CityGML 3.0 Sneak Preview

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1 LEONHARD OBERMEYER CENTER CityGML 3.0 Sneak Preview Prof. Dr. Thomas H. Kolbe mit Beiträgen von Dr. Tatjana Kutzner Kanishk Chaturvedi, M.Sc. Christof Beil, M.Sc. Theresa Coduro, M.Sc. Roland Ruhdorfer, M.Sc. Realtime Sensor Observation Service Technische Universität München Fakultät Bau Geo Umwelt Lehrstuhl für Geoinformatik Mitteldeutscher Geotreff,

2 Lehrstuhl für Geoinformatik Technische Universität München 3D-Stadtmodell Nr. 1 der Stadt Helsinki T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 2

3 Lehrstuhl für Geoinformatik Technische Universität München Welches sind die Unterschiede zum 1. Modell? 3D-Stadtmodell Nr. 2 der Stadt Helsinki T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 3

4 Lehrstuhl für Geoinformatik Beantwortung durch Mensch: Computer: Technische Universität München Beantwortung durch Mensch: Computer: Anfragen an das 3D-Stadtmodell: Wieviele Gebäude, Denkmäler? Wieviele Stockwerke? Wo sind Ein- und Ausgänge? Von welchen Fenstern / Dächern ist Platz XY sichtbar? T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 4

5 Lehrstuhl für Geoinformatik Technische Universität München 3D-Stadtmodellierung ist weit mehr als die 3D-Visualisierung der Realität. Tatsächlich sind die Geometrie und ihre graph. Erscheinung nur zwei Aspekte eines Objekts Zentraler Aspekt: Semantische Modellierung T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 5

6 Semantische Modellierung beschreibt die thematischen, funktionalen und logischen Aspekte der Objekte in 3D-Stadt- & Landschaftsmodellen Klassifikation von Objekten (z.b. Gebäude, Tür, Ampel, Straße, Fußgängerweg, Fahrbahn, Baum) auch hierarchisch; z.b. Hospital Gebäude Stadtobjekt Zerlegung in / Aggregation aus Bestandteilen Spezifikation der Bedeutung jeder Objektart/-klasse Ein semantisches Modell ist nach thematischen Gesichtspunkten strukturiert Urban Information Modeling Virtual-Reality-Modelle / 3D-Mesh-Modelle beinhalten typ. keine semantischen Informationen fokussiert auf 3D-Geometrie und graphische Erscheinung T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 6

7 City Geography Markup Language Fachneutrales Topographisches Informationsmodell für semantische 3D-Stadt- und Landschaftsmodelle umfasst verschiedene thematische Bereiche (Gebäude, Vegetation, Relief, Gewässer, Verkehr, Tunnel, Brücken etc.) Datenmodell (UML) + Austauschformat (GML3-basierend) CityGML repräsentiert 3D-Geometrie, 3D-Topologie, Semantik und Erscheinung in 5 diskreten Skalenebenen (Levels of Detail, LOD) Internationaler Standard des Open Geospatial Consortiums aktuelle Version 2.0 wurde im März 2012 verabschiedet Version 3.0 seit viereinhalb Jahren in Arbeit; derzeit Fertigstellung T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 7

8 Standardisierter Zugriff auf Stadtmodelle Berlin Wien Paris Singapur Helsinki Abbildung des Zustands einer Stadt zum Zeitpunkt t i Virtuelle Durchführung geplanter Maßnahmen durch Modifikation des 3D-Modells Energiebedarfs- & -erzeugungsschätzung Lärmausbreitungssimulation & -kartierung Immobilienmanagement & Urban FM Vulnerabilitätsanalysen & Katastrophenmanagement T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 8

9 Neuerungen in CityGML 3.0 Trennung von Datenmodell und Austauschformat ISO-konformität und modellgetriebener Entwurf Änderungen am Level-of-Detail (LOD)-Konzept Überarbeitung des Kernmoduls neues thematisches Modul Construction Überarbeitung der Gebäudemodellierung Überarbeitung der Verkehrsobjektmodellierung neues Modul zur Versionierung neues Modul zu dynamischen Daten (Zeitreihen als Objektattribute, Verknüpfung von Sensoren mit 3D-Stadtobjekten) T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 9

10 Trennung von Datenmodell & Austauschformat(en) Bisher gibt es nur eine Spezifikation für CityGML 2.0 beinhaltet sowohl das konzeptuelle Datenmodell in UML als auch das CityGML-Anwendungsschema in XML Schema normativ ist nur das XML Schema ( also das Austauschformat) Neu in CityGML 3.0: Eigene Spezifikation für CityGML Conceptual Model 3.0 eine oder mehr Spezifikationen für Enkodierungen 1. wie bisher: CityGML 3.0 GML Encoding 2. mglw. JSON-basiertes Datenformat (CityJSON, 3. mglw. Datenbankschema (z.b. 3DCityDB, 4. weitere? T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 10

