Qualitätsmanagement für 3D-Stadtmodelle
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- Dennis Schräder
- vor 5 Jahren
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Transkript
1 Qualitätsmanagement für 3D-Stadtmodelle,Workshop 3D-Stadtmodelle, , Bonn 01-1
2 Qualität Quality = fitness for use => Bezug zu Anwendung! System mit allgemein akzeptierten Bewertungsskalen zur Messung der Qualität 01-2
3 Beispiel: 3D-Stadtmodelle zur Navigationsunterstützung Visuelle Ähnlichkeit Geringe Modellgröße Max. Anzahl von Polygonen pro Gebäude Prominente Gebäude detailliert modelliert Lagegenauigkeit Keine Überschneidung Gebäude / Straße Thematische Genauigkeit (PoI etc.) 01-3
4 Beispiel: 3D-Stadtmodelle zur Simulation Lage- und Höhengenau Detailierungsgrad LoD 1 (Lärmausbreitung) LoD 2 (Solarpotential-Abschätzung, Wärmebedarf) LoD 3 (Solarpotential - Exakt) Wasserdichte Modelle! Korrekte Attributierung (Dach, Wand, Material) 01-4
5 ISO Datenaustausch konform zu Regeln für Anwendungsschemata definiert Lieferant Anwendungs schema Abbildung Anwendungs schema Abbildung Nutzer Anwendungs schema Datensatz Lieferent Transfer Datensatz Datensatz Nutzer Transformation Transformation 01-5
6 Qualitätsprüfung Merkmale: Geometrie (Lage, Höhe, Detaillierung) Topologie Korrektheit der Oberflächenbeschreibung Attributierung Konsistent zu Geometrie? Photometrie Farbe, Textur 01-6
7 Beispiel: fehlerhafte Lagegeometrie 01-7
8 Beispiel: fehlerhafte Topologie 01-8
9 Beispiel: fehlerhafte Topologie 01-9
10 Erkenntnis Verfügbare 3D-Stadtmodelle sind in der Regel nicht perfekt Ziel: Automatisierte Validierung (Semi-) automatische Fehlerkorrektur 01-10
11 Modellierung Annahme: Gebäudemodell: Festkörper Festkörper repräsentiert durch Oberflächenmodell (Randflächenbeschreibung Brep) Oberfläche wird durch Polygone beschrieben Z X Y 01-11
12 Begriffe: 2-Mannigfaltigkeit Zweidimensional Mannigfaltigkeit / 2-Mannigfaltigkeit: Oberfläche ist 2-dimensional! Umgebung eines Punkte kann auf einer Karte (planar!) abgebildet werden
13 Begriffe: 2-Mannigfaltigkeit Nicht alles, was mit Polygonen dargestellt werden kann, ist eine 2- Mannigfaltigekeit: 01-13
14 Orientierbarkeit Links / rechts bzw. unter/oben lässt sich auf der Oberfläche konsistent definieren B A Möbiusband ist nicht orientierbar A B Oberflächen von Festkörpern sind orientierbare 2- Mannigfaltigkeiten! 01-14
15 Rand Rand: Summe der Begrenzungen / Kanten, die wahrnehmen würde, wenn er sich auf der Oberfläche (2-Mannigfaltigkeit) bewegt. Randpunkt: Umgebung des Randpunkts ist nicht vollständig in der der Oberfläche enthalten. Rand Frage: Gibt es Oberflächen / 2-Mannigfaltigkeiten, die keinen Rand haben? 01-15
16 Rand Frage: Gibt es Oberflächen / 2-Mannigfaltigkeiten, die keinen Rand haben? Antwort: Nein Die Erde ist eine Scheibe Ja Die Erde könnte auch eine Kugel sein 01-16
17 Einschub: 3-Mannigfaltigkeit 3-Mannigfaltigkeit / Volumen Rand einer 3-Mannigfaltigkeit ist eine Oberfläche / 2- Mannigfaltigkeit Oberfläche einer Kugel ist eine Sphäre Gibt es eine 3-Mannigfaltigkeit ohne Rand? Hat das Universum einen Rand? Literaturtipp: Dional O Shea: Poincarés Vermutung, Fischer Verlag
18 Gebäudemodell Annahme: Gebäudemodell: Festkörper Oberfläche eines Festkörpers ist eine kompakte (endliche) 2- Mannigfaltigkeit ohne Rand Gilt auch für LoD3-Modelle (Rohbau) Oberfläche wird durch Polygone beschrieben Z X Y 01-18
19 Validierung Gegeben: Eine Menge Polygone (Polygonsuppe) Prüfen: handelt es sich dabei um eine kompakte 2- Mannigfaltigkeit ohne Rand? Tests: 2-Mannigfaltigkeit? Orientierung der Polygone konsistent? Hat die Oberfläche einen Rand? 01-19
20 Test: 2-Mannigfaltigkeit Keine 2-Mannigfaltigkeit, Polygonsuppe kann nicht Oberfläche eines Festkörpers sein
21 Test: Orientierung der Polygone Orientierung der Polygone konsistent. Orientierung der Polygone nicht konsistent
22 Test: Rand 2-Mannigfaltigkeit hat einen Rand. (Ein Dreieck fehlt hier!) 01-22
23 Heilung / Korrektur Gegeben: Eine Menge Polygone (Polygonsuppe) Prüfen: handelt es sich dabei um eine kompakte 2- Mannigfaltigkeit ohne Rand? Falls nicht: Modell modifizieren, so dass eine gültige Oberfläche eines Festkörpers entsteht (Heilung)
24 Test: 2-Mannigfaltigkeit 1. Dachboden - Polygon entfernen 2. Orientierung der verbleibenden Polygone anpassen 01-24
25 Test: Orientierung der Polygone Orientierung eines Polygons umkehren 01-25
26 Test: Rand Löcher erkennen (zusammenhängende Randkanten) und schließen 01-26
27 Validierung: QS-City3D
28 Zusammenfassung Validierung und Heilung des Randflächenmodells semiautomatisch möglich offen: noch einiges, siehe Folie 6 Metriken zur Messung der Qualität Nicht immer ist Erhöhung der Qualität wirtschaftlich sinnvoll (Kosten!) Aber: Was nicht messbar ist, ist auch nicht entscheidbar
29 Barks, Fuchs: CP 2, BL DD
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