ALKIS - 3D. Die dritte Dimension im amtlichen Vermessungswesen Deutschlands
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- Samuel Kolbe
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1 Die dritte Dimension im amtlichen Vermessungswesen Deutschlands Beschlusslage bei der AdV Produktdefinition der AdV Aktivitäten der Bundesländer CityGML-Profile 3D-Modellierung im AAA-Schema Basisschema Fachschema Gemeinsamkeiten und Unterschiede INSPIRE ALKIS - 3D ALKIS - 3D Beschlusslage bei der AdV AdV Plenumsbeschluß vom September 2009 Beschluss 121/10 gemäß Nr. 5.1 der GO-AdV Digitale Oberflächenmodelle Die Erfassung, die Modellierung und der Nachweis der Gebäude für die geotopographische Landesaufnahme und die Führung des Liegenschaftskatasters ist eine Kernaufgabe des Amtlichen deutschen Vermessungswesens. Dazu gehört auch die dritte Dimension. 1. Zielstellung Die AdV strebt an, dazu 3D-Gebäudemodelle bereitzustellen. Der Aufbau von 3D-Gebäudemodellen kann in zwei Realisierungsstufen erfolgen: 1. Realisierungsstufe LoD 1 (Blockmodell bzw. Klötzchenmodell) Es wird angestrebt, LoD 1 ab 2013 bundesweit einheitlich bereitzustellen. 2. Realisierungsstufe LoD 2 (Blockmodell bzw. Klötzchenmodell mit Standarddachformen). Es ist wünschenswert, dass in den Ländern mittelfristig LoD 2 bereit stehen. Eine terminliche Präzisierung für die bundesweite Verfügbarkeit erfolgt von 2013 an. 2. Weiteres Vorgehen Die Arbeitskreise GT und LK werden beauftragt, dem AdV-Plenum für die Beschlussfassung auf der 122. Tagung ein 3D-Fachschema für 3D-Gebäudemodelle vorzulegen. Die TF PRM wird beauftragt, dem AdV-Plenum für die Beschlussfassung auf der 122. Tagung einen Vorschlag für ein bundesweites Vertriebskonzept sowie zur Einordnung der 3D-Gebäudemodelle in die AdV-Gebührenrichtlinie vorzulegen. 3. Betroffenheit anderer AdV-Beschlüsse Entfällt 1
2 ALKIS - 3D Beschlusslage bei der AdV Die AdV strebt an, dazu 3D-Gebäudemodelle bereitzustellen. Der Aufbau von 3D-Gebäudemodellen kann in zwei Realisierungsstufen erfolgen: 1. Realisierungsstufe LoD 1 (Klötzchenmodell): Es wird angestrebt, LoD1 ab 2013 bundesweit einheitlich bereitzustellen. 2. Realisierungsstufe LoD 2 (Standarddachformen): Eine terminliche Präzisierung für die bundesweite Verfügbarkeit erfolgt von 2013 an. Produktdefinition der AdV Produktstandard Erweiterung des Hausumrings um die dritte Dimension, angereichert mit Attributen des 2D-Gebäudes Grundriss wird beim LoD1 und dem LoD2 im Grundsatz dem 2D-Gebäude entnommen Abweichungen zwischen dem Gebäudegrundriss aus dem Liegenschaftskataster und der Bodenfläche des 3D-Gebäudes sind aber möglich (nur aus Airborne Laserscan) Nur geschlossene Körperobjekte Standardisierte Dachform in LoD 2 Semantische Begrenzungsflächen in LoD 2 Metadaten für Qualitätsangaben Versch. Abgabeformate (CityGML, Shape, ) 2
3 Aktivitäten der Bundesländer Ergebnisse einer Umfrage der AdV-PG DGM/DOM Filebasiert: Schleswig-Holstein Bremen Hamburg Niedersachsen Nordrhein-Westfalen Sonderlösung: Bayern Brandenburg Datenbank: Thüringen Hessen Rheinland-Pfalz Saarland Sachsen Baden-Württemberg Mecklenburg-Vorpommern Nordrhein-Westfalen CityGML - Profile 3