11 ISO-Konformität von CityGML 3.0 Metamodellebene ISO General Feature Model UML Metamodel Semantik Syntax Modellebene ISO GML encoding rules beschreibt CityGML verwendet in ISO Data types ISO Geometries Instanz ebene Automatisch abgeleitet CityGML XML Schema CityGML Database schema CityGML JSON Schema T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 11

12 Neuerungen in CityGML 3.0 Trennung von Datenmodell und Austauschformat ISO-konformität und modellgetriebener Entwurf Änderungen am Level-of-Detail (LOD)-Konzept Überarbeitung des Kernmoduls neues thematisches Modul Construction Überarbeitung der Gebäudemodellierung Überarbeitung der Verkehrsobjektmodellierung neues Modul zur Versionierung neues Modul zu dynamischen Daten (Zeitreihen als Objektattribute, Verknüpfung von Sensoren mit 3D-Stadtobjekten) T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 12

13 Neues LOD-Konzept: 4 Levels of Detail LOD0 Regional- / Landschaftsmodelle + Innenräume 2,5D Digitales Geländemodell LOD1 Stadt-/ Regionalmodelle prismatische Objekte + Innenräume ohne Dachstrukturen LOD2 Stadt-/ Distriktmodelle Objekte mit vereinfachten Dachstrukturen + Innenräume LOD3 Architekturmodelle (Außenhüllen) + Innenräume Detaillierte Architekturmodelle LOD4 Architekturmodelle (Außenhüllen + Innenräume) begehbare Architekturmodelle CityGML 3.0 erlaubt die Innenraummodellierung von Gebäuden, Tunneln & Brücken in LODs 0-3 Außenhülle kann nun z.b. in LOD1 modelliert werden und Innenraum in LOD2 oder 3 Unterstützung von Anwendungen, die eine detaillierte Repräsentation des Innenraums, aber nicht notwendigerweise der Außenhülle benötigen Innenraumnavigation Facility Management, Smart Homes T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 13

14 Thematische Module in CityGML 3.0 geändert Core «import» neu Construction Appearance CityFurniture geändert «import» neu CityObject Group Building Dynamizer Generics LandUse geändert Bridge Relief Transportation Vegetation neu Tunnel Versioning WaterBody T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 14

15 class Core - Space Concepts Überarbeitetes Kernmodul Space-Konzept AbstractFeatureWithLifespan + creationdate: DateTime [] + terminationdate: DateTime [] + validfrom: DateTime [] + validto: DateTime [] Technical AbstractFeature University of Munich Alle räumlichen Konzepte basieren nun auf den zwei zentralen Klassen Space und SpaceBoundary. AbstractCityObject + relativetoterrain: RelativeToTerrain [] + relativetowater: RelativeToWater [] AbstractTopLevelCityObject +cityobjectmember CityModel AbstractSpace + occupancydaytime: Integer [] + occupancynighttime: Integer [] + spacetype: SpaceType [] +bounds AbstractSpaceBoundary AbstractLogicalSpace AbstractPhysicalSpace AbstractThematicSurface +opening AbstractVoidSurface ClosureSurface AbstractOccupiedSpace AbstractUnoccupiedSpace ReliefSurface GenericSurface {subset} +opening AbstractVoid +bounds T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 15

16 class Core - Space Concepts AbstractSpace + occupancydaytime: Integer [] + occupancynighttime: Integer [] + spacetype: SpaceType [] AbstractLogicalSpace AbstractSpace +bounds Überarbeitetes Kernmodul Space-Konzept + occupancydaytime: Integer [] + occupancynighttime: Integer [] Alle + räumlichen spacetype: SpaceType Konzepte [] basieren nun auf den zwei zentralen Klassen Space und SpaceBoundary. AbstractLogicalSpace AbstractOccupiedSpace AbstractOccupiedSpace AbstractPhysicalSpace +opening AbstractPhysicalSpace +bounds +opening AbstractUnoccupiedSpace AbstractVoid AbstractCityObject + relativetoterrain: RelativeToTerrain [] + relativetowater: RelativeToWater [] {subset} AbstractVoid +bounds AbstractUnoccupiedSpace AbstractThematicSurface Technical AbstractFeature University of Munich AbstractTopLevelCityObject AbstractFeatureWithLifespan + creationdate: DateTime [] + terminationdate: DateTime [] + validfrom: DateTime [] + validto: DateTime [] ReliefSurface AbstractSpaceBoundary +opening +cityobjectmember AbstractVoidSurface GenericSurface T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 16 +bounds {subset} CityModel ClosureSurface «Fe AbstractS AbstractThematicSurfa ReliefSurface

17 class Core - Space Concepts Technical AbstractFeature University of Munich undedby operty» Überarbeitetes Kernmodul AbstractSpaceBoundary Space-Konzept Alle räumlichen Konzepte basieren nun auf den zwei zentralen Klassen Space und SpaceBoundary. AbstractCityObject + relativetoterrain: RelativeToTerrain [] + relativetowater: RelativeToWater [] AbstractFeatureWithLifespan + creationdate: DateTime [] + terminationdate: DateTime [] + validfrom: DateTime [] + validto: DateTime [] AbstractTopLevelCityObject +cityobjectmember CityModel AbstractThematicSurface AbstractSpace + occupancydaytime: Integer [] + occupancynighttime: Integer [] + spacetype: SpaceType [] +opening +bounds AbstractVoidSurface AbstractSpaceBoundary ClosureSurface AbstractLogicalSpace ReliefSurface AbstractPhysicalSpace AbstractOccupiedSpace AbstractUnoccupiedSpace AbstractThematicSurface +opening GenericSurface AbstractVoidSurface ClosureSurface GenericSurface ReliefSurface t} {subset} +opening AbstractVoid +bounds T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 17

18 Überarbeitetes Kernmodul Space-Konzept ss Core - Space Geometry +referencepoint 1 Das Kernmodul implementiert jetzt das neue LOD-Konzept Geometrien können nun optional auch als Punktwolken gegeben sein «type» «type» «type» Geometry root:: GM_Object GM_Primitive Geometric primitive:: GM_Point GM_Primitive Geometric primitive:: GM_Solid +lod1solid +lod2solid +lod3solid +lod0point AbstractSpace AbstractCityObject AbstractPhysicalSpace +lod0multisurface +lod2multisurface +lod3multisurface +bounds +lod2multicurve +lod3multicurve +lod1terrainintersectioncurve +lod2terrainintersectioncurve +lod3terrainintersectioncurve GM_MultiPrimitive «type» Geometric aggregates:: GM_MultiSurface GM_MultiPrimitive «type» Geometric aggregates:: +pointcloud GM_MultiCurve +pointcloud +lod1multisurface +lod0multicurve +lod2multisurface +lod3multisurface AbstractCityObject AbstractSpaceBoundary AbstractThematicSurface «Type» ImplicitGeometry +relativegmlgeometry +lod1implicitrepresentation AbstractOccupiedSpace PointCloud T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 18 +lod2implicitrepresentation + mimetype: Code + pointfile: URI + pointfilesrsname: CharacterString +points GM_MultiPrimitive «type» Geometric aggregates:: GM_MultiPoint

19 ace Geometry +lod1multisurface GM_MultiPrimitive «type» +lod2multisurface Geometric aggregates:: GM_MultiSurface +lod3multisurface +lod0multisurface +lod2multisurface AbstractSpace Überarbeitetes Kernmodul Space-Konzept ss Core - Space Geometry GM_Primitive» GM_Primitive e» rimitive:: olid rimitive:: int +referencepoint 1 oint» 1 root:: ject Das +lod1solid Kernmodul implementiert jetzt das neue LOD-Konzept +bounds Geometrien können nun optional auch als Punktwolken gegeben sein «type» GM_Point «type» Geometry root:: GM_Object GM_Primitive Geometric primitive:: GM_Point GM_Primitive +lod0point «type» «type» Geometric primitive:: Geometric GM_Solid primitive:: GM_Solid «type» «type» «Type» GM_Primitive Geometric primitive:: +relativegmlgeometry etry +lod2solid +lod3solid ImplicitGeometry GM_Primitive +lod1solid +relativegmlgeometry +lod2solid +lod3solid +lod0point +lod1solid +lod2solid +lod3solid AbstractSpace +lod0point AbstractPhysicalSpace +lod1implicitrepresentation AbstractCityObject +lod1implicitrepresentation AbstractPhysicalSpace AbstractOccupiedSpace +lod2multisurface +lod2multicurve +lod3multisurface +bounds +lod2multicurve GM_MultiPrimitive +lod3multisurface «type» Geometric aggregates:: GM_MultiSurface + pointfile: URI GM_MultiPrimitive + pointfilesrsname: CharacterString +lod1multisurface +lod3multisurface 26. Geometry root:: T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 19 +lod2implicitrepresentation +lod2implicitrepresentation +lod0multisurface AbstractCityObject AbstractSpace AbstractOccupiedSpace +lod0multisurface +lod3multisurface AbstractCityObject +lod3multicurve «type» +lod3multicurve +lod2terrainintersectioncurve Geometric aggregates:: GM_MultiCurve +lod3terrainintersectioncurve +lod1terrainintersectioncurve +lod2terrainintersectioncurve +lod3terrainintersectioncurve +lod1terrainintersectioncurve +lod2multisurface GM_MultiPrimitive «type» +points GM_MultiPrimitive «type» Geometric aggregates:: GM_MultiPoint AbstractCityObject +lod2multisurface GM_MultiSurface AbstractSpaceBoundary +lod0multicurve Geometric aggregates:: +bounds GM_MultiCurve +lod2multicurve +lod3multicurve +lod1terrainintersectioncurve +pointcloud +pointcloud +lod2terrainintersectioncurve +pointcloud +pointcloud PointCloud +lod3terrainintersectioncurve PointCloud AbstractPhysicalSpace + mimetype: Code + mimetype: Code + pointfile: URI + pointfilesrsname: CharacterString +pointcloud GM_MultiPrimitive «type» Geometric aggregates:: +lod0multicurve GM_MultiPrimitive «type» Geometric aggregates:: GM_MultiCurve AbstractThematicSurface +points A +lod0 «Pr Ab Ge +pointc

