Verarbeitung und Austausch von 3D-Daten mit ... - 3D-Stadtmodelle
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Gedruckt am 10.11.2011<br />
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<strong>Verarbeitung</strong> <strong>und</strong> <strong>Austausch</strong> <strong>von</strong> <strong>3D</strong>-<strong>Daten</strong><br />
<strong>mit</strong> Spatial ETL-Technologie<br />
Christian Dahmen, con terra GmbH<br />
09. November 2011, Bonn<br />
con terra GmbH<br />
Spin-off der Universität Münster,<br />
Institut für Geoinformatik<br />
Gesellschaft im Unternehmensverb<strong>und</strong> <strong>mit</strong><br />
Esri Deutschland seit 2006<br />
100 Mitarbeiter<br />
Leistungsangebot<br />
> Entwicklung <strong>und</strong> Aufbau unternehmensweiter<br />
GIS Infrastrukturen<br />
> Design <strong>und</strong> Implementierung GIS basierter<br />
IT-Lösungen<br />
> Consulting<br />
> Training & Support<br />
> <strong>Daten</strong>dienstleistungen & Hosting<br />
© con terra GmbH, 2011<br />
© 2011 con terra GmbH Weitergabe <strong>und</strong> Vervielfältigung nur <strong>mit</strong> Genehmigung
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Inhalt<br />
Einführung „Spatial ETL - FME“<br />
<strong>3D</strong>-<strong>Daten</strong>verarbeitung <strong>und</strong> Point Clouds<br />
Projekt City Doctor<br />
Ausblick<br />
© con terra GmbH, 2011<br />
Spatial ETL (Extract, Transform, Load)<br />
ETL bezeichnet […] einen Prozess, um <strong>Daten</strong> aus mehreren<br />
<strong>Daten</strong>quellen <strong>mit</strong> ggf. unterschiedlichen Strukturen in einem Zielsystem<br />
zu vereinigen.<br />
Extract<br />
> <strong>Daten</strong> werden aus einer beliebigen <strong>Daten</strong>quelle extrahiert <strong>und</strong> in ein<br />
internes, neutrales Format überführt.<br />
Transform<br />
> Manipulation/ Restrukturierung/ Modellierung <strong>von</strong> <strong>Daten</strong><br />
Load<br />
> Ausgabe in ein beliebiges Zielformat bzw. Zielsystem<br />
FME ist das Spatial ETL-Tool auf dem Markt!<br />
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FME-Technologie<br />
Hersteller ist das kanadische Unternehmen Safe Software Inc.,<br />
Vancouver, BC<br />
FME Desktop <strong>und</strong> Server<br />
Geodatendrehscheibe <strong>mit</strong> Unterstützung <strong>von</strong> mehr als 260 (Geo-)<br />
<strong>Daten</strong>formaten<br />
> Formate aus den Bereichen GIS, CAD, <strong>3D</strong>/ BIM, Point Clouds,<br />
WebService, Cloud <strong>und</strong> Spatial Databases<br />
Geodatenprozessor <strong>mit</strong> graphischer Benutzeroberfläche<br />
> Über 400 verschiedene Werkzeuge (Transformer) für die (Geo-)<br />
<strong>Daten</strong>verarbeitung<br />
> Automatisierung <strong>von</strong> GIS-Prozessen<br />
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FME Desktop<br />
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FME Workbench<br />
> Komponente für die Prozessmodellierung<br />
FME Data Inspector/ Viewer<br />
> Formatunabhängige<br />
Visualisierung<br />
FME Quick Translator<br />
> Schnelle, automatische 1:1-<br />
<strong>Daten</strong>konvertierung<br />
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FME Workbench<br />
© con terra GmbH, 2011<br />
Inhalt<br />
Einführung „Spatial ETL - FME“<br />
<strong>3D</strong>-<strong>Daten</strong>verarbeitung <strong>und</strong> Point Clouds<br />
