bildern. Die über dem Darstellungsfenster sichtbaren Menüpunkte ermöglichen die Verwaltung der PushPins, die Bedienung eines Routenplaners mit einer Staumeldefunktion, die jedoch nur auf die USA begrenzt ist, und eine sehr sparsame Export- und Druckfunktion. Der einzig interessante Menüpunkt LOCATE ME soll die Position des Surfers auf dem Globus ermitteln, ist aber in der Praxis sehr ungenau. Die geografischen Koordinaten und die Höhe des gerade Abb Zoom- Panel bei VE gewählten Punktes der Erdoberfläche werden in der Statuszeile des Browsers angezeigt Navigation Die Navigation gestaltet sich bei VE erstaunlich komfortabel. Da bei VE der virtuelle Flug fast nicht realisiert wurde, hat man keine Probleme mit nur einem Navigationsmodus die Möglichkeiten voll auszuschöpfen. Mit gedrückter linker Maustaste verschiebt man den Globus. Gezoomt wird mit dem Scrollrad oder dem Schieber im Zoom- Panel. In der 3D Ansicht besteht zusätzlich die Möglichkeit das Bild zu neigen. Dazu wird in der linken, unteren Ecke des Darstellungsfensters ein Navigationskompass eingeblendet. Außerdem ist es möglich die Neigung mit der Strg-Taste und der Maus auszuführen. Die Strg-Taste 30