20 Neuerungen in CityGML 3.0 Trennung von Datenmodell und Austauschformat ISO-konformität und modellgetriebener Entwurf Änderungen am Level-of-Detail (LOD)-Konzept Überarbeitung des Kernmoduls neues thematisches Modul Construction Überarbeitung der Gebäudemodellierung Überarbeitung der Verkehrsobjektmodellierung neues Modul zur Versionierung neues Modul zu dynamischen Daten (Zeitreihen als Objektattribute, Verknüpfung von Sensoren mit 3D-Stadtobjekten) T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 20

21 Neues Construction-Modul class Definiert gemeinsame Konzepte für alle Arten von Konstruktionen Integration aller gleichartigen Klassen aus den thematischen Modulen Gebäude, Tunnel und Brücken AbstractConstruction + conditionofconstruction: ConditionOfConstructionValue [] + dateofconstruction: Date [] + dateofrenovation: Date [0..] + dateofdemolition: Date [] + elevation: Elevation [0..] + heightaboveground: HeightAboveGround [0..] OtherConstruction AbstractCityObject + class: Code + function: Code [0..] AbstractTopLevelCityObject + usage: Code [0..] AbstractConstructiveElement AbstractFurniture +constructionspace 1 AbstractSpaceBoundary AbstractThematicSurface AbstractPhysicalSpace AbstractOccupiedSpace ConstructionSpace 0..2 AbstractInstallation + relationtoconstruction: RelationToConstruction [] +opening AbstractSpaceBoundary AbstractVoidSurface +bounds +opening AbstractUnoccupiedSpace AbstractVoid AbstractConstructionSurface AbstractConstructionOpeningSurface AbstractConstructionVoid GroundSurface RoofSurface DoorSurface WindowSurface Door Window FloorSurface OuterFloorSurface +address +address Address CeilingSurface OuterCeilingSurface WallSurface InteriorWallSurface T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 21

22 0..2 Neues Construction-Modul class Definiert gemeinsame Konzepte für alle Arten von Konstruktionen Integration aller gleichartigen Klassen aus den thematischen Modulen Gebäude, Tunnel und Brücken AbstractConstruction + conditionofconstruction: ConditionOfConstructionValue [] + dateofconstruction: Date [] + dateofrenovation: Date [0..] + dateofdemolition: Date [] + elevation: Elevation [0..] + heightaboveground: HeightAboveGround [0..] OtherConstruction AbstractCityObject + class: Code + function: Code [0..] AbstractTopLevelCityObject + usage: Code [0..] AbstractPhysicalSpace AbstractOccupiedSpace AbstractThematicSurface AbstractConstructiveElement AbstractFurniture +constructionspace 1 AbstractSpaceBoundary AbstractThematicSurface AbstractSpaceBoundary ConstructionSpace 0..2 AbstractInstallation + relationtoconstruction: RelationToConstruction [] AbstractConstructionSurface +opening AbstractSpaceBoundary AbstractVoidSurface +bounds +opening AbstractUnoccupiedSpace AbstractVoid + «P AbstractConstructionSurface AbstractConstructionOpeningSurface AbstractConstructionVoid GroundSurface GroundSurface RoofSurface FloorSurface OuterFloorSurface CeilingSurface OuterCeilingSurface DoorSurface WindowSurface Door RoofSurface +address +address Address Window WallSurface InteriorWallSurface FloorSurface OuterFloorSurface CeilingSurface OuterCeilingSurface WallSurface InteriorWallSurface T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 22

23 0..2 Neues Construction-Modul class +opening Definiert AbstractConstruction AbstractSpaceBoundary gemeinsame Konzepte +bounds + conditionofconstruction: ConditionOfConstructionValue [] + dateofconstruction: Date [] für alle Arten von Konstruktionen + dateofrenovation: Date [0..] + dateofdemolition: Date [] + elevation: Elevation [0..] + heightaboveground: HeightAboveGround [0..] Integration aller gleichartigen AbstractVoidSurface Klassen aus den thematischen Modulen Gebäude, Tunnel und Brücken AbstractPhysicalSpace AbstractUnoccupiedSpace AbstractOccupiedSpace AbstractConstructiveElement AbstractSpaceBoundary AbstractThematicSurface +opening AbstractSpaceBoundary AbstractInstallation + relationtoconstruction: RelationToConstruction [] AbstractVoid AbstractFurniture OtherConstruction AbstractCityObject +constructionspace + class: Code 1 ConstructionSpace + function: Code [0..] AbstractTopLevelCityObject + usage: Code [0..] 0..2 AbstractThematicSurface AbstractConstructionSurface +opening AbstractSpaceBoundary AbstractVoidSurface +bounds +opening AbstractUnoccupiedSpace AbstractVoid + «P AbstractConstructionOpeningSurface AbstractConstructionSurface AbstractConstructionOpeningSurface AbstractConstructionVoid AbstractConstructionVoid GroundSurface RoofSurface DoorSurface WindowSurface Door GroundSurface RoofSurface FloorSurface OuterFloorSurface +address +address Address CeilingSurface OuterCeilingSurface Window WallSurface InteriorWallSurface FloorSurface OuterFloorSurface DoorSurface +address WindowSurface Address +address Door CeilingSurface WallSurface Window OuterCeilingSurface InteriorWallSurface T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 23