4 CityGML Profile der AdV CityGML v1.0 Appearance (app) 12 Module CityObjectGroup (grp) GML keine Qualitätsangaben Generics (gen) kein Versionierungs- bzw. Historisierungskonzept bereits viele Stadtmodelle vorhanden Internationaler Standard Building (bldg) CityFurniture (frn) LandUse (luse) Transportation (tran) Vegetation (veg) WaterBody (wtr) TexturedSurface (tex) Relief (dem) CityGMLBase (core) CityGML Profile der AdV Inhalt Qualitätsangaben (Metadaten) - Höhengenauigkeit - Bezugspunkt der Dachhöhe (z.b. First, etc.) - Bezugspunkt der Bodenhöhe (z.b. tiefster Gebäudepunkt) - verwendetes DGM zur Ermittlung der Bodenhöhe Schema - core, bldg, gen, appearance - GML-Profil für LoD 1 (LoD 2 To Do) - vertikales/horizontales Profil - nur restrictions - deutsche ExternalCodelists abgestimmt mit ALKIS Beispieldatensätze (LoD1, 2) AdV-CityGML-Profile LoD 1, 2 Appearance (app) CityObjectGroup (grp) Generics (gen) Metadaten Building (bldg) CityFurniture (frn) LandUse (luse) Transportation (tran) Vegetation (veg) WaterBody (wtr) TexturedSurface (tex) Relief (dem) CityGMLBase (core) 4
5 CityGML - Profile AdV-CityGML-Profile Warum CityGML-Profile? Das CityGML-Profil ist in seiner Struktur und seinem Format dem AAA- Schema ähnlich. Interessierte Länder können sofort beginnen Gebäudemodelle aufzubauen und im CityGML-Schema abzuspeichern und zu vertreiben. Diese Daten können später leicht ins AAA-Schema migriert werden. Somit ist man unabhängig von dem Zeitpunkt der AAA-Einführung als Realisierung der GeoinfoDok 7.0. Die AdV-CityGML-Profile für das LoD1 und das LoD2 sind bereits erstellt und stehen zur Verfügung. ALKIS - 3D AAA - Schemaergänzung 5
6 ALKIS - 3D Motivation und Vorteile Die Datenpflege und Fortführung erfolgt kostengünstig im Rahmen der Fortführung des ALKIS. Redundanzfreie Informationen (2D 3D) Viele Kommunen bauen für eigene Zwecke detaillierte Projektmodelle im LoD 2-3 auf. Die Erhöhung des Detaillierungsgrades wurde mit nicht unerheblichem manuellem Aufwand erreicht. Basisschema-Erweiterung bereits 2006 AAA - Basisschema class Vortrag1 AAA_Unabhaengige Geometrie 3D:: AU_GeometrieObjekt_3D + position: AU_Geometrie_3D AAA_Unabhaengige Geometrie 3D:: AU_ObjektMitUnabhaengigerGeometrie_3D AA_REO_3D AX_Bauteil3D + objekthoehe: AX_RelativeHoehe [1..*] + durchfahrtshoehe: Length [0..1] + geschosshoeheuebergrund: AA_MassOderNullListe_3D [0..1] + geschosshoeheuntergrund: AA_MassOderNullListe_3D [0..1] + qualitaetdachhoehe: AX_DQDachhoehe [0..1] + qualitaetbodenhohe: AX_DQBodenhoehe [0..1] + umbauterraum: Volume [0..1] «type» AX_Gebaeude_Kerndaten + anzahlderoberirdischengeschosse: Integer [0..1] + anzahlderunterirdischengeschosse: Integer [0..1] + baujahr: Integer [0..*] + qualitaetsangaben: AX_DQMitDatenerhebung [0..1] + dachart: CharacterString [0..1] + dachform: AX_Dachform [0..1] + hochhaus: Boolean [0..1] + lagezurerdoberflaeche: AX_LageZurErdoberflaeche [0..1] 1..* 0..* +hat +gehoertzu AX_GebaeudeInstallation3D + funktion: AX_FunktionGebaeudeInstallation3D «datatype» AAA_Unabhaengige Geometrie 3D::AU_Geometrie_3D + koerper: GM_Solid + mehrfachlinie: AA_MehrfachLinienGeometrie_3D + mehrfachflaeche: AA_MehrfachFlaechenGeometrie_3D + mehrfachpunkt: AA_Punktgeometrie_3D + umring: GM_SurfaceBoundary + tin: GM_TriangulatedSurface Geometrietypen 6
7 AAA - Fachschema class Havanna1 AU_GeometrieObjekt_3D AX_Bauteil3D + objekthoehe: AX_RelativeHoehe [1..*] + durchfahrtshoehe: Length [0..1] + geschosshoeheuebergrund: AA_MassOderNullListe_3D [0..1] + geschosshoeheuntergrund: AA_MassOderNullListe_3D [0..1] + qualitaetdachhoehe: AX_DQDachhoehe [0..1] + qualitaetbodenhohe: AX_DQBodenhoehe [0..1] + umbauterraum: Volume [0..1] Gebäude/Bauteil +hat 0..* +bestehtaus 0..* +gehoertzu 1 +haengtzusammenmit 0..1 AG_Objekt +beziehtsichauf 0..1 AG_Flaechenobjekt Angaben zum Gebäude::AX_Bauteil + bauart: AX_Bauart_Bauteil + objekthoehe: AX_RelativeHoehe [1..