Landesamt für Geoinformation und Landentwicklung BW Landesweite 3D Gebäudemodelle für Baden-Württemberg 10. Ingenieurtag der Hochschule für Technik Stuttgart Stuttgart 07.11.2014 Manfred Gültlinger LGL BW Manfred Gültlinger 10. Ingenieurtag HfTS / 07.11.2014 1
Agenda Definitionen Strategie des LGL BW Produkt 3D-Gebäudemodell LoD2 Datenerfassung - mobile mapping Ausblick Manfred Gültlinger 10. Ingenieurtag HfTS / 07.11.2014 2
Baden-Württemberg in Zahlen Fläche: 35.751 km² Anzahl der Einwohner: 10,8 Mio (Stand 31.12.2012) Bevölkerungsdichte: 303 Einwohner pro km² Anzahl der Gemarkungen: 3 383 Anzahl Flurstücke: 8,9 Mio (Stand 31.12.2012) Anzahl der Gebäude: 5,8 Mio (Stand 31.12.2012) höchste Erhebung: 1493m (Feldberg) tiefster Punkt: 87m (mittlere Gewässerhöhe des Rheins an der Grenze zu Hessen) Manfred Gültlinger 10. Ingenieurtag HfTS / 07.11.2014 3
Digitale Geobasisinformationen (3D) Digitales Geländemodell (DGM) Abbildung der Geländeoberfläche ohne Vegetation und Hochbauten Digitales Oberflächenmodell (DOM) Abbildung der sichtbaren Oberflächen zum Zeitpunkt der Aufnahme Manfred Gültlinger 10. Ingenieurtag HfTS / 07.11.2014 4
Digitale Geobasisinformationen (3D) Digitales Oberflächenmodell Gittermodell ohne Objektstruktur 3D-Gebäudemodell Objektbeschreibende Informationen Vektordaten Manfred Gültlinger 10. Ingenieurtag HfTS / 07.11.2014 5
3D-Gebäudemodelle Reale Welt 3D-Gebäudemodell Zusätzliche Fachinformationen der Anwender z.b.: Baujahr Bausubstanz Gebäudewert Risikoeinschätzung (Hochwasser, Sturm) Wohndichte Energiepass Lärmschutzeinrichtungen Soziodemografische Informationen... Manfred Gültlinger 10. Ingenieurtag HfTS / 07.11.2014 6
3D-Gebäudemodelle LoD Level of Detail Definition des Detaillierungsgrads zur Modellierung der Gebäudeformen Manfred Gültlinger 10. Ingenieurtag HfTS / 07.11.2014 7
3D-Gebäudemodelle LoD 0: Grundriss LoD 1: Blockmodell ( Klötzchen, keine Dachform) LoD 2: Standardisierte Dachform LoD 3: Geometrisch fein ausdifferenziertes Modell Dachaufbauten, Fenster, Balkone,... (Vegetation, Straßenmöbel...) LoD 4: Innenraummodell Begehbare Architekturmodelle Manfred Gültlinger 10. Ingenieurtag HfTS / 07.11.2014 8
3D-Gebäudemodelle Standardisierte Dachformen LoD2 Manfred Gültlinger 10. Ingenieurtag HfTS / 07.11.2014 9
AdV-Beschluss Manfred Gültlinger 10. Ingenieurtag HfTS / 07.11.2014 10
Grundsatzentscheidung LoD 2: Standardisierte Dachform Das LGL BW produziert Gebäudemodelle LoD2. Bei Bedarf kann daraus LoD 1 abgeleitet werden. Manfred Gültlinger 10. Ingenieurtag HfTS / 07.11.2014 11
Datengrundlage Gebäudegrundriss ALKIS (Amtliches Liegenschaftskatasterinformationssystem) 3D - Gebäudeform Laser + Stereoluftbilder 3D - Gelände (DGM) Laser + Stereoluftbilder Manfred Gültlinger 10. Ingenieurtag HfTS / 07.11.2014 12
