Geoforums vejledning i etablering af 3D-bymodeller

Transkript

1 Gefrums vejledning i etablering af 3D-bymdeller

2 Side 2 af 57 Frrd Det er efterhånden blevet mere en regel end en undtagelse at støde på en kmmune med egen 3D-bymdel. Hvrfr er det blevet så ppulært, g hvad er det fr en udvikling, der er i gang med hensyn til dkumentatin af - især bebyggelsen - i byerne? Der er ingen tvivl m, at udviklingen fra en 2D til en 3D baseret repræsentatin af byen er et glbalt fænmen, sm er kmmet på dagsrdenen mange steder. De teknlgiske frhindringer fr en kmpleks flerdimensinel mdellering, der var til stede fr år tilbage, er næsten væk. Nu handler udfrdringerne m andre ting, f.eks. rganisatriske frhld, frventninger til mdellen mm. Det er således ikke et prblem at mdellere en bygning i 3D g manipulere denne på en cmputer (næsten uanset hvilken cmputer, der er tale m). Men hvad er en bygning i 3D sammenhæng? Er det en tm bks med hul i bunden? Er det en klds med mønster på? Er det en masse flader i rummet, der støder p til hinanden? Terierne er mange g de er alle interessante, men til hver sin type af mdel. Ligeledes er der masser af udfrdringer, når det handler m mdellen. Planlæggere g arkitekter definerer g stiller andre krav til en 3D-bymdel end plitikere g brgere. Derfr bliver en 3D-bymdel tit udtryk fr et kmprmis. Udviklingen går fra den rene CAD mdel i retning md 3D-bymdeller, der er bjektrienterede g har en lgisk sammenhæng med GIS løsninger. 3D-udvalget er nedsat på GeFrums initiativ, g frmålet har bl.a. været, at beskrive de muligheder de frskellige typer af 3D bymdeller giver.

3 Side 3 af 57 Udvalget består af repræsentanter fra stat, kmmuner, universiteter g prducenter, g har haft følgende sammensætning: Lars Flemming - COWI A/S (frmand) Peter Schack Madsen - Århus Kmmune Mrten Sørensen - Blm Inf A/S Thrbjørn Nielsen - Scankrt A/S Lars Bdum - Aalbrg Universitet Jan Hvingel - Hjørring Kmmune Sten Frandsen - Odense Kmmune Lars Tyge Jørgensen - Krt g Matrikelstyrelsen Jacb Gadd - Gefrum Rapprten er frsøgt hldt så neutral sm muligt. Firmanavne mv. nævnes kun i begrænset mfang, ligesm prduktinsmetder, priser g rettigheder ikke behandles. De anvendte illustratiner er alle fra prjekter, sm arbejdsgruppens deltagere har været invlveret i.

4 Side 4 af 57 Indhldsfrtegnelse Frrd... 2 Indhldsfrtegnelse... 4 Indledning... 5 Frmål med denne vejledning...5 Frmål med 3D-bymdeller...7 Anvendelser...7 Målgrupper...9 Definitin af begreber Fra virkelighed til en implementeret 3D bymdel Gemetriske repræsentatiner Punkt Vektrer Flader Plyeder Objekt Overflademdeller Digital Terræn Mdel (DTM) Digital Surface Mdel (DSM) Lgiske mdeller g fysiske mdeller Mdeltyper Den fysiske mdel D-mdel - type D-mdel - type D-mdel - type D-mdel - type Tillæg/ptiner D-bymdeller i praksis Anskaffelse - initiering, rganisatin g implementering Fakta m prduktet Anvendelse g distributin af data Vedligehld/ajurføring Erfaringer Udveksling af 3D data De mest udbredte udvekslingsfrmater i dag Praksis fr dataudveksling i dag Fremtidens udvekslingsstandard CityGML Snitflader til eksisterende standarder g krtprdukter Det digitale Byggeri Om Det Digitale Byggeri D-mdellens anvendelse g værdi Hvad er en bygningsmdel g hvrdan er den pbygget Frhldet mellem kmmunale 3D-bymdeller g Det Digitale Byggeri Brugbare infrmatin/links Ajurføringsfrhld Ajurføringsstrategier Tilgængelige værktøjer til håndtering af 3D-bymdeller Opbygning/vedligehld af grundlæggende 3D-mdel: Desktp visualisering g analyser af 3D-mdel: Internet visualiseringssftware Fremtiden... 57

5 Side 5 af 57 Indledning Frmål med denne vejledning Denne vejledning er tænkt sm inspiratin g støtte til persner g institutiner i Gefrums medlemskreds mm., der står verfr anskaffelse af en 3D-bymdel eller har en sådan anskaffelse under vervejelse. Vejledningen skal støtte kmmunikatinen mellem den kmmende bruger g eksempelvis prducenterne eller de mere erfarende brugere af 3D-bymdeller. Vejledningen skal hjælpe til at reducere risiken fr fejlkøb blandt andet gennem plysning m anvendelsesmuligheder, begrebsapparat, snitflader til eksisterende data g frhld mkring ajurføringen. Vejledningens primære målgruppe er den teknisk uddannede prjektleder / GISkrdinatr g lignende i kmmunerne eller virksmheder. Samtidig håber udvalget, at vejledningen gså vil bidrage til frøget indsigt mkring 3D-mdeller.

6 Side 6 af 57 Et yderligere - men bestemt vigtigt - frmål med vejledningen er at øge pmærksmheden på nuværende g fremtidige anvendelsesmuligheder ved 3Dbymdeller samt medvirke til frtsat udviklende dialger m emnet. Vejledningen er frsøgt skrevet i et let tilgængeligt sprg på trds af et svært tilgængeligt stf. Dg frudsætter frståelsen af vejledningen kendskab til en række specifikke fagudtryk.

7 Side 7 af 57 Frmål med 3D-bymdeller En 3D-bymdel har til frmål, at visualisere de eksisterende g fremtidige bygningsg landskabsmæssige strukturer i frbindelse med frskellige anvendelser g prcesser. Disse er ftest bundet til prjekter, hvri der indgår elementer af planlægning, visualisering g analyse. Målgruppen g brugere af 3D-bymdeller er bredt frdelt i den ffentlige g private sektr. Udbredelse af 3D-bymdeller via internettet er primært rettet md brgere, detailhandel g servicefag. 3D-bymdeldata er i dag ftest frankret i den kmmunale administratin, hvr de er skabt g ajurføres. Men såvel anvendelsesfrmer sm målgruppe g brugere af 3Ddata er ikke af statisk karakter. Der kmmer hele tiden nye idéer til anvendelser, g nye aktører ser i stigende grad mulighederne i anvendelse af 3D-bymdeller. Et gdt eksempel på dette er Ggle Earth. Anvendelser Herunder gives eksempler på de mest udbredte anvendelsesfrmer g målgrupper. At skabe et tredimensinelt byrum g landskab i frbindelse med: planlægning - verrdnet g detailplanlægning vurderingsgrundlag - prjekters indvirkning på bymiljøet (VVM/VVP) grundlag fr nye arkitekt-/anlægsprjekter analyseværktøj til line-f-sight vurderinger (mbilmaster, vindmøller, splerer et planlagt byggeri udsigten g fr hvem?) faglig sagsbehandling (byggesagsbehandling) støjberegninger brgerhøring/-inddragelse (skygge- g miljømæssige påvirkninger) plitisk beslutningsstøtte frmidling af data til virksmheder, prjektudviklere g bygherrer

8 Side 8 af 57 At publicere 3D-data via internet sm: kmmunikatinsmiddel mellem private rådgivere g kmmune kmmunikatinsmiddel mellem erhvervsliv/brgere g kmmune markedsføringsmedie At anvende 3D-data i frhld til turisme g kulturliv, f.eks. ved brug af 3D-visualisering i frbindelse med udstillinger, events g museums- g kulturarvsaktiviteter At anvende 3D-data ifm. frskning g undervisning sm f.eks.: arkitektuddannelse samfundsvidenskabelig uddannelse landinspektør- g ingeniøruddannelse At anvende 3D-data (bygning/landskab) ifm. med det stående beredskab : pliti- g terrrberedskab brandmyndighed miljømæssige pgaver (Beredskabsstyrelsen, Miljøkntrllen)

9 Side 9 af 57 Målgrupper Målgrupperne fr brug af 3D-data spænder vidt, sm nedenstående eksempler vidner m: byplanlægning miljø- g byggesagsbehandling krt-/gis fagligt g plitisk beslutningsgrundlag museums- g kulturaktivitet beredskabsmæssig administratin g indsats arkitekter prjektarbejde indenfr anlæg/byggeri kmmunikatins- g teleselskaber turister g besøgende

10 Side 10 af 57 Definitin af begreber Den vervejende grund til, at der i stigende grad er fkus på etableringen af 3D bymdeller er et ønske fra flere sider m at få adgang til en rumlig referencemdel fr planlægning, udvikling g nybyggeri. Dette har nødvendiggjrt en stillingtagen til verrdnede spørgsmål sm: Hvad er en 3D bymdel? Hvrdan beskrives den virkelige verden sm en 3D bymdel? Hvr mange slags mdeller/repræsentatiner er der tale m? I dette kapitel vil vi prøve, at give ngle svar på disse spørgsmål gennem en frhldsvis krt frklaring af en teretisk referenceramme g en efterfølgende gennemgang af ngle vigtige definitiner på begreber, der knytter sig til dette mråde. Vi ved gdt, at vi i flere sammenhænge kmmer til at hppe ver, hvr gærdet er lavest lige nu, g at det på ingen måde vil være nk til at frstå alt m, hvad en 3D bymdel er, g hvrdan den kan være med til at løfte arven efter de mere traditinelle gegrafiske infrmatinsmdeller sm f.eks. papirkrtet g de fysiske mdeller i træ g pap. Til gengæld håber vi, at det, der står i dette kapitel, kan være med til at få styr på nøglebegreber sm trådmdel, flademdel g kldsmdel.

