Diplomanden-Kolloquium

Transkript

1 Diplomanden-Kolloquium Vergleichende Untersuchung zum Aufbau, zur Funktionalität und zur Nutzung aktueller Earth-Browser sowie exemplarische Erstellung einer 3D- Szene mit dem Konstruktionsprogramm Google SketchUp Marek Koppel

2 Gliederung Earth Browser Systeme und Eigenschaften Daten im Vergleich Datenimport / Visualisierung fremder Daten Funktion von 3D-Modellen in Earth- Browsern

3 Gliederung 3D-Modellierung am Beispiel von Google SketchUp Keyhole MarkUp Language Integration von 3D-Objekten in GE Visualisierungsbeispiel Fazit

4 Earth Browser Was ist ein Earth Browser? Ein Browser der ein geografisches Ordnungssystem über den Planeten Erde unterstützt. 2D / 3D? - z. Beispiel: Map24 (2D) Google Maps (2D) Google Earth (3D) NASA World Wind (3D) Virtual Earth 3D (3D)

5 Earth Browser Entwickelt von der Wirtschaft als WebMapping- Anwendungen Um global Geodaten zu visualisieren, analysieren und zu präsentieren Finanziert durch Werbung und gebührenpflichtige Versionen

6 Systeme und Eigenschaften Zeitliche Entwicklung System Erste Veröffentlichung NASA World Wind 2004 Google Maps Google Earth Virtual Earth

7 Systeme und Eigenschaften NASA World Wind

8 Systeme und Eigenschaften Google Earth

9 Systeme und Eigenschaften Virtual Earth

10 Systeme und Eigenschaften Grundeigenschaften Freie Navigation Zoom- / Scrollfunktionen Positionierung über geogr. Koordinaten (WGS 84) Einfache Messwerkzeuge (2D) Einfache Adressabfragen / z. T. Routenplanerfunktionalität Einbindung fremder Geodaten

11 Systeme und Eigenschaften NASA World Wind (NWW) Entwickelt von der NASA für Bildungszwecke Innovative Ideen 3D Planeten des Sonnensystems Tiefer Blick ins Universum

12 Systeme und Eigenschaften NASA World Wind (NWW) Mit dem geringstem finanziellen Aufwand aufgebaut Kostenlos und nicht kommerziell orientiert

13 Systeme und Eigenschaften Google Earth (GE) Entwickelt von Keyhole Corp., 2004 von Google aufgekauft Momentan das beste Datenmaterial für Europa Weit verbreitet ( GE-Installationen) Einfache Publizierung / Erhebung der Daten mittels KML-Format

14 Systeme und Eigenschaften Google Earth (GE) Integrierter Flugsimulator -> 3D-Engine wie bei 3D-Shootern -> vollwertiger VR- Viewer Bietet ein kostenloses Modellierwerkzeug an SketchUp (SU) Für den nicht kommerziellen Gebrauch kostenlos

15 Systeme und Eigenschaften Virtual Earth (VE) Ein Microsoft (MS) Produkt Darstellung im Web-Browser Innovative Technik, z. B. BirdEye-View

16 Systeme und Eigenschaften Virtual Earth (VE) Starke finanzielle Unterstützung durch MS Stellt ein 3D-Modellierwerkzeug zur Verfügung Leichte Implementierung in benutzereigenen Web-Seiten

17 Daten im Vergleich Bilddaten zur Texturierung der Erdoberfläche Orthophotos Karten Höhendaten zur Definition des Geländemodells Vektordaten zur 3D-Objektdefinition

18 Daten im Vergleich - Bilddaten NWW GE VE Satellitenbilder Terra & Aqua Sat. (1-0.5km/Pixel) Landsat 5 Landsat 5 (30m/Pixel) Landsat 7 (15m/Pixel) Landsat 5 (30m/Pixel) Landsat 7 (15m/Pixel) (30/Pixel) Landsat 7 (15m/Pixel) QuickBird 2 (0.6m/Pixel) QuickBird 2 (0.6m/Pixel) Luftbilder Freie Aufnahmen der US-Regierung (1-0.25m/Pixel) Verschiedene Unternehmen ( m/ Pixel) Freie Aufnahmen der US-Regierung (1-0.25m/Pixel) VEXCEL / Pictometry & andere ( m/Pixel)

19 Daten im Vergleich - BirdEyeView Pictometry Bis zu 12 Kameras werden gleichzeitig ausgelöst (bei VE nur 5) Es werden 11 (bei VE 4) Schräg- und eine Senkrechtaufnahme produziert Als Ergebnis kann z. B. ein Gebäude aus mehreren Perspektiven betrachtet werden

20 Daten im Vergleich - BirdEyeView Pictometry wird genutzt zur Ableitung von Gebäudehöhen, -texturen und Orthophotos

21 Daten im Vergleich - Höhendaten Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) Deckt Gebiete zwischen 60 nördlicher und 58 südlicher Breite ab Absolute vertikale Genauigkeit ± 16 m Relative vertikale Genauigkeit ± 6 m Punktrasterweite variiert zwischen m

22 Daten im Vergleich - Höhendaten GTOPO30 Modell Deckt die übrigen Gebiete ab Vertikale Genauigkeit ± 160 m Rasterweite 1 km

23 Daten im Vergleich - Vektordaten NWW GE VE Codierung KML 2.0 KML 2.2 3DXML Komplexität Nur Punkte Komplexe 3D-Objekte Komplexe 3D-Objekte Texturierung möglich X X

