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Datenaustausch und
Interoperabilität
Geometrische und topologische 3D
Modellierung mit ISO Spatial Schema(19107)
27.05.2004
Christian Fleischer
1
Inhaltsverzeichnis


Aufgaben der ISO(International Organization for
Standardization) 19107
Modellierung der Geometrie




Modellierung der Topologie





Primitive
Complex
Aggregation
Primitive
DirectedTopo
Complex
Beziehungen zwischen Geometrie und Topologie
ALKIS
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Christian Fleischer
2
Aufgabe
Begriffliches Schema für die
Beschreibung der räumlich
charakterisierenden geographischen
Merkmale bereitzustellen
 Erfolgt mit Hilfe von Vektordaten

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Christian Fleischer
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Allgemeines
Dieser internatonale Standard verwendet
UML(Unified Modeling Language) (siehe
GIS I) Modelle um die begrifflichen
Schemen zu beschreiben
 Einteilung in Kriterien:

Ebene der Datenkomplexität
 Dimensionen

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Ebene der Datenkomplexität
geometrische primitives
 geometrische complexes
 topologische primitives
 topologische complexes mit
geometrischen Beziehungen

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Dimensionen
0-dimensionale Objekte
 0- und 1-dimensionale Objekte
 0-, 1- und 2-dimensionale Objekte
 0-, 1-, 2- und 3-dimensionale Objekte

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Allgemeines

Die Modellierung von
3D Objekten erfolgt mit
Hilfe von
umschließenden
Begrenzungsflächen
(Boundary
Representation)
GIS III, 10. Vorlesung
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Modellierung der Geometrie

Die Dimensionen der verschiedenen Objekt






Punkte(0-dimensionale Objekte)
Linien(1-dimensionale Objekte)
Flächen(2-dimensionale Objekte)
Körper(3-dimensionale Objekte)
Objektkoordinaten sind im dreidimensionalen
Raum angegeben
die Dimension des Objektes ist < der
Dimension des Raumes
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Aufbau der Geometrie

Das geometrische Objekt(GM_Objekt) ist die
Oberklassen, bei der Modellierung wird nach der
Komplexität unterschieden



Primitive
Complex
Aggregation
GM_Objekt
GM_Primitive
GM_Complex
GM_Aggregation
Michael Haas
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GM_Primitive

Elemente des Raumes werden hier durch einzelne oder
zusammenhängende einfache geometrische Objekte
dargestellt


Es gibt eine große Anzahl von Paketen mit denen Primitive
dargestellt werden
Primitive werden immer durch ein boundary
(Begrenzungsfläche) einer niedrigen Dimension begrenzt
GM_Primitive
GM_Point
GM_Curve
GM_Surface
GM_Solid
ISO/DIS 19107
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10
GM_Complex

Elemente des Raumes werden hier durch komplexe
Objekte dargestellt


Diese bestehen aus einer strukturierten Menge von Primitiven
Spezielle Form des GM_Complex ist ein Composite(orientiert)
+Element
1..n
K
O
M
P
L
E
X
+Komplex
0..n
<<Type>>
GM_Complex
0..n
<<Type>>
GM_Primitive
<<Type>>
GM_Composite
ISO/DIS 19107
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GM_Aggregate

Elemente des Raumes werden hier auch durch
komplexe Objekte dargestellt


Diese bestehen aus einer unstrukturierten Menge von
gleichartigen Primitiven
Die Primitive können sich überlappen
GM_Aggregate
GM_MultiPrimitive
GM_MultiPoint
GM_MultiCurve
GM_MultiSurface
GM_MultiSolid
ISO/DIS 19107
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12
Beispiele zur Geometrie
Primitive
Complex
Aggregate
GM_Solid
GM_Cylinder
GM_Sphere
GM_MultiCurve
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Modellierung der Topologie
Die Topologie wird unabhängig von der
Geometrie modelliert
 Sie kann einzeln existieren
 Für die Darstellung der Topologie verweist
sie auf die Geometrie

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Aufbau der Topologie

Das topologische Objekt(TP_Object) ist Oberklasse, sie
besitzt zwei Unterklassen, die TP_Primitive und
TP_Complex
<<Interface>>
TP_Object
<<Type>>
TP_Primitive
<<Type>>
TP_Complex
ISO/DIS 19107
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TP_Primitive



