Das 3D-Stadtmodell Karlsruhe: 3D-Daten für die kommunalen Aufgaben der Gegenwart und Zukunft

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Käthe Fromm
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1 Das 3D-Stadtmodell Karlsruhe: 3D-Daten für die kommunalen Aufgaben der Gegenwart und Zukunft Thomas Hauenstein Stadt Karlsruhe, Liegenschaftsamt Aktionswoche Geodäsie 2017 Vortrag am in Karlsruhe

2 Was ist ein 3D-Stadtmodell? Definition Ein 3D-Stadtmodell ist ein dreidimensionales digitales Modell einer Stadt. In diesem Modell werden die realen Objekte der Stadt mit möglichst hoher Genauigkeit und Aktualität abgebildet. 2

3 Das 3D-Stadtmodell Karlsruhe 3

4 Komponenten des 3D-Stadtmodells Karlsruhe Gebäudeobjekte LoD1 - gesamtes Stadtgebiet Sonstige Objekte Gelände mit Nutzung - gesamtes Stadtgebiet LoD2 - Standard - gesamtes Stadtgebiet LoD2 - detailliert - Innenstadt und projektbezogen LoD2 - fotorealistisch - Innenstadt Brücken, Tunnel - Innenstadt und projektbezogen Mauern - Innenstadt und projektbezogen Vegetation - städtische Bäume LoD3 - Landmarks Stadtmobiliar - Innenstadt LoD = Level of Detail 4

Datenerfassung Digitales Geländemodell Erstellung durch Laserscan-Befliegung Verfahren Flugzeug mit eingebautem Laserscanner Laufzeitmessung von Laserstrahlen je schneller das Echo den Sensor

5 Datenerfassung Digitales Geländemodell Erstellung durch Laserscan-Befliegung Verfahren Flugzeug mit eingebautem Laserscanner Laufzeitmessung von Laserstrahlen je schneller das Echo den Sensor erreicht, desto näher liegt der reflektierende Punkt, desto höher ist das Gelände die Orientierung des Lasers (Position und Neigung) wird während des Fluges über GPS und IRS bestimmt Punktdichte: 4 8 / m² Höhengenauigkeit: < 20 cm Quelle: Landesvermessungsamt Baden-Württemberg 5

6 Datenerfassung Verfahrensablauf 1. Erfassung von oben 3. Modellierung LoD2 im CAD-System 4. Ableitung weiterer Detailstufen Photogrammetrische Auswertung 2. Erfassung von unten LoD1 LoD2 fotorealistisch LoD3 3,2 m Einfache Streckenmessung Vor-Ort 6

oben sichtbar Einsatzbereiche: für großflächige Planungen und als Kulissenmodell

7 Datenerfassung 2010 Beauftragung eines flächendeckenden LoD2-Gebäudemodells Verfahren: automatische Ableitung aus Stereobildern Standard-Dachformen / Modellierung nur, wenn von oben sichtbar Einsatzbereiche: für großflächige Planungen und als Kulissenmodell Automatisch erzeugtes einfaches LoD2-Gebäudemodell Manuell erzeugtes detailliertes LoD2-Gebäudemodell 7

8 Datenerfassung Zwei Grundvarianten: Basismodell Fotorealistisches Modell für das gesamte Stadtgebiet für den Kernbereich der Innenstadt 8

9 Datenerfassung Fotorealistisches Gebäudemodell Ausschneiden und Entzerren des Bildes Bildretusche Originalaufnahme überarbeitetes Bild 9

10 Datenerfassung Fotorealistisches Gebäudemodell Texturieren der Modellflächen (Auflösung: 1 cm in der Natur) 10

11 Fotorealistisches Modell 11

Systemüberblick Datenerfassung Datenhaltung Datenbereitstellung Gelände Laserscan- Befliegung 2010 Bruchkanten (2D und 3D) Gebäude CAD-Konstruktion Phototexturierung

12 Systemüberblick Datenerfassung Datenhaltung Datenbereitstellung Gelände Laserscan- Befliegung 2010 Bruchkanten (2D und 3D) Gebäude CAD-Konstruktion Phototexturierung Automationsgest. Verfahren CityGML Produktions- Datenbank Präsentations- Datenbank Dateiformate 3D-SHP SKP CityGML DXF 3DS usw. Dienstleistungen Visualisierungen Analysen Intranet / Internet 12

13 3D-Stadtmodell Karlsruhe im Intranet Echtzeitfähiges Basismodell des Stadtgebietes 13

