Aufbau eines landesweiten 3D Topographiemodells in Rheinland Pfalz

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1 Aufbau eines landesweiten 3D Topographiemodells in Rheinland Pfalz Workshop 3D Stadtmodelle Am 8. und 9. November 2010 Im Universitätsclub Stefan Koppelkamm Landesamt für Vermessung und Geobasisinformation Rheinland-Pfalz Folie 1

2 3D Topographiemodell Rheinland Pfalz Landesgesetz über das amtliche Vermessungswesen (LGVerm) vom 20. Dezember Geotopographische Informationen Die Daten der geotopographischen Informationen sind landesweit zu erheben, nachzuweisen und kartographisch darzustellen. Sie umfassen insbesondere Daten über das Gelände, die topographischen Gegenstände, die Verwaltungsgrenzen, die öffentlich- rechtlichen Festlegungen und sonstige thematische Sachverhalte 9 Form, Inhalt, Verwendungsverbot (1) Die Geobasisinformationen sind unter Berücksichtigung der Anforderungen der verwendeten Personen und Stellen im erforderlichen Umfang automatisiert vorzuhalten sowie regelmäßig von Amts wegen oder auf Antrag zu aktualisieren und weiterzuentwickeln. Der jeweilige Stand von Wissenschaft und Technik sowie bundeseinheitliche Strukturen für die Erhebung, Führung und Bereitstellung der Geobasisdaten sollen dabei beachtet werden... Folie 2

3 Von der Topographische Karte Preußische Landesaufnahme 1: Topographische Karte 1: Ausgabe 2001 Folie 3

4 Digitalen Landschaftsmodell ATKIS-DLM zum Amtliches Topographisch-Kartographisches Informationssystem werden digital gespeichert Digitales Landschafts KN = B42, BRF = 85, WDM= Modell wird graphisch präsentiert als DigitaleTopograpische D igitale Karte Topograpisc he Karte 3401 Hafen 3101 Straße Kurzname B42 Fahrbahnbreite 8,5m Widmung : 1303 Funktion : 2301 Zustand : : :... : : 3514 Brücke Folie 4

5 Gelände- und Höheninformation in den Topographische Karten Von der Schummerung Höhenlinien Höhenschraffen Folie 5

6 zum Digitalen Geländemodell (DGM) DGM 25m Rasterweite Drahtgittermodell DGM 5m Rasterweite Schummerung DGM 1m Rasterweite 3D-Perpektivansicht Folie 6

7 DGM 5 Rheinland Pfalz (Gitterweite 10m) Erste Anwendungen: Orthophoto (DOP) -Herstellung Rundfunk (SWR) Mobilfunk Wasserwirtschaft. Folie 7

8 Anforderungen Neue Verfahren Neue Produkte Neue EU- Lärmschutzverordnung Stadtplanung Standortanalysen für Windkraft und Solarenergie Forstwirtschaft Kontrolle landwirtschaftlich genutzter Flächen (InVeKoS)... Erfordern auch Daten von Objekten auf der Erdoberfläche 3D-Modelle, DOM Geländemodelle mit höherer Hochwasserschutz Genauigkeit und Archäologie Aktualität Folie 8

9 Landesweite Laserscanbefliegung 2006/ / 2012 Beginn der flächendeckenden Laserbefliegung mit 3 bis 4 Punkten pro m² Stand ca km² mit Laserdaten. (Landesfläche ca km²) Flächendeckung geplant Folie 9

10 Beschaffung der Laserscandaten Übersicht Arbeitsstand Beauftragt 2010/2011 4/2010 Folie 10

11 Produkte aus Laserscandaten Laserpunktwolke L Gelände (LPG) Punktwolke, welche die Geländeoberfläche ohne die auf der Erdoberfläche befindlichen Objekte als unregelmäßig angeordnete in Lage und Höhe georeferenzierte Punkte beschreibt. Abgeleitet aus Last-Pulse Geländepunkten automatisch klassifiziert und von groben Fehlern befreit. Laserpunktwolke L Objekte (LPO) Punktwolke, welche die Oberfläche aller auf der Erdoberfläche befindlichen Objekte durch unregelmäßig angeordnete in Lage und Höhe georeferenzierte Punkte beschreibt. Abgeleitet aus First Pulse Objektpunkten automatisch klassifiziert und von groben Fehlern befreit. Folie 11