Sind die nicht zerlegten Elemente von den
TP_Complex
Oft werden sie verwendet um lokale
topologische Strukturen zu beschreiben
Oder sie entsprechen einem GM_Primitive der
gleichen Dimension
TP_Primitive
TP_Node
TP_Edge
TP_Face
TP_Solid
ISO/DIS 19107
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TP_DirectedTopo




Sie sind eine spezielle Darstellung der TP_Primitive
Der Unterschied ist, dass sie orientiert sind, d.h. es gibt
einen positiven und negativen Orientierungswert
Bei positiven Wert entspricht das TP_DirectedTopo dem
TP_Primitive
Jedes Boundary ist nur einem TP_Objekt zugeordnet
TP_DirectedTopo
TP_DirectedNode
TP_DirectedEdge
TP_DirectedFace
TP_DirectedSolid
ISO/DIS 19107
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Zusammenhang Primitive und
DirectedTopo
<<Type>>
TP_Node
1
1
1
+proxy
Boundary
Center
1
+proxy
<<Type>>
TP_DirectedFace
2
+boundary
1..n
Boundary
Center
<<Type>>
TP_DirectedEdge
2
+boundary
1..n
+topo
0..2
+primitive
<<Type>>
TP_Solid
Boundary
Center
<<Type>>
TP_DirectedNode
2
+boundary
2
+topo
0..n
+primitive
<<Type>>
TP_Face
+proxy
+topo
0..n
+primitive
<<Type>>
TP_Edge
Center
+proxy
+topo
2
<<Type>>
TP_DirectedSolid
ISO/DIS 19107
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TP_Complex

Die Darstellung der Topologie erfolgt
durch komplexe Objekte


Diese bestehen aus einer strukturierten Menge von Primitiven
Die direkte Position wird durch ein geometrisches
Element(GM_Complex) realisiert
Komplex
<<Type>>
TP_Primitive
+Element
+Komplex
1..n
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<<Type>>
TP_Complex
0..n
1..n
Christian Fleischer
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Beispiele zu Topologie
Primitive
DirectedTopo
Complex
TP_Solid
TP_Solid
TP_DirectedFace
TP_Node
TP_Edge
TP_Face
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Beziehungen zwischen
Topologie und Geometrie
<<Interface>>
TP_Object
Komplex
<<Type>>
TP_Primitive
+Element
1..n
0..n
Realisierung
1..n
{geometry.complex -> includesAll
complex.geometry}
0..1
<<Type>>
GM_Primitive
+Komplex
+Element
1..n
+Komplex
0..n
Komplex
<<Type>>
TP_Complex
0..n
0..1
Realisierung
0..1
<<Type>>
GM_Complex
0..n
<<Type>>
GM_Object
ISO/DIS 19107
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Zusammenhänge und
Unterschiede
Parallelen zwischen der Primitive und
Complex der Topologie und der
Geometrie
 Bei der Topologie können die Primitive
nicht ohne die Complex existieren
 Die Topologie ist unabhängig vom
verwendeten Referenzsystem

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ALKIS

Das hier verwendete Prinzip liegt der
„simple topology“ zugrunde
Hier werden Objekte bereitgestellt, die
topologische Eigenschaften durch
geometrische Eigenschaften ausdrückt
 GM_- und TP_Objekte werden zusammen
gelegt

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Schaubild zu ALKIS
<<Type>>
TP_Primitive
+Element
1..n
<<Type>>
TS_Primitive
<<Type>>
GM_Primitive
Komplex
+Komplex
1..n
<<Type>>
TS_Objekt
+Element
1..n
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+Komplex
Komplex
0..n
Christian Fleischer
<<Type>>
TP_Complex
0..n
<<Type>>
TS_Complex
0..n
<<Type>>
GM_Complex
0..n
24
Literatur







www.opengis.com
www.igd.fhg.de/~jhaist/sdb_2003/script/V2spatail_data
www.ikg.uniBonn.de/Lehre/Geoinfo/GIS_iv_SS03/Vortraege/3_05_15_Hass
www.ikg.uni-Bonn.de/Lehre/Geoinfo/GIS_iv_SS03/Vortraege/Wirth
www.adv-online.de/veroeffentlichungen/AFISALKIS/dokumente/geoinfodok-V20
Raumbezogene Datentypen in SQL/MM Spatial und verwandten
Standards von Frank Anderegg (Informatik-Seminar WS2001/2002)
GIS III, 10. Vorlesung, WS2003/2004
27.05.2004
Christian Fleischer
25
Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit