Hassan, Hanke und Weinold 1 Die Virtuelle Baufakultät der Universität Innsbruck - VRML als 3D-Informationssystem Mohamed Hassan, Klaus Hanke und Thomas Weinold Kurzfassung Die heutige neue Webtechnologie ermöglicht die Einrichtung eines Web Informationssystems der Baufakultät der Universität Innsbruck. Die Webtechnologie spielt eine große Rolle im Rahmen der Präsentation von Information und Daten für den Internetbenutzer. In dieser Arbeit wird der Aufbau eines Web-Informationssystems für die Baufakultät mit VRML-basierter Nutzeroberflächen beschrieben. Mit der Verknüpfung von VRML, Java und HTML ist das Informationssystem in Echtzeit durch das Internet eingerichtet worden. Die virtuelle Baufakultät als Informationssystem ermöglicht den Zugriff auf alle Lehrveranstaltungsinformationen und Personeninformationen über eine Benutzerschnittstelle. Einleitung und Ziel Mit der Einführung des World Wide Web sind es immer mehr Computeranwender und sogar Computerlaien, die in das Netz der Netze drängen, um teilzuhaben an Neuem. Mit dem WWW bekam das Internet eine leicht zu bedienende graphische Benutzeroberfläche, die das Netz plötzlich auch für Menschen interessant machte, die nicht ohnehin ihren gesamten Arbeitstag vor Computermonitoren verbrachten. Über eine einfache Benutzerschnittstelle können wir weltweit Informationen abfragen, die fast das gesamte Wissen der Menschheit darstellen. Die Funktionsweise des Internets ist ähnlich der Nutzung des Telefonnetz. Das sogenannte Client/Server Prinzip ist die Hauptfunktionsweise für das Internet. Abb. (1) Struktur des World Wide Web
Hassan, Hanke und Weinold 2 Server-Programm: Ein Hostrechner kann einen Internet-Dienst nur anbieten, wenn eine entsprechende Server-Software auf dem Rechner aktiv ist, und wenn der Rechner "online" ist. Der Server wartet auf eine Anfrage, die der Client an ihn adressiert. Wenn Sie etwa auf einen Verweis klicken, der zu einer HTTP-Adresse führt, startet der Browser, also der WWW-Client, eine Anfrage an den entsprechenden Server auf dem entfernten Hostrechner (Stefan Münz, 1998). VRML (Virtual Reality Modelling Language) ist ein neuer Standard, ein dreidimensionales Pendant von HTML, ein Datenrepräsentations- und Navigationstool. Die Kombination von HTML, Java und VRML revolutioniert das Internet. Die Möglichkeiten, die VRML durch die Erweiterung um die dritte Dimension bieten kann, könnte ebenfalls bedeutende Auswirkungen auf die Informationsvermittlung im Web zur Folge haben. Ziel dieser Forschung war die Erschaffung eines Informationssystems der Baufakultät und die Vermittlung dieser Information weltweit. Da spielten die Webtechnologien von VRML, Java und HTML die Hauptrolle, um das Projekt im Internet zu präsentieren. Modelbildung und Visualisierung Die Bildung des Digitalmodelles des Campus war der erste Schritt der Arbeit. Durch texturieren der Fassadenoberflächen in einem Programm konnten wir die virtuellen Modelle des Campus exportieren. a-das Drahtmodell In einem CAD-Programm und aus verschiedenen Datenquellen wie alten Zeichnungen und einer Landkarte des Campus wurde das Drahtmodell aufgebaut und Flächen wie die Grünflächen simuliert. b- Flächenmodell Dann wurde das Drahtmodell in ein Flächen 3D Modell umgewandelt. Üblicherweise werden für die Darstellung von Gebäuden in einem CAD-System alle Oberflächen eines Modells durch Polygone beschrieben. D. h Flächen und Körper werden durch ihre Begrenzungskanten definiert. Bei diesem Verfahren müssen alle Linien und Polygone, auch einfache 3D-Elemente, von Hand eingegeben werden (Lange, 1999). c- Texturieren In einem Visualisierungsprogramm wurden alle Oberflächen texturiert. Den Flächen können Materialeigenschaften als Bitmaps zugeordnet werden. d- Exportieren Um das Campusmodel im Internet zu visualisieren, brauchen wir das Modell in einem bestimmten Format, das aber mit dem HTML-Format zusammenpassen sollte. Das Visualisierungsprogramm ermöglicht, die Campuselemente auf VRML-Format zu exportieren. VRML ermöglicht auch die Integration aller Campuselemente in einer einzigen Datei. Abb 2 zeigt das Model des Campus in VRML-Format.