Datengrundlage Gebäudegrundrisse im neuen Datenmodell des Amtlichen Liegenschaftskatasterinformationssystems (ALKIS) (Mittelfristig geplant: Bei Defiziten des Liegenschaftskatasters 3D-Gebäudemodellierung ohne ALKIS-Grundriss) Manfred Gültlinger 10. Ingenieurtag HfTS / 07.11.2014 13
Datengrundlage Airborne Laserscanning 2000 2005 Vorteil: Landesweit flächendeckend Geringes Rauschen Kurze Rechenzeiten Stereoskopische Luftbilder 10 cm, Frühjahr, ab 2011 Vorteil: Identität Bild und 3D Aktualität Hohe Punktdichte Nachteil: Geringe Punktdichte (1 Punkt/m²) Aktualität Nachteil: Qualität (Rauschen) Unvollständigkeit der Punktwolke (Schatten) Landesweite Flächendeckung erst ab 2015 Längere Rechenzeiten Manfred Gültlinger 10. Ingenieurtag HfTS / 07.11.2014 14
Stufenplan Stufe 1: Stufe 2: Stufe 3: Fortführung: 2013, landesweit (für ALKIS-Gebiete) automatisch produzierte 3D-Gebäudemodelle aus ALKIS und Airborne Laserscanning (ALS), vorläufige Gebäudemodelle in reduzierter Qualität und Aktualität Ableitung LoD1 entsprechend AdV-Beschluss 2014, landesweit automatisch produzierte 3D-Gebäudemodelle aus ALKIS und 10 cm-stereoluftbildern verbesserte Gebäudemodelle in höherer Qualität und Aktualität nach Bedarf interaktive Nachbearbeitung der automatisch produzierten 3D-Gebäudmodelle, endgültige Gebäudemodelle ab 2015, wird zur Zeit vorbereitet Ziel: 2014 / 2015 Integration lokal existierender Gebäudemodelle von Kommunen in den landesweiten Datenbestand des LGL Manfred Gültlinger 10. Ingenieurtag HfTS / 07.11.2014 15
Bearbeitungsstand 3D-Gebäudebestand LoD2, Stufe 1 (Stand: 07.11.2014): 5,3 Mio. von 5,8 Mio. Sämtliche Gebäudemodelle der Stufe 1 - auch in den städtischen Gebieten wurden im LGL produziert. Manfred Gültlinger 10. Ingenieurtag HfTS / 07.11.2014 16
Attribute, Qualität, Datenformate Inhalt LoD2 (AdV-Standard): Geometrie des Gebäudes Generalisierte, standardisierte Dachform Keine Dachaufbauten Keine Fassadentextur ALKIS-Objektidentifikator Höhe des Gebäudes Gebäudefunktion Qualitätsangaben Amtlicher Gemeindeschlüssel Lagebezeichnung Eigennamen... Datenformate: CityGML V 1.0 3D-Shape 3D-PDF 3D-DXF KML / KMZ SketchUp NAS (nach Einführung des AAA-Modells) Qualität - Genauigkeit: Lage: Liegenschaftskataster Höhe: nach AdV-Standard ca. 1 m, Größere Abweichungen bei komplexen Dachformen möglich Aktualität abhängig von Liegenschaftskataster und 3D-Daten Manfred Gültlinger 10. Ingenieurtag HfTS / 07.11.2014 17
Nutzung 3D-Visualisierung - Grundlage für (politische) Entscheidungen - Bürgerpartizipation (z.b. in Bodenordnungsverfahren) - Sichtbarkeitsanalysen - Tourismus Planung - Stadtplanung - Ortssanierungen Risikovorsorge - Rettungswesen, Katastrophenschutz, Polizei (innere Sicherheit) - Hochwasserschutz Immissionen / Emissionen - Lärm - Funkstrahlung Energiewirtschaft - Energiepotenzialanalysen - Energiebedarfsermittlung Finanz-, Versicherungs-, Immobilienwirtschaft Soziodemografische Untersuchungen www.ingeoforum.de/files/3d-stadtmodelle.pdf Manfred Gültlinger 10. Ingenieurtag HfTS / 07.11.2014 18
