CPA entwickelt seine SGJ3D-Technologie weiter und öffnet so 3D-Stadtmodelle für die Nutzung in verschiedensten Anwendungsbereichen, die weit über kommunale Aufgaben hinausgehen.
Einsatz eines 3D-Modells beim Fahrerassistenzsystem „Wheeltracker” für die Unterstützung von Fahrzeugführern in unwegsamem Gelände. Foto: CPA ReDev GmbH
Anfangs faszinierten 3D-Stadtmodelle durch ihre visuelle Darstellung. Für fachliche Anwendungen fehlte oft noch die fundierte Grundlage, doch dann wurde mit CityGML ein Datenstandard etabliert, der das Thema Datennutzung nachhaltig vorbereitete. „Erst durch die systematische Aufarbeitung des Themengebietes der Datenmodellierung wurden tragfähige Rahmenbedingungen geschaffen, damit 3D-Stadtmodelle für unterschiedliche Zielgruppen und in diversen Anwendungsfeldern genutzt werden konnten“, sagt Dr. Christoph Averdung, Geschäftsführer der CPA ReDev GmbH aus Siegburg. Einfach zu interpretierende OGC-konforme GML-Datensätze helfen nämlich, zwischen Programmsystemen und Speicherorten hin und her wechseln zu können. Damit schaffen sie die technische Grundlage, neue Einsatzgebiete für 3D-Stadtmodelle in immer größerem Umfang zu erschließen.
Genau diese Entwicklung zu Beginn der 2000er Jahre lieferte den Hintergrund für die strategische Entwicklungsplanung des Unternehmens CPA im Bereich 3D-Stadtmodelle. Seitdem liegt der Fokus der SGJ3D-Technologie auf datenbankgestützten 3D-Programmsystemen. Die SGJ3D-Database unterstützt typische Standarddatenbanken wie Oracle, PostgreSQL oder SpatiaLite, die mit dem jeweils aktuellen CityGML-Datenmodell in Kombination mit den Application Domain Extensions (ADE) ISO/OGC-konform konfiguriert werden. „Diese Vorgehensweise garantiert die nachhaltige Verwaltung der 3D-Stadtmodelle und schafft die Voraussetzung für eine Datenbereitstellung über OGC-konforme Services oder etablierte 3D-Datenschnittstellen wie CityGML, VRML, DXF oder Shape“, erklärt Dr. Averdung. Entsprechend einfach gestaltet sich die Fortführung dieser 3D-Daten: Ein auf der 3D-Datenbank sitzender OGC-konformer Web Feature Service- Transactional (WFS-T) nimmt bei SGJ3D die CityGML-Fortführungsdaten entgegen. So kann das 3D-Stadtmodell permanent aktualisiert werden.
Der Service ist gleichermaßen auch für eine Datenversorgung Dritter mit standardkonformen CityGML-Daten geeignet. Die Daten können beispielsweise dem eigenen oder einem externen Qualitätsmanagement (wie etwa CityDoctor von der Hochschule für Technik Stuttgart) zugeführt oder online für andere Anwendungsgebiete wie die der Simulation bereitgestellt werden.
Neue Komponenten
3D-Stadtmodell von Düsseldorf, aufgebaut mit CPA-Technologie. Die NRW-Landeshauptstadt hat es beispielsweise genutzt, um die Tour de France-Etappe 2017 in der ARD-Sportschau vorzustellen. Foto: Landeshauptstadt Düsseldorf, Vermessungs- und Katasteramt
CPA betrachtet solche Funktionen als „Pflichtprogramm“. Die Kür geht in Richtung der erweiterten Nutzung der Stadtmodelle. Aktuell bringt das Unternehmen dazu drei neue Produkte auf den Markt. SGJ3D-QM ist ein neues Werkzeug für die qualitative und flächendeckende Bewertung der aus Laserscannern abgeleiteten Dachformen eines 3D-Stadtmodells. Es gibt ebenfalls Hinweise auf notwendige Fortführungen im Datenbestand wie etwa den Abriss und die Umbauten von Gebäuden.
