7.1 Überblick

Das Gebäudemodul ist das umfangreichste in CityGML. Das Modell ist in diesem Themenbereich am weitesten ausdifferenziert, gilt doch den Gebäuden verschiedenster Art in einem Stadtmodell in der Regel auch das größte Interesse. In CityGML ist ein Gebäudeobjekt entweder ein Gebäude (Building) oder ein Gebäudeteil (BuildingPart). Die gemeinsamen Eigenschaften beider Klassen sind in der Oberklasse AbstractBuilding versammelt. Zu einem sichtbaren und räumlich analysierbaren Modellelement wird ein Gebäudeobjekt, indem ihm eine oder mehrere Geometrien zugeordnet werden. Für die verschiedenen Levels of Detail in einem Modell können einem Gebäude unterschiedlich detaillierte räumliche Repräsentationen zugewiesen werden.

Die Bestandteile des Gebäudemodells im Überblick

Gebäudegeometrie LOD1 modelliert mit zwei BuildingPart-Elementen

Die Wandfläche, die von beiden Gebäudeteilen genutzt wird, wird in einem BuildingPart über einen xlink referenziert: lod1_solid_2bp.zip

(vgl. Buch Abb 7.6 mit Codebeispiel 7.2 und 7.3)

Zahlreiche Beispiele und Modellierungsempfehlungen find sich im Modellierungshandbuch der SIG-3D

7.2 Das Gebäudemodell im LOD0

Die einfachste Repräsentation eines Gebäudes ist in einer LOD0-Szene sein äußerer Umriss. Dies ist entweder der auf der Erde gemessene „Fußabdruck“ des Gebäudes auf dem Geländeniveau oder der – z. B. aus einem Luftbild erfasste – Umring der Dachkante. Beide werden als MultiSurface-Geometrie abgelegt, können also auch aus mehreren Polygonen bestehen, die sich jedoch nicht überlagern dürfen. So kann ein größeres Gebäude wie z.B. ein Krankenhauskomplex, das eigentlich aus mehreren Gebäudeteilen besteht, im LOD0-Modell über einen MultiSurface-“Fußabdruck“ sichtbar und selektierbar gemacht werden.

Footprint und RoofEdge eines LOD0-Gebäudes (FZK Haus, Abb. erweitert)

Das Beispiel ist im CityGML Wiki verfügbar

7.3 Das Gebäudemodell im LOD1

In der nächsten Detailstufe LOD1 werden Gebäude über einfache, stark generalisierte Körper repräsentiert, bei denen Feinheiten wie Erker, Wandversätze und Toreinfahrten völlig ignoriert und das Dach als Flachdach dargestellt wird. Häufig wird diese Modellstufe generiert, indem Gebäudegrundrisse aus dem Liegenschaftskataster mithilfe zusätzlicher Information z. B. über die Geschosszahlen extrudiert werden.

Gebäude in LOD1 werden oft durch Extrusion aus den Grundrissen abgeleitet.

Gebäude im Level of Detail 1

7.4 Praxisbeispiel:

Erzeugung eines Gebäudemodells in LOD1 aus ALKIS-Daten Im Praxisbeispiel werden ALKIS-Daten aus dem Innenstadtbereich Paderborn verwendet. Diese Daten beinhalten keine Höheninformationen. Diese Höheninformationen können wie im Buch beschrieben nach den Festlegungen im Dokument Ableitung, Migration und Fortführung von 3D-Stadtmodellen aus ALKIS-Daten entnehmen. Dazu werden teilwiese Baualter genutzt. Diese finden sich in der u.g. EXCEL-Tabelle. Bitte beachten: es handelt sich dabei um Testdaten, nicht um die tatsächlichen Baujahre der Gebäude!

Die Daten Innenstadt Paderborn werden mit freundlicher Genehmigung der Stadt Paderborn bereitgestellt.

ALKIS-Daten Innenstadtbereich Paderborn, April 2017

Attributdaten (Adresse und Baujahr); Hinweis: Daten sind nicht die tatsächlichen Baujahre, sondern nur zufällig generierte Testdaten Download NRW Open Data [Jan 2017]:

Angaben zur Höhenberechnung finden Sie im Folgenden Dokument:Ableitung, Migration und Fortführung von 3D Stadtmodellen aus ALKIS – Daten.pdf, Anhang A Ermittlung Gebäudehöhen.