12 Produkte aus Laserscandaten Sortierte Laserpunktwolke (LPS) Gelände Vegetation Leitungen Brücken Gebäude Mast Folie 12

13 Produkte aus Laserscandaten DGM 5 / DGM 1 Modellierung der Geländeoberfläche durch repräsentative dreidimensionale Punktmenge in Form von regelmäßig verteilten Höhenpunkten abgeleitet aus den Laserscanbefliegungen. DOM Aus LPO und LPG gerechnetes Oberflächenmodell mit einer Gitterweite von 1 Meter. Folie 13

14 DOM / 3D-Topographiemodell Digitales Oberflächenmodell DOM Laserdaten sind sehr detailliert und bilden alle Objekte vollständig ab DOM aus Laserdaten besitzt keine Vektorstrukturen Einfache Datenstruktur 3D-Topographiemodell Kombination von 2D und 3D-Geodaten Texturierte Darstellung von 2D- Objekten (DTK,DOP..) 3D-Objekt(Gebäude)daten verknüpfbar mit weiteren Fachdaten Folie 14

15 Vorgaben: 3D Topographiemodell Landesweit und einheitlich International genormte Datenstruktur In absehbarem Zeitraum möglichst automatisiert realisierbar Verknüpfung zu vorhandenen Daten von ATKIS/ ALK /ALKIS Möglichkeit der Verknüpfung des Gebäudemodells mit zusätzlich erfassten Informationen Modularer Aufbau Erste Ausbaustufe 3D-Gebäude Folie 15

16 3D-Gebäudemodell in unterschiedlichen Ausprägungsformen Oberflächenmodell mit Textur DOM/DGM mit DOP oder DTK überlagert Gebäude mit Standarddachformen Quelle: citygml.org Folie 16

17 3D-Gebäudemodell Situation in Deutschland Aufbau von Dachmodellen durch Mobilfunkunternehmen Stufenweiser LoD1 / LoD2 Aufbau in Großstädten Aufbau von LoD1 Gebäudemodellen in einigen Bundesländern (EU Lärmschutzverordung) LOD L 1 (Klötzchenmodell) Klötzchenhöhe: Grundriss aus der ALK Mittlere Höhe aus Laserdaten DGM aus Laserdaten Standardhöhen nach Gebäudenutzung LOD 2 (Gebäude mit Standarddachformen) Manuelle sowie automatische Verfahren Mittlere Höhe aus Bildkorrelationsverfahren Quelle: Bez. Reg. Köln Quelle: citygml.org Folie 17

18 3D-Gebäudemodell CityGML Datenmodell und Austauschformat für virtuelle Stadtmodelle Entwickelt in der SIG 3D NRW Seit 2008 Internationaler OGC- Standard Thematische Gliederung in Objektklassen Folie 18

19 3D-Gebäudemodell AdV Projektgruppe 3D-Gebäudemodelle Länderumfragen (LOD1 2013) Produktstandard 3D-Gebäudemodelle ->CityGML AdV - CityGML Profile für LoD1 und LoD2 -Gebäude Entwurf 3 Fachschema für AAA Modell / integrierte AAALösung Datenaustausch durch CityGML / AAA Festlegung von Qualitätsangeben u. Metadaten für CityGML DatenquelleDachhoehe DatenquelleLage DatenquelleBodenhoehe Bezugspunkt Dach Dachform Objekt ID Gebäudefunktion Stockwerksanzahl Adresse Metadaten Folie 19

20 3D-Gebäudemodell: Software zur Gebäudeableitung Buildinggenerator Ausgangsdaten: Das Verfahren ALK Shape-Files DGM 5m Laserdaten (Vegetation) LPO Dachformen Flachdach Pultdach Satteldach Walmdach Krüppelwalmdach Mansardendach Zeltdach Turmdach Mischform Folie 20