14 3D-Stadtmodell Karlsruhe im Intranet Echtzeitfähiges fotorealistisches Modell der Innenstadt 14

15 3D-Stadtmodell Karlsruhe im Intranet Verschiedene Messwerkzeuge 15

16 3D-Stadtmodell Karlsruhe im Intranet Abfrage von Sachdaten 16

17 3D-Stadtmodell Karlsruhe im Intranet Objektsuche nach Suchkriterien (hier: Kirchen) 17

18 3D-Stadtmodell Karlsruhe im Intranet Schattenwurf-Simulation 18

19 3D-Stadtmodell Karlsruhe im Intranet Clientseitiger Import von Modellen (hier: alter und neuer Kiosk) 19

20 3D-Stadtmodell Karlsruhe im Intranet Erstellen von Filmen 20

21 3D-Stadtmodell Karlsruhe im Internet Prototyp seit Januar 2017 verfügbar / Offizielle Freigabe erfolgt Anfang August

22 Datennutzer Projekte nach Auftraggebern (Prozent) Projekte nach städtischen Ämtern (Gesamtanzahl 2014 und 2015) 22

23 Datennutzer Gebäude LoD1 und LoD3-Landmarks Gebäude LoD2 Online-Formular für Forschung und Lehre 3D-Auskunft im Intranet Anzahl Projekte Jahr 23

24 3D-Anwendungen in der Stadtverwaltung Erstellung des physischen Stadtmodells 24

25 3D-Anwendungen in der Stadtverwaltung Erstellung des physischen Stadtmodells 25

26 3D-Anwendungen in der Stadtverwaltung Liegenschaftsamt: Umlegungsverfahren (Bebauungsplan 3D) 26

27 3D-Anwendungen in der Stadtverwaltung HGW: Visualisierung von Planungsalternativen 27

28 3D-Anwendungen in der Stadtverwaltung Zoo: Schattenwurfsimulation für Flamingogehege 28

29 3D-Anwendungen in der Stadtverwaltung Stadtplanungsamt: Neugestaltung der Kaiserstraße 29

30 3D-Anwendungen in der Stadtverwaltung Gartenbauamt: Landschaftspark Rhein 30

31 3D-Anwendungen in der Stadtverwaltung Gartenbauamt: Landschaftspark Rhein 31

32 3D-Anwendungen in der Stadtverwaltung Umwelt- und Arbeitsschutz: Übersicht der Schutzgebiete 32

33 3D-Anwendungen in der Stadtverwaltung KEK: Solarkataster 3D 33

34 3D-Anwendungen in der Stadtverwaltung KEK: Solarkataster 3D 34

35 3D-Anwendungen in der Stadtverwaltung Gartenbauamt: Standortplanung von Windenergieanlagen 35

36 3D-Anwendungen in der Stadtverwaltung Gartenbauamt: Standortplanung von Windenergieanlagen 36

37 3D-Anwendungen in der Stadtverwaltung Gartenbauamt: Standortplanung von Windenergieanlagen 37

38 3D-Anwendungen in der Stadtverwaltung Umwelt- und Arbeitsschutz: Klimafunktionskarte 38

39 3D-Anwendungen in der Stadtverwaltung Umwelt- und Arbeitsschutz: Klimafunktionskarte 39

40 3D-Anwendungen in der Stadtverwaltung Umwelt- und Arbeitsschutz: Klimafunktionskarte 40

41 3D-Anwendungen in der Stadtverwaltung Umwelt- und Arbeitsschutz: Lärmminderungsplanung 41

42 3D-Anwendungen in der Stadtverwaltung Umwelt- und Arbeitsschutz: Lärmminderungsplanung 42

43 3D-Anwendungen in der Stadtverwaltung Tiefbauamt: Kanalkataster 3D (Prototyp) 2D-Planansicht Der Prozess zur Erstellung der 3D-Modelle wurde uns von der Stadt Gelsenkirchen zur Verfügung gestellt. 3D-CityViewer 43

44 3D-Anwendungen in der Stadtverwaltung Tiefbauamt: Kanalkataster 3D (Prototyp) 44

45 3D-Anwendungen in der Stadtverwaltung Verkehrsbetriebe: Straßenbahnsimulator 45

46 3D-Anwendungen in der Stadtverwaltung Verkehrsbetriebe: Straßenbahnsimulator 46

47 3D-Anwendungen in der Stadtverwaltung Verkehrsbetriebe: Straßenbahnsimulator 47

