3D-Stadtmodell der Stadt Düsseldorf

8.Mai 2003 Beate Fuchs

Motivation

Stadt Düsseldorf verspricht sich vom 3D-Stadtmodell:

● Ergänzung zu herkömmlichen Tischmodellen• Verwendung vor allem bei Prestige-Projekten

und hoher Anteilnahme der Öffentlichkeit sowie bei hochrangigen und komplexen Gebäuden

● städtebauliche Neuentwürfe am Rechner und Visualisierung der Stadtplanung

• für entsprechende Fachbehörden (zB. Fragen zum Lärmschutz für Umweltbehörde)

Datengrundlage

2D• digitale

Stadtgrundkarte• ALK• Straßen- und

Verkehrskataster (Rasterbilddatei)

3D• aus schon

vorhandenen 3D-Modellen (importierte Daten)

2,5D• DGM aus Laserscan-daten

Abspeicherung als BREP (Randflächen werden alle einzeln dargestellt) im GIS-System der Firma SupportGIS

Datengrundlage

Digitales Geländemodell der Stadt D´dorf:• Fläche von ca. 217 km² • enthält 33 Mio. Rohdatenpunkte• Punktanzahl von Rastermaschenbreite abhängig

(alle 10, 15, 50, 100 m ein Punkt)• verwendete Software für Aufbereitung der Daten

des Höhenmodells: SCOP (TU Wien, Firma Inpho aus Stuttgart)

Methoden der Stadtmodellerstellung

Übersicht zur Herleitung des Stadtmodells:• Erfassung von Daten (Punktkoordinaten…) und

Formelementen (Gebäudegrundrisse…)• Berechnung des Modells:

Höheninterpolation Laserscan aus Flugzeugen Filterung von Fehlernetc. (Rechenzeit für Stadtgebiet D´dorf mit 33 Mio.

Punkten ~ 5h) • Darstellungen• Auswertungen

Stadtmodellerstellung

Generierung von Blockmodellen aus ALK-Gebäudeumriss und Stockwerksanzahl → Entstehung prismatischer Gebilde mit sehr geringen Details

ALK-Gebäudeumrisse Blockmodell fertiges 3D-Stadtmodell

Praktisches „Problembeispiel“

Export von EDBS-Daten aus ALK-System „Geolis“ (enthält ~200.000 Gebäude mit Grundstücksgröße, Flurstücksnummer etc.)• Einlesen der EDBS-Daten nacheinander in

große DB, Bearbeitung in kleineren DB (gebietsweise Zerlegung), nach Bedarf Zusammenfügung zu einer größeren DB

HöhendarstellungUnterschiede bei Levels-of-Detail:

• LoD 1: Stockwerksanzahl multipliziert mit durchschnittlicher Geschoßhöhe

● immer schnell verfügbar • LoD 2: Verwendung von Laserscanhöhen• LoD 3: terrestrische Messergebnisse

ermöglichen komplexe Dachformen (Erker, Gauben…)

Verwendung des entsprechenden LoD abhängig von Aufgabenstellung und Verfügbarkeit (immer das höchste LoD, welches zur Verfügung steht)

Laserscandaten als Standard-Datengrundlage

es existieren Gebäude ohne Laserscanpunkte (Ausfallquote ~4%, Kleingebäude, Garagen)

zunächst nur Ermittlung von Flachdachhöhen annähernd exakt, da Mittelwert der Höhen

alle 8–10 cm² ein Meßpunkt

Höhengenauigkeit der Rohdaten: ± 0,3m

Lagegenauigkeit der Rohdaten: ± 3m

endgültige Lagegenauigkeit: ± 2 m (keine Informationen vorhanden)

Fassadentexturierung

Digitalphotos • Entzerrung, Bearbeitung (Entfernung von Störobjekten

schwierig, Ausgleich von Schlagschatten sehr schwierig, Ausgleich von perspektivischen Verdeckungen nahezu unmöglich)

Neuzeichnung der Fassaden nach Digitalphoto• Entzerrung, Nachzeichung (idealisiertes Abbild der

Fassade, geringe Farbtiefe, kleinere Datei, schnellere Bearbeitung)

Texturierung mit Digitalphotos braucht länger als Neuzeichnung

Erstellung der Fassaden- und Bodentextur so nur in Düsseldorf

Bodentexturierung

farbige Orthopotos (ungeeignet, da zuviele Nachteile (Pixelbrei, Schlagschatten, Bildsturz, Störobjekte, große Dateien))

Künstliche Texturen• Kleinmaßstäbliche Darstellungen (Ableitung aus

der Realnutzungskartierung oder dem ALB)• Großmaßstäbliche Darstellungen (Neuzeichnung

von Rasterbildern → Zusammenführung der ALK und des Straßenkatasters)

Bildsturz, Schlagschatten

Pixelbrei

Quelle: Vermessungs- und Katasteramt

Bodentexturierung

Einfärbung der verschiedenen Flächen in ALK und darüber eingescannte, bearbeitete Folien des Verkehrskatasters legen

da Verwendung von Rasterdaten keine Probleme der Überlagerung der verschiedenen Ebenen

entsprechende Ebene bekommt eine Höhe über NN als Information

Animation: SupportGIS