24 Neues Construction-Modul class + dateofconstruction: Date [] + elevation: Elevation [0..] Definiert gemeinsame Konzepte AbstractConstruction + heightaboveground: HeightAboveGround + conditionofconstruction: [0..] für alle Arten von Konstruktionen ConditionOfConstructionValue [] + dateofconstruction: Date [] + dateofrenovation: Date [0..] + dateofdemolition: Date [] + elevation: Elevation [0..] + heightaboveground: HeightAboveGround [0..] Integration aller gleichartigen Klassen aus den thematischen Modulen Gebäude, Tunnel und Brücken Neue Klasse OtherConstruction zur Repräsentation von Konstruktionen, die weder Gebäude, Tunnel noch Brücken sind Neue Klasse ConstructiveElement für bessere Interoperabilität mit BIM / IFC. Verbesserungen bei Höhenangaben und gemessenen Höhen AbstractConstruction + conditionofconstruction: ConditionOfConstructionValue [] + dateofrenovation: Date [0..] + dateofdemolition: Date [] AbstractCityObject AbstractTopLevelCityObject OtherConstruction AbstractCityObject + class: Code + function: Code [0..] AbstractTopLevelCityObject OtherConstruction + usage: Code [0..] + class: Code + function: Code [0..] + usage: Code [0..] GroundSurface FloorSurface CeilingSurface WallSurface AbstractConstructiveElement AbstractFurniture +constructionspace 1 AbstractSpaceBoundary AbstractThematicSurface AbstractConstructionSurface AbstractPhysicalSpace AbstractOccupiedSpace ConstructionSpace RoofSurface OuterFloorSurface OuterCeilingSurface 0..2 InteriorWallSurface GroundSurface +opening AbstractSpaceBoundary 1 AbstractVoidSurface AbstractConstructionOpeningSurface DoorSurface AbstractInstallation + relationtoconstruction: RelationToConstruction [] +address WindowSurface Address +bounds AbstractUnoccupiedSpace ConstructionSpace T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 24 AbstractConstructiveElement AbstractFurniture +constructionspace +address AbstractSpaceBoundary AbstractThematicSurface AbstractConstructionSurface AbstractPhysicalSpace +opening AbstractVoid AbstractConstructionVoid Door AbstractOccupiedSpace RoofSurface 0..2 Window «Pro + re +o «Pro

25 Überarbeitetes Building-Modul CityGML 2.0 CityGML 3.0 class Building class Building +lod3implicitrepresentation +lod4implicitrepresentation +lod4implicitrepresentation +lod4implicitrepresentation «Type» ImplicitGeometry AbstractCityObject +lod2implicitrepresentation +lod3implicitrepresentation +lod4implicitrepresentation AbstractSite AbstractOccupiedSpace Construction:: Construction:: AbstractConstruction ConstructionSpace +buildingspace 1.. AbstractBuilding 1 +buildingsubdivision AbstractSpace AbstractLogicalSpace AbstractBuildingSubdivision «FeatureTy... Window «FeatureTy... AbstractOpening IntBuildingInstallation + class :Code [] + function :Code [0..] + usage :Code [0..] BuildingFurniture + class :Code [] + function :Code [0..] + usage :Code [0..] Room + class :Code [] + function :Code [0..] + usage :Code [0..] Door +lod4geometry +interiorfurniture +lod4geometry +opening «FeatureTy... RoofSurface «type» Geometry root:: GM_Object +roominstallation OuterCeilingSurface +lod4solid «FeatureTy... WallSurface +interiorroom BuildingInstallation + class :Code [] + function :Code [0..] + usage :Code [0..] AbstractBuilding + class :Code [] + function :Code [0..] + usage :Code [0..] + yearofconstruction :Date [] + yearofdemolition :Date [] + rooftype :Code [] + measuredheight :Length [] + storeysaboveground :Integer [] + storeysbelowground :Integer [] + storeyheightsaboveground :MeasureOrNilReasonList [] + storeyheightsbelowground :MeasureOrNilReasonList [] +lod4solid +lod1solid +lod2solid +interiorbuildinginstallation +lod3solid GM_Primitive «type» Geometric primitive:: GM_Solid OuterFloorSurface +lod2geometry +lod3geometry +lod4geometry +lod4multisurface +lod3multisurface +lod4multisurface «FeatureTy... GroundSurface Building AbstractBoundarySurface «FeatureTy... ClosureSurface BuildingPart GM_MultiPrimitive «type» Geometric aggregates::gm_multisurface +lod1multisurface +lod2multisurface +lod3multisurface +lod4multisurface lod2multisurface +lod3multisurface +lod4multisurface +lod0footprint +lod0roofedge +outerbuildinginstallation +address «FeatureTy... CeilingSurface Address +consistsofbuildingpart +lod1terrainintersection +lod2terrainintersection +lod3terrainintersection +lod4terrainintersection GM_MultiPrimitive «type» Geometric aggregates:: GM_MultiCurv e InteriorWallSurface +address +lod3multicurve +lod4multicurve +lod2multicurve «FeatureTy... FloorSurface + class: Code [] + function: Code [0..] + usage: Code [0..] + rooftype: Code [] + storeysaboveground: Integer [] + storeysbelowground: Integer [] + storeyheightsaboveground: MeasureOrNilReasonList [] + storeyheightsbelowground: MeasureOrNilReasonList [] AbstractTopLevelCityObject Building +buildingconstructiveelement BuildingConstructiveElement + class: Code [] + function: Code [0..] + usage: Code [0..] +buildingpart AbstractFeatureWithLifespan AbstractCityObject + class: Code [] Address Room + function: Code [0..] + usage: Code [0..] + elevation: HeightAboveGround [0..] BuildingPart +buildingsubdivisionconstructiveelement AbstractOccupiedSpace Construction:: AbstractConstructiveElement +address +interiorroom +buildinginstallation AbstractPhysicalSpace AbstractUnoccupiedSpace +roominstallation + class: Code [] + function: Code [0..] + usage: Code [0..] +interiorfurniture +buildingfurniture +address BuildingInstallation BuildingFurniture + class: Code [] + function: Code [0..] + usage: Code [0..] BuildingUnit +room + class: Code [] + function: Code [0..] + usage: Code [0..] + elevation: HeightAboveGround [0..] + sortkey: Real [] +buildingunit +storey AbstractOccupiedSpace Construction:: AbstractInstallation AbstractOccupiedSpace Storey Construction:: AbstractFurniture +buildingsubdivisionfurniture +buildingsubdivisioninstallation Geometrien ins Kernmodul verlagert Thematische Flächen & Öffnungen ins Construction-Modul verschoben Konzepte werden geerbt, was das Modul übersichtlicher macht T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 25