11 Side 11 af 57 Sm i alle andre sammenhænge, så indikerer begrebet mdel, at der er tale m en simplificering g generalisering af virkeligheden. Denne mdellering er på ingen måde en simpel prces. Fr at kmme frnuftigt igennem hele denne prces, så er det nødvendigt at intrducere en fælles frståelse g ngle terier m det at lave mdeller af virkeligheden. Den fælles frståelse kaldes gså i visse sammenhænge fr en ntlgi. Den datalgiske betydning af rdet ntlgi hænger sammen med et frsøg på at lave en samlet udtømmende beskrivelse inden fr et givent emne - i dette tilfælde 3Dbymdeller. Men da aktørerne (prducenter, ejere g brugere) kmmer fra vidt frskellige steder g med vidt frskellige faglige frudsætninger, så kan det kun blive til et frsøg på at lave en vejledning, sm alle kan frstå g frhlde sig til. Denne vejledning skulle gerne være en hjælp i den frbindelse, men er i første mgang kun tænkt sm en guide til prducenter g (kmmende) ejere af 3Dbymdeller så man har et fælles grundlag at diskutere behv g krav ud fra. Hvis man virkelig vil frstå 3D bymdeller sm en ntlgisk klasse, så er man nødt til at studere fænmenet gennem litteraturen g i lang tid arbejde med data, der repræsenterer 3D bystrukturer. Derefter kan man pbygge sin persnlige mdel med bjekter g klasser g gå ud i verden fr at psøge andre med hvem man kan sammenligne sin mdel. På den måde kan der i sidste ende danne sig en egentlig ntlgi indenfr 3D bymdeller.

12 Side 12 af 57 Ngle gange lader det sig gså gøre at lave genveje til fælles ntlgier gennem standardiseringsarbejde g lignende aktiviteter. I den frbindelse er der sm regel tale m egentlige begrebsfrklaringer g definitiner. På 3D-bymdel mrådet er der specielt t igangværende standardiseringsinitiativer, sm er værd at bemærke. Det ene fregår i regi af Open Gespatial Cnsrtium (OGC), der lige nu arbejder på en specifikatin af CityGML sm standard fr 3D-bymdeller indenfr den traditinelle gespatiale frståelse. Fr en uddybning af CityGML se: Det andet arbejde er i regi af Internatinal Assciatin f Interperability (IAI), sm har beskrevet en specifikatin (IFC) fr et datafrmat til udveksling af infrmatin m byggeri g frsyning. Fr en uddybning af IFC se: På det seneste er der kmmet endnu et interessant emne på banen i frbindelse med diskussinen m fremtidens frmat fr både 2D g 3D strukturer samt anntatiner på krt g virtuelle glber. Det er Ggles interne frmat fr Ggle Maps g Ggle Earth. Det kaldes Keyhle Markup Language (KML) g stammer prindeligt fra firmaet Keyhle (nu vertaget af Ggle), der er frløberen fr Ggle Earth. Det er endnu fr tidligt at sige nget m, hvr diskussinerne g praksis fører s hen, men i hvert fald har Ggle bedt Open Gespatial Cnsrtium m at gå i gang med arbejdet med at få gjrt KML til en OGC specifikatin. Arbejdet kan følges på OGC's hjemmeside. Fr en uddybning af KML se:

13 Side 13 af 57 Meningen med denne vejledning er ikke at kunne frstå den fulde sammenhæng mellem den øjeblikkelige situatin fr prduktin g brug af 3D-bymdeller i Danmark g så de internatinale g mere verrdnede tiltag, der i disse år præger udviklingen. Men det er vigtigt at vide, at der til stadighed arbejdes på at standardisere både indhldet af infrmatinsmdellerne g grænsefladerne imellem de frskellige mdeltyper g sftwareplatfrme. Uden dette arbejde ville det være meget svært at kmme videre med udbredelsen g anvendelsen. Fra virkelighed til en implementeret 3D bymdel Man taler m en såkaldt 4-lags mdel, når virkeligheden skal repræsenteres i en cmputer. Først er der virkeligheden, der beskrives i en verrdnet virkelighedsmdel. Når emnet er 3D-bymdeller, er der sm regel tale m en gegrafisk lkalitet sm f.eks. selve byen, sm det drejer sig m. Men på dette mere verrdnede niveau, g fr at kunne frstå vergangen til den knceptuelle mdel af byen, sm vi bruger tid på at mtale i denne vejledning, så er det nødvendigt at skelne mellem ngle frskellige repræsentatiner af mdeller, sm vi frbinder med den verden, vi lever i. Et frslag til pdeling af vres verden kunne være følgende: Terrænmdel Bygningsmdel Andre mdeller Ved en terrænmdel vil vi frstå en mdel af den fysiske terrænverflade beskrevet ved gemetriske grundelementer g eventuelt kntekstafhængige teksturer. Bygningsmdeller beskriver den enkelte bygning ved hjælp af gemetriske grundelementer, evt. frskellige fladeillustratiner såsm teksturer g en tilhørende infrmatinsmdel. De andre mdeller kan beskrive trafik, beplantning, byudstyr, løsøre eller hvad, der ellers måtte være relevant i den givne sammenhæng. En 3D-bymdel er sm regel en blanding af disse tre typer af mdeller. En gd 3Dbymdel har elementer af alle tre mdel-kategrier, men man kan sagtens se 3Dbymdeller, der kun dækker en eller t af disse kategrier.

14 Side 14 af 57 Sm en del af virkeligheden dannes en knceptuel mdel af det pågældende diskursmråde. Et diskursmråde kan f.eks. være "alle bygninger" eller "den trafikale infrastruktur". På figuren nedenfr vises alle fire lag. Den vil være udgangspunktet fr de efterfølgende afsnit i dette kapitel. Den knceptuelle mdel er sm regel delt p i en gemetrisk mdel g en semantisk infrmatinsmdel. Dette er på tegningen vist i t frskellige farver (blå g range). Til den gemetriske mdel kan der vælges mellem en række typiske mdeller såsm en trådmdel, en flademdel, en kldsmdel g en verflademdel (se afsnittet senere i dette kapitel m de gemetriske repræsentatiner).

15 Side 15 af 57 Den semantiske infrmatinsmdel beskriver frmålet med 3D-bymdellen g hvilke infrmatiner, der skal være tilgængelige m mdellen, når den endelige løsning er implementeret. Det er vigtigt at have beskrevet netp denne infrmatinsmdel, frdi den kan have en knkret betydning fr både rekvirenten, prducenten g fr brugerne af 3D-bymdellen. Hvis rekvirenten er en kmmune, så ligger det j ligefr, at de frskellige frvaltningsmråder melder tilbage med deres krav g ønsker til en 3D bymdel. Det er vigtigt at gøre klart, m der udelukkende er æstetiske ønsker til en bymdel eller m der gså fra visse frvaltningsmråder er et ønske m at kunne udpege enkelte bygninger, g/eller m mdellen skal kunne knyttes sammen med indhldet i ejendmsregistre via bestemte gereferencer. Disse diskussiner er især vigtige, hvis man fra en kmmune har frventninger m, at 3D-bymdellen skal være et vindue til kmmunen udefra. Skal brgere g andre virtuelle besøgende kunne genkende trvet g gadefrløb g hente inspiratin til nye udviklingsprjekter? Eller skal brugere kunne finde turistinfrmatiner via ngle klik i mdellen? Alle disse frskellige frmål fastlægges g beskrives med den semantiske infrmatinsmdel. Frskellige metder g værktøjer kan bruges i denne fase g de kræver selvfølgelig alle, at der afsættes ressurcer til netp denne del af udviklingsarbejdet. I nedenstående figur vises et eksempel på en usecase. En usecase er et knkret eksempel på et redskab hentet fra UML (Unified Mdelling Language), der efterhånden er udbredt indenfr systemudviklingen, g især anvendes netp til den knceptuelle infrmatinsmdellering. I den knkrete usecase arbejdes med aktører (de farvede persnfigurer) g så de frskellige prcesser (infrmatinsstrømme), der skal beskrives. Det er klart, at en usecase, sm den viste, kan deles p igen i mange delprcesser, ligesm der kan tegnes mere verrdnede diagrammer. Mange kalder denne del af udviklingen fr en frretningsmdel, frdi den fastlægger kunder, prducenter, leverandører g de varer (prcesserne), sm det handler m. Fr en uddybning af begrebet infrmatinsmdellering vil vi gerne henvise til Lars Brdersens nyeste bg: Kmmunikatin med krt infrmatinsdesign g visualisering (2008). Læs mere m den på:

16 Side 16 af 57 Den anden knceptuelle mdel - den gemetriske mdel - kan deles p i frskellige typer af repræsentatin. Her gælder det m at beskrive den nødvendige viden m 3Dgemetri g frskellige måder at prducere mdellen på. En 3D-bymdel bestemmes/beregnes således ud fra en række frskellige målinger, sm kan være baseret på f.eks. luftbåren/terrestrisk laserscanning, ftgrammetri, landmåling m.m. eller blt være et fysisk udskåret bjekt/mdel.

17 Gefrums vejledning i 3D-bymdeller Side 17 af 57 I denne sammenhæng kan 3D-mdeller verrdnet kategriseres på følgende måde: Opsamling af punkter, sm kan viderebearbejdes til: Trådmdeller Flademdeller Kldsmdeller / plyedermdel Terræn/verflademdeller Fysiske 3D-mdeller sm f.eks.: Manuel udskæring i flaming 3D-printning Udfræsning af 3D-mdeller I begge venstående tilfælde er en 3D-mdel en visualiserbar (evt. digital) 3D-mdel af et bjekt. Således er f.eks. en digital 3D-CAD-mdel en 3D mdel, hvrimd et billede af den samme terning ikke er en 3D-mdel. Der findes mange andre definitiner i frbindelse med 3D, men det er udenfr denne vejlednings rammer at beskrive dem.

18 Side 18 af 57 Gemetriske repræsentatiner Fr at kunne visualisere den virkelige g fte kmplicerede verden er det nødvendigt at pdele/underpdele denne verden i detaljer, der kan beskrives ved hjælp af en matematisk mdel g de grundbegreber, der er til rådighed punkter, vektrer flader g plyeder. Punkt Punkter er det grundlæggende element i 3D-verdenen, sm vil være indsamlet vha. laserscanning fra fly, pstilling på jrden, ftgrammetri eller på anden vis. Punkterne kan være klassificeret på frskellig vis, f.eks. indsamlingsmetde eller reel kdning, men det er ikke abslut nødvendigt fr at skabe den afsluttende 3D-mdel. Vektrer I det, der ppulært kaldes en trådmdel, er det enkelte bjekts ydre afgrænsning beskrevet vha. vektrer, der frbinder et antal punkter. Vektrer kan være klassificerede f.eks. svarende til punktklassificeringen eller svarende til den enkelte vektrs betydning i bygningen tagkant, bygningsdetalje, etc.

19 Side 19 af 57 Flader Der kan defineres t typer flader: Den eksakte plane flade, der er genereret ud fra de faktiske målinger, g sm altid vil være en trekant. Den udjævnede plane flade, der er genereret af mere end 3 målte punkter. Fladernes samlede ydre afgrænsning består sm ftest af elementer iht. venstående beskrevne punktdefinitin g vektrdefinitin. Fladerne kan være klassificerede svarende til f.eks. vektrernes klassificering eller svarende til den enkelte flades funktin i bjektet såsm tag, væg, gulv etc. Plyeder I en plyedermdel er det enkelte bjekt dannet ved sammensætning af et antal flader til et plyeder, der ppulært kaldes en klds. Det enkelte plyeder kan være klassificeret f.eks. efter funktin(bygningskrp, skrsten, etc.) eller efter anvendelse (skle, garage, bebelseshus etc.). Objekt Et bjekt kan pfattes sm en række grundelementer (punkt vektr flade plyeder), der er samlet til én entitet g derfr pfattes sm en enhed f. eks et træ, et hus sv. Overflademdeller Overflademdellerne kan deles i t typer. Det er terrænverfladen g selve verfladen med vegetatin, bygninger m.m. Den første benævnes Digital Terræn Mdel (DTM) g den anden benævnes Digital Surface (eller Overflade) Mdel (DSM). Begge er de udtryk fr en interpleret (generaliseret) matematisk mdel baseret på en sampling af bservatiner. Disse bservatiner kan være punkter målt ved laserscanning eller det kan være højdekurver g/eller andre pmålinger af højdeinfrmatin i et mråde. En DTM kan umiddelbart bruges i sammenhæng med en prduceret 3D-bymdel g kan på den måde spille en vigtig rlle i den samlede semantiske infrmatinsmdel fr 3D-bymdellen. En DSM er derimd et lidt mere specielt prdukt. Den kan f.eks. umiddelbart bruges ved mdellering af mbile g trådløse netværk. En frhldsvis ny anvendelse af disse verflademdeller (DSM) er fuldautmatiske prcesser fr generering af 3D gemetrisk strukturer. På den måde kan en DSM få en meget vigtig rlle i hele fremstillingen af 3D-bymdellen.

20 Side 20 af 57 Digital Terræn Mdel (DTM) En digital terrænmdel er, sm navnet siger, en mdel af terrænet. Denne mdel kan være mere eller mindre detaljeret. I sammenhæng med 3D-bymdeller er det abslut en frdel, at mdellen er så detaljeret g præcis sm mulig. Detaljerede landsdækkende DTM-data er tilgængelig - i en verlegen nøjagtighed - hs flere leverandører, så grundlaget skulle være i rden. Digitale terrænmdeller måles i dag primært ved anvendelse af laserscanning, men kan naturligvis gså etableres ved anvendelse af ftgrammetri. Frdelen ved laserscanning er den høje nøjagtighed, der pnås på specielt befæstet terræn (4-6 cm). Hvad skal denne terrænmdel så anvendes til i frbindelse med 3D-bymdeller? Generelt måles 3D-bymdeller ved måling af mrids af tag samt al tagknstruktin på taget. Disse målinger prjiceres herefter ned på terræn fr at pnå de ldrette "vægge". Denne metde er afgørende hurtigere end egentlig måling g samtidig væsentlig mere nøjagtig. Dg med den viden in mente, at taget er målt ved tagudhæng g at der derved ikke i 3D-bymdellen ptræder tagudhæng.

21 Side 21 af 57 Terrænmdellen vil gså finde anvendelse ved visualisering af selve mdellens terrænverflade enten i grid med én farve eller ved draperet rtft, hvilket giver en fin rumfrnemmelse. Der vil naturligvis altid være mråder, hvr der er ændret i terræn, så de eksisterende terrænmdeller ikke helt lever p de aktuelle krav. Det er derfr vigtigt at kende etableringsdat fr den terrænmdel, der anvendes i frbindelse med 3D-bymdellen. Hvis der er sket større ændringer i terræn, kan det blive nødvendigt med supplerende målinger/ajurføring af en eksisterende terrænmdel (hvis denne haves in-huse). Det er endvidere gså en gd ide, at kende til mdellens kvalitet, herunder scannerens tekniske specifikatiner, flyvehøjde mm. Dette sammen med eventuelle kntrlmålinger giver et fint udtryk fr terrænmdellens kvalitet/nøjagtighed.

22 Side 22 af 57 Digital Surface Mdel (DSM) Når den Digitale Surface Mdel (DSM) mtales her, er det frdi den spiller en vigtig rlle i frbindelse med fremtidens 3D-bymdel. Der er mange plagte anvendelsesmuligheder fr brugen af denne mdel. Fr det første vil en DSM nrmalt være et gdt sted at checke bygningshøjder g andre strukturer, der ikke umiddelbart lader sig checke uden brug af traditinelle landmålingsmetder. Der er gså andre anvendelser, hvr det drejer sig m spredning af luftfrurening eller mdellering af gasudslip. Her er der ikke umiddelbart brug fr en traditinel bymdel, men blt en ngenlunde nøjagtig repræsentatin af bymdellens verflade. Det er gså et prdukt, der kan være nyttigt i frhld til mdellering af havspejlsstigninger g hydrlgi i øvrigt.

23 Side 23 af 57 Lgiske mdeller g fysiske mdeller Når de knceptuelle mdeller er fastlagt gennem en semantisk infrmatinsmdel g en gemetrisk mdel fr 3D-bymdellen, så er næste skridt fr mdelleringen at fastlægge henhldsvis en lgisk g en fysisk mdel. Det er sm regel ikke en simpel pgave g kræver en vis datalgisk indsigt at få fastlagt en databasemdel (relatinel eller bjektrienteret) g sidenhen registrere g lagre data fysisk fr mdellen. Dette er pgaver, der sm regel bliver udført af prducenten g data leveres efter samråd med kunden i et fastlagt frmat. I visse tilfælde vil der gennem den knceptuelle datamdel blive udpeget ngle grænseflader mellem 3D-bymdellen g frskellige allerede implementerede systemer såsm GIS eller andre frvaltningsrelaterede databaser.

