Indoor-Positionierung

3D-Innenraummodellierung
auf der Basis eines
geometrisch-topologischen Datenmodells
Catia Real Ehrlich, Jörg Blankenbach
47. Sitzung der AgA, 27. September 2010
Gliederung
 Motivation
 Problemstellung
 Workflow
•
Erfassung
•
Nachbearbeitung
•
Verwaltung & Speicherung
•
Bereitstellung
 Weitere Features
 Anwendung
 Fazit & Ausblick
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Motivation

Nachfrage nach 3D-Innenraummodellen steigt:
• Innenraumarchitektur, Tourismus, Facility Management, …
CityGML als Beschreibungsformat
• OGC-Standard zum Austausch von 3D-Stadtmodellen
• Modell zur Repräsentation der geometrischen,
topologischen und semantischen Eigenschaften
• Unterstützt 5 Detallierungsstufen (LOD 0-4)
 LOD 4: Innenraummodell, 3D-Modell des Gebäudes mit
Etagen, Innenräumen, etc. und Texturen
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Problemstellung
 Geometrische, topologische oder semantische
Informationen fehlen oftmals
Wie können Gebäudedaten (Geometrie,
Topologie, Semantik) effizient erfasst und im
CityGML-Format bereitgestellt werden?
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Workflow
Erfassung
3D-Modellierung
Speicherung
(CityGML- Datenmodell)
CityGML
Viewer
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Erfassungsmethoden
Handaufmaß Tachymetrie
Photogrammetrie
Laserscanning
Zeitaufwand
der Erfassung
-
+
++
++
Genauigkeit
+
++
++
++
Zeitaufwand d.
Modellbildung
-
+
-
--
Topologie
+
+
-
-
Semantik
-
++
+
--
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Erfassung mit Tachymeter
 Kombination: Tachymeter + Erfassungssoftware
(VITAS, Vitruvius GmbH)
 simultane Erfassung und
Konstruktion von Gebäudedaten
 Ergebnis: Kantenmodell
 Datenexport: DXF
 Kantenmodell  3D-Gebäudemodell?
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Nachbearbeitung
 AutoCAD MAP 3D
 Konstruktion von:
• Räumen
• Wänden,
• Türen,
• Fenster
• ...
 3D-Gebäudemodell
 Problem: CAD-Format ≠ GIS-Format
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Speicherung
 AutoCAD MAP 3D unterstützt Datenbankverbindung
zu Oracle
AutoCAD Map 3D
 Problem: Geometriedatentyp = SDO_GEOMETRY
 Featuremodell der GeoDB verursacht
redundante Datenhaltung:
z.B.
Doppelte
Linie
gemeinsame Punkte,
Linien, Flächen und Körpern
werden redundant gespeichert
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Geometrisch - topologisches
Datenmodell (1)
 In Anlehnung an die Boundary Representation (B-REP):
Beschreibung eines 3D-Körpers durch seine begrenzenden
Flächen.
K
P4(x,y,z)
P3(x,y,z)
F2
L3
L4
F1
F1
F2
F3
...
F3
L2
L1
L2
L3
L4
...
P1
P2
P3
P4
...
K: Körper
F: Fläche
L: Linie
P: Punkt
L1
P1(x,y,z)
P2(x,y,z)
Featuremodell  geometr.-topol. Datenmodell?
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Geometrisch - topologisches
Datenmodell (2)
 Lösung:
JAVA-Programm
SDO_GEOMETRY
K
SDO_GEOMETRY
L
...
F
F
P
L
P
F
...
...
...
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Bereitstellung der Daten
 IDEE:
WFS
PL/SQL
CityGMLDB

LandXplorer
CityGML
GML
XSLT
XMLDokument
(z.B. IFC)
Web Feature Service (WFS): OGC Spezifikation für die
Bereitstellung von Geodaten im GML-Format
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Weitere Feature
 Visualisierung auf verschiedenen Endgeräten
• CityGML  Visualisierungssprache?
Transformation in X3D, VRML, Collada, ...
WebService
WFS
CityGML
X3D
3DViewer
XMLDokument
3DViewer
(W3DS)
JAVAProgramm
(DOM)
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Beispielanwendung

BMBF-Forschungsprojekt: Portfoliostrategien für
kommunale Immobilien (PokIM)
• Entwickelt Methoden und Werkzeuge für ein strategischen
Immobilienmanagement
• Ziel: Defizite in der Immobilienverwaltung der Öffentlichen
Hand zu beheben
• Kosteneinsparung
• Erhalt, Ausbau und Aufbau öffentlicher Immobilien
 Teilaufgabe: Sanierungsmaßnahmen anhand der
Energiebilanzierung
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PokIM - Energiebilanzierung

Objekt: Kindergarten „Villa Kunterbunt“ in Erbach

Benötigt: exaktes Gebäudemodell
• Geometrie
• Bausubstanz (Material, Wärmedämmung, usw.)
• ...
Raum
 Modell für die Verknüpfung
der Bauteile mit den
Sachdaten
n:m
Wand
Eigenschaften
 Baumaterial
 Wärmeleitfähigkeit
…
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n:m
Geometry
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PokIM: Villa Kunterbunt
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PokIM: Villa Kunterbunt
VITAS
AutoCAD MAP 3D
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PokIM: Villa Kunterbunt
LandXplorer
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PokIM: Villa Kunterbunt
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Fazit & Ausblick
 Konzept von der Datenerfassung bis hin zur
Visualisierung von Innenräumen ist umsetzbar
 Problem:
• Repräsentation von Türen und Fenster
 Ausbaupotenzial: z.B. Ausgabe in weitere Datenformate
 Ausblick: Verknüpfung mit Indoor Positioning
• Indoor Location Services, Mixed Reality
• Verbesserung der Positionierung („Map Matching“)
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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!
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