Hassan, Hanke und Weinold 3 Abb. (2) Das Campus Modell ohne Textur in VRML Format Verwaltung von Campusobjekte Die Präsentation der Baufakultät weltweit war das wichtigste Ziel dieser Forschung. Wichtige Elemente waren die Zuordnung der Campuselemente und der Aufbau eines Informationssystems. - Zukunftsplanung für die Universität. - Informationsquelle für alle Studenten und Mitarbeiter auf der Uni. - Präsentation des Campus weltweit. Komponenten des Informationssystems VRML Welt und Web-Server Abb. 3 Systemkomponenten Wir haben im letzten Abschnitt beschrieben, wie das Campus Modell aufgebaut wurde. Danach können wir das Modell und die Graphikschnittstelle in einer Webseite zusammen integrieren, weil VRML diese Möglichkeit erlaubt. Abbildung 3 zeigt die Integration zwischen der VRML-Welt und dem EAI Applet. Die Webseite enthält alle Informationssystemkomponenten.
Hassan, Hanke und Weinold 4 Graphische Benutzerschnittstelle Die Benutzerschnittstelle ist der wichtigste Teil des Informationssystems. Die Schnittstelle kann zweiteilig auftreten. Jeder Teil ist für eine bestimmte Funktion verantwortlich, z.b behandelt der EAI Teil die Kommunikation zwischen dem Applet und der virtuellen Welt in der gleichen Webseite (Hanuska, 1997). Das Interface, das für die Kommunikation verantwortlich ist heißt EAI (External Authoring Interface) Der wichtigste Vorteil dieser Schnittstelle ist, den Ablauf vom Benutzer steuern lassen zu können und nicht vom Programm. Der zweite Teil ist das ODBC-JDBC. Dieser Teil macht die Kommunikation zwischen dem Applet und der Datenbank. Die Benutzerschnittstelle besteht aus vier klickbaren Icons: Der erste Icon ermöglicht einen Rundgang durch den Campus und zeigt die wichtigsten Ansichtpunkte des Campus. Das zweite Icon ist der Campus Browser: dadurch kann man alle HTML Informationen über Objekte abfragen. Man wählt einfach ein Gebäude und bekommt eine Liste der Institute, die in diesem Gebäude sind. Man kann nun ein bestimmtes Institut in diesem Gebäude anfragen und Auskunft bekommen. Es bietet sich auch die Möglichkeit über eine Person oder etwas anderes anzufragen. Man schreibt einfach sein Ziel und klickt dann auf den Knopf Search ; man erhält dann alle Informationen in einer Webseite. Abbildung 5 zeigt das Browserfenster und wie einfach man mit der Maus oder Tastatur auf sein Ziel zugreifen kann. Abb. 4 Campus Rundgang Abb. 5 Campus Browserfenster Das dritte Icon ist für den Zugriff auf die Datenbank verantwortlich. Wenn man ein Institut wählt und man drückt auf den "Courses" Knopf oder auf den "Person" Knopf dann bekommt man alle Lehrveranstaltungsinformationen oder Personeninformationen von diesem Institut. Die Schnittstelle verbindet die VRML Welt mit der Ms-Access Datenbank über JDBC-ODBC. Der ODBC Treiber ermöglicht die Anfragen von SQL auf die Datenbank von der Schnittstelle. Abbildung 6 zeigt das Datenbankfenster. Abb. 6 Fragen an die Datenbank
Hassan, Hanke und Weinold 5 Datenbank Wir haben in diesem Projekt eine MS-Access Datenbank verwendet, da VRML die Verbindung zwischen der VRML Welt und MS-Access erlaubt. Zusammenfassung Mit der Entwicklung des Baufakultäts-Campusinformationssystem ist es möglich, weltweit auf einen einzigen Datenbestand zuzugreifen. Der Benutzer muss nicht in vielen Webseiten suchen, da alle Informationen durch die Textfläche der Schnittstelle gezeigt werden können. Außerdem bewegt sich der Benutzer frei in der 3D-Welt und sieht gleichzeitig wo das Objekt liegt, eine Person ist oder eine Lehrveranstaltung zugeordnet wird. Die weitere Entwicklung von Web3d-Technologien erlaubt das Georeferenzieren von dreidimensionalen virtuellen Welten im Internet, d.h. wir können in Zukunft eine größere Welt referenzieren und im Internet verteilen. Abb. 7: Ansicht des Informationssystems LITERATUR 1. Marrin Chriss, 1997: Proposal for a VRML 2.0 informative annex : External authoring Interface 2. Hanuska D, 1997 Information Systems and VRML worlds 3. Carey, R. Bell, G.: The annotated VRML 97 Refernce Manual www. best.com/~rikk/book/book.html 4. Landes Steffen, 1999 Funtionalität des internetbasieten 3D-Campus-Informationssystems der Universität Karlsruhe ( CISKA)- Dissertation 5. Günter Pomaska, 1999 Aspekte der großmaßstäbigen Modellierung und Visualisierung von Stadtgestalt, Beiträge der 10. Internationalen Geodätischen Woche in Obergurgl.