Zusammenfassung der Ziele des GISMO Projekts

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die interaktive Visualisierung
von komplexen, objektstrukturierten 3D-Modellen. Diese zeichnen sich
durch extrem hohe Datenvolumen bis in den Bereich mehrerer Gigabyte
aus und sind dadurch derzeit nur auf Höchstleistungsrechnern mit
Spezialgraphik-Hardware in Echtzeit darstellbar. Um solche komplexen
Modelle auch mit Standard-Hardware visualisieren zu können, sind zwei
Vorgehensweisen möglich. Zum einen kann die Komplexität der
Objektmodelle mit Hilfe von Generalisierungsverfahren abhängig vom
Betrachtungspunkt vereinfacht werden und zum anderen kann durch eine
effiziente Implementierung von Graphik-Algorithmen die Darstellung
beschleunigt werden. Durch eine Kombination dieser beiden Verfahren
können auch sehr komplexe Szenen interaktiv auf einem Standard-PC
visualisiert werden.

Hierdurch soll ermöglicht werden, dass sich ein Nutzer direkt in
virtuellen Welten bewegen kann, und dabei sehr realistische Ansichten
seiner Umgebung erhält. Exemplarisch für solche objektstrukturierten
3D-Objekte sollen virtuelle Landschaften, insbesondere Gebäude
bzw. Innenräume untersucht werden, da sie einerseits hinreichende
Komplexität aufweisen und es andererseits einen breiten Bedarf nach
solchen Darstellungen gibt. Ein angestrebter Anwendungsschwerpunkt ist
die Echtzeitvisualisierung von 3D-Stadtmodellen für Personen- oder
Fahrzeugnavigationssysteme.

Die somit gewonnenen Erkenntnisse lassen sich dann auf weitere
Landschaftsobjekte übertragen. Beispielsweise lassen sich virtuelle
Landschaften aus Satellitenbildern bzw. aus den Daten der jüngsten
Radar-Mission (SRTM) ableiten, was sehr großflächige Anwendungen
ermöglicht. Generelle Anwendungen sind dann Landschaftplanung,
Umweltanalyse z.B. bei der Darstellung umweltrelevanter Parameter wie
Lärm und Schadstoffwolken, Überschwemmungslinien sowie die Fahrzeug-
und Personennavigation. Das Einsatzspektrum des zu entwickelnden
Visualisierungstools reicht von Geo-Informationssystemen und
immersiven Umgebungen bis hin zu Flugsimulatoren und portablen
Navigationshilfen.

Zur Durchführung des Vorhabens werden Kenntnisse aus den Bereichen
Geo-Informationssysteme, Photogrammetrie, Computergraphik und
Visualisierung benötigt, was eine interdisziplinäre Zusammenarbeit
erfordert. Bisher wurden die Methoden der Erfassung und der
Visualisierung von 3D-Landschaften von getrennten Gruppen
bearbeitet. So zielen bisher übliche photogrammetrische Verfahren vor
allem auf die möglichst genaue Erfassung der Objektgeometrie, während
für die Visualisierung der optische Eindruck von größerer Relevanz
ist. Durch die geplante Adaptierung der Datenerfassung an die
Anforderungen der Visualisierung und die angestrebte enge
Zusammenarbeit von Experten der beteiligten Disziplinen können deshalb
beträchtliche Synergieeffekte erwarten werden.

Das Nahziel dieses Projektes ist die schnelle Visualisierung von
Landschaftsdaten auf Low-End-Geräten für ein größeres Testgebiet. Die
gerade laufende Vermessung des gesamten Gebietes von Baden-Württemberg
bietet sich hier an. In dieses Landschaftsmodell werden die Gebäude
und weitere Szenario-abhängigen Details integriert, was die
Modellierung von Innenräumen mit einschließt. Wegen der großen Fülle
an möglichen Details sollen die damit zusammenhängenden
Repräsentationsstufen automatisch generiert werden. Um die angestrebte
Performanz zu erreichen, sollen hauptsächlich Culling und Level of
Detail Techniken zur Reduktion der Geometriekomplexität eingesetzt
werden. Eine weitere anwendbare Technik ist Image-based Rendering, was
aber wegen der geringen Verfügbarkeit brauchbarer Daten nur anhand
einiger weniger entsprechend aufbereiteter Häuser demonstriert werden
soll. Bei der Visualisierung ist vor allem der optische Eindruck und
nicht die Genauigkeit von größter Relevanz. Der Einfluss der
geänderten Zielsetzung für die photogrammetrische bzw. geodätische
Erfassung ist deshalb zu untersuchen.