24 Side 24 af 57 Mdeltyper 3D-bymdeller kan klassificeres helt sm al anden klassificering i krtprduktin. Nedenstående klassificering er ikke at betragte sm en regel eller standard, men blt et frsøg på klassificering i stil med TK- g FOT-standarderne, sm vi kender dem i dag. Skiftet mellem de frskellige niveauer kan ikke entydigt defineres, g vil derfr fte være glidende. Fr så vidt angår nøjagtighed ved digitale 3D-bymdeller vil dette sm ved al anden krtlægning afhænge af dataindsamlingsmetde g pixelstørrelse/gsd af flyft (GSD er en frkrtelse af Grund Sample Distance, g er enheden, der anvendes ved digital ftgrafering, idet det ikke giver mening at tale m målfrhld). I denne vejledning er 3D-mdeller klassificeret i 4-5 klasser, hvraf den ene er en fysisk mdel, mens de øvrige klasser er baseret på ftgrammetrisk registrering via luftft. Det er endvidere gældende fr alle typer, at disse kan draperes med et tidssvarende rtft, hvilket gør mdellen mere realistisk/naturtr. Den fysiske mdel Den fysiske mdel kender vi bl.a. sm træmdeller eller flamingmdeller snedkereret af en persn g ses stadig rundt mkring i frbindelse med diverse prjekter. Denne frm fr mdel er simpel g i ngen grad primitiv, men er på den anden side stadig ganske anvendelig til ngle frmål. En anden frm fr fysisk mdel, kan være et afledt prdukt af en egentlig digital 3Dmdel sm f.eks. enten er printet på en 3D-printer eller fræset ud af et hårdt materiale. Fælles fr venstående mdeller er, at de er svære at vedligehlde, g fr træmdeller g flaming mdellers vedkmmende med ganske ringe nøjagtighed. En fysisk mdel baseret på en digital 3D-mdel må derimd anses at have en fin nøjagtighed afhængig af målfrhld mm.

25 Gefrums vejledning i 3D-bymdeller Side 25 af 57 3D-mdel - type 1 Den vel nk mest simple 3D-mdel er type 1, sm er en "kldsmdel" baseret på eksisterende bygningsplygner f.eks. fra det tekniske krt, hvr der tilføjes en kte til tag, hvrefter der nedfældes ldret til terræn. Dette vil i 3D-sammenhæng blive vist sm "kuber" g se ganske primitivt ud, men med enkle metder/midler kan denne type mdel visuelt frstærkes. Såfremt der eksisterer et rtft ver mrådet, vil der kunne draperes rtft på både bygningstage g på terræn. Drapering af billeder på tagene giver en ganske gd frnemmelse af tagfrmer mm.

26 Side 26 af 57 Type 1 mdellen tager sig bedst ud på afstand g giver et fint indtryk af byrum. Type 1 er et gdt alternativ til type 2 sm kulisse (mkringliggende mdel) til en detaljeret mdel i type 3 eller 4. På den anden side indehlder denne mdeltype en lang række begrænsninger, sm giver anledning til vervejelser: skal mdellen anvendes til skyggeberegninger? "line-f-sight" analyser, pga. bygningernes frm? definitin af bygningens højde (højest punkt på bygning, middel-kte eller de faktiske kter på bygningshjørner)? skal bygningsspring/adskillelser indgå?

27 Side 27 af 57 3D-mdel - type 2 I frhld til type 1 adskiller type 2 sig ved at de mest basale tagflader måles. Eksempelvis vil vi her måle g dermed kunne se m taget er et "saddeltag" eller fladt tag. Endvidere måles markante tagknstruktiner sm f.eks. større karnapper g tårne. Bygningerne i mdellen vil alle være enten nymålte, eller dannet med udgangspunkt i f.eks. bygninger fra det tekniske krt, hvr mfangsplygnen er grundlag fr den videre bearbejdning. Type 2 mdellen vil egne sig endnu bedre sm kulisse end type 1. Af vervejelser til type 2 kan bl.a. nævnes: definitin af markante tagknstruktiner, samt mindstestørrelser fr disse mindste størrelser på bygninger datagrundlag, herunder pløsning i rtft pgraderingsmuligheder til type 3 eller 4.

28 Gefrums vejledning i 3D-bymdeller Side 28 af 57 3D-mdel - type 3 3D-bymdel type 3 er i princippet den samme sm type 2 dg suppleret med en lang række tagdetaljer, sm er defineret med mindstestørrelser efter aftale med rekvirenten. Det er vigtigt at understrege, at disse mindstestørrelser ikke læner sig p af en egentlig specifikatin, men mere læner sig p af et specifikt behv. Disse behv kan være meget frskellige fra rekvirent til rekvirent, g det vil derfr i denne vejledning ikke være relevant at specificere mindstestørrelser mm. Afgørende fr type 3 - g type 2 fr den sags skyld - er, at det altid vil være muligt at "pgradere" til en højere detaljeringsgrad uden stre ulemper fr leverandøren. Type 3 vervejelser: mindstestørrelser fr tagdetaljer mindstestørrelser fr bygninger datagrundlag, herunder pløsning i rtft anvendelse til prduktin af True Orthpht

29 Side 29 af 57 3D-mdel - type 4 3D-mdel type 4 er rent gemetrisk identisk med type 3. Type 4 adskiller sig fra de øvrige mdeltyper ved at være tekstureret mere eller mindre detaljeret. Dette betyder dg ikke at de øvrige 3D-mdeltyper ikke kan teksturers, sm f.eks. beskrevet ved 3D-mdel type 1. Se gså under ptiner nedenfr. Der findes frskellige detaljeringsgrader af tekstur lige fra skråbilleder, der er sat grft på sm tekstur, til digitale billeder taget med håndhldte kameraer g herefter skåret til, så de passer eksakt til bygningskrppe, g hvr evt. biler g andre genstande er fjernet fra billedet. Type 4 vervejelser: ptiner, f.eks. byudstyr datagrundlag, herunder pløsning i luftft bygværker mm. tekstur - ldbilleder / skråbilleder / terrestriske billeder / "standardbibliteksteksturering" anvendelse til prduktin af True Orthpht

30 Side 30 af 57 Tillæg/ptiner Tillæg/ptiner kan i princippet vælges til alle mdeltyper, men skal dg stå i frhld til datagrundlaget fr 3D-bymdellen. Eksempler på mulige tillæg/ptiner gives i nedenstående. Detaljering af bygningsmdellen: Udskæring af prte, brer mm. Altaner Tagudhæng Kældre Beplantning: T eller flere ldrette firkanter, sm kan have følgende egenskaber: højde, krnens største udstrækning g trætype. En hrisntal cirkel i krnens ydre afgrænsning placeret i krnens højde. Punkt i træets tppunkt. Cmputergenereret flademdel af det enkelte træ. Byudstyr: Skilte Bænke Skraldespande Master Lyssignaler Overflade signatur, f.eks. kørebaner mm.

31 Gefrums vejledning i 3D-bymdeller Side 31 af 57 Teksturering: Ld-, skrå- eller terrestriske billeder

32 Side 32 af 57 3D-bymdeller i praksis Grundlaget fr dette kapitel er en spørgeskemaundersøgelse fretaget blandt et udvalg af de kmmuner, sm besidder g anvender 3D-bymdeller. I det følgende fremhæves de tendenser, der kan udledes af spørgeskemabesvarelserne. Spørgeskemaets fkus var på: anskaffelse - initiering, rganisatin g implementering fakta m prduktet (prducent, areal g specifikatiner) anvendelse g distributin af data vedligehld/ajurføring erfaringer Anskaffelse - initiering, rganisatin g implementering Generelt er baggrunden fr anskaffelsen af 3D-bymdeller hs kmmunerne en intentin m at bruge mdellen sm et beslutningsstøtte-værktøj, hvrmed det er muligt i højere grad end tidligere at kunne visualisere idéer g prjekter på en illustrativ måde, g at kunne visualisere nybyggeri i eksisterende bymiljøer inden ændringerne gennemføres. Anskaffelsen er ftest initieret i teknisk frvaltning. Administratin g vedligehld af 3D-bymdellerne er hs kmmunerne ftest frankret i de afdelinger, sm i frvejen administrerer krt- g gedata. Selve anvendelsen af 3D-bymdellerne er ftest frankret i et samspil mellem krt- g gedataafdelingerne g byplanafdelingerne, men tendensen er, at anvendelsesfrmerne g brugerne af 3D-data ikke er af statisk karakter. Der kmmer hele tiden nye idéer til anvendelser, g nye aktører ser i stigende grad mulighederne fr anvendelse af 3D-bymdeller.

33 Side 33 af 57 Fakta m prduktet De adspurgte kmmuner har alle benyttet sig af danske prducenter ved anskaffelsen af 3D-bymdellen. Omfanget (arealstørrelse g mdelspecifikatin ) af 3Dbymdellerne varier kmmunerne imellem, men generelt kan siges, at mdellerne sm minimum mfatter bymidterne. Mdellerne hs de adspurgte kmmuner består sm minimum af: en bygningsmdel (bygninger, tank/siler g drivhuse) med grve bygningsdetaljer (karnapper, skrstene) i en tråd- g flademdel en laserskannet terrænmdel Herudver er der mdeller, sm gså mfatter detaljer sm bevksning (enkelttræer g skve) g diverse byudstyr. Anvendelse g distributin af data Den mest udbredte anvendelse af 3D-bymdellerne er hidtil fregået i byplan- g byggesagsafdelingerne, hvr 3D-bymdellerne danner gemetrisk grundlag fr mdellering g visualisering af fremtidige by- g landskabsmæssige prjekter. 3Dmdellen kan således betragtes sm illustratinsgrundlag fr sagsbehandlere g beslutningstagere. Eksempler på typiske anvendelser af 3D-bymdeller mfatter: Mdellering g indpasning af byggeprjekter i eksisterende bymiljø Støtte til vurdering af bygetilladelse eksempelvis ift. skyggeberegninger Grundlag fr plitiske beslutninger g brgerhøringer Grundlag fr arkitektknkurrencer I takt med at anvendelsen af 3D-bymdeller breder sig, kmmer der stadig flere nye anvendelsesmuligheder på banen sm f.eks. støjudbredelsesmdelleringer g visualisering/simulering af strmfldsberedskab. De adspurgte kmmuner distribuerer alle 3D-data til 3. part. Almindeligvis udleveres data gratis til knsulenter, der arbejder fr den pågældende kmmune, samt til ikkekmmerciel brug (studenterprjekter g lign).