26 Überarbeitetes Building-Modul Alle Konzepte von CityGML 2.0 bleiben bestehen. Die meisten Klassen sind nun von Klassen im Kernmodul und Construction- Modul abgeleitet T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 26

27 class Building Überarbeitetes Building-Modul Alle Konzepte von CityGML 2.0 bleiben bestehen. Die meisten Klassen sind nun von Klassen im Kernmodul und Construction- Modul abgeleitet +buildingspace AbstractOccupiedSpace Technical University of Munich Construction:: ConstructionSpace class: Code [] + function: Code [0..] + usage: Code [0..] + rooftype: Code [] AbstractBuilding + storeysaboveground: Integer [] + storeysbelowground: Integer [] Construction:: AbstractConstruction + storeyheightsaboveground: MeasureOrNilReasonList [] + storeyheightsbelowground: MeasureOrNilReasonList [] 1 AbstractTopLevelCityObject AbstractFeatureWithLifespan AbstractCityObject Building +buildingpart BuildingPart T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 27

28 oftype: Code [] reysaboveground: Integer [] reysbelowground: Integer [] reyheightsaboveground: MeasureOrNilReasonList [] Überarbeitetes Building-Modul reyheightsbelowground: MeasureOrNilReasonList [] uretype» ore:: LevelCityObject Type» ing Element uretype» tructiveelement [] ode [0..] e [0..] Alle Konzepte von CityGML AbstractFeatureWithLifespan 2.0 bleiben bestehen. AbstractCityObject Die meisten Klassen sind nun von Klassen im Kernmodul +buildingpart und Construction- Modul abgeleitet BuildingPart AbstractOccupiedSpace Construction:: AbstractConstructiveElement + class: Code [] Room + function: Code [0..] + usage: Code [0..] AbstractPhysicalSpace AbstractUnoccupiedSpace + elevation: HeightAboveGround [0..] +buildingsubdivisionconstructiveelement +interiorroom +buildinginstallation + class: Code [] + function: Code [0..] + usage: Code [0..] +interiorfurniture +buildingfurniture +roominstallation BuildingInstallation + sortkey: Real [] BuildingFurniture + class: Code [] + function: Code [0..] + usage: Code [0..] BuildingUnit +room + elevation: HeightAboveGround [0..] +buildingunit +storey AbstractOccupiedSpace Construction:: AbstractInstallation AbstractOccupiedSpace Storey Construction:: AbstractFurniture +buildingsubdivisionfurniture +buildingsubdivisioninstallation T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 28

29 Überarbeitetes Building-Modul Construction:: bstractconstruction easonlist [] asonlist [] Alle Konzepte von CityGML 2.0 bleiben bestehen. Die meisten Klassen sind nun von Klassen im Kernmodul und Construction- 1 Modul abgeleitet AbstractFeatureWithLifespan AbstractCityObject +address Neue Klasse AbstractBuildingSubdivision zur Repräsentation von Gebäudeabteilen (z.b. Appartements) und Stockwerken +interiorroom + class: Code [] Address Room T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 29 + function: Code [0..] AbstractPhysicalSpace AbstractUnoccupiedSpace +buildingsubdivision +address BuildingUnit +room AbstractSpace AbstractLogicalSpace AbstractBuildingSubdivision + class: Code [] + function: Code [0..] + usage: Code [0..] + elevation: HeightAboveGround [0..] + sortkey: Real [] +buildingunit +storey Storey

30 Neuerungen in CityGML 3.0 Trennung von Datenmodell und Austauschformat ISO-konformität und modellgetriebener Entwurf Änderungen am Level-of-Detail (LOD)-Konzept Überarbeitung des Kernmoduls neues thematisches Modul Construction Überarbeitung der Gebäudemodellierung Überarbeitung der Verkehrsobjektmodellierung neues Modul zur Versionierung neues Modul zu dynamischen Daten (Zeitreihen als Objektattribute, Verknüpfung von Sensoren mit 3D-Stadtobjekten) T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 30

31 Überarbeitetes & erweitertes Transportation-Modul verbesserte LOD-basierte Modellierung des Straßenraums [Beil & Kolbe, 2017] T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 31

32 Überarbeitetes & erweitertes Transportation-Modul Einführung von linearen / Graph- Repräsentationen in LODs 1-3 LoD0 Network LoD3 Network LOD3: jede Fahrspur wird einzeln repräsentiert wichtig für Navigation und Simulationen Einführung von Abschnitten Ein Abschnitt pro Straßensegment Kreuzung Kreisverkehr Sackgasse [Beil & Kolbe, 2017] T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 32

33 Beispiele für Straßenraummodelle Markierung Gehweg Platz Randstein Straßenfläche T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 33

34 Beispiele für Straßenraummodelle Markierung Gehweg Platz Randstein Straßenfläche T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 34

35 Verkehrssimulation mit 3D-Stadtmodellen [Ruhdorfer, Coduro, Kolbe, 2018] T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 35

36 Neuerungen in CityGML 3.0 Trennung von Datenmodell und Austauschformat ISO-konformität und modellgetriebener Entwurf Änderungen am Level-of-Detail (LOD)-Konzept Überarbeitung des Kernmoduls neues thematisches Modul Construction Überarbeitung der Gebäudemodellierung Überarbeitung der Verkehrsobjektmodellierung neues Modul zur Versionierung neues Modul zu dynamischen Daten (Zeitreihen als Objektattribute, Verknüpfung von Sensoren mit 3D-Stadtobjekten) T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 36

37 class Versioning Neues Versionierungsmodul AbstractFeature CityModel AbstractFeatureWithLifespan +oldfeature «Version» +versionmember «Version» + creationdate: DateTime [] + terminationdate: DateTime [] + validfrom: DateTime [] + validto: DateTime [] +newfeature «Version» +versionmember 0.. Version + tag: CharacterString [0..] +from +to +versiontransitionmember 0.. VersionTransition + reason: CharacterString [] + clonepredecessor: Boolean + type: TransitionValue [] +transaction 0.. «DataType» Transaction + type: TransactionValue Bitemporale Lebensspanne aller Objekte Repräsentation und Austausch multipler Versionen von Stadtobjekten (z.b. Historie oder alternative Entwürfe) innerhalb eines Datensatzes «enumeration» TransactionValue insert delete replace «enumeration» TransitionValue planned realized historical succession fork merge T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 37

38 Neues Versionierungsmodul Beispielszenario Zeitpunkt (t1) Zeitachse Zeitpunkt (t2) Zeitpunkt (t3) Building : B1020 function = Office Building : B1020 function = Living BuildingPart : BP12 rooftype = Flat BuildingPart : BP12 rooftype = Saddle Version 1 02-Aug-2012 Version 2 10-Oct-2013 Version 3 04-Jun-2014 V1 Änderungen V2 Änderungen V3 Liste aller Objekte Liste der Transaktionen Liste aller Objekte Liste der Transaktionen Liste aller Objekte T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 38

39 Neuerungen in CityGML 3.0 Trennung von Datenmodell und Austauschformat ISO-konformität und modellgetriebener Entwurf Änderungen am Level-of-Detail (LOD)-Konzept Überarbeitung des Kernmoduls neues thematisches Modul Construction Überarbeitung der Gebäudemodellierung Überarbeitung der Verkehrsobjektmodellierung neues Modul zur Versionierung neues Modul zu dynamischen Daten (Zeitreihen als Objektattribute, Verknüpfung von Sensoren mit 3D-Stadtobjekten) T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 39

40 Lehrstuhl für Geoinformatik Technische Universität München Neues Dynamizer-Modul Gebäude Verkehrsobjekte Gewässer Vegetation Stadtobjekte räumliche Attribute thematische Attribute Erscheinungsattribute Dynamizer Tabulierte Daten z.b. von Sensoren oder Simulationsergebnisse Sensoren Datenbanken Externe Dateien [Chaturvedi & Kolbe 2016] T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 40

