OGC-konforme Services für 3D-Stadtmodelle

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1 OGC-konforme Services für 3D-Stadtmodelle Jürgen DÖLLNER Hasso-Plattner-Institut Universität Potsdam

2 Einführung Zum Begriff Service-Oriented Architectures Service-Oriented Architecture - A paradigm for organizing and utilizing distributed capabilities that may be under the control of different ownership domains. It provides a uniform means to offer, discover, interact with and use capabilities to produce desired effects consistent with measurable preconditions and expectations. [OASIS] Architekturkonzept für den Entwurf verteilter Systeme - Funktionale Dekomposition eines verteilten Systems in lose gekoppelte Services - Anwendungsorientierung in der Architektur wird ersetzt durch Nutzer- und Prozess-Orientierung Standardisierung - Im Kontext Geoinformation: OGC stellt verschiedene Standards für Service Interfaces, Data Models und Encodings bereit, die insbes. die Interoperabilität von Services grundlegen - Relativ hohe Akzeptanz dieser Standardisierung innerhalb des Kontexts (im Gegensatz zur Situation in anderen Kontexten) 2

3 Einführung Zum Begriff Service-Oriented Architectures OGC Services and Standards 3

4 Einführung Potentiale der Service-Oriented Architectures - OGC-Services werden in weiten Teilen für grundlegende Operationen (z.b. Bereitstellung von Geodaten) eingesetzt - OGC-Services sind bislang nur in geringem Umfang im Bereich der Anwendungsfunktionalität eingesetzt - Potentiale liegen insbesondere bei der Anwendungsentwicklung für das Internet und für leichtgewichtige Clients - Potential liegt auch im Bereich der interaktiven, hochqualitativen 3DGeovisualisierung Monolithic applications Information silos Advanced visualizations Proprietary access SOA OGC W3C Photorealism as maxim Composite applications, Mashups Advanced computational tools Lightweight clients, Mobile devices Distributed geodata J. Döllner 4

5 Grundlagen einer service-orientierten Architektur SOA Layer Model Vier fundamentale Service-Kategorien im Layer-Modell 5

6 Grundlagen einer service-orientierten Architektur SOA Layer Model Für Anwendungen von zentraler Bedeutung: Übergang zwischen Funktions- und Prozess-Layer Visualisierung Pipeline betrifft grundsätzlich den Interaktions-, Prozess- und Funktionslayer 6

7 Grundlagen einer service-orientierten Architektur SOA Layer Model Beispiele konkreter Services in den einzelnen Layern: 7

8 Grundlagen einer service-orientierten Architektur SOA Layer Model: Data Layer Bereitstellung und Zugriff auf heterogene, massive Geodaten Layer Unterstützung durch Services überwiegend gegeben LOD-Zugriff und Multiresolution Representation bislang kaum gelöst 8

9 Grundlagen einer service-orientierten Architektur SOA Layer Model: Functionality Layer Implementierung wesentlicher Visualisierungsfunktionen (Filtering, Mapping, Rendering) Bislang als geschlossene Einheit in klassischen monolithischen Softwaresystemen implementiert Problematisch: Performance, Granularität, Wiederverwendung, Reife,... 9

10 Grundlagen einer service-orientierten Architektur SOA Layer Model: Process Layer Implementierung wesentlicher Anwendungsfunktionen Bislang in klassischen monolithischen Softwaresystemen eng gekoppelt Problematisch: Performance, Granularität, Wiederverwendung, Reife,... 10

11 Grundlagen einer service-orientierten Architektur SOA Layer Model: Interaction Layer Implementierung des User-Interfaces und der Anwendung auf der jeweiligen Zielplattform Problematisch: Bandbreite, Verfügbarkeit, Verlässlichkeit, Peformance der zugrundeliegenden Services 11

12 SOA für Geovisualisierungsanwendungen Idee: Entwicklung grundlegender Komponenten für die SOA-basierte Anwendungsentwicklung Modell-Integrationsservice Modell-Fusionsservice Modell-Generalisierungsservice 3D-Portrayal-Services (z. B. WPVS++) 12