Projekt City Doctor<br />
Ausblick<br />
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Formate<br />
GIS<br />
Point<br />
Clouds<br />
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© con terra GmbH, 2011<br />
<strong>3D</strong>/BIM<br />
CAD<br />
Raster Web Database<br />
Unterstützte <strong>3D</strong>-Formate (Auswahl)<br />
Formatname Read Write<br />
Adobe <strong>3D</strong> PDF x<br />
Autodesk 3ds x x<br />
AutoCAD <strong>3D</strong> DWF x x<br />
AutoCAD® Civil <strong>3D</strong> x<br />
Autodesk AutoCAD DWG/DXF x x<br />
Bentley® MicroStation Design x x<br />
CityGML 1.0 (Version 1.1 ab FME 2012) x x<br />
COLLADA x x<br />
ESRI Geodatabase & Shape x x<br />
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Unterstützte <strong>3D</strong>-Formate (Auswahl)<br />
Formatname Read Write<br />
Google SketchUp x x<br />
Industry Fo<strong>und</strong>ation Class STEP Files x<br />
OpenGIS KML Encoding Standard x x<br />
Oracle x x<br />
Oracle Spatial Object x x<br />
Presagis .flt (OPENFLIGHT) x<br />
Swiss INTERLIS x x<br />
VRML x<br />
Wavefront Obj x x<br />
XML x<br />
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Point Clouds Formate<br />
Formatname Read Write<br />
ASPRS LiDAR Data Exchange Format<br />
(LAS)<br />
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x x<br />
Point Cloud XYZ x x<br />
Pointtools Pointdatabase (POD) x x<br />
FME Feature Store x x<br />
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CityGML <strong>und</strong> FME<br />
Lesen <strong>und</strong> Schreiben <strong>von</strong> CityGML 1.0 <strong>und</strong> älteren Versionen<br />
> CityGML 1.1 lesend in FME Desktop 2012<br />
FME unterstützt Geometrie, Semantik, Texturen/ Erscheinung <strong>und</strong><br />
Attributdaten <strong>von</strong> CityGML<br />
Alle thematischen Klassen wie Building, Digital Terrain Model,<br />
Vegetation, Transportation usw. werden unterstützt.<br />
Alle Level of Detail (LoD 1-4)<br />
Generische Objekte <strong>und</strong> Attribute<br />
Sachdaten<br />
…<br />
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FME Data Inspector<br />
Formatunabhängige <strong>3D</strong>-Visualisierung<br />
Neue Viewer-Komponente seit FME Desktop<br />
2010<br />
2D/ <strong>3D</strong> Viewing<br />
„Point Cloud Ready“<br />
Safe Software: „Data Inspector is<br />
cross-platform, it uses the latest display<br />
technology, and it supports <strong>3D</strong> viewing.“<br />
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FME Quick Translator<br />
Werkzeug zur schnellen 1:1 Konvertierung<br />
Ausführung <strong>von</strong> FME-Prozessen<br />
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<strong>3D</strong>-<strong>Daten</strong>verarbeitung <strong>mit</strong> FME<br />
Erzeugung <strong>von</strong> <strong>3D</strong>-Modellen aus 2D-Basisdaten<br />
Basisdaten für <strong>Stadtmodelle</strong><br />
> Topographische Karte (Digitales Basis-Landschaftsmodell)<br />
> Gebäude (ALK, ALKIS)<br />
> Digitales Geländemodell (DGM)<br />
> Luftbilder (Digitale Orthophotos)<br />
> Digitales Oberflächenmodell (DOM)<br />
Geofachdaten<br />
> Themenspezifische Fachdaten (-> Beispiel Lärmdaten, Solarkataster)<br />
Zusätzliche Informationen (Visual Enhancement)<br />
> Vegetation, Straßenmöbel, Verkehrsinfrastruktur, Texturen<br />