34 Side 34 af 57 Vedligehld/ajurføring Der er str frskel på, hvrdan g hvr fte de adspurgte kmmuner vedligehlder deres 3D-bymdel. Fakta er dg, at det endnu ikke er praksis, at vedligehld fregår sm løbende sagsrienteret ajurføring. I stedet ajurføres mdellerne ftgrammetrisk, hvr ajurføringsintervallerne er frskellige kmmunerne imellem. Det er derfr gså begrænset, hvr meget arbejdstid, der bruges på vedligehld af 3D-bymdellerne hs kmmunerne, hvr ressurcerne i stedet bruges på udbud, prduktinskntrakter g kvalitetskntrl. Erfaringer Tendensen hs de adspurgte kmmuner er, at 3D-bymdellerne bliver brugt mere g mere, g at de er blevet et fast værktøj, sm indgår i de fleste større prjekter. I de plitiske miljøer er der blevet taget gdt imd 3D-bymdellerne, g efterspørgslen på 3D data er øget fra samarbejdspartnere g eksterne interessenter. Det understreges dg fra flere sider, at man sm nyerhverver nøje skal verveje, hvad mdellen skal bruges til g hvilke sftwareprdukter, der skal bruges til håndteringen af data, før 3D-bymdellen bestilles. På den måde sikres det, at data bliver leveret til de givne behv. Det er gså vigtigt, at der ansættes specialister med de rigtige kmpetencer til at håndtere 3D-bymdellen.

35 Side 35 af 57 Udveksling af 3D data Udveksling af 3D-data er en fast bestanddel af det at have en 3D-bymdel. Behvet fr dataudveksling er til stede dels i frbindelse med levering/ajurføring af data fra prducent til køber, dels i frbindelse med videregivelse/salg af data til 3. part (arkitekter, bygherrer, studerende m.fl.). Sm verden ser ud i dag, er mulighederne fr dataudveksling af 3D-data ikke ptimal, idet dataudveksling i høj grad er præget af enkeltaktørers dminans på markedet g af manglende standardisering af udvekslingsfrmater. Disse barrierer medfører, at kmmunikatin på tværs af prgrammer i mange henseender er vanskelig. I fremtiden vil GML-standarden dg sandsynligvis gøre kål på disse uhensigtsmæssigheder. Standarden er imidlertid ikke implementeret i Danmark endnu. Derfr må vi i denne vejledning både frhlde s til praksis fr dataudveksling p.t., g hvad vi kan frvente s mht. dataudvekslingsfrmater i fremtiden. Sigtet med dette kapitel er fr det første at skabe verblik ver de udvekslingsfrmater, der eksisterer i relatin til 3D-bymdeller i dag, g hvr der kan indhentes uddybende plysninger m de enkelte frmater. Fr det andet søges det at give et indblik i praksis fr dataudveksling i dag g de erfaringer, der er gjrt i den henseende aktørerne imellem. Kapitlet afrundes med en vurdering af, hvad vi kan frvente i fremtiden.

36 Side 36 af 57 De mest udbredte udvekslingsfrmater i dag I nedenstående tabel plistes de mest udbredte udvekslingsfrmater med kmmentarer m anvendelighed. Udvekslingsfrmat 3D Sftwareunderstøttelse Fakta DXF/DWG DGN (v7 g v8) DSFL Alle større CAD/GIS g visualiserings sftwareprdukter. Bl.a. Micrstatin, Intergraph g ESRI prdukter. Dansk frmat, hvr der skal bruges specialudviklede kverteringsapplikatiner før sftwareprdukterne kan læse dette frmat. FME kan ligeledes læse DSFL. Meget udbredt udvekslingsfrmat. Kan ikke håndtere tplgiregler, bjektrienterede datamdeller, tekstur m.m. DXF er ASCII frmat Kan håndtere tplgiregler, bjektrienterede datamdeller, tekstur m.m. Er udviklet til udveksling af grundkrt (TK99), men kan gså anvendes til 3Dbymdeller uden tekstur. Anvendes kun i DK. DSFL er et ASCII frmat. GML De fleste større GIS g 3D sftware prdukter har implementeret dette frmat. I skrivende stund med begrænset fuktinalitet Optimal standard til udveksling af gedata. Understøtter tplgiske strukturer, attributter m.m. MAX (3DS) 3D Studi Max frmatet er tilknyttet den enkelte versin af prgrammet kan næsten kun bruges i 3D Studi Max. 3DS frmatet er understøttet af mange visualiserings prgrammer. Kan ikke håndtere lange filnavne. MAX g 3DS frmaterne er velegnet til udveksling af visualiseringer. Dg bør der arbejdes i et lkalt krdinat system mkring 0,0. Frdi frmaterne ikke kan håndtere lange krdinater sm f.eks. UTM.

37 Side 37 af 57 Praksis fr dataudveksling i dag Det frmat, der er mest udbredt til udveksling af 3D-data i dag, er af praktiske årsager dxf-frmatet eller DSFL-frmatet. Grunden hertil er, at de fleste platfrme understøtter begge frmater. Da mdelleringen eller ajurføring/vedligehld/rettelser i 3D-bymdeller i dag ftest fregår i en kmbinatin af CAD prgram (eksempelvis Autcad) g 3D-visualiseringsprgram (eksempelvis 3DS Max), er DXF-frmatet hensigtsmæssigt. DXF-frmatet (g dette gælder gså andre traditinelle frmater) understøtter dg ikke fremtidens krav til understøttelse af tplgiske sammenhænge, bjektrienterede datamdeller, håndtering af tekstur m.m. Uanset hvilket udvekslingsfrmat, der vælges, er det vigtigt at gøre sig vervejelser m, hvrledes data skal rganiseres i filerne herunder f.eks.: Hvilke bjekttyper tillades (de enkelte filfrmater har typisk flere bjekttyper, der beskriver det samme f.eks. dxf har Plygn Mesh g Regins)? Hvilke typer plygner er tilladt. Må data bestå af trekanter, firkanter eller plygner med flere kanter? Hvrdan skal data rganiseres dvs. hvilke lag/kder skal der anvendes til de frskellige bjekter f.eks. skal filerne deles p i vægge/tage g/eller bygninger? Sidst men ikke mindst er der krav til hvilke prgrammer, der skal kunne vise disse data. Det kan frekmme at filerne er krrekte, men at de kan ikke vises i det ønskede prgram. ASCII frmater (DSFL, 3DS, DXF) har desuden den ulempe, at krdinaterne bliver afrundet g dermed kan krdinaterne i et plan flersidet plygn blive afrundet, så det ikke længere er plant. De nuværende udvekslingsfrmater har alle ulemper g frdele. Derfr bør man vælge frmat efter, hvilke behv man har. Det faktum, at der ikke eksisterer et velegnet udvekslingsfrmat, har givet anledning til udvikling af et nyt frmat CityGML, sm er skræddersyet til udveksling af 3Dbymdeller se næste afsnit.

38 Side 38 af 57 Fremtidens udvekslingsstandard CityGML CityGML baserer sig på en åben datamdel efter reglerne fr XML. Det er et udvekslingsfrmat på linje med andre typer af XML. Det er samtidig et applikatinsskema fr GML3 (Gegraphy Markup Language ver ). GML3 er den internatinale standard fr udveksling af geinfrmatin udviklet g udsendt af Open Gespatial Cnsrtium (OGC) g endvidere støttet af ISO TC211. Målet med udviklingen af CityGML har været at nå til en fælles definitin af de basale enheder, attributter g relatiner i en 3D-bymdel. Specielt med henblik på en mkstningsbevidst, effektiv g bæredygtig vedligehldelse. På den måde bliver det muligt at genbruge de samme data på frskellige applikatinsmråder. CityGML repræsenterer ikke blt det grafiske udtryk af en 3D-bymdel, men er et samlet udtryk fr de semantiske g tematiske frhld samt hierarkiet i hele mdellen. GityGML er således et udtryk fr både en gemetrisk g en tematisk mdel. Den gemetriske mdel indehlder en knsistent g hmgen definitin af de gemetriske g tplgiske værdier indehldt i de rumlige bjekter i 3D-bymdellen. Den grundlæggende bjektklasse er CityObject sm igen er en subklasse af GMLklassen Feature. Alle bjekter arver værdierne fra CityObject. Den tematiske mdel fr CityGML indehlder (indkapsler*) den gemetriske mdel fr frskellige tematiske mråder såsm Digitale Terræn Mdeller (DTM), fysiske enheder (fx bygninger g i fremtiden gså tunneller g brer), vegetatin (enkeltbjekter men gså fx arealbaserede g vlumenbaserede bitper), vandbygninger, transprtfaciliteter g byudstyr. Flere bjekter, sm endnu ikke er til stede i beskrivelsen af CityGML, kan repræsenteres sm generiske bjekter g attributter. Desuden indehlder CityGML en mulighed fr at bruge bibliteker af bjekter (fx træer eller gadelygter) defineret sm prttyper i mdellen. Der er gså mulighed fr at gruppere flere 3D bjekter, sm fx flere bygninger til et bygningskmpleks.

