Hasso-Plattner-Institut
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Benjamin Hagedorn

Konzepte und Techniken zur servicebasierten Visualisierung von geovirtuellen 3D-Umgebungen

Im Allgemeinen liegen Geodaten und georeferenzierte Daten verteilt vor, sind heterogen in ihrem Inhalt und ihrer Form, umfassen sehr große Datenmengen und müssen in verschiedenen IT-Informationssystemen integriert und in verschiedenen Anwendungskontexten genutzt werden. Im Mittelpunkt dieser Arbeit stehen deshalb Konzepte und Techniken für die Integration, Visualisierung, Analyse, Bereitstellung und Nutzung von 2D- und 3D-Geodaten sowie georeferenzierten Daten.

Hierbei wird ein Ansatz verfolgt, der zum einen virtuelle 3D-Umgebungen als konzeptionellen und technischen Rahmen nutzt und zum anderen auf serviceorientierten Softwarearchitekturen und Geo-Standards basiert. Die vorgestellten Konzepte und Verfahren stellen damit Schlüsselbausteine dar, um neuartige IT-Lösungen und Anwendungen für 3D-Geoinformationen, z.B. als Bestandteile von Geodateninfrastrukturen, zu realisieren.

Im Bereich der servicebasierten 3DGeovisualisierung beschreibt diese Arbeit, wie virtuelle 3D-Stadtmodelle für die Integration heterogener und verteilter Geodatenquellen genutzt werden können. Dazu werden Anforderungen für die Integration identifiziert und ein Konzept für die Integration auf Datenebene und die Integration auf Visualisierungsebene entworfen und deren Umsetzung am Beispiel komplexer 3D-Bauwerksinformationsmodelle beschrieben und demonstriert.

Im Bereich servicebasierter, bildbasierter 3DPortrayal-Services wird mit dem Web View Service (WVS) ein spezialisierter SoftwareService für die Visualisierung, Interaktion und Analyse von geovirtuellen 3D-Umgebungen konzipiert und entwickelt. Kernkonzept dieses Services sind die serverseitige Datenintegration und -verwaltung sowie die ebenfalls serverseitige Bilderzeugung. Mit diesem durchgehend serverseitigen Ansatz können sehr große Mengen an 3D-Geodaten auch auf solchen Endgeräte bereitgestellt werden, die nicht über ausreichend Speicher und Rechenleistung für die Vorhaltung, die Verarbeitung und das Rendering von 3D-Modellen verfügen. Der entwickelte WVS ermöglicht so u.a. auch auf Tablet-PCs und im Webbrowser die interaktive Erkundung und Analyse von 3D-Geodaten. Anhand einer Referenzimplementierung des WVS und einer Client-Anwendung wird die praktische Anwendung des WVS demonstriert.

Im Bereich der Komposition von Web View Services wird untersucht, wie der WVS als Baustein einer komplexen, verteilten Visualisierungs- und Renderingpipeline eingesetzt werden kann. Durch die Komposition des WVS mit anderen Darstellungs- und Verarbeitungsservices können z. B. komplexe Renderingeffekte erzielt oder einzelne 3D-Objekte nachträglich in eine 3D-Ansicht integriert werden. Hierzu wird ein Konzept zur servicebasierten, Tiefenbildbasierten Bildkomposition beschrieben und am Beispiel der verdeckungsfreien Annotation von 3D-Ansichten umgesetzt und demonstriert.

Im Bereich der Interaktion mit Web View Services liefert diese Arbeit Grundlagen, Konzept und Umsetzung für intelligente, assistierende und automatisierte Interaktions- und Navigationstechniken, die auf dem Angebotscharakter (der Affordanz) von 3D-Szenenobjekten sowie auf der skizzen- und gestenbasierten Eingabe von Nutzerintentionen basiert. Diese Eingaben werden hinsichtlich ihrer Form und unter Berücksichtigung der Semantik der 3DSzenenobjekte ausgewertet und interpretiert und anschließend in anwendungsspezifische Navigationskommandos übersetzt, aus denen teilautomatische Kamerafahrten abgeleitet werden.