3D-Innenraummodellierung mit CityGML

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1 3D-Innenraummodellierung mit CityGML GIS/SIT 2010 Zürich, 17. Juni 2010 Andreas Donaubauer, Stefan Henrich, Janine Sutter ETH Zürich, Institut für Geodäsie und Photogrammetrie (IGP), Gruppe GIS

2 Inhalt 1. Anwendungsbeispiele für (3D-)GIS im Innenraum 2. Standards für die 3D-Modellierung von Innenräumen 3. Unterscheidungsmerkmale für 3D-Innenraummodelle 4. Innenraummodellierung mit CityGML 5. Möglichkeiten und Grenzen von CityGML 5.1 Anwendungsbeispiel Schutz und Rettung 5.2 Anwendungsbeispiel Computer Aided Facility Management 6. Fazit 2

3 GIS im Innenraum Beitrag Stefan Keller vom : Am Freitag Abend trafen sich die Zürcher 'Mapper' zum 7. OSM-Stammtisch und diskutierten darüber, wie man Objekte innerhalb von Gebäuden ('indoor') am besten erfassen (sprich "taggen") könnte. [ 3

4 Innenraumpositionierung und -navigation Komponenten gängiger Systeme Sensor Hardware ggf. Auswerte- +/ Datenübertragungssystem Lokale Referenz- Infrastruktur Digitale Referenzdaten Beispiel: WLAN- System WLAN-Empfänger WLAN- Access-Points Koordinaten der Access-Points, Signalstärkekarte Forschungsthema Range-Imaging- System Geometrischsemantisches 3D-Innenraummodell [Donaubauer & Kohoutek, 2010] 4

5 Evakuierungssimulation, Unterstützung von Einsatzkräften [ 5

6 Logistik, Internet of Things, Unterstützung von Wartungsarbeiten [ 6

7 Ortsbezogene Dienste im Innenraum Photosynth Highlight [ [ 7

8 Unterscheidungskriterien für digitale 3D-Innenraummodelle Art der Entstehung: Konstruktion / Aufmass* Zustand vor-/nach Fertigstellung des Gebäudes* Geometrische Modellierung: Constructive Solid Geometry / Boundary Representation* *=CityGML [Bildquelle: Nagel et al. 2009] 8

9 Unterscheidungskriterien für digitale 3D-Innenraummodelle Art der Entstehung: Konstruktion / Aufmass* Zustand vor-/nach Fertigstellung des Gebäudes* Geometrische Modellierung: Constructive Solid Geometry / Boundary Representation* Thematische Modellierung: Existenz (Ja*/Nein), Detaillierungsgrad (Geometrie, Thematik) Datenformat: Computergrafik (VRML, X3D, COLLADA), CAAD/BIM-Welt (IFC), GIS-Welt (CityGML)* Indoor-/Outdoor-Übergang: Existenz (Ja*/Nein) *=CityGML 9

10 CityGML-Datenmodell, Ausschnitt für die Modellierung von Innenräumen FloorSurface lod4multisurface: Verweis auf Geometrie 11

11 CityGML-Datenmodell, Ausschnitt für die Modellierung von Innenräumen InteriorWallSurface lod4multisurface: Verweis auf Geometrie opening: Verweis auf Door-Objekte 12

12 CityGML-Datenmodell, Ausschnitt für die Modellierung von Innenräumen Door lod4multisurface: Verweis auf Geometrie address: Raumnummer etc. 13

13 CityGML-Datenmodell, Ausschnitt für die Modellierung von Innenräumen InteriorBuildingInstallation class: z.b = statics function/usage: z.b = column 14

14 CityGML-Datenmodell, Ausschnitt für die Modellierung von Innenräumen BuildingFurniture class: z.b = education, research function/usage: z.b = desk lod4implicitrepresenation: CAD-Zeichnung 15

15 CityGML-Datenmodell, Ausschnitt für die Modellierung von Innenräumen Room class: z.b = education, research function/usage: z.b = prison cell boundedby: FloorSurface-, InteriorWallSurface-Objekte interiorfurniture: BuildingFurniture-Objekte roominstallation: InteriorBuildingInstallation-Objekte