21 3D-Gebäudemodell : Verfahren zur automatischen Gebäudeableitung Digitales Lager (Vertrieb) Erstellung Vordaten ALK DGM5 Laserdaten Zentrale Datenhaltung aller Geodaten Folie 21

22 3D-Gebäudemodell : Verfahren zur automatischen Gebäudeableitung Digitales Lager (Vertrieb) novafactory 3D PRO Erstellung Vordaten Erstellung Rohdaten Buildingenerator ALK DGM5 Laserdaten LoD2 / LoD1 Gebäude Rohdaten Gebäude DTMaster novafactory Daten Editierung CityGML Vertriebs DB Modelldaten Datenfreigabe Produktions DB Folie 22

23 3D-Gebäudemodell : Verfahren zur automatischen Gebäudeableitung Digitales Lager (Vertrieb) novafactory 3D PRO Erstellung Vordaten Erstellung Rohdaten Buildingenerator ALK DGM5 Laserdaten LoD2 / LoD1 Gebäude Rohdaten Gebäude DTMaster novafactory Daten Editierung CityGML Vertriebs DB Modelldaten Datenfreigabe Produktions DB Folie 23

24 3D-Gebäudemodell : Produktion Eingabe Parameter Folie 24

25 3D-Gebäudemodell : Produktion Ablaufkontrolle Folie 25

26 3D-Gebäudemodell: Produktion Ergebnisprotokol / Fehlerliste Liste mit LoD1-Gebäuden Folie 26

27 3D-Gebäudemodell: Produktion Qualitätskontrolle in Arc Scene Folie 27

28 3D-Gebäudemodell: Gebäudeeditierung mit DTMaster Voraberfassung von Trennlinien Folie 28

29 3D-Gebäudemodell : Gebäudeeditierung mit DTMaster DTMaster novafactory Folie 29

30 Datenausgabe novafactory 3D GDI CityGML Vertriebsdatenbank Digitales Lager CityGML CityGML 3D-Shape Import Kachelweise (Prod.-Einheit) CityGML 1.0 LOD2 Gebäude Rasterdaten Vektordaten SCOP DOP DTK 3D-Daten CityGML mit Solaranalyse Export KML Kachelweise oder Rechteck Bearbeitungseinheiten VRML Projektion UTM3x, GKx,... Filter Metadaten Berechnungen Folie 30

31 Datenausgabe der 3D-Gebäude im KML-Format Präsentation in Google Earth Folie 31

32 Datenausgabe der 3D-Gebäude, DOP20,DOM1 Präsentiert mit Autodesk / Landexplorer Studio Professional 2011 Folie 32

33 Datenausgabe der 3D-Gebäude mit Parametern zur Solaranalyse im Format 3D-Shape Präsentiert mit ArcScene Folie 33

34 Datenausgabe der 3D-Gebäude im Format CityGML Präsentiert mit Autodesk / Landexplorer Studio Professional 2011 Ausgabe der Metadaten (nach AdV Produktbeschreibung) Folie 34

35 Derzeitiger Bearbeitungsstand In Rheinland-Pfalz 3D-Gebäudeableitung Bevölkerungsdichte Folie 35

36 Zusammenfassung Zur Zeit Aufbau eines landesweiten Digitalen Oberflächenmodells DOM aus Laserscandaten Aufbau eines landesweiten Digitalen DGM5/1 aus Laserscandaten 2010 Aufbau eines LoD2 Gebäudebestandes mit Gebäuden aus der ALK Auch Nutzung von Gebäudehöhen aus Bildbasierten Oberflächenmodellen 2011 Neuberechnung mit Gebäudegrundrissen aus ALKIS weiteres Vorgehen - Fortführungsproblematik - Zusätzliche 3D-Objekte wie z.b. Brücken, Windräder, Einzelbäume - Steigerung des LoD2- Anteils (manuelle oder automatische Verfahren zur Erkennung von Gebäudetrennlinien - Softwareweiterentwicklungen : novafactory, Buildinggenerator, DTMaster.. - Weiterentwicklungen AAA, CityGML Folie 36

37 3D Topographiemodell Rheinland Pfalz V ie le n Da nk für Ihre Aufme rk s a mk e it Folie 37