DE:OSM-4D/3D building

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  • beschreibt die Modellierung von dem generalisierten 3D Gebäude.
  • ist ein Teil der OSM-4D Definition.

Im Vorab

Der Wunsch nach einer 3D-Darstellung in OSM wird immer stärker geäußert und die 3D-Darstellung wird schon seit längerer Zeit, z.B. in OSM 3D evaluiert.

Die bisherigen Ansätze wollen entweder:

A. nur die Höhe der Gebäude verbunden mit der Dachform, die gezeichnet oder aus einer Bibliothek der Grundformen genommen wird, als Grundlage für die 3D-Darstellung verwenden, oder

B. spielen gedanklich mit dem Import fertiger Objekte die außerhalb von OSM gemacht wurden.

Variante A liefert schlichte Ergebnisse: Der Wiedererkennungswert der 3D Situation ist kaum gegeben. Variante B führt zu einem Flickenteppich, da Ergebnisse aus verschiedenen Quellen, unteschiedlich genau und nicht 100% passend zur 3D-Karte sind.

Da fast 45% der Bauwerke weltweit auf rechteckigem Grundriss basieren, Flach-, Schräg- oder Doppelschrägdach haben und sich voneinander lediglich durch die Dimensionen, Ausrichtung, Dachneigung sowie kleine Baudetails untescheiden, schlägt dieses Konzept eine parametrische Darstellungsart vor, die sozusagen auf dem "3D Lego Prinzip" basiert: Eine endliche Auswahl parametrisierbarer Bauteile wird zum intuitiven "Zusammenbasteln" der 3D-Bauwerke benutzt.

Man kann damit zwar nicht alle Bauwerke abbilden, aber die gängigsten werden auf jeden Fall wesentlich schneller modelliert und die Einstiegsschwelle für diejenigen, die keine 3D-Modellierprofis sind, wird niedriger.

Um das bildlich darzustellen: nicht jeder ist in der Lage, aus Karton ein 3D-Haus zu basteln, aus Bauklötzen hingegen fast jeder.

Definition

Ein generalisiertes 3D-Gebäude ist eines, welches lediglich auf der Grundlage von Gebäudeumriss (der in der Regel aus einem Luftbild gewonnen wird) mit dem Tag: building=yes sowie zusätzlicher Parametrisierung als 3D Objekt konstruiert wird.

Als zusätzliche Parameter werden verwendet: Punkte bzw. Linien, die durch eine Relation bzw gemeinsame Punkte mit dem Umriss von building=yes verbunden sind.

Dieser Ansatz soll die problemfreie Darstellung eines Gebäudes, welches auf diese Art getaggt wurde, im traditionell verwendeten Viewer und Renderer ermöglichen.

Diese Gruppe der Gebäude stellt die Mehrheit wiederholbarer Gebäude in der gebauten Umwelt dar.

Für die exakte Modellierung der 3D-Bauwerke, z.B. für Indoor Mapping sollen Elemente der OSM-4D wie Wände, Decken,Dächer, Öffnungen, Treppen verwendet werden.

Texturierung

Die Oberflächen des generaliserten Gebäudes können vom User texturiert werden:

1. Durch Angabe der RGB-Werte:

3dr_rgb_roof:<value red, value green, value blue> value Wert: 0-255

3dr_rgb_walls:<value red, value green, value blue> value Wert: 0-255


2. Durch Angabe einer Textur:

3dr_roof_texture:<texture name> wobei die Textur entweder ein Bestandteil der Texture Library der Visualisierungssoftware ist oder in diese upgeloadet wird (Abschnitt mit Softwarehersteller zu klären!)

3dr_wall_texture:>texture name> wobei die Textur entweder ein Bestandteil der Texture Library der Visualisierungssoftware ist oder in diese upgeloadet wird (Abschnitt mit Softwarehersteller zu klären!)


3. Durch Angabe eines Gradienten:

3dr_wall_gradient:<gradient name> (Abschnitt wird in Kürze genauer erklärt!)

Gebäudeteile

Dach

Siehe Wiki Seite Roof table

Gaube

Hier sind zur Übersicht nur die Grundformen mