3D-Innenraummodellierung auf der Basis eines geometrisch-topologischen Datenmodells

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1 3D-Innenraummodellierung auf der Basis eines geometrisch-topologischen Datenmodells Catia Real Ehrlich, Jörg Blankenbach 47. Sitzung der AgA, 27. September 2010

2 Gliederung Motivation Problemstellung Workflow Erfassung Nachbearbeitung Verwaltung & Speicherung Bereitstellung Weitere Features Anwendung Fazit & Ausblick 2

3 Motivation Nachfrage nach 3D-Innenraummodellen steigt: Innenraumarchitektur, Tourismus, Facility Management, CityGML als Beschreibungsformat OGC-Standard zum Austausch von 3D-Stadtmodellen Modell zur Repräsentation der geometrischen, topologischen und semantischen Eigenschaften Unterstützt 5 Detallierungsstufen (LOD 0-4) LOD 4: Innenraummodell, 3D-Modell des Gebäudes mit Etagen, Innenräumen, etc. und Texturen 3

4 Problemstellung Geometrische, topologische oder semantische Informationen fehlen oftmals Wie können Gebäudedaten (Geometrie, Topologie, Semantik) effizient erfasst und im CityGML-Format bereitgestellt werden? 4

5 Workflow Erfassung 3D-Modellierung Speicherung (CityGML- Datenmodell) CityGML Viewer 5

6 Erfassungsmethoden Handaufmaß Tachymetrie Photogrammetrie Laserscanning Zeitaufwand der Erfassung Genauigkeit Zeitaufwand d. Modellbildung Topologie Semantik

7 Erfassung mit Tachymeter Kombination: Tachymeter + Erfassungssoftware (VITAS, Vitruvius GmbH) simultane Erfassung und Konstruktion von Gebäudedaten Ergebnis: Kantenmodell Datenexport: DXF Kantenmodell 3D-Gebäudemodell? 7

8 Nachbearbeitung AutoCAD MAP 3D Konstruktion von: Räumen Wänden, Türen, Fenster... 3D-Gebäudemodell Problem: CAD-Format GIS-Format 8

9 Speicherung AutoCAD MAP 3D unterstützt Datenbankverbindung zu Oracle AutoCAD Map 3D Problem: Geometriedatentyp = SDO_GEOMETRY Featuremodell der GeoDB verursacht redundante Datenhaltung: z.b. Doppelte Linie gemeinsame Punkte, Linien, Flächen und Körpern werden redundant gespeichert 9

10 Geometrisch - topologisches Datenmodell (1) In Anlehnung an die Boundary Representation (B-REP): Beschreibung eines 3D-Körpers durch seine begrenzenden Flächen. K P4(x,y,z) P3(x,y,z) F2 L3 L4 F1 F1 F2 F3... F3 L2 L1 L2 L3 L4... P1 P2 P3 P4... K: Körper F: Fläche L: Linie P: Punkt L1 P1(x,y,z) P2(x,y,z) Featuremodell geometr.-topol. Datenmodell? 10

11 Geometrisch - topologisches Datenmodell (2) Lösung: JAVA-Programm SDO_GEOMETRY K SDO_GEOMETRY L... F F P L P F

12 Bereitstellung der Daten IDEE: WFS PL/SQL CityGMLDB LandXplorer CityGML GML XSLT XMLDokument (z.b. IFC) Web Feature Service (WFS): OGC Spezifikation für die Bereitstellung von Geodaten im GML-Format 12

13 Weitere Feature Visualisierung auf verschiedenen Endgeräten CityGML Visualisierungssprache? Transformation in X3D, VRML, Collada,... WebService WFS CityGML X3D 3DViewer XMLDokument 3DViewer (W3DS) JAVAProgramm (DOM) 13

14 Beispielanwendung BMBF-Forschungsprojekt: Portfoliostrategien für kommunale Immobilien (PokIM) Entwickelt Methoden und Werkzeuge für ein strategischen Immobilienmanagement Ziel: Defizite in der Immobilienverwaltung der Öffentlichen Hand zu beheben Kosteneinsparung Erhalt, Ausbau und Aufbau öffentlicher Immobilien Teilaufgabe: Sanierungsmaßnahmen anhand der Energiebilanzierung 14

15 PokIM - Energiebilanzierung Objekt: Kindergarten Villa Kunterbunt in Erbach Benötigt: exaktes Gebäudemodell Geometrie Bausubstanz (Material, Wärmedämmung, usw.)... Raum Modell für die Verknüpfung der Bauteile mit den Sachdaten n:m Wand Eigenschaften Baumaterial Wärmeleitfähigkeit n:m Geometry 15

16 PokIM: Villa Kunterbunt 16

17 PokIM: Villa Kunterbunt VITAS AutoCAD MAP 3D 17

18 PokIM: Villa Kunterbunt LandXplorer 18

19 PokIM: Villa Kunterbunt 19

20 Fazit & Ausblick Konzept von der Datenerfassung bis hin zur Visualisierung von Innenräumen ist umsetzbar Problem: Repräsentation von Türen und Fenster Ausbaupotenzial: z.b. Ausgabe in weitere Datenformate Ausblick: Verknüpfung mit Indoor Positioning Indoor Location Services, Mixed Reality Verbesserung der Positionierung ( Map Matching ) 20

21 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! 21

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