Ab 2018 soll auch SGJ3D-Construction verfügbar sein. Das vollständig neu entwickelte Konstruktionswerkzeug dient der Erfassung und der Fortführung der Daten von 3D-Stadtmodellen. Es ist als autarkes Werkzeug mit einer eigenen fachneutralen 3D-Datenhaltung konzipiert, das CityGML-, ALKIS-3D-, IFC- oder SEDRIS-GML-Daten bearbeitet und mit den Systemen kommuniziert, die diese Datenbestände führen. Dies geschieht über Fortführungsschnittstellen in den Formaten GML, NAS oder IFC (für das Building Information Modeling (BIM)). Die dritte neue Applikation SGJ-Mobile zielt darauf ab, die Stadtmodelle mobil verfügbar zu machen. Dazu hat CPA seine unter dem Namen Support- GIS bekannte ISO/OGC-konforme Speichertechnologie auf mobile Endgeräte wie Smartphones oder Tablets übertragen, um damit 3D-Stadtmodelle aber auch sonstige raum-, sach- und zeitbezogene Geoinformationen gezielt für bestimmte Anwendergruppen verfügbar zu machen. Die Daten der 3D-Stadtmodelle werden dabei per CityGML vom zentralen Server auf das mobile Endgerät übertragen. „Dort lassen sie sich nach bestimmten Anwendungsprofilen in Echtzeit visualisieren“, beschreibt Dr. Averdung.
Die mobile Anwendung unterstützt sogar die Fortführung der Daten. Da die mobile Datenbasis neben dem Raumbezug zwei Zeitbezugsebenen verwaltet, können vor Ort gewonnene Änderungen nach Angaben von CPA sehr einfach als OGC-konforme Fortführungsdatensätze abgeleitet und somit medienbruchfrei in die zentralen Datenbanksysteme übertragen werden.
BOS, Logistik oder Militär als Nutzer
Die Weiterentwicklungen resultieren aus einem erweiterten strategischen Verständnis von CPA gegenüber den 3D-Stadtmodellen. „Sie sind nicht mehr länger Mittel zum Zweck, sondern die Basis für Dienstleistungen für eine vielfältige Anwendergemeinschaft“, so Dr. Averdung. Demnach fokussiert SGJ-Mobile sich nicht nur auf Sicherheits- und Rettungskräfte auch auf Unternehmen wie Dienstleister zur Datengewinnung oder Speditionen. Auch die CPA-Kunden gehen diesen Weg. Die in der SGJ3D-Database verwalteten 3D-Stadtmodelle werden derzeit über ihre Services und Datenschnittstellen mit nationalen und internationalen Simulationsdatenbasen verknüpft. Dies geschieht sowohl im militärischen Bereich als auch bei CPA-Kunden, die 3D-Satdtmodelle vor einem zivilen Hintergrund aufbauen, also vor allem Kommunen, Behörden und Standortbetreiber. „Damit stehen die 3D-Stadtmodelle auch Forschungsprojekten als verlässliche und großräumig verfügbare Datenquelle zur Verfügung“ so Dr. Averdung.
Auf diese Weise verschmelzen auch Modellierung und zeitliche Ablaufsimulation miteinander. CPA forscht derzeit an Methoden, die Fahrzeugführer in unwegsamem Gelände zu unterstützen. Dazu passend arbeitet das Unternehmen mit dem Institut für Visual Computing der Hochschule Bonn-Rhein-Sieg an einer per Eye-Tracking gesteuerten Echtzeitnavigation in urbanen Gebieten, die bei Behörden und Organisationen mit Sicherheitsaufgaben (BOS), im militärischen Bereich und bei Logistik-Anwendungen zum Einsatz kommt.