16 Möglichkeiten und Grenzen von CityGML, Anwendungsbeispiel Schutz und Rettung Anforderungen: 1. Berechnung von Fluchtwegen in Echtzeit 2. Information über Lage gefährlicher / schützenswerter Güter Lösungskonzept: 1. Routing-Graph mit Raum = Knoten Tür = Kante 2. Modellierung gefährliche / schützenswerte Güter als Raumbestandteil [Sidler, 2010] Masterprojektarbeit in Kooperation mit Stadt Zürich Geomatik + Vermessung 17

17 Möglichkeiten und Grenzen von CityGML, Anwendungsbeispiel Schutz und Rettung + - LoD-Konzept Indoor-/ Outdoor-Übergang Erweiterungsmöglichkeiten Beschränkung auf sichtbare Gebäudebestandteile Fehlende thematische Attribute für Türen, Fenster und Wände Fehlende topologische Beziehungen zwischen Räumen ohne Verbindungstür Unidirektionale Beziehung zwischen Wand und Tür [Sidler, 2010] Masterprojektarbeit in Kooperation mit Stadt Zürich Geomatik + Vermessung 18

18 Möglichkeiten und Grenzen von CityGML, Anwendungsbeispiel Schutz und Rettung <bldg:door gml:id="abc">... </bldg:door>... <bldg:wallsurface gml:id="1414"> <bldg:opening> <bldg:door xlink:href="abc"/> </bldg:opening>... </bldg:wallsurface> [Sidler, 2010] Masterprojektarbeit in Kooperation mit Stadt Zürich Geomatik + Vermessung 19

19 Möglichkeiten und Grenzen von CityGML, Anwendungsbeispiel CAFM Stadt München Anforderungen aus dem Umzugsmanagement: 1. Wo ist ein freier Raum bzw. unbelegter Arbeitspatz? (Kategorie Büroräume ) 2. Wo befindet sich dieser Raum? 3. Wie groß ist der Raum? (Grundfläche, Form) 4. Gesamtsumme der Wandflächen? 5. Gesamtsumme der Fensterflächen? 6. Wie hoch ist der Raum? Einpassung Schrank [Bleifuss et al., 2009] 20

20 Möglichkeiten und Grenzen von CityGML, Anwendungsbeispiel CAFM Stadt München CAFM_Room [Bleifuss et al., 2009] 21

21 CityGML Datenmodell, Ausschnitt Innenraum gut für Modellierung anwendungsneutraler Basisdaten geeignet Spezielle Anwendungsbereiche wie Schutz und Rettung oder Facility Management benötigen anwendungsspezifische Erweiterungen ADE Vorteile von CityGML vor allem durch Einbindung Innenraummodell in grösseren Kontext (Stadtmodell) an GIS / Geodatenbanken angepasstes Geometrisches Modell Erstellung von CityGML-Innenraummodellen: Fazit aus 2D CAD relativ einfach möglich CityGML konforme, geometrisch und thematisch korrekte Modelle aber aufwändig Konvertierungsverfahren von IFC-Daten nach CityGML komplex 22

22 Quellenangaben [Bleifuss et al., 2009] Bleifuß, R., Donaubauer, A., Liebscher, J., Seitle, M.: Entwicklung einer CityGML-Erweiterung für das Facility Management am Beispiel Landeshauptstadt München. In Strobl, J.: Angewandte Geoinformatik 2009: Beiträge zum 21. AGIT-Symposium Salzburg, Wichmann, Heidelberg, [Donaubauer, Kohoutek, 2010] Donaubauer, A., Kohoutek, T., Mautz, R.: CityGML als Grundlage für die Indoor Positionierung mittels Range Imaging, Tagungsband zum 15. Münchner Fortbildungsseminar Geoinformationssysteme 2010, München, [Nagel et al., 2009] Nagel, C., Stadler, A., Kolbe, T.: Conceptual requirements for the automatic reconstruction of Building Information Models from uninterpreted 3D models, In: Kolbe, T., Zlatanova, S., Zhang, H.: Proceedings of the Academic Track of Geoweb 2009, Vancouver. [Sidler, 2010] Sidler, A.: Innenraummodellierung mit CityGML, Masterprojektarbeit am Institut für Geodäsie und Photogrammetrie der ETH Zürich, unveröffentlicht,