3D Digitales Landschaftsmodell (3D-DLM)

Projektphase II

 

3D Digitales Landschaftsmodell (3D-DLM) ist ein Projekt am Runden Tisch GIS e.V. in Kooperation mit den Auftraggebern ‘Bundesamt für Eich- und Vermessungswesen‘ (BEV), ‘Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung Bayern‘ (LDBV), ‘Landesamt für Geoinformation und Landentwicklung Baden-Württemberg‘ (LGL) sowie dem ‘Bundesamt für Landestopographie swisstopo‘ als Berater. Für den Runden Tisch GIS e.V. bearbeiten das Projekt der Lehrstuhl für Geoinformatik der TU München und die M.O.S.S. Computer Grafik Systeme GmbH.

3D-Stadt- und Landschaftsmodelle werden häufig als reine graphische oder geometrische Modelle definiert; dabei werden die semantischen Aspekte oft vernachlässigt. Dies hat zur Folge, dass diese Modelle fast ausschließlich für Visualisierungszwecke verwendet werden können, nicht jedoch für thematische Abfragen, Analyseaufgaben oder Simulationen. Für viele Anwendungsszenarien sind aber genau diese semantischen Informationen von enormer Wichtigkeit. Aus diesem Grund wurde im Projekt “3D-DLM“ jedes erzeugte Objekt des digitalen Landschaftsmodells semantisch angereichert. Diese sind dadurch sowohl thematisch, als auch räumlich selektierbar und abfragbar.

 

 

Demo Web-Client
(Beschreibung im Abschlussbericht)

 

Demo als Video
(in Kürze aufrufbar)

In der Demonstrationsphase konnte die grundsätzliche Machbarkeit einer hochgradig automatisierten Ableitung eines flächendeckenden 3D-DLM aus den vorliegenden ALKIS- und ATKIS-Daten nachge-wiesen werden. Das verwendete Werkzeug 3Dfier lieferte mit den beschriebenen Ausgangsdaten im vollautomatischen Prozess ein fachlich sinnvolles Ergebnis, das aber im Detail noch inhaltliche Fehler enthält. Der Hardware-Ressourcenbedarf sowie die Laufzeiten der Prozessierung des Testgebiets erscheinen für eine Anwendung auch landesweiter Datenbestände geeignet.

Für ein in sich konsistentes Ergebnis ist eine entsprechende Aufbereitung der Ausgangsdaten notwendig. Das betrifft sowohl die Vektordaten, als auch die verwendeten Oberflächenpunkte (Austausch der Bodenpunkte durch hochauflösendes DGM).

Auch hat die Verwendung von realen Breiten anstelle von Klassen bei Straßen- und Gewässerobjekten elementare Bedeutung. Die notwendige Vorverarbeitung der Daten, genauso wie das abschließende Mapping auf ein CityGML-Zielmodell lässt sich gut in einen automatisierten Gesamtprozessablauf integrieren. Somit bietet der untersuchte Ansatz eine praktikable Möglichkeit, um 2D-Daten automatisiert und konsistent in die dritte Dimension anzuheben und dabei alle gewünschten fachlichen Informationen zu übernehmen. Weitere vertiefte Untersuchungen könnten z.B. die Einbeziehung weiterer Software-Werkzeuge sowie die Verkettung der Teilschritte zu einem Gesamtprozess beinhalten.

Projektphase I

3D Digitales Landschaftsmodell (3D-DLM) ist ein Projekt am Runden Tisch GIS e.V. in Kooperation mit den Auftraggebern ‘Bundesamt für Eich- und Vermessungswesen‘ (BEV), ‘Landesamt für Digitalisierung, Breitband und Vermessung Bayern‘ (LDBV), ‘Landesamt für Geoinformation und Landentwicklung Baden-Württemberg‘ (LGL) sowie dem ‘Bundesamt für Landestopographie swisstopo‘ als Berater. Für den Runden Tisch GIS e.V. bearbeiten das Projekt der Lehrstuhl für Geoinformatik der TU München und die M.O.S.S. Computer Grafik Systeme GmbH.

Das Thema 3D-DLM ist für alle Bodenseeanrainerländer von Interesse. In der Schweiz wird bereits mit dem swissTLM 3D ein entsprechendes Produkt angeboten. In Vorarlberg wird aktuell in einer Machbarkeitsstudie die Erstellung und Nutzung eines 3D-DLMs untersucht. Bayern und Baden-Württemberg haben neben dem DGM und hochaufgelösten DOMs 3D-Gebäudemodelle als Produkt. In der Initiative Baden-Württemberg 4D sollen Geoinformationen sowohl um die dritte Dimension als auch zeitliche Aspekte erweitert werden.

Die genannten Aktivitäten werden bisher weitgehend unabhängig voneinander vorangetrieben. Das gemeinsame Projekt der Bodenseeanrainerländer mit Partnern aus der Wissenschaft und der Industrie wird die Erfahrungen im Bereich 3D-DLM bündeln.
Ziel der Zusammenarbeit ist es insbesondere Anforderungen (grenzübergreifender) Anwendungen zu ermitteln sowie Datenmodelle und Methoden für die automatisierte Erzeugung von 3D-DLM-Objekten nach diesen Anforderungen zu untersuchen.

Zwischenergebnis der Modellierung mittels des Open Source Tools „3Dfier“

Die getrennten Modelle DGM und (2D) DLM sollen perspektivisch in ein konsistentes 3D-DLM überführt werden. Das bedeutet, dass die heutigen 2D-Objektbeschreibungen im ATKIS-Basis-DLM in eine durchgängige 3D-Beschreibung überführt werden. Durch die explizite Berücksichtigung der Höheninformation werden das 3D-DLM und das DGM konsistent zueinander. Zudem werden die topographischen Objekte mit Ihrer Ausdehnung in die Höhe bzw. die dritte Dimension realitätsnäher repräsentiert. Dabei geht es neben der Frage der geometrischen 3D-Modellierung und 3D-Datenerfassung insbesondere auch um die Frage der Erweiterung der fachlichen Modellierung um Objektarten, die vertikale Elemente repräsentieren wie z.B. Mauern und Wände von Gebäuden, Brücken und weiteren Bauwerken, die im bisherigen DLM nicht berücksichtigt waren.

Das Projekt ist in mehrere Projektphasen untergliedert. Projektphase 1, in welcher die Stränge Anwendungsszenarien, Datenmodellierung und Methoden zur automatischen 2D → 3D-Transformation bearbeitet wurden, ist Anfang 2017 abgeschlossen worden. Der Projektbericht zur Phase 1 kann hier heruntergeladen werden.

Aufbauend auf der 1. Phase des 3D-DLM-Projekts erfolgte in der Demonstrationsphase (2.Phase) der Aufbau eines konsistenten 3D Digitalen Landschaftsmodells; die festgelegten Objektklassen wurden auf das DOM bzw. DGM im LoD1 modelliert und um die 3D-Gebäudemodelle im LoD2 ergänzt.