Beispiel FME Workbench Ein ausführliches Beispiel findet sich in den Unterlagen zur Vorlesung 3D-Stadtmodelle Master Vermessung, HFT Stuttgart. Hinweis: die Beispiele aus dem Buch wurden hier aktualisiert und mit FME 2019 getestet.

7.5 Das Gebäudemodell in LOD2

Erst in der nächsten Detailstufe LOD2 bekommt ein Gebäude eine Kontur, die über das einfache „Klötzchenmodell“ hinausgeht. Die Dachform kann nun geometrisch ausmodelliert werden; Säulen und Vorhallen, Erker und Balkone, Dachgauben und Türmchen können in die LOD2-Geometrien des Gebäudes eingearbeitet oder als BuildingInstallation-Objekte dem Gebäude mitgegeben werden.

Klassendiagramm für LOD2-Gebäude

Funktionale Randflächen eines LOD2-Gebäudes

7.6 Praxisbeispiel: Erzeugung eines LOD2-Gebäudes in Sketchup

Verwendete Werkzeuge

SketchUp der Firma Trimble Feature Manipulation Engine von Safe Software Link zu den beschreibenden Videos und Beispieldaten: CityGML Gebäude erstellen

https://transfer.hft-stuttgart.de/gitlab/coors/3d-stadtmodelle/-/wikis/DE/Vorlesung-3D-Stadtmodelle/Kap-2.2-Geb%C3%A4udemodell-LoD-2

7.8 Das Gebäudemodell in LOD3

Gebäude im LOD3 unterscheiden sich von denen im LOD2 dadurch, dass ihre Randflächen – beispielsweise die Außenwände – nun auch Tür- und Fensteröffnungen aufweisen können. Damit ist eine Detaillierungsebene erreicht, die mit den derzeit möglichen Erhebungsmethoden nicht mehr automatisch für großflächige Stadtmodelle generiert werden kann. LOD3-Gebäude und -szenen finden ihren Anwendungsbereich deshalb in kleinräumigen Analysen oder in Visualisierungen für die Stadtplanung, beispielsweise im Rahmen von Bürgerbeteiligungen.

Klassendiagramm für Gebäude in LOD3

7.9 Praxisbeispiel: Modellierung eines CityGML LOD3 Gebäudemodells in SketchUp

Verwendete Werkzeuge

• SketchUp der Firma Trimble
• Feature Manipulation Engine von Safe Software

Links zu Video und Beispieldaten findet man auf den Seiten zur Erstellung von CityGML-Dateien

-> use existing example

• Video mit Anleitung: Vorbereitung LOD3 Modell in SketchUp
• Download zugehörige FME-Workbench: skp2citygml_v1.2.zip
• Download SketchUp Beispieldaten: sketchup_examples.zip
• Download Ergebnisdateien in CityGML: citygml_converted.zip

7.11 Das Gebäudemodell in LOD4

Im LOD4-Modell schließlich bekommt ein Gebäude auch ein Innenleben. In die äußere Hülle eines Gebäudes können in dieser Detailebene nun auch innere Räume eingebaut werden. Sie werden wie kleinere Schachteln in eine größere Schachtel eingebettet. Zu den Räumen kommen nun auch spezielle Randflächenklassen für Innenwände, Innendecke und Innenfußboden. Zwischen Räumen kann es ebenfalls Türen und Fenster geben. Das Modell kann durch fest eingebaute Ausstattungselemente wie Treppen, Galerien oder Kamine oder durch bewegliches Mobiliar ergänzt werden.

Klassendiagramm für LOD4-Gebäude

LOD4-Gebäude mit Innenräumen und innerem Mobiliar (Screenshot aus dem FZK-Viewer. Ansicht eines Modell des Karlsruher Instituts für Technologie).

Download Beispiel eines in LOD4 modellierten Gebäudes: Beispielgebaeude_LOD4.zip