24 Datenimport / Visualisierung fremder Daten NWW bietet einen KML 2.0-Importer Eingeschränkte Funktionalität (nur Punkte) VE stellt ein funktionsarmes Modellierwerkzeug zur Verfügung (VE-3DVIA) Kein Zugriff auf die erstellte Daten Kein Import eigener Daten möglich GE hat SU Umfangreiche Modellierungsmöglichkeiten Als Schnittstelle zwischen verschiedenen 3D- Modellierungsprogrammen einsetzbar Viele GE-PlugIns bei professioneller GIS-/CAD- Software garantieren die Darstellung in GE

25 Funktion von 3D-Modellen in Earth-Browsern Warum 3D-Modelle in Earth-Browsern? Steigerung der Realitätsnähe Größerer Informationsgehalt durch die dritte Dimension Bessere Orientierung vor Ort

26 3D-Modellierung am Beispiel von Google SketchUp Klassisches CAD-Programm 0 bis 3-dimensionale Konstruktionselemente SketchUp 0 bis 2-dimensionale Konstruktionselemente Wesentliche Werkzeuge: Fläche Extrusion

27 3D-Modellierung am Beispiel von Google SketchUp Unabhängige Geometrie Export in KML

28 Keyhole MarkUp Language (KML) KML basiert auf XML, wobei KMZ eine gepackte KML-Datei ist Definiert geographische Objekte und ihre graphische Präsentation Unterstützt nur grundlegende Geometrietypen (Punkt, Linie, Fläche) Geometrie wurde bis zur Version 2.0 vollständig in KML abgebildet Ab der 2.1 Version wurde die Objektgeometrie aus dem KML-Quellcode entfernt und in COLLADA abgelegt

29 Keyhole MarkUp Language (KML) KML 2.0 Geometrie einfach zu manipulieren (mittels Texteditor) Einfache Dateistruktur Keine Phototexturen Schwierige Weiternutzung der KML 2.0- Modelle

30 Keyhole MarkUp Language (KML) KML 2.0 Quellcode (Geometrie) Ein geschlossenes Polygon definiert eine Fläche Die einzelnen Punkte des Polygons sind in geogr. Koordinaten abgelegt, somit auch georeferenziert

31 Keyhole MarkUp Language (KML) KML 2.1 Photorealistische Texturierung möglich Einfache Georeferenzierung (mittels doc.kml-datei) Implementierung von COLLADA-Modellen möglich Offen für weitere Assets (Texturen, Sounds etc.) Komplexe Dateistruktur Geometrie nicht mehr im Texteditor nachvollziehbar Viele GE-PlugIns unterstützen kein KML 2.1

32 Keyhole MarkUp Language (KML) Georeferenzierung und Texturzuweisung KML 2.1 Dateistruktur KML / KMZ Doc.kml Textures.Txt IMAGES MODELS/ *.dae Texturen (Rasterdaten) Modellgeometrie

33 Integration von 3D-Objekten in GE Der generelle Weg Modellierung und Georeferenzierung in SketchUp Veröffentlichung des Modells im 3D- Warehouse Publikation des Modells im KMZ- Format und / oder auf eigener Webseite

34 Integration von 3D-Objekten in GE Besonderheiten & Probleme Ein Problem stellt die Qualität des GE-DGMs dar SRTM-Daten liefern ein zu ungenaues Abbild der Erdoberfläche 3D-Gebäudemodelle passen höhenmäßig nicht auf das GE-Gelände -> schwebende Darstellung der Modelle in GE

35 Integration von 3D-Objekten in GE Besonderheiten & Probleme Ein schwebendes Modell in GE

36 Integration von 3D-Objekten in GE Besonderheiten & Probleme Als Lösung bieten sich drei Möglichkeiten an: Ein eigenes besseres DGM

37 Integration von 3D-Objekten in GE Besonderheiten & Probleme Eine Anpassung der Modelle an das GE-DGM Aufliegende Darstellung der Modelle Realitätsnaher Eindruck Verfälschte Modellgeometrie Keine Texturen, da KML 2.0

38 Integration von 3D-Objekten in GE Besonderheiten & Probleme Unterkellern der Modelle (empfohlen von SketchUp) Keine schwebenden Modelle Realitätsnaher Eindruck Texturen möglich Schlecht bei flachen Objekten -> hier macht der Keller den größten Teil des Modells aus

39 Integration von 3D-Objekten in GE Besonderheiten & Probleme Ein weiteres Problem ist die mäßige Geocodierung -> Schlechte Positionierungsgenauigkeit Speziell bei automatischer, koordinatenmäßiger Georeferezierung von Modellen

40 Integration von 3D-Objekten in GE Besonderheiten & Probleme Minimierung des Effekts in GE Bestimmung einer mittleren Abweichung im Bereich der zu referenzierenden Objekte Anbringung von Korrekturwerten an die Ausgangskoordinaten Die Ausgangskoordinaten werden also verschlechtert um die Positionierungsgenauigkeit in GE zu verbessern.

41 Visualisierung einer komplexen 3D-Szene in GE

42 Fazit Earth Browser Primäre Aufgabe bleibt vorerst die Visualisierung 3D-Modelle dienen nur der Steigerung der Realitätsnähe Keine Analysen möglich Unklare Korrektheit / Aktualität der Daten machen die Earth-Browser zur Zeit nicht GIS-adäquat

43 Fazit SketchUp Schon in der kostenlosen Version ein leistungsstarkes Modellierwerkzeug Kann als Schnittstelle zwischen GE und anderen CAD-Produkten eingesetzt werden Einfache und intuitive Bedienung Ersetzt nicht die Funktionalitäten eines klassischen CAD-Programms