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Qualitätskontrolle für 3-D-Stadtmodelle

23.04.2007
Ob Stadtplanung, Tourismus, Katastrophenmanagement oder Navigation - dreidimensionale Stadtmodelle werden von immer mehr Behörden und Unternehmen für die unterschiedlichsten Anwendungen genutzt. Ausgetauscht werden die Modelle immer häufiger mit der sogenannten City Geographic Markup Language (CityGML) - einem Austauschformat, bei dem neben der Geometrie auch Semantik und Topologie der dreidimensionalen Objekte berücksichtigt werden.

Um die Qualität der Modelle schnell und einfach zu überprüfen und mögliche Fehler zu entdecken, haben Wissenschaftler des Fraunhofer IGD nun den CityValidator entwickelt. Eine Demoversion steht unter http://www.igd.fraunhofer.de/igd-a5 ab sofort kostenlos zur Verfügung und erlaubt eine Qualitätskontrolle quasi auf Knopfdruck.

Dreidimensionale Stadtmodelle werden für immer mehr Anwendungen genutzt: Etwa im Tourismus zur Veranschaulichung von historischen Sehenswürdigkeiten, in der Stadtplanung zur Entwicklung von Lärm- und Katastrophenschutzmaßnahmen oder von Herstellern von Navigationsgeräten zur Erstellung von Fußgänger- und Fahrzeugnavigationssystemen. Ausgetauscht werden die Modelle im Format CityGML, das auf XML, einer für das WWW entwickelten Standardsprache, basiert. CityGML erlaubt es, neben der Geometrie auch Semantik und Topologie der Objekte zu berücksichtigen. Doch die Qualität der Modelle zu prüfen verursacht erhebliche Aufwände bei Herstellern und Abnehmern. Liefern die Hersteller ihre Modelle aus und taucht dann ein Fehler beim Kunden auf, beginnt eine mühsame Suche nach den Ursachen. Gibt es Probleme mit der Hard- oder Software des Kunden?

Oder liegen tatsächlich Fehler in den gelieferten Daten vor? Diese Fragen müssen aufwändig geprüft werden. "Bislang gibt es kein Werkzeug, um fehlende Elemente oder auch syntaktische Fehler im Modell automatisch zu erkennen. Die Softwareentwickler oder ihre Kunden müssen die Daten entweder von Hand testen oder aber auf XML-Validierungsdienste zurückgreifen, die kaum für die speziellen Anforderungen von Stadtmodellen geeignet sind," beschreibt Jörg Haist, verantwortlicher Mitarbeiter der Abteilung Graphische Informationssysteme des Fraunhofer IGD, die Ausgangssituation für das Projekt.

Mit dem CityValidator bieten die Wissenschaftler des Fraunhofer IGD nun ein auf dreidimensionale Stadtmodelle spezialisiertes Werkzeug, das solche Fehler automatisiert auf Knopfdruck aufspürt. Dazu führt der CityValidator verschie-dene Tests durch: "Die im Internet freigeschaltete Version prüft, ob die Dreiecksbildung im Modell korrekt ist, ob es Löcher in den Geometrien gibt und ob die Orientierung der Dreiecke stimmt," erläutert Haist die Vorgehensweise.

"Außerdem erfahren wir, ob die Gebäude texturiert sind - eine notwendige Voraussetzung, um ein Stadtmodell wirklich anschaulich zu machen. Sind alle drei Tests positiv, können wir davon ausgehen, dass die Modelle korrekt und vollständig sind." Die bislang übliche langwierige Fehlersuche bei Datenlieferant und Auftraggeber entfällt. Um den CityValidator für unterschiedliche Anwendungen und Anforderungen anpassen zu können, lässt sich das Regelwerk beispielsweise durch semantische Tests erweitern sowie in Geodateninfrastrukturen als Web Processing Service (WPS) einfügen.

Der CityValidator ist eine Eigenentwicklung der Abteilung Graphische Informationssysteme des Fraunhofer IGD und basiert auf dem Geodatenserver CityServer3D. Eine erste, kostenlose Version steht ab sofort unter http://www.igd.fraunhofer.de/igd-a5 zur Verfügung.

Detaillierte Informationen zum CityValidator erhalten Sie bei:

Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD
Abteilung Graphische Informationssysteme
Abteilungsleiter: Daniel Holweg
Telefon: 0 61 51/1 55-4 12
E-Mail: daniel.holweg@igd.fraunhofer.de
oder
Jörg Haist
Telefon: 0 61 51/1 55-4 15
E-Mail: joerg.haist@igd.fraunhofer.de
Kurzprofil Fraunhofer IGD:
Das Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD betreibt angewandte Forschung im Bereich der graphischen Datenverarbeitung. Zu den Kernkompetenzen des Instituts gehören unter anderem Visualisierung und Simulation, Animation, Modellierung, Virtuelle und Erweiterte Realität, Sicherheitstechnologien sowie Ubiquitous Computing. Die Forschungsarbeiten konzentrieren sich auf drei Schwerpunkte: Den Erhalt von Semantik über den gesamten Modellierungsprozess hinweg, die Wechselwirkung von Graphik und Vision sowie die Bearbeitung bibliothekarischer Fragestellungen im Kontext dreidimensionaler Modelle. Das Anwendungs-spektrum der innovativen Konzepte, Modelle und Praxislösungen reicht von Virtueller Produktentwicklung über Medizin und Verkehr bis zu Multimedialem Lernen und Training. Im Auftrag von Kunden entstehen Prototypen und Komplett-Systeme, die optimal auf deren spezifische Anforderungen abgestimmt sind. So entwickeln die dreizehn Abteilungen in Darmstadt, Rostock und Singapur neue Technologien, erstellen Studien und realisieren Anwendungen und Systeme (Hard- und Software), die sich durch hohe Benutzerakzeptanz, gute Bedienbarkeit und ergonomische Gestaltung auszeichnen. Die Forschungs- und Entwicklungs-projekte des Fraunhofer IGD haben direkten Bezug zu aktuellen Problemstellungen in Industrie und Wirtschaft. Zahlreiche Ausgründungen gewährleisten, dass Prototypen schnell in marktfähige Produkte umgesetzt werden.

Das Fraunhofer IGD kooperiert eng mit der Technischen Universität Darmstadt, der Technischen Universität Graz und der Universität Rostock. Das Centre for Advanced Media Technology (CAMTech) in Singapur, gegründet 1998, sichert die Präsenz auf den Zukunftsmärkten Asiens. Das Fraunhofer IGD beschäftigt in Darmstadt und Rostock rund 140 feste Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, unterstützt durch etwa 140 wissenschaftliche Hilfskräfte. Der Etat betrug 2006 über 14 Millionen Euro.

Bernad Lukacin | idw
Weitere Informationen:
http://www.igd.fraunhofer.de/igd-a5

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