OGC-konforme Services für 3D-Stadtmodelle

OGC-konforme Services
für
3D-Stadtmodelle
Jürgen DÖLLNER
Hasso-Plattner-Institut
Universität Potsdam
www.hpi3d.de

Einführung
Zum Begriff „Service-Oriented Architectures“
Service-Oriented Architecture
- “A paradigm for organizing and utilizing distributed capabilities that may be under the control of
different ownership domains. It provides a uniform means to offer, discover, interact with and use
capabilities to produce desired effects consistent with measurable preconditions and
expectations.” [OASIS]
Architekturkonzept für den Entwurf verteilter Systeme
- Funktionale Dekomposition eines verteilten Systems in lose gekoppelte Services
- Anwendungsorientierung in der Architektur wird ersetzt durch Nutzer- und Prozess-Orientierung
Standardisierung
- Im Kontext Geoinformation: OGC stellt verschiedene Standards für Service Interfaces, Data Models
und Encodings bereit, die insbes. die Interoperabilität von Services grundlegen
- Relativ hohe Akzeptanz dieser Standardisierung innerhalb des Kontexts (im Gegensatz zur Situation
in anderen Kontexten)
09.11.2009
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Einführung
Zum Begriff „Service-Oriented Architectures“
OGC Services and Standards
09.11.2009
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Einführung
Potentiale der „Service-Oriented Architectures“
- OGC-Services werden in weiten Teilen für
grundlegende Operationen (z.B.
Bereitstellung von Geodaten) eingesetzt
- OGC-Services sind bislang nur in geringem
Umfang im Bereich der
Anwendungsfunktionalität eingesetzt
- Potentiale liegen insbesondere bei der
Anwendungsentwicklung für das Internet
und für leichtgewichtige Clients
- Potential liegt auch im Bereich der
interaktiven, hochqualitativen 3D-
Geovisualisierung
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Monolithic
applications
Advanced visualizations
Advanced computational tools
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Distributed geodata
Information
silos Proprietary
access
OGC
SOA
W3C
Photorealism
as maxim
Composite applications,
Mashups
Lightweight clients,
Mobile devices
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Grundlagen einer service-orientierten Architektur
SOA Layer Model
‣ Vier fundamentale Service-Kategorien im Layer-Modell
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Grundlagen einer service-orientierten Architektur
SOA Layer Model
‣ Für Anwendungen von zentraler Bedeutung: Übergang zwischen Funktions- und Prozess-Layer
‣ „Visualisierung Pipeline“ betrifft grundsätzlich den Interaktions-, Prozess- und Funktionslayer
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Grundlagen einer service-orientierten Architektur
SOA Layer Model
‣ Beispiele konkreter Services in den einzelnen Layern:
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Grundlagen einer service-orientierten Architektur
SOA Layer Model: Data Layer
‣ Bereitstellung und Zugriff auf heterogene, massive Geodaten Layer
‣ Unterstützung durch Services überwiegend gegeben
‣ LOD-Zugriff und Multiresolution Representation bislang kaum gelöst
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Grundlagen einer service-orientierten Architektur
SOA Layer Model: Functionality Layer
‣ Implementierung wesentlicher Visualisierungsfunktionen (Filtering, Mapping, Rendering)
‣ Bislang als geschlossene Einheit in klassischen monolithischen Softwaresystemen implementiert
‣ Problematisch: Performance, Granularität, Wiederverwendung, Reife, ...
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Grundlagen einer service-orientierten Architektur
SOA Layer Model: Process Layer
‣ Implementierung wesentlicher Anwendungsfunktionen
‣ Bislang in klassischen monolithischen Softwaresystemen eng gekoppelt
‣ Problematisch: Performance, Granularität, Wiederverwendung, Reife, ...
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Grundlagen einer service-orientierten Architektur
SOA Layer Model: Interaction Layer
‣ Implementierung des User-Interfaces und der Anwendung auf der jeweiligen Zielplattform
‣ Problematisch: Bandbreite, Verfügbarkeit, Verlässlichkeit, Peformance der zugrundeliegenden
Services
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SOA für Geovisualisierungsanwendungen
Idee: Entwicklung grundlegender Komponenten für die SOA-basierte Anwendungsentwicklung
‣ Modell-Integrationsservice
‣ Modell-Fusionsservice
‣ Modell-Generalisierungsservice
‣ 3D-Portrayal-Services (z. B. WPVS++)
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SOA für Geovisualisierungsanwendungen
Generalisierungsservice (laufende Forschungsarbeit)
- Musterbeispiel eines semantik-basierte, rein rechnenden Services
- Kapselung und Bereitstellung komplexer Funktionalität
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SOA für Geovisualisierungsanwendungen
Annotationsservice (laufende Forschungsarbeit)
- Ermöglicht die interaktive Zusammenarbeit mehrerer Nutzer innerhalb eines gemeinsamen
Stadtmodells; unterstützt georeferenzierte Kommentare/Annotationen
- Gekapselt als Service; implementiert auf Basis von WFS/WFS-T
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SOA für Geovisualisierungsanwendungen
Interaktive 3D-Portrayal-Services
- Zentrale Frage ist, wer das 3D-Rendering leistet: Client oder Server? Welche Bandbreite-
Anforderung ist realistisch im Fall photorealistischer, hochgenauer 3D-Modelle? ...
- Drei Ansätze für Portrayal-Service-Architektur:
‣ Mapping/Rendering ist vollständig Aufgabe des Client (thick client)
‣ Mapping durch den Server, Rendering durch den Client (medium client)
‣ Mapping/Rendering durch den Server; Anzeige durch den Client (thin client)
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SOA für Geovisualisierungsanwendungen
WPVS : Einfachster Fall eines 3D-Portrayal-Services
‣ Umsetzung als Thin-Client
‣ Beispiel: WPVS des LandXplorer-Systems.
‣ 3D-Berliner-Stadtmodell, Berlin Partner GmbH/Senat f. Wirtschaft)
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SOA für Geovisualisierungsanwendungen
WPVS++ : Prototyp eines neuen Typs von 3D-Portrayal-Service
- Idee: „Höchste Grafikqualität auf den Client mit strikt
beschränkter Übertragungskomplexität unabhängig von der
Modellkomplexität (!) und mit voller Interaktivität.“
- Kennzeichen
‣ 3D-Rendering serverseitig mit spezialisierter ,dezidierter
Hardware
‣ Leichtgewichtige Client-Anwendung (iPhone, Internet)
‣ Intelligente Navigation und Interaktion
‣ Hohe Performance auf Grundlage von Bilddaten-Streaming
- Konzept
‣ Serverseitige Konstruktion von Cube-Maps
‣ Clientseitige Rekonstruktion der virtuellen Umgebung
durch image-based modeling
‣ Encoding von Objekt-, Fach- und Geometrie-Eigenschaften
als zusätzliche Datenlayer, die spezialisierte Fachfunktionen
auf den Clients ermöglichen
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SOA für Geovisualisierungsanwendungen
WPVS++
‣ Server: Bereitstellung von kodierten,
komprimierter Cube-Maps mit mehreren
Informationsschichten (RGB, N, Z,
ObjectID)
‣ Leichtgewichtige 3D-Anwendung auf dem
Client, die bildbasiert die virtuelle
Umgebung rekonstruiert (Rendering) und
den Interaktionsprozess kontrolliert
‣ Weiter übernimmt der Client ggf.
bestimmte Fachfunktionalität, soweit
diese auf Grundlage der gelieferten
Informationen berechenbar ist.
Towards Advanced and Interactive Web Perspective View Services.
HAGEDORN, HILDEBRANDT & DÖLLNER. 4th International 3D GeoInfo
Workshop, Lecture Notes in Geoinformation and Cartography, Springer,
2009. (to appear)
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Ausblick
OGC-konforme Services für 3D-Stadtmodelle
- Funktions-, Prozess- und Interaktionsservices sind derzeit für 3D-Stadtmodelle am Markt kaum
verfügbar.
- Mit diesen Services wird zukünftig die fachspezifische Nutzung und Einbindung von virtuellen 3D-
Stadtmodelle in Service-orientierte Systeme effizient möglich werden.
- Die zentrale Wertschöpfung aus diesen Modellen wird über ihre Verknüpfung mit und Bereitstellung
durch derartige Services grundlegend ermöglicht.
- Bausteine für diese Entwicklung bilden
‣ Modelltransformations-/Fusions-Services (z.B. Generalisierung, Reparatur, ...)
‣ Interaktionsservices (z.B. Kollaborations-/Annotationsservices)
‣ Interaktive, bildbasierte 3D-Viewing-Services (z.B. WPVS)
‣ Laufende Forschungsarbeiten zum Thema SOA & 3D-Modelle in HPI Research School
‣ Publikationen: www.hpi3d.de
‣ Email: doellner@hpi.uni-potsdam.de
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