Mehr Anwendung, mehr QualitÀt

Mit vermehrtem Nutzen von 3D-Stadtmodellen in Anwendungen wachsen auch die Anforderungen an die QualitÀt der Daten.

Navigationssoftware, Funkwellenausbreitung, Hochwassersimulationen, Energieleitplanung und Datengrundlage fĂŒr Smart City Konzepte: Die Verwendungsmöglichkeiten fĂŒr virtuelle Stadtmodelle haben in den letzten Jahren stetig zugenommen. Sie werden nicht mehr nur fĂŒr die reine Visualisierung genutzt, sondern fĂŒr wichtige kommunale Aufgaben. Gleichzeitig ist deren Bestand massiv angewachsen. Durch den Beschluss 121/10 der AdV (Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltung der LĂ€nder der Bundesrepublik Deutschland) zur Erfassung und Vorhaltung flĂ€chendeckender 3D-Stadtmodelle gehören die virtuellen Abbildungen zum Standardrepertoire vieler Kommunen – nicht nur bei GroßstĂ€dten mit mehr als 100.000 Einwohnern.

Viele Anwendungen auf kommunaler Ebene benötigen ein qualitĂ€tsgesichertes 3D-GebĂ€udemodell, das im Detaillierungsgrad ĂŒber die vorhandenen Modelle der Landesvermessung hinausgeht. Wiederholt wurde dort ĂŒber die Notwendigkeit herstellerunabhĂ€ngiger PrĂŒfmethoden zum QualitĂ€tsmanagement diskutiert.

Die oben skizzierten Anwendungen beziehen sich meist auf zukunftsgerichtete Simulationen. „In der Praxis sind derartige numerische Simulationen derzeit allerdings mit einem hohen manuellen Aufwand fĂŒr die Reparatur und Aufbereitung der Modelle verknĂŒpft“, sagt Professor Volker Coors von der Hochschule fĂŒr Technik (HFT) Stuttgart.

Neue AnsÀtze bei QS

Bislang konzentrieren sich Bewertungstools und -methoden vor allem auf semantische und geometrische Fehler wie beispielsweise KantenĂŒberschneidungen oder die Übereinstimmung mit einem Standard wie CityGML. Neue AnsĂ€tze gehen darĂŒber hinaus. So auch bei dem bekannten CityDoctor, einem kostenlosen Tool zur ÜberprĂŒfung der QualitĂ€t der 3D-Datengrundlage. Die Lösung geht auf ein Forschungsprojekt zurĂŒck, das in den Jahren zwischen 2010 und 2013 umgesetzt wurde. Nun geht der „CityDoctor 2.0” in eine zweite Phase. Darin geht es darum, einen Prozess zur automatisierten Reparatur virtueller Stadtmodelle zu entwickeln.

Im Rahmen des Projekts wurden außerdem verschiedene Methoden zur automatisierten Heilung implementiert, die aber eine eher geringe KomplexitĂ€t aufweisen. Es konnte zwar anhand von Beispielen der Stadt Stuttgart und der Stadt Rotterdam gezeigt werden, dass bei einfachen GebĂ€udemodellen in City- GML LoD2 etwa 80 Prozent der geometrischen und topologischen Fehler geheilt werden können. Vor dem Hintergrund eingangs erwĂ€hnter Anwendungen reicht dies aber nicht aus. „Der daher aktuell vorhandene Flaschenhals fĂŒr den umfassenden Einsatz von Stadtmodelldaten fĂŒr unterschiedliche Anwendungsgebiete soll durch das Projekt ‚CityDoctor 2.0‘ möglichst weitgehend behoben werden“, so Coors.

Aktuelle Entwicklungen

Foto: virtualcitySYSTEMS

Am Markt gibt es bereits mehrere Methoden, welche die Abweichung von 3D-Stadtmodellen und Punktwolken aus Laserscan- Daten systematisch beurteilen. Moderne Tools sollen beurteilen, wo bei der GebÀudemodellierungen Toleranzgrenzen aufhören und Fehler beginnen.

Die Firma Geoplex beispielsweise hat kĂŒrzlich eine studentische Abschlussarbeit gefördert, in deren Rahmen ein Verfahren zur automatischen ÜberprĂŒfung der geometrischen Genauigkeit von LoD2-GebĂ€udemodellen untersucht wurde, das auch bei großen Datenmengen angewendet werden kann. Vor allem ist dies interessant fĂŒr die PrĂŒfung von automatisiert erstellten Stadtmodellen, so zum Beispiel der landesweiten GebĂ€udemodelle. Diese beinhalten standardisierte Dachformen. Da die GebĂ€udemodelle der Öffentlichen Hand von den GebĂ€udeumrissen aus den Katasterdaten (ALKIS) abgeleitet werden, können hier Konflikte innerhalb der verschiedenen Referenzdaten auftauchen. Im Zuge zunehmender Integration von EinzeldatenbestĂ€nden innerhalb von 3D-Modellen wird diese Integration verschiedener ReferenzdatensĂ€tze in Zukunft ein bestimmendes Thema sein, auch im Umfeld von BIM-Anwendungen.

Neue Arbeitsgruppe

Die Kommission „3D-Stadtmodelle“ plant derzeit gemeinsam mit der „Special Interest Group 3D“ (SIG3D) die GrĂŒndung einer Arbeitsgruppe QualitĂ€t (AG QualitĂ€t). Diese hat das Ziel, ĂŒberprĂŒfbare Anforderungen an 3D-Stadtmodelle zu entwickeln, die ĂŒber einfache LoD2-GebĂ€udemodelle hinausgehen. Zudem soll ein PrĂŒfplan entwickelt werden, der diese Anforderungen abbildet. Auch sollen PrĂŒfmethoden definiert werden, um den PrĂŒfplan softwareneutral zu implementieren. Die AG will zukĂŒnftig Modelle bereitstellen, die zum Testen von PrĂŒfsoftware genutzt werden können. Die Mitwirkung durch Vertreterinnen und Vertreter von Kommunen, Unternehmen und Hochschulen in der AG QualitĂ€t ist erwĂŒnscht.

Weiterhin bestimmen die Diskussionen rund um die Nutzung von CityGML-Dateien im Kontext von Building Information Modeling (BIM) die Branche. Erwartet wird auch die Verabschiedung der Version 3.0 von CityGML durch das OGC fĂŒr das erste Quartal 2019. Wichtige Neuerungen sind die Umsetzung eines vollstĂ€ndig modellbasierten Ansatzes, die Harmonisierung mit der INSPIRE-Richtlinie, die Überarbeitung des LoD-Konzepts und die Aufnahme von nicht-gebĂ€udetypischen Strukturen.