13 SOA für Geovisualisierungsanwendungen Generalisierungsservice (laufende Forschungsarbeit) - Musterbeispiel eines semantik-basierte, rein rechnenden Services - Kapselung und Bereitstellung komplexer Funktionalität 13

14 SOA für Geovisualisierungsanwendungen Annotationsservice (laufende Forschungsarbeit) - Ermöglicht die interaktive Zusammenarbeit mehrerer Nutzer innerhalb eines gemeinsamen Stadtmodells; unterstützt georeferenzierte Kommentare/Annotationen - Gekapselt als Service; implementiert auf Basis von WFS/WFS-T 14

15 SOA für Geovisualisierungsanwendungen Interaktive 3D-Portrayal-Services - Zentrale Frage ist, wer das 3D-Rendering leistet: Client oder Server? Welche Bandbreite- Anforderung ist realistisch im Fall photorealistischer, hochgenauer 3D-Modelle?... - Drei Ansätze für Portrayal-Service-Architektur: Mapping/Rendering ist vollständig Aufgabe des Client (thick client) Mapping durch den Server, Rendering durch den Client (medium client) Mapping/Rendering durch den Server; Anzeige durch den Client (thin client) 15

16 SOA für Geovisualisierungsanwendungen WPVS : Einfachster Fall eines 3D-Portrayal-Services Umsetzung als Thin-Client Beispiel: WPVS des LandXplorer-Systems. 3D-Berliner-Stadtmodell, Berlin Partner GmbH/Senat f. Wirtschaft) 16

17 SOA für Geovisualisierungsanwendungen WPVS++ : Prototyp eines neuen Typs von 3D-Portrayal-Service - Idee: Höchste Grafikqualität auf den Client mit strikt beschränkter Übertragungskomplexität unabhängig von der Modellkomplexität (!) und mit voller Interaktivität. - Kennzeichen 3D-Rendering serverseitig mit spezialisierter,dezidierter Hardware Leichtgewichtige Client-Anwendung (iphone, Internet) Intelligente Navigation und Interaktion Hohe Performance auf Grundlage von Bilddaten-Streaming - Konzept Serverseitige Konstruktion von Cube-Maps Clientseitige Rekonstruktion der virtuellen Umgebung durch image-based modeling Encoding von Objekt-, Fach- und Geometrie-Eigenschaften als zusätzliche Datenlayer, die spezialisierte Fachfunktionen auf den Clients ermöglichen 17

18 SOA für Geovisualisierungsanwendungen WPVS++ Server: Bereitstellung von kodierten, komprimierter Cube-Maps mit mehreren Informationsschichten (RGB, N, Z, ObjectID) Leichtgewichtige 3D-Anwendung auf dem Client, die bildbasiert die virtuelle Umgebung rekonstruiert (Rendering) und den Interaktionsprozess kontrolliert Weiter übernimmt der Client ggf. bestimmte Fachfunktionalität, soweit diese auf Grundlage der gelieferten Informationen berechenbar ist. Towards Advanced and Interactive Web Perspective View Services. HAGEDORN, HILDEBRANDT & DÖLLNER. 4th International 3D GeoInfo Workshop, Lecture Notes in Geoinformation and Cartography, Springer, (to appear) 18

19 Ausblick OGC-konforme Services für 3D-Stadtmodelle - Funktions-, Prozess- und Interaktionsservices sind derzeit für 3D-Stadtmodelle am Markt kaum verfügbar. - Mit diesen Services wird zukünftig die fachspezifische Nutzung und Einbindung von virtuellen 3D- Stadtmodelle in Service-orientierte Systeme effizient möglich werden. - Die zentrale Wertschöpfung aus diesen Modellen wird über ihre Verknüpfung mit und Bereitstellung durch derartige Services grundlegend ermöglicht. - Bausteine für diese Entwicklung bilden Modelltransformations-/Fusions-Services (z.b. Generalisierung, Reparatur,...) Interaktionsservices (z.b. Kollaborations-/Annotationsservices) Interaktive, bildbasierte 3D-Viewing-Services (z.b. WPVS) Laufende Forschungsarbeiten zum Thema SOA & 3D-Modelle in HPI Research School Publikationen: 19

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