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<strong>3D</strong>-<strong>Daten</strong>verarbeitung II<br />
<strong>3D</strong>-<strong>Stadtmodelle</strong><br />
> Automatisierte Ableitung <strong>von</strong> Blockmodellen (LoD1)<br />
> <strong>Daten</strong>übernahme aus CAD/ GIS-Modellen<br />
> Integration <strong>von</strong> Sachdaten<br />
Texturierung <strong>von</strong> Oberflächen (z.B. texturierte Gebäudemodelle)<br />
<strong>und</strong> Oberflächenmodellen (z.B. Orthophotos)<br />
Koordinatentransformation <strong>mit</strong> skalierbarer Genauigkeit<br />
Qualitätsmanagement <strong>von</strong> <strong>3D</strong>-<strong>Stadtmodelle</strong>n<br />
> Plausibilität, Semantik, Planarität, Topologie<br />
> Semantische Klassifizierung auf Basis der Flächennormalen<br />
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Flexible <strong>Verarbeitung</strong> <strong>von</strong> Point Clouds<br />
Clipping <strong>und</strong> Tiling<br />
Filtern nach Klassifikation oder anderen Eigenschaftswerten<br />
Reduzierung des <strong>Daten</strong>volumens durch Ausdünnung<br />
Integration <strong>von</strong> Vektor- <strong>und</strong> Rasterdaten <strong>mit</strong> Point Clouds<br />
Berechnung <strong>von</strong> Oberflächenmodellen (TIN, Surfaces, …)<br />
Anpassung <strong>und</strong> Glättung <strong>von</strong> Oberflächen<br />
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Anwendungsbeispiele<br />
Stadt Karlsruhe <strong>und</strong> Stadt Zürich<br />
<strong>3D</strong>-Stadtmodell der Stadt Karlsruhe<br />
Stadt Karlsruhe, Liegenschaftsamt<br />
Fakten<br />
> 296.000 Einwohner<br />
> 173 km² Gesamtfläche<br />
> 85.000 Gebäude (ALK)<br />
Komponenten des <strong>3D</strong>-Stadtmodells<br />
> Geländemodell (1m) + Nutzungsarten<br />
> Gebäudemodell LoD 1<br />
> Gebäudemodell <strong>mit</strong> detaillierten Dachformen<br />
<strong>und</strong> Fototexturierung für ausgewählte<br />
Gebäude (LoD 2)<br />
> Gebäude LoD 3 (ca. 50 Landmarken)<br />
> Stadtmobiliar<br />
> Brücken (Konzeptionsphase)<br />
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Quelle: Stadt Karlsruhe, Liegenschaftsamt<br />
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Einsatz der FME<br />
Quelle: Stadt Karlsruhe, Liegenschaftsamt<br />
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<strong>3D</strong>-Stadtmodell der Stadt Zürich<br />
Stadt Zürich, Geomatik + Vermessung<br />
Fakten<br />
> 370.000 Einwohner<br />
> 92km² Gesamtfläche, da<strong>von</strong> 52 km² bebautes Gebiet<br />
> Gelände <strong>von</strong> 370m bis 1000m über üM<br />
> 55.000 Gebäude, 40.000 Liegenschaften<br />
Produktangebot Geomatik + Vermessung (GeoZ)<br />
> Digitales Terrainmodell (LoD 0)<br />
> <strong>3D</strong>-Blockmodell (LoD 1)<br />
> <strong>3D</strong>-Dachmodell (LoD 2)<br />
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Quelle: Stadt Zürich, Geomatik + Vermessung<br />
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Einsatz der FME<br />
<strong>Daten</strong>erfassung<br />
<strong>Daten</strong>pflege<br />
<strong>Daten</strong>kontrolle,<br />
<strong>Daten</strong>umwandlung<br />
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Inhalt<br />
<strong>Daten</strong>integration<br />
Terrain (Integration in CityGML)<br />
Einführung „Spatial ETL - FME“<br />
<strong>3D</strong>-<strong>Daten</strong>verarbeitung <strong>und</strong> Point Clouds<br />
Projekt City Doctor<br />
Ausblick<br />
© con terra GmbH, 2011<br />
<strong>Daten</strong>aufbereitung<br />
•Bereinigung des Terrains<br />
•Gebäude LoD 1 (Interlis -> CityGML)<br />
•Gebäude LoD 2 (<strong>Daten</strong>verifikation,<br />
QS <strong>und</strong> <strong>Daten</strong>bereinigung)<br />
<strong>Daten</strong>nutzung<br />
(Zugriff, Ausgabe)<br />
<strong>Daten</strong>ausgabe, z.B.<br />
<strong>3D</strong> PDF<br />
Quelle: Stadt Zürich, Geomatik + Vermessung<br />
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City Doctor<br />
Projektziele<br />
> Entwicklung <strong>von</strong> Methoden <strong>und</strong> Metriken zum Qualitätsmanagement<br />
virtueller <strong>Stadtmodelle</strong><br />
> Verfahren zur Verbesserung der Qualität <strong>und</strong> Fehlerkorrektur<br />
Projektleitung durch die HFT Stuttgart, Prof. Volker Coors<br />
> Details zum Projekt <strong>und</strong> alle Projektpartner unter<br />
http://citydoctor.hft-stuttgart.de<br />
Arbeitsziele<br />
> Entwicklung einer Methodik zur Prüfung <strong>und</strong> Heilung polygonaler<br />
Oberflächen<br />
> Entwicklung einer Methodik zur Prüfung <strong>und</strong> Heilung semantischer<br />
Konflikte innerhalb der Geometrie<br />
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City Doctor<br />
Teilziel<br />
> Implementierung einer entsprechenden Softwarelösung als PlugIn für<br />
FME zur Transformation <strong>von</strong> Geodaten.<br />
Prototypische Implementierung <strong>von</strong> verschiedenen Prüfungen ist<br />
bereits in Q3/2011 erfolgreich durchgeführt worden.<br />
Ziele<br />
> Erweiterung der FME-Technologie um vollständige Prüfalgorithmen<br />
> Anpassung für beliebige andere <strong>Daten</strong>formate (SketchUp, 3ds, etc.)<br />
Ausblick<br />
> Bereitstellung <strong>von</strong> Prüfdiensten <strong>mit</strong>tels FME Server Technologie<br />
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City Doctor - Checks<br />
Polygon-Checks<br />
> Keine doppelten Punkte in einer Ebene<br />
> Mindestens drei Punkte in einer Fläche<br />
> Fläche ist planar<br />
> Korrekte Flächenorientierung<br />
Solid-Checks<br />
> Kanten der Flächen schneiden sich nicht<br />
> Mindestens vier Flächen in einem Gebäude<br />
> Polyedersatz erfüllt (Löscher schließen)<br />
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Inhalt<br />
Einführung „Spatial ETL - FME“<br />
<strong>3D</strong>-<strong>Daten</strong>verarbeitung <strong>und</strong> Point Clouds<br />
Projekt City Doctor<br />
Ausblick<br />
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Ausblick<br />
FME 2012<br />
> CityGML 1.1 (lesend)<br />
> Clippen <strong>von</strong> Volumengeometrien<br />
> Erweiterungen (Formate <strong>und</strong> Funktionen) im Bereich „Point Clouds“<br />
Zukünftig<br />
> FME 2013 neue Formate <strong>und</strong> weitere „echte“ <strong>3D</strong>-Funktionen<br />
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con terra – European FME Service Center<br />
Professional Services<br />
> Beratung<br />
> Entwicklung<br />
> Projektunterstützung<br />
Support <strong>und</strong> Schulungen<br />
Integration <strong>von</strong> FME-Technologie in<br />
> Arbeits- <strong>und</strong> Geschäftsprozesse<br />
> Geodateninfrastrukturen<br />
> Software<br />
Kontakt<br />
> fme@conterra.de<br />
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