39 Side 39 af 57 Objekter, der ikke er mdelleret sm lukkede slider, kan virtuelt lukkes fr at beregne et vlumen. Det kan fx være gårdrum, fdgængertunneller eller andre gaderum. De pågældende bjekter kan lukkes ved at bruge ClsureSurfaces. TerrainIntersectinCurve intrduceres i CityGML g bruges til at integrere 3Dbjekterne med terrænmdellen på den krrekte psitin. Det er nødvendigt, frdi bjekterne ellers vil være svære at placere i planen. Den vigtigste idé i CityGML er dg principperne mkring Level f Detail (LOD). Der differentieres mellem 5 niveauer, hvr bjekterne bliver mere detaljerede j højere LOD. Det gælder både i gemetrien g på det tematiske mråde. CityGML dkumenterne kan men behøver ikke indehlde flere frskellige repræsentatiner (g gemetrier) fr hvert enkelt bjekt med frskellige LOD samtidigt. CityGML giver mulighed fr en generalisering i 3D-bymdellen, der betyder at aggregerede bjekter kan repræsenteres på en frnuftig måde uanset hvilket målfrhld, der visualiseres i. Man kan få bjekterne til at fremstå på baggrund af frskellige ikke-visuelle værdier såsm infrarød stråling, støjfrurening eller sårbarhed verfr jrdskælv eller andre påvirkninger. Desuden kan bjekter have eksterne referencer til bjekter i andre datasæt.

40 Side 40 af 57 Snitflader til eksisterende standarder g krtprdukter I viderebearbejdning/mdellering af rådata i en 3D-bymdel er der - afhængig af, hvr detaljeret resultatet af mdelbearbejdningen ønskes - fte behv fr at lave snitflader fra 3D-mdellen til bjekter fra andre digitale (2D) krtprdukter. Eksempelvis ses det fte, at en 3D-bymdel suppleres med vej- g stibjekter fra et digitalt teknisk grundkrt g ejendmsgrænser fra det digitale matrikelkrt. Ligeledes ses det fte, at terrænmdeller draperes med digitale rtfts. Altsammen med henblik på at tilnærme mdellen den fysiske virkelighed. Sigtet med dette kapitel er fr det første at skabe verblik ver de mest almindelige digitale krtprdukter/standarder på markedet i dag, har mulighed fr en snitflade til 3D-bymdeller. I den sammenhæng bliver der sat fkus på, hvrdan kblingen (gemetrisk nøjagtighed, ajurføringsfrekvens) er mellem krtbjekter i de digitale krtprdukter g den digitale 3D-bymdel. Med andre rd hvad skal brugeren være pmærksm på, når 3D mdeller kmbineres med bjekter fra andre krtprdukter?

41 Side 41 af 57 Et andet væsentligt emne, sm må behandles, når vi snakker m snitflader mellem 3D-bymdeller g eksisterende digitale krtprdukter, er ajurføring g vedligehld af data. Hvrdan frhlder vi s til at have flere krtprdukter, sm skal vedligehldes? Eksempelvis prduceres en del af de 3D-bymdeller, sm findes på det danske marked i dag med TK bygninger sm grundlag. Hvrdan skal en kmmune, sm anskaffer en 3D-bymdel frhlde sig til ajurføring af grundkrt g 3D-bymdel? Samtidig er FOT på trapperne, hvilket sandsynligvis vil medføre en ændret praksis fr krtlægningen i Danmark. Dette skaber tilsammen en del frvirring mkring ajurføring af krtprdukter i relatin til 3D-bymdeller.

42 Side 42 af 57 Krtprdukt Betegnelse Snitflade til 3D TK99 TK1 Samlet betegnelse fr standarden, der benyttes i prduktinen af digitale tekniske krt til kmmunerne i dag. Der pereres i TK99 med tre tekniske krtstandarder - TK1, TK2 g TK3. Beskrivelsen af bjekterne er generelt ens i de tre krtstandarder. Frskellen består i antallet af bjekter, der medtages, samt registreringernes nøjagtighed g detaljeringsgrad. Tplgisk krrekt... Teknisk versigtskrt - Åben land. Data i landmråder prduceres nrmalt i TK1- standard. TK1-data indehlder bygninger, grænser, veje m.v, men indehlder ikke detaljeret infrmatin m kørebanekanter, teknikpunkter m.v. TK1-data er mindre nøjagtige end TK2- g TK3- data. Plannøjagtighed: 100 cm. på veldefinerede punkter Sm udgangspunkt danner de tekniske grundkrt grundlag fr prduktinen af 3D-bymdeller, men ngle af de eksisterende TK-bygninger kan være i så ringe stand, at der skal ske en nykrtlægning eller ttal ajurføring/pgradering, før 3D mdeller kan genereres. Det er væsentligt at understrege, at der ikke er direkte sammenhæng mellem det tekniske grundkrt g 3D-bymdel, frstået på den måde, at der egentlig er tale m 2 selvstændige krtværker. 3Dbymdellen kan betragtes sm en verbygning til grundkrtet, hvr det i frhld til ajurføring af mdel g grundkrt er hensigtsmæssigt, at ajurføringen samtidig fregår. Terrænnære bjekter fra TK99 kan inkluderes i 3D-bymdellerne. Fr at de kan anvendes i visualiseringer kræves en del viderebearbejdning af bjekterne, da de fleste er enten punkter eller linjer, sm er besværlige at visualisere. TK2 Teknisk krt Landmråder. Indehlder flere detaljer end TK1-data, f.eks. kørebanekanter. TK2-data prduceres ftest i landmråder. Plannøjagtighed: 25 cm. på veldefinerede punkter

43 Side 43 af 57 TK3 Detaljeret teknisk krt (bymråder). Den gængse standard fr krtdata i bymråder. Dataene er meget nøjagtige g særdeles detaljerede med brøndæksler, nedløbsriste m.v. Plannøjagtighed: 10 cm. på veldefinerede punkter Ortft Gemetrisk krrigeret luftft, sm kan anvendes sammen med andre krtprdukter. Prduceres i frskellige kvaliteter (pløsninger) Gemetrisk nøjagtighed afhænger hvedsageligt af ftkvalitet g bagvedliggende højdemdel. Ortft vejledning findes på Da et rtft er gemetrisk krrekt kan det umiddelbart anvendes i kmbinatin med højdemdeller g 3D-bymdeller. Typisk anvendelse er drapering ver højdemdeller g tagflader. Den lidt mere avancerede frm fr rtfts true rtfts er yderst anvendelig i.f.m. 3D-bymdeller Krt 10 Krt & Matrikelstyrelsens digitale tpgrafisk grundkrt (vektrkrt), sm hvedsageligt etableres ftgrammetrisk. Tplgisk krrekt... Planmidedelfejl g højdemiddelfejl fr veldefinerede punkter er mindre end 1 meter Krt10 bjekter kan kmbineres med 3Dbymdellen, men når man kmbinerer 3d mdellen med bjekter fra krt10 skal man være pmærksm på, at nøjagtigheden i planen på krtbjekterne ikke er så gd sm bjekter fra det tekniske grundkrt. Hertil skal lægges, at bygningstemaet er generealiseret, frstået på den måde, at bygningsbjekterne er udtyndet (carprte, m.m.) Dårlig aktualitet, da ajurføringssekvensen var 5 år

44 Side 44 af 57 Matrikelkrt Matrikelkrtet er et juridisk krtværk, sm viser de registrerede ejendmsgrænser g vejrettigheder De steder, hvr matrikelkrt etableret ved indtastning af målinger varierer nøjagtigheden fra cm ift. det faktiske skel. Matrikelkrt, etableret ved digitalisering af målinger eller der er brugt rammematrikelkrt i målfrhld 1:1000 er nøjagtigheden bedre end 50 cm ift. det faktiske skel. Det digitale matrikel krt kan anvendes til at vise ejendmsgrænser i 3Dbymdellen, g sm udgangspunkt kan det digitale matrikelkrt umiddelbart kmbineres med 3D-bymdellerne. Men det skal understreges, at det digitale matrikelkrt er et juridisk krtværk med en gd relativ nøjagtighed, men ringe abslut nøjagtighed, hvrfr der kan frventes dårlig verensstemmelse med 3D-bymdellen. I visse tilfælde afviger de registrerede grænser fra de faktiske ejendmsgrænser i marken. Matrikelkrt, etableret ved digitalisering af målinger eller der er brugt rammematrikelkrt i målfrhld 1:2000 er nøjagtigheden bedre end 1 m ift. det faktiske skel. DTM (generaliseret) Hvr krtet er etableret på grundlag af analge økrt vil den relative nøjagtighed nrmalt være bedre end 4 m. Der kan være tilsvarende uverensstemmelser i landsbykerne. Der kan være uverensstemmelser ved labile grænser, idet disse ikke berigtiges løbende. Udlagte private veje g ikkeudskilte ff. Veje kun er ptaget signaturmæssigt. Digital terrænmdel. Tredimensinel repræsentatin af alle terrænhøjder - data m terrænet. Højdenøjagtigheden i er bedre en cm fr veldefinerede punkter g punkttætheden er 1,5 meter Digitale terrænmdeller kan benyttes i mange frskellige sammenhænge ifm. 3D: Hydrlgiske afstrømningsanalyser, visualisering af versvømmelser ved vandstandsstigninger, støjudbredelse eller radispredning, fysisk planlægning eller i knkrete prjekteringspgaver.