*] + durchfahrtshoehe: Length [0..1] «type» AX_Gebaeude_Kerndaten + anzahlderoberirdischengeschosse: Integer [0..1] + anzahlderunterirdischengeschosse: Integer [0..1] + baujahr: Integer [0..*] + qualitaetsangaben: AX_DQMitDatenerhebung [0..1] + dachart: CharacterString [0..1] + dachform: AX_Dachform [0..1] + hochhaus: Boolean [0..1] + lagezurerdoberflaeche: AX_LageZurErdoberflaeche [0..1] Angaben zum Gebäude::AX_Gebaeude + baujahr: Integer [0..*] + bauweise: AX_Bauweise_Gebaeude [0..1] + dachgeschossausbau: AX_Dachgeschossausbau_Gebaeude [0..1] + gebaeudefunktion: AX_Gebaeudefunktion + gebaeudekennzeichen: CharacterString [0..1] + geschossflaeche: Area [0..1] + grundflaeche: Area [0..1] + name: CharacterString [0..*] + nutzung: AX_Nutzung_Gebaeude [0..*] + weiteregebaeudefunktion: AX_Weitere_Gebaeudefunktion [0..*] +gehoertzu zustand: AX_Zustand_Gebaeude [0..1] «datatype» AX_Relativ ehoehe «codelist» AX_UntererBezugspunktGebaeudehoehe «codelist» AX_ObererBezugspunktGebaeudehoehe + hoehe: length + untererbezugspunkt: AX_UntererBezugspunktGebaeudehoehe [0..1] + obererbezugspunkt: AX_ObererBezugspunktGebaeudehoehe [0..1] «enumeration» AX_LageZurErdoberflaeche Unter der Erdoberfläche = 1200 Aufgeständert = Hauseingang/ Eingangstür = mittlere Höhe Verschnitt Gebäude mit Gelände = höchster Punkt Verschnitt Gebäude mit Gelände = niedrigster Punkt Verschnitt Gebäude mit Gelände = mittlere Taufhöhe (Schnitt aufgehendes Mauerwerk mit Dachhaut) = mittlere Giebelhöhe = mittlere Höhe der Dachkanten = höchste Traufhöhe (Schnitt aufgehendes Mauerwerk mit Dachhaut) = höchster Punkt der Dachaufbauten = höchste Dachkante = niedrigste Traufhöhe (Schnitt aufgehendes Mauerwerk mit Dachhaut) = niedringste Dachkante = First = 1800 AAA - Fachschema Migration GID => GID 7.0 Variante 1-1xBuilding, 2x BuildingPart Gebäude mit 2 Bauteilen in AAA v x Bauteil3D in AAA v7.0 Variante 1-1xBuilding (ohne Geom.), 3x BuildingPart Building mit BuildingPart in CityGML 7
8 AAA - Fachschema LoD 2, 3 class Vortrag2 AX_Bodenflaeche3D AX_Wandflaeche3D AX_Dachflaeche3D AX_Abschlussflaeche3D AU_ObjektMitUnabhaengigerGeometrie_3D AAA_Unabhaengige Geometrie 3D:: AU_MehrfachFlaechenObjekt_3D AX_Begrenzugsflaeche3D Nur planare Flächen + position: AA_MehrfachFlaechenGeometrie_3D +istenthaltenin * +wirdbegrenztdurch AX_Oeffung3D AX_Tuer3D +hat 0..* AX_Fenster3D +begrenzt 1 AX_Bauteil3D AU_GeometrieObjekt_3D AX_Gebaeude_Kerndaten + durchfahrtshoehe: Length [0..1] + geschosshoeheuebergrund: AA_MassOderNullListe_3D [0..1] + geschosshoeheuntergrund: AA_MassOderNullListe_3D [0..1] + qualitaetdachhoehe: AX_DQDachhoehe [0..1] + qualitaetbodenhohe: AX_DQBodenhoehe [0..1] AAA - Fachschema class Bauw erke, Einrichtungen, Anlagen 3D «type» Bauwerke, Einrichtungen und sonstige Angaben:: +beziehtsichauf +hat3d AX_BauwerkeEinrichtungenUndSonstigeAngaben 1 0..* + qualitaetsangaben: AX_DQMitDatenerhebung [0..1] «type» AX_BauwerkeEinrichtungenUndSonstigeAngaben3D + qualitaetsangabendachhoehe: AX_DQDachhoehe [0..1] + qualitaetsangabenbodenhoehe: AX_DQBodenhoehe [0..1] AX_BauwerkEinrichtungAnlage3D +gehoertzubauwerk_3d 0..* +gehoertzu 0..* +hatbauwerk_3d 0..* AU_ObjektMitUnabhaengigerGeometrie_3D AAA_Unabhaengige Geometrie 3D:: AU_GeometrieObjekt_3D + position: AU_Geometrie_3D +hat 1..* Angaben zum Gebäude 3D:: AX_GebaeudeInstallation3D + funktion: AX_FunktionGebaeudeInstallation3D 8