41 Lehrstuhl für Geoinformatik Technische Universität München Dynamische Daten aus Solarpotenzialanalyse Simulation der solaren Einstrahlungsenergie auf allen Flächen des 3D-Stadtmodells Februar März Direkt-, Diffus- und Globalstrahlung Berücksichtigung der Lage und des mittleren örtlichen Wetters Einstrahlungswerte April Mai abhängig von Datum + Uhrzeit für jede Fläche wird eine ganzjährige Zeitreihe berechnet Aggregationen auf Dächer, Wände, ganze Gebäude Tageswerte, Monatswerte Software entwickelt am Lehrstuhl für Geoinformatik [Willenborg, Sindram, Kolbe, 2017] T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 41

42 Lehrstuhl für Geoinformatik Technische Universität München Repräsentation der Solarpotenziale als Dynamizer <bldg:wallsurface gml:id = UUID_01_WS_1"> <gen:doubleattribute name = globalradmonth"> <gen:value = xxx /> </gen:doubleattribute> </Building> Referenzierung des zu dynamisierenden Attributs mittels XPath CityGML-Objekt Dynamisches Attribut, dessen Wert über die Zeit variiert Simulationsergebnisse Monat Globalstrahlung JAN FEB MAR <cityobjectmember> <dyn:dynamizer> <dyn:attributeref> //bldg:wallsurface [@gml:id = UUID_01_WS_1'] /doubleattribute[@name = globalradmonth'] /gen:value </dyn:attributeref> <dyn:starttime> T00:00:00Z </dyn:starttime> <dyn:endtime> T00:00:00Z </dyn:endtime> <dyn:dynamicdata>.. </dyn:dynamicdata> </dyn:dynamizer> </cityobjectmember> Dynamizer DEC standardisierte Repräsention von Zeitreihen gemäß OGC TimeseriesML, OGC Observations & Measurements T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 42

43 Lehrstuhl für Geoinformatik Technische Universität München Visualisierung der zeitabhängigen Solarpotenziale 3D-Stadtmodell Rennes, Frankreich T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 43

44 Lehrstuhl für Geoinformatik Technische Universität München Dynamizer-Beispiel für eine Sensorverknüpfung Sensor (PV Panel) <cityobjectmember> <dyn:dynamizer gml:id = PV_Power_Timeseries" > <dyn:attributeref>//roofsurface[@gml:id ='building1_roofsurface1'] /doubleattribute[@name = PVPower'] /gen:value </dyn:attributeref> <dyn:starttime> t00:00:00z</starttime> <dyn:endtime> t00:00:00z</endtime> <dyn:linktosensor> <dyn:sensorconnection> <dyn:sensorid>... </dyn:sensorid> Unique Sensor ID <dyn:servicetype>... </dyn:servicetype> SOS or SensorThings API <dyn:linktoobservation>... </dyn:linktoobservation> GetObservation Oper. <dyn:linktosensor>... </dyn:linktosensor> DescribeSensor Operation <dyn:sensorlocation xlink:href= #building1_roofsurface1 /> </dyn:sensorconnection> </dyn:linktosensor> Link to CityGML Object </dyn:dynamizer> <cityobjectmember> building1_roofsurface1 building1 Feature of Interest Property of Interest Image source : T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 44

45 Lehrstuhl für Geoinformatik Technische Universität München Kommen wir zum Schluss

46 Lehrstuhl für Geoinformatik Technische Universität München Fazit zu CityGML 3.0 Neue und überarbeitete Module: bessere Nutzung von 3D-Stadtmodellen für Stadtplanung, Simulationen, Analysen, Smart Cities Weniger Redundanzen: Konzepte, die in mehreren Modulen benötigt werden, wurden im Kern- & Constructions-Modul zusammengefasst Alle Stadtobjekte basieren auf zwei neuen essentiellen Konzepten: Space und SpaceBoundary, alle Geometrien hängen daran Erhöhte Interoperabilität mit anderen Standards (IndoorGML, IFC, RDF Semantic Web, LADM, INSPIRE) Modellgetriebener Ansatz: ISO-konformes UML-Modell + automatische Ableitung des Datenaustauschformats in GML mind. zwei Spezifikationen: - CityGML 3.0 Conceptual Model specification - CityGML 3.0 GML Encoding specification Rückwärtskompatibilität mit CityGML 1.0 and T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 46

47 Lehrstuhl für Geoinformatik Technische Universität München CityGML 3.0 Stand der Dinge & Roadmap Weiterer Ablauf des Standardisierungsprozesses Feature Freeze war Ende 2017, es läuft derzeit noch die Konsolidierung aller entwickelten Erweiterungen / Änderungen Spezifikation CityGML 3.0 Conceptual Model wird aktuell erstellt Fertigstellung Frühjahr 2019, danach offizielle Abstimmung Entwicklungen sind im Internet verfügbar & kommentierbar Datenmodell, GML-Enkodierung, kleinere Testdatensätze Datenkonvertierungswerkzeug CityGML 2 CityGML 3 entwickelt vom Lehrstuhl für Geoinformatik / TUM Open Source: T. H. Kolbe - CityGML Sneak Preview 47