48 3D-Anwendungen in der Stadtverwaltung Verkehrsbetriebe: Straßenbahnsimulator 48

Visualisierung Analyse weitere Einsatzbereiche 2015 bis 2017 - Sichtachsenanalysen für geplante Funkempfangsanlagen -

Gründachpotenzial-Kataster - Vermarktung von Gewerbeimmobilien - Lichtplanung für die Innenstadt - Karlsruher Schlossturm

49 Visualisierung Analyse weitere Einsatzbereiche 2015 bis Sichtachsenanalysen für geplante Funkempfangsanlagen - Audioplanung für Das Fest - Überprüfung Regenrückhaltebecken - Windausbreitungsmodell - Wärmebedarfssimulationen - Gründachpotenzial-Kataster - Vermarktung von Gewerbeimmobilien - Lichtplanung für die Innenstadt - Karlsruher Schlossturm als Sonnenuhr - Visualisierung von Sportveranstaltungen Windausbreitungsmodell Badische Meile - Städtebaulicher Rahmenplan Klimaanpassung 49

Ausblick Kontinuierliche Aktualisierung des 3D-Stadtmodells Synchron zur Fortführung des Katasters (ALKIS) Ausweitung weiterer Komponenten des 3D-Stadtmodells auf das gesamte Stadtgebiet Bäume,

50 Ausblick Kontinuierliche Aktualisierung des 3D-Stadtmodells Synchron zur Fortführung des Katasters (ALKIS) Ausweitung weiterer Komponenten des 3D-Stadtmodells auf das gesamte Stadtgebiet Bäume, Brücken, Tunnel Optimierung der Erfassungsmethoden Einbeziehung neuer Daten, wie z.b Panoramabilder oder mobile Laserscandaten Automationsgestützte Erkennung von Informationen aus Punktwolken Automatische Baumerfassung aus 3D-Punktwolken (Firma Point Cloud Technology) 50

Ausblick Kombination des 3D-Stadtmodells mit

universelle 3D-Auskunftssystem Terrestrischer

51 Ausblick Kombination des 3D-Stadtmodells mit weiteren 3D-Daten Laserpunktwolken aus unterschiedlichen Verfahren Texturierte Meshes Panoramabilder / Schrägbilder -> Ziel: das universelle 3D-Auskunftssystem Terrestrischer Laserscan Texturiertes Mesh (Quelle: Firma Aerowest) Panoramabild Schrägbild (Quelle: Bing) 51

52 Ausblick Kombination des 3D-Stadtmodells mit weiteren 3D-Daten Quelle: Firma Aerowest 52

53 Ausblick Automatische Fototexturierung des stadtweiten Gebäudemodells LoD2 aus Panoramabildern und/oder Schrägbildern 53

54 Ausblick Automatische Fototexturierung des stadtweiten Gebäudemodells LoD2 aus Panoramabildern und/oder Schrägbildern 54

Ausblick Weitere Optimierung des 3D-Stadtmodells im Internet bietet neue Anwendungsmöglichkeiten, beispielsweise für die Nutzung bei Bürgerbeteiligungen an Planungsvorhaben eine Bereitstellung auf

55 Ausblick Weitere Optimierung des 3D-Stadtmodells im Internet bietet neue Anwendungsmöglichkeiten, beispielsweise für die Nutzung bei Bürgerbeteiligungen an Planungsvorhaben eine Bereitstellung auf mobilen Endgeräten muss möglich sein Mobile Anwendungen für detaillierte Planungsmodelle Bachelor-Thesis von Lisa Peter: Mobile Virtual Reality App Karlsruher Marktplatz 3D - zeigt den Marktplatz nach Fertigstellung der Kombilösung - Positionierung über GPS - Umherschauen und Bewegen möglich - nutzbar für Smartphones und Tablets unter Android - 3D- und VR-Modus 55

56 Ausblick Mobile Anwendungen für detaillierte Planungsmodelle Virtual-Reality-Anwendung mit Google Cardboard 56

57 Infos zum 3D-Stadtmodell Karlsruhe Informationen auf dem Geodatenportal Karlsruhe Flug durch das 3D-Stadtmodell Karlsruhe (YouTube) Interaktives 3D-Stadtmodell Karlsruhe im Internet s://geodaten.karlsruhe.de/citybrowser/model_basismodell_bodennutzung Mobile Virtual Reality App Karlsruher Marktplatz 3D Weitere Fragen zum 3D-Stadtmodell Karlsruhe 57

58 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Tägliche CO2-Emissionen aller Privathaushalte von Karlsruhe 58

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