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Ortsbasierte Sichtbarkeitsanalyse mit digitalen Geländemodellen
auf mobilen Endgeräten
Roland J. [email protected]
Fachhochschule Salzburg
Jänner 2007
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Übersicht• Motivation• Geländedaten und -modelle• Triangulation• Darstellung und Sichtbarkeit• Datenreduktionsmethoden• Terrain Engines auf mobilen Endgeräten• Ausblick
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Motivation Geographische Informationssysteme
+ Miniaturisierung
+ Ortsunabhängigkeit
+ neue technische Möglichkeiten
+ Leistungssteigerungen
+ neue Mobilität
= -----------------------------------------------------
= neue Anwendungen und Anforderungen
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Geländedaten und -modelle• Digitales Geländemodell• Geometrisches Datenmodell
• Punktdaten• Liniendaten• Vektordaten• Flächendaten
• Positions und Höhendaten
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Geländedaten und -modelle
Abb.1: Gelände aus dreidimensionales Höhenfeld
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Geländedaten und -modelle• Digitales Geländemodell• Geometrisches Datenmodell
• Punktdaten• Liniendaten• Vektordaten• Flächendaten
• Positions und Höhendaten• Höhenfeld
• Objektdaten• Oberflächendaten
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Triangulation• Reguläre Dreiecksnetze
• Triangulated Regular Network (TRN)- regelmäßige Dreiecke- schlechtere Näherung- geringeres Datenvolumen- Verarbeitung schneller
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Triangulation
Abb.2: Reguläre Dreiecksnetze (TRN)
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Triangulation• Reguläre Dreiecksnetze
• Triangulated Regular Network (TRN)- regelmäßige Dreiecke- schlechtere Näherung- geringeres Datenvolumen- Verarbeitung schneller
• Irreguläre Dreiecksnetze• Triangulated Irregular Network (TIN)
- unregelmäßige Dreiecke- gute Näherung- größeres Datenvolumen- Verarbeitung langsamer
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Triangulation
Abb.3: Irreguläres Dreiecksnetz (TIN)
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Triangulation
Abb.4: Irreguläres Dreiecksnetz (TIN) in 3D-Darstellung
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Darstellung und Sichtbarkeit• Verfahrensansätze
• Konservative Verfahren• Näherungsverfahren
• Sichtbarkeitsermittlung• Z-Buffer Algorithmus (Punkttiefe)• Raytracing Verfahren (Sehstrahlschnittpunkte)• Hidden-Line Algorithmus (sortierte Bäume)
• Datenreduktion• Level of Detail• Visibility Culling• Hierarchische und kombinierte Verfahren
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Datenreduktionsmethoden• Contribution and Detail Culling
- Entfernung von Objekten kleiner projizierender Flächen
• Frustum Culling- Entfernung der Objekte außerhalb der Blickpyramide
• Occlusion Culling- Entfernung verdeckter Objekte, virtuelle Occluder
• Backface Culling- Entfernung der rückseitigen Flächen
• LOD Filtering und Clipping- Entfernung unnötiger Details- Bild und Objektgrenzen und -überlappungen
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Datenreduktionsmethoden
Abb.5: Dreiecksnetz nach Blickpyramidenfilderung (Draufsicht)
• Frustum Culling
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Datenreduktionsmethoden
Abb.6: Dreiecksnetz vor und nach Backface Culling
• Backface Culling
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Datenreduktionsmethoden
Abb.7: Dreiecksnetz vor und nach Occlusion Culling
• Occlusion Culling
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Mobile Terrain Engines• Spezielle Hard-/Softwareanforderungen
- Verarbeitungsgeschwindigkeit- interner Arbeitsspeicher- externer Datenspeicher- Datenaustausch und Protokolle- Datenverwendung
• Optimierungsmöglichkeiten• Implementierung
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Mobile Terrain Engines• Spezielle Hard-/Softwareanforderungen• Optimierungsmöglichkeiten
- Datenreduktion- Datenaufbereitung- Datenverarbeitung- Datendarstellung- Hardwareunterstützung- spezielle Bibliotheken
• Implementierung
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Mobile Terrain Engines• Spezielle Anforderungen• Optimierungsmöglichkeiten• Implementierung
- Wahl der Entwicklungsumgebung- Wahl der Programmiersprache- verfügbare Applikationen- verfügbare Bibiotheken
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Ausblick• Steigerung von Datenumfang und -qualität• Weiterentwicklung der Hardware
• miniaturisiertere Hardware• leistungsfähigere Hardware• günstigere Hardware
• Nachfrage nach neuen Anwendungen• Nachfrage nach neuen technischen Lösungen• neue Anforderungen an Soft- und Hardware• All-In-One Lösungen
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Ausblick• Steigerung von Datenumfang und -qualität• Weiterentwicklung der Hardware
• miniaturisiertere Hardware• leistungsfähigere Hardware• günstigere Hardware
• Nachfrage nach neuen Anwendungen• Nachfrage nach neuen technischen Lösungen• neue Anforderungen an Soft- und Hardware
Die angewandten Lösungsmethoden mobiler und stationärer Anwendungen sind letztendlich ähnlich oder sogar die gleichen.
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http://www.users.fh-salzburg.ac.at/~rgraf