Thematische Kartographie in 3D mit Google Earth

Thematische Kartographie in 3D mit Google Earth

Stefan LÖHR, Ahmet OCAKLI, Angelika VOSS, Alexander IPF GoogleEarth (GE) bietet sich heute als einfache, und in vielen Bereichen geeignete Lösung auch für die Visualisierung von thematischen raumbezogenen Informationen an. Ein schneller Client, der ohne weiteres utun eine Grundversorgung mit Luftbildern und Geländemodellen bietet, eine einfach zu nutzende Modellierungssprache, die einfache Gebäudemodelle ermöglicht, eine schnelle und intuitive Navigation, sowie eine „weltweite“, stufenlos zoombare 3D-Szene sind starke Argumente für eine Nutzung dieses proprietären Systems. Wenn es um 3D-Visualisierungen geht sind die schnell wachsende Popularität von GE und KML ein wichtiger Faktor. Nachteile sind hier zwar z.B. die mangelnde Flexibilität bei der Gestaltung des Clients und die neue Modellierungssprache, die (noch?) keiner OGC-Spezifikation entspricht, jedoch bestehen für bestimmte Anwendungsgebiete durchaus Vorteile. Beispielsweise können leicht GIS-Vektordaten nach KML konvertiert werden und mittels des GE Client visualisiert werden. Abbildung 1 zeigt die Überschwemmungsgebiete am Oberrhein bei Speyer aus den Jahren 1999 und 1983 (vgl. Leiner 2003), deren WMS-Integration auf der AGIT vorgestellt wurden (Leiner & ipf 2004).

Abb 1: Hochwasser 1983 und 1983 (aus Leiner 2003). Nach KML exportierte Shape-Geometrien. Im Rahmen einer Diplomarbeit wurde in der Abteilung SPADE (Spatial Decision Support) des Fraunhofer Instituts für Autonome Intelligente Systeme (AIS) in St. AugustinBirlinghoven eine Erweiterung für die dort entwickelte Software CommonGis realisiert. Dieses ermöglicht es, die thematische Darstellung von Geodaten mit Stadtmodellen und Luftbildern zu verbinden und in dem Google Earth Viewer zu präsentieren. Die Stadtmodelle sollten hier nicht als hoch detaillierte Modelle mit photorealistischen Fassaden und Darstellung der Vegetation abgebildet werden, sondern als einfache „Klötzchenmodelle“. Dafür ist es möglich die farbliche Darstellung der Gebäude von thematischen Attributen abhängig zu machen. Hierzu musste die aus Descartes (Andrienko& Andrienko 1999) ent-

standene Software CommonGis (Andrienko et al. 2003) umgeschrieben, bzw. angepasst werden, sowie eigene Klassen und Methoden in die bestehende Architektur eingebunden werden. Abbildung 2 zeig die Oberfläche von CommongGis mit thematisch eingefärbten Geoobjekten. Das iel war es eine neue Art der Ergebnispräsentation zu schaffen, in der geographische und thematische Daten besser und intuitiver darstellbar sind, als es in der reinen 2D Java Umgebung von CommonGis möglich ist.

Abb 2: CommonGIS 2D Oberfläche mit thematisch eingefärbten Geodaten Der zunächst naheliegendste Ansatz bestand in der Erstellung einer VRMLSzene und Darstellung in einem VRML-Plugin für Internetbrowser. Es sollten fertige VRML-Szenen zusammengesetzt werden, in denen nach thematischen Gesichtspunkten gefärbte Geoobjekte, wie Punkte, Linen, Flächen und auch dreidimensionale Gebäudedarstellungen mit Luftbildern und DGM’s (Digitales Geländemodell) kombiniert werden können. Ein Java Applet sollte die Navigation und Visualisierung im VRML-Plugin steuern. Nachdem Probleme auftraten, unter anderem mit der Verknüpfung von Applet und VRML-Browser und das zu erwartende Ergebnis nicht den Wünschen entsprach fand eine Änderung des Konzepts statt: Bei der letztlich realisierten Lösung werden die in CommonGis bearbeiteten und analysierten Geodaten sowie Ergänzungen wie z.B. verschiedene Diagramme (Kuchendigramme etc.) oder Bilder von WMS Diensten mit Hilfe der Modellierungssprache KML im GoogleEarth Client dargestellt. Das Konzept der Nutzung von WMS-Diensten im GE Viewer wird in Abbildung 3 veranschaulicht. Die Vorteile der Nutzung von GE sind u.a. die flächendeckende Versorgung mit Luftbildern und das optional nutzbare DGM. Dies erleichtert die Erstellung von ansprechenden und für Präsentationen geeigneten 3D-Szenen erheblich. Das DGM ist allerdings nur sehr grob (vgl. Abb. 5) und es ist leider nicht möglich, ein eigenes DGM zu integrieren. Die 3D-Szene soll zunächst einmal alle Datentypen für Layer unterstützen, die CommonGis anbietet. Es werden also Punkt-, Linien-, und Flächenobjekte dargestellt die mit individuellen Farben auf Basis von Attributwerten versehen werden können, um die Visualisierung thematischer Daten zu ermöglichen.

Eigene Serverkomponente

NetworkLink richtet GET Request an ein Script auf dem Server. Mitgeliefert werden Informationen über den aktuellen Sichtbereich

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Script generiert eine KML-Datei mit Begrenzungen für das Rasteroverlay und einer Adresse für das Bild, die einem Request an einen WMS-Server entspricht.

Google Earth

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– NetworkLink fordert neue KML-Datei an

WMS-Server

Google Earth lädt das Bild von der angegebenen Adresse und bekommt vom WMSServer ein JPG, TIFF, BMP, TGA oder PNG Bild geliefert

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Abb 3: Konzept der Abfrage von WMS-Servern mit Google Earth Daneben sollten Layer, die Geoobjekte mit Höheninformationen enthalten oder Werten, die als Höhenwert interpretierbar sind, auch dreidimensional dargestellt werden können. So kann ein thematisch eingefärbtes 3D Stadtmodell zusammen mit den erzeugten 2D Layern dargestellt werden. Da es nicht möglich ist, GE um Funktionen zu erweitern, mit denen sich dargestellte Objekte in Form oder Farbe verändern lassen, müssen bei dieser Lösung Abstriche bei den Fähigkeiten des Viewers gemacht werden. Ein Ändern der Objekte in Form und Farbe ist nur durch ein Fremdprogramm möglich – in unserem Fall CommonGis. Von dort müssen die Layer dann an den GE-Client geschickt werden. Dies stellt einen Nachteil dar, da für jede Änderung der ganze Datensatz erneut verschickt wird.

Abb 4: Verkehrsbelastung und thematisch eingefärbte Gebäude in Google Earth; Strassengeometrien: Navtech, Verkehrsfrequenzberechnung FhG AIF, Gebäudegeometrie Stadtvermessungsamt Wiesbaden.