9 AAA - Fachschema weitere wesentliche Eigenschaften der GeoInfoDok 7.0 Implizite Geometrie in Präsentationsobjekten ISO-konforme Modellierung der Qualitätsangaben (ISO 19115) Datenherkunft und Herstellungsprozess für Dachhöhe und Bodenhöhe Bezugspunkt für die Dachhöhe Lagedatenqualität aus 2D-Objekt Constraints Übernahme des Versionierungs- und Historienkonzeptes von ALKIS Übernahme des Fortführungskonzepts von ALKIS (AdV und NRW) Digitales Geländemodell aus GeoInfoDok (Überarbeitung) ALKIS - 3D AAA Aktuell basierend auf GML 3.2 AAA -Basisschema, AAA - Fachschema Versionierung/ Historisierung jedes AA_REO aggregiert genau eine Geometrie Fortführungskonzept unter Verwendung des WFS-T Modellart WFS, WFS-T, WFS-Ext WFS Gemeinsamkeiten GML-Anwendungsschema Modellierung unter Berücksichtigung der Vorgaben des ISO/TC 211 in Form der Normfamilie Unterteilung des Gesamtschemas Modell zur Repräsentation der geometrischen, topologischen und semantischeneigenschaften von Geobasis- und Geofachdaten Selektion von Objekten unter Verwendung des Filterencoding Untergliederung nach Inhalt und Detaillierungsgrad CityGML Aktuell basierend auf GML Vertikale Modularisierung Kein Versionierungs- / Historisierungskonzept Instanzen aggregieren eine, mehrere oder keine Geometrie Reines WFS-T, ohne Fortführungskonzept LoD WFS, WFS-T 9
10 AAA - Fachschema Zukünftige Aktivitäten 1. Beschreibung der Schnittstelle für die Abgabe der LoD1 und LoD2 - Gebäude an die Zentrale Stelle Hauskoordinaten, Hausumringe 2. Erstellung von Modellierungsbeispielen für das LoD2, um einen einheitlichen Standard der LoD2 - Daten in den Ländern zu erreichen. In Zusammenarbeit mit der AG Qualität der SIG 3D INSPIRE 10
11 INSPIRE Mapping - Table Auftrag des AAA-Revisionsausschusses Nachweis der INSPIRE-Konformität der CityGML-Profile und der AAA- Modellierung durch Vergeich mit D2.8.III.2 INSPIRE Data Specification on Building Draft Guidelines und OpenGIS City Geography Markup Language (CityGML) Encoding Standard Gegenüberstellung auf Ebene Feature (z.b. bldg:building - AX_Bauteil3D) Attributes/Values (_AbstractBuilding::function gehoertzu::ax_gebaeude::gebaeudefunktion) Assoziation (_AbstractBuilding::lod1Solid - AU_Geometrie_3D::AU_Geometrieobjekt_3D::position) constraints (Jedes Gebäude hat mindestens ein Bauteil3D.) INSPIRE Mapping - Table - Insgesamt haben die CityGML-Profile 218 Attribute bzw. Relationen. - Dem gegenüber stehen 101 Attribute bzw. Relationen des AAA - Schemas. - Die in 3 optionalen CityGML-Attributen (_AbstractBuilding::yearOfDemolition, _AbstractBuilding::usage, app:colorplusopacity) enthaltenen Informationen sind weder direkt noch indirekt in die 3D-Erweiterung des AAA -Schemas zu migrieren. - Das optionale AAA -Attribut AX_Material3D::aktualitaet ist nicht durch Migration der CityGML - Instanzen zu belegen. 11
12 INSPIRE Mapping - Table - Die AAA -Klasse AX_BauwerkEinrichtungAnlage3D mit 14 Attributen bzw.relationen ist nicht durch Schematransformation der CityGML Instanzen(Version 1.0) zu belegen. Für eine zukünftige Version der CityGML-Spezifikation ist die Modellierung einer speziellen Objektart für Bauwerke,die nicht in die Definition der Objektart _AbstractBuildung hineinpassen, geplant. - Diese 3D-Klasse aus dem INSPIRE-Profil Core3D (OtherConstruction) findetsich aber im AAA -Schema (AX_BauwerkEinrichtungAnlage3D) mit 29 Attributen bzw. Relationen. Alle Schemata haben Vor- und Nachteile. CityGML und ALKIS-3D nehmen Anregungen für Verbesserungen in neuen Versionen auf! Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! Dipl.-Ing. Sprecher AG ALKIS -3D Katasteramt Ressortleiter ALKIS Tel Fax Ulrich.Gruber@Kreis-Recklinghausen.de Kurt-Schumacher-Allee Recklinghausen 12
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