Nutzung Manfred Gültlinger 10. Ingenieurtag HfTS / 07.11.2014 19
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Datenerfassungsmethoden Standardsysteme (großflächige Gebiete) Digitale Bildflugkameras (Großformatiger Flächensensor) Airborne Laserscanning Alternative Systeme (kleinflächige Gebiete) Leichtfluggeräte Mittelformatkamera UAS, low cost camera Terrestrisches Laserscanning Satellitensysteme (Beobachtung des technischen Fortschritts und der Marktentwicklung) Satellitensysteme (Radar, Optisch) Manfred Gültlinger 10. Ingenieurtag HfTS / 07.11.2014 21
3D Punktwolken (farbcodiert) Manfred Gültlinger 10. Ingenieurtag HfTS / 07.11.2014 22
Aktualisierung 3D - Gebäudemodelle Grundriss o ALKIS Grundrissänderungen (NBA-Verfahren: Nutzerbezogene Bestandsdatenaktualisierung) 3D-Daten o zyklische Bildflüge o bedarfsorientierte Bildflüge o bedarfsorientierte Airborne Laserscanflüge o Vor-Ort-Erhebung, terrestrische Verfahren (TLS, dreidimensionale Gebäudeaufnahme) o externe 3D-Daten (Planunterlagen, ) o... o o UAS (Flugrechtliche Einschränkungen bei Befliegungen über besiedelten Gebieten) Trassenbefahrungen (Einseitige Erfassung eines Korridors, Sichttote Räume) Manfred Gültlinger 10. Ingenieurtag HfTS / 07.11.2014 23
Weiterentwicklung dreidimensionaler Modelle Digitales Geländemodell DGM - Airborne Laserscanning - Gitterweite ab 1 m - interaktiv erzeugt - seit 2008 verfügbar Digitales Oberflächenmodell DOM - Airborne Laserscanning - Gitterweite ab 5 m - überwiegend automatisch erzeugt - seit 2009 verfügbar Fortführung 3D Gebäudemodelle LoD2 - Stufe 1 für ALKIS-Gebiete - Automatisch erzeugt - Seit 2013 verfügbar Qualitätssteigerung Fortführung 3D - Landschaftsmodellierung (objektstrukturiert) - Vegetation - Brücken - Landschaftselemente -... 4D - Landschaftsmonitoring Manfred Gültlinger 10. Ingenieurtag HfTS / 07.11.2014 24
Objektstrukturierte dreidimensionale Landschaftsmodelle Manfred Gültlinger 10. Ingenieurtag HfTS / 07.11.2014 25
Objektstrukturierte nd-modelle: (Zeitreihen, Monitoring) Baden-Württemberg vierdimensional Gebäude DGM + Vegetation Brücken Stromleitungen Manfred Gültlinger 10. Ingenieurtag HfTS / 07.11.2014 26
Objektstrukturierte nd-modelle: (Zeitreihen, Monitoring) Baden-Württemberg vierdimensional Gebäude DGM + Vegetation Brücken Stromleitungen Manfred Gültlinger 10. Ingenieurtag HfTS / 07.11.2014 27
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Manfred Gültlinger Telefon: 0721 95980 559 E-Mail: manfred.gueltlinger@lgl.bwl.de Landesamt für Geoinformation und Landentwicklung Abteilung 5 Produktion Kriegsstraße 103-76135 Karlsruhe Postfach 40 65-76025 Karlsruhe www.lgl-bw.de Manfred Gültlinger 10. Ingenieurtag HfTS / 07.11.2014 28