45 Side 45 af 57 DSM (generaliseret) Digital verflademdel. Overfladefrhld i landskabet - data m verfladen Detaljeringsgrad afhænger af den specifikke specifikatin. DSM vil nrmalt altid indehlde menneskeskabte bjekter, f.eks. bygninger g sm ftest gså træer. FOT Fælles specifikatin fr hvedparten af de gegrafiske bjekter, der i dag indgår i kmmunernes tekniske krt g i Krt & Matrikelstyrelsens tpgrafiske krt. Målsætningen er at etablere et fælles basis FOT-system, således at dbbeltkrtlægning undgåes. FOT understøtter behv fr registrering af bjekter i frskellige nøjagtighedsklasser, hvr landet, ligesm TKstandarden, inddeler landet i 3 typer af mråder: Område 1: udfra billeder i 1: eller ringere plannøjagtighed cm. Område 2: udfra billeder i 1: , plannøjagtighed på cm. Område 3: udfra billeder i 1:4000 eller 1:5000, plannøjagtighed på 10 cm. På sigt frventes 3D bymdellerne indarbejdet i FOT-specifikatinen, således at bygningsmridset ( ft-printet ) er det samme, g ajurføringen er en integreret del af samme arbejdsprces. Løbende sagsrienteret ajurføring sikrer aktualitet. FOT bygninger kan med frdel anvendes sm udgangspunktet fr en 3D-bymdel. Således at FOT bygningernes ftprint (skæring med terræn) anvendes sm 3Dbymdellens ftprints. På denne måde pnås 2D verensstemmelse mellem FOT g 3D-bymdellen. 3D-bymdellen er en verbygning af FOT bygningerne. I FOT ver. 3 kan Bygninger registreres på følgende 6 metder (egenskabsnavn: 3D_METODE): TK/FOT-tag, TOP10DK, 3D-tag, Terræn, Under terræn g ukendt. Der er ingen af disse metder sm direkte kan anvendes til mere end en kldsmdel (3D-1). Dg vil det i ngle tilfælde være muligt at viderebearbejde Tp10DK-metden g 3D-tag-metden til en 3D-bymdel af type 3D-2 eller bedre. Dermed pnås 3D sammenfald mellem bygningspunkter i FOT g i bymdellen. Dette kan anvendes til kvalitetskntrl.

46 Side 46 af 57 Det digitale Byggeri Om Det Digitale Byggeri Det Digitale Byggeri er et initiativ fra Erhvervs g Byggestyrelsen, der betyder, at statslige bygherrer pr. 1. januar 2007 skal stille en række IKT (Infrmatin g Kmmunikatinsteknlgi) krav til rådgivere g udførende. Målet fr Det Digitale Byggeri er at højne effektiviteten g kvaliteten af byggeriet i Danmark. Det er Erhvervs- g Byggestyrelsen, der står bag udviklingen af Det Digitale Byggeri. Parterne i større statslige byggeprjekter skal fremver indgå en IKT-aftale, der er en samarbejdsaftale m, hvrdan infrmatin g kmmunikatinsteknlgi benyttes i et prjekt. IKT-aftalen består af fem hvedpunkter: Indledning - frmålsbeskrivelse af aftalen Parterne - stamdata fr prjektparterne Prjektweb - parternes fælles digitale eksterne harddisk 3D CAD - anvendelse af 3D-mdeller til visualisering g simulering Underskrifter

47 Side 47 af 57 Under punkt 4 i aftalen - 3D CAD aftales prjektets mere tekniske del. Punktet kan underpdeles i seks hvedpunkter: Overrdnet mfang Fil g mappestruktur Mdellering Brug af fagmdellen Udveksling af fagmdeller g data Kvalitetssikring 3D-mdellens anvendelse g værdi Brugen af 3D-mdeller har flere frmål. Vigtigst er, at mdeller kan sænke antallet af fejl primært i planlægningsfasen, samt at mdeller giver et bedre beslutningsgrundlag fr alle parter i prjektet. Bygningsmdellen er derfr en central størrelse gennem alle bygherrekravene. Bygherren skal frud fr et hvert nybyggeri vurdere, m der skal stilles krav til de prjekterende m at pbygge en digital bygningsmdel af byggeprjektet. Vurderingen skal ske ud fra en samlet bedømmelse af øknmi g nytteværdi. Ved byggerier ver 20 mi. kr. er 3D-mdellen bligatrisk, g entreprenøren skal af mdellen kunne udtrække plysninger m mængder mv. Mdellen skal kunne udveksles i IFC-frmat * * IFC står fr Industrial Fundatin Classes g er et sæt internatinalt standardiserede klasser af bygningsbjekter i frm af intelligente mdeller af rum g bygningsdele. Krt beskrevet kan IFC pfattes sm et udvekslingsfrmat fr byggesektren på samme måde, sm DXF har været brugt til udveksling af 2D gemetri i CAD-verdenen. Hvad er en bygningsmdel g hvrdan er den pbygget En bygningsmdel er en digital 3D-mdel af en bygning, g består grundlæggende af t typer af data: Mdelleret data - grafiske data frembragt i et 3-dimensinelt rum Ikke mdelleret data - egenskabsdata der bærer infrmatiner m bjekter

48 Side 48 af 57 Bygningsmdellen består typisk af mange delbjekter (byggekldser) mdelleret på frskellige tidspunkter g af frskellige aktører eller persner. De mange delbjekter har en unik placering i det rum, hvri de er mdelleret, g har veldefinerede relatiner til mdellens øvrige bjekter. Mdellen er derved bjektbaseret. De mdellerede bjekter har tilknyttede relevante egenskabsdata, således at der kan fretages fuldbyrdede simuleringer g beregninger. Dette gør mdellen bjektrienteret.

49 Side 49 af 57 Objekterne i mdellen kan være mere eller mindre beskrevet alt efter mdellens brug. Disse beskrivelsesniveauer kaldes infrmatinsniveauer: 1. Kravmdel - indehlder bygherrens samlede krav til byggeriet 2. Vlumenmdel - en grv 3D gemetrisk repræsentatin af bygningen 3. Rummdel - definerer rummenes fysiske afgrænsning g placering 4. Elementmdel - verrdnet nedbrydning af bygningens bestanddele 5. Bygningsdelmdel - detaljering svarer til afklaringsniveau i prjektfrslag 6. Knstruktinsmdel - mdel hvrefter bygningen kan pføres Vlumenmdel Elementmdel Vlumenmdellen en grv repræsentatin af bygningen, der viser prprtinering samt placering i frhld til mgivelserne. Bygningsmdellen kan indehlde terræn, mkringliggende bebyggelse, GIS-infrmatin, infrastruktur, frsyningsnet m.m. Frhldet mellem kmmunale 3D-bymdeller g Det Digitale Byggeri De digitale bygherrekrav vil helt sikkert vinde frem gså i kmmunerne, men der er ingen aktuelle initiativer fr at sprede Det Digitale Byggeri. Det vil på sigt ske i kraft af lkale initiativer rundt m i kmmunernes tekniske frvaltninger. Gentfte kmmune begyndte allerede fr et år siden at stille digitale krav til rådgivere g entreprenører på kmmunens byggesager, sm nu alle afvikles via prjektweb, g Gentfte er samtidig i fuld gang med at pbygge digitale bygningsmdeller af kmmunens egne bygninger. De freløbige erfaringer med 3D-mdeller - bl.a. ved piltprjekter i frbindelse med udviklingsprjektet Digital Prjektplanlægning i renveringssektren - har kun bestyrket kmmunens bygningsafdeling i sin beslutning m at satse helhjertet på 3D mdeller.

50 Side 50 af 57 Også en lang række andre kmmuner benytter prjektweb g belaver sig på lkalt at stille andre digitale krav til deres byggeleverandører. De kmmuner, der i dag besidder - eller har planer m at erhverve - en 3D-bymdel, bør verveje mulighederne fr at tilpasse data til brug fr Det Digitale Byggeri. I den frbindelse bør der i vid udstrækning satses på en 3D-bygningsmdel, der er bjektrienteret, sm beskrevet herver. 3D-bygningsmdeller, hvri de enkelte bygninger er registreret sm selvstændige lukkede byggekldser, der kan tages ud af en sammenhængende bygningsmasse, uden at dette giver huller i de tilbageblevne bygninger, kan udgøre niveau 1 vlumenmdellen. Data på dette niveau kan udveksles i AutCad s kendte DXF/DWG-frmat, sm gså anvendes af det msiggribende SketchUp. Brugbare infrmatin/links Det Digitale Bryggeri har sin egen hjemmeside, hvr der er mange brugbare links til alsidig infrmatin m bl.a. 3D arbejdsmetde, 3D CAD-manual, lag- g bjektstruktur g 3D CAD-prjektaftale. På nedenstående sites findes der infrmatin m Det Digitale Byggeri

51 Side 51 af 57 Ajurføringsfrhld I frbindelse med anskaffelse af 3D-bymdel bør man gøre sig ngle vervejelser m den fremtidige ajurføring. Ajurføring af 3D-bymdeller er næsten vigtigere end ajurføring af det tekniske krt. Det skyldes at manglende ajurføring ikke alene påvirker det mråde, der ikke er ajurført, men gså kan have str betydning fr mråder der ligger længere væk, f.eks. i frbindelse med line-f-sight analyser. Så ajurføres mdellen ikke, vil den efter få år være nærmest værdiløs. Det er derfr vigtigt, at man sikrer sin investering, g fra start budgetterer med en (årlig) udgift til ajurføring. Ajurføringsstrategier Ftgrammetrisk: Bymdellen er pbygget ftgrammetrisk. Så det vil være nærliggende at ajurføringen gså sker ftgrammetrisk. Herved sikres en ensartet nøjagtighed g detaljeringsgrad. Man kan enten vælge udpeget eller ttalajurføring. Ved førstnævnte udpeger kunden selv de bygninger der ønskes ajurført. Det giver mulighed fr kun at ajurføre de væsentligste (største, højeste ) bygninger i mdellen. Udpeget ajurføring vil ved få ændringer være billigst, men kræver at kunden har verblik ver nybyggeri g nedrivninger i mdellens udstrækning. Alternativ fretages en ttalajurføring, hvr ftfirmaet gennemgår mdellen g registrerer alle synlige ændringer. Eller der kan fretages en kmbinatin, hvr bygnings ændringer i grundkrts (FOT, TK99) ajurføringen anvendes sm udpegning til 3D-bymdellen. Endelig skal man tage stilling til med hvilket interval mdellen ønskes ajurført. Ønsket vil typisk være at mdellen knstant er ajur, men det er næppe realistisk når der tales m ftgrammetrisk ajurføring. Så nrmalt vil man vælge en ajurføring hvert år, afhængig af ambitinsniveau g pengepung.

52 Side 52 af 57 Ud fra byggesag: I frbindelse med byggesagsbehandlingen har kmmunen et gdt verblik ver hvad der nedrives g pføres. Så det vil være nærliggende at benytte den viden i frbindelse med ajurføring af bymdellen. Sm det ser ud i dag, vil der dg i mange tilfælde være et strt merarbejde i ajurføringen, idet 3d bygningerne skal knstrueres i kmmunens CAD-system. Men mere g mere byggeri afleveres digitalt, så med de rigtige standarder ( det digitale byggeri ) burde merarbejdet kunne minimeres væsentligt. Kan man pnå et frnuftigt tidsfrbrug vil metden abslut være interessant, fr den muliggør en løbende ajurføring af mdellen, g det vil der utvivlsmt være str efterspørgsel efter i fremtiden. Udpeget ajurføring i frbindelse med grundkrt ajurføring En tredje mulighed er at fretage ajurføringen af 3d mdellen i frbindelse med grundkrt ajurføringen. Hvis der er sammenhæng mellem bygningerne i grundkrtet (FOT, TK99) g 3Dbymdellen, er det muligt at ajurføre 3D-bymdellen ud fra de ændringer der knstateres i frbindelse med grundkrtets ajurføring. Dette kan af prducenten styres vha. prindelser, da ændrede bygninger tildeles ny prindelse g kan dermed, sammen med de slettede bygninger, anvendes sm udpegning til 3D-bymdel ajurføringen. På denne måde sikres en frtsat verensstemmelse mellem grundkrtet g 3Dbymdellen. Ved at pfatte 3D-bymdellen sm en verbygning til grundkrtet, gøres kvalitetsg fuldstændighedskntrllen af 3D-bymdellen nemmere.

53 Side 53 af 57 Knklusin: Den meste udbredte ajurføringsfrm i dag er ftgrammetrisk ttalajurføring med faste intervaller, f.eks. hvert 2. eller 3. år. Men den øgede brug af mdellerne gør, at data frventes helt virkelighedstr. Så derfr vil et frnuftigt supplement være en løbende ajurføring på basis af byggesagsbehandlingen (hvad er nedrevet, hvad er pført). Det vil nk først være rigtig realistisk den dag, de nye byggeprjekter freligger på en standardiseret frm ( det digitale byggeri ). Den ftgrammetriske ajurføring kan frmentlig ikke undværes, da den dels er en sikkerhed fr at alt kmmer med, dels sikrer at alt bliver registreret med samme detaljeringsgrad g nøjagtighed.

54 Side 54 af 57 Tilgængelige værktøjer til håndtering af 3D-bymdeller Sigtet med dette kapitel er at give et verblik ver de værktøjer, der findes på markedet. Markedet udvikler sig hele tiden g der kmmer nye til, så kapitlet skal alene betragtes sm en inspiratin. Der findes ikke eet ptimalt værktøj. Værktøjet afhænger bl.a. af hvilke pgaver man skal løse g hvilken sftware-prtefølje man i øvrigt råder ver, samt naturligvis øknmien. Opbygning/vedligehld af grundlæggende 3D-mdel: Til pbygning g vedligehld af den grundlæggende 3D-bymdel kræves et 3D cadværktøj. De naturlige (mulige?) valg vil her være Autcad ( g MicrStatin ( Prgrammerne har strt set den samme 3D CAD-funktinalitet, så afgørende fr valget vil især være m man har et af prgrammerne i frvejen, g m der findes ngle 3.-parts prgrammer sm understøtter prcessen samt ikke mindst m de prgrammer, man skal viderebearbejde/visualisere/publicere i, stiller særlige krav. Desktp visualisering g analyser af 3D-mdel: Ovennævnte CAD-værktøjer giver visse muligheder fr visualiseringer, ikke mindst når der er tale m still-billeder. De stiller dg ret stre krav til brugerens færdigheder, så fte vil man visualisere g analysere i et andet prgram eller anskaffe en plugin til CAD-prgrammet, der giver yderligere funktinalitet. I det følgende vil frskellige prgrammer g plugins blive beskrevet: Turntls ( Er en dansk plugin til AutCAD g Micrstatin, der gør det muligt at eksprtere mdellen til et frmat, der kan ses med en gratis viewer. I vieweren kan man bl.a. bevæge sig frit rundt i mdellen. Vieweren kan enten håndtere data lkalt eller ver nettet. ESRI 3D analyst ( Er ESRIs bud på et 3D analyse g visualiseringsprgrammel. Prgrammet har især ngle meget stærke analyse faciliteter.

55 Side 55 af 57 Engage 3D ( Er et 3D plugin til MapInf. Prgrammet har især ngle meget stærke analyse faciliteter. Vertical Mapper ( Er et 3D plugin til MapInf. Er dg mest velegnet til terrænmdeller, g kun i begrænset mfang anvendeligt til 3D-bymdeller. Autdesk 3D studi/viz ( g ) 3D studi/viz er markedsledende prgrammer når det gælder visualiseringer af meget høj kvalitet. Herunder ikke mindst animatiner/ftrealistiske film. Har ingen analysefaciliteter. Ggle SketchUp ( Findes dels i en gratis dels i en købeversin med ekstra funktinalitet. Prgrammet giver mulighed fr at visualisere 3D mdeller på en meget brugervenlig g intuitiv måde. Har ingen analysefaciliteter. Skyline Terra Explrer ( ) Findes dels i en frfatter-versin (TE Pr), dels i en viewer. Kan gså anvendes i.f.m. visualiseringer ver nettet. TE Pr er især velegnet til pbygning af mdeller, sm brugeren frit kan bevæge sig rundt i. Og med en gd bredbåndsfrbindelse kan brugeren håndtere mdellen ver nettet. Internet visualiseringssftware. De fleste af prgrammerne nævnt venfr kan generere filer, der kan vises på webben. De fleste af disse filer har dg karakter af fruddefinerede visualiseringer. ESRI ArcGIS explrer ( ) Skyline Terra explrer /Glbe ( ) Gratis plugin, der giver mulighed fr at se g frit bevæge sig rundt i de mdeller der er pbygget i Terra Explrer pr. Turntls ( Sm nævnt venfr under 8.2 kan turntls generere filer, sm man via en plugin frit kan bevæge sig rundt I.

56 Side 56 af 57 Ggle earth: ( Gratis viewer. Skulle være kendt af de fleste. Men ud ver den almindelige funktinalitet er der mulighed fr at pbygge g publicere egne datasæt sm f.eks. 3D-bymdeller. Micrsft virtual Earth ( ) Micrsfts pendant til Ggle Earth. Det er ret nyt, så udviklingsptentiale g strategi er lidt uafklaret. Kunne meget nemt blive relevant på et tidspunkt.

57 Side 57 af 57 Fremtiden Et krav vil i fremtiden være, at ægte 3D udvekslingsfrmater sm GML (CityGML) understøttes. De nuværende værktøjer understøtter kun i et vist mfang GML, g udveksling fregår typisk i de fact CAD frmater sm DXF. Et andet tendens vil være en udvikling md mere åbne g bjektrienterede systemer. Et eksempel herpå er grifinr ( fra Ålbrg Universitet, det skal dg alene betragtes sm et eksempel på hvad fremtiden kunne bringe. Der er stre kmmercielle interesser (bannerreklamer, mbiltelefni mv) invlveret i de såkaldte lcatins based services g gps en bliver snart hvermands eje. De gratis systemer fra eksempelvis Ggle g Micrsft frventes derfr at udvikle sig yderligere, g kan meget vel kmme til at spille en dminerende rlle i fremtiden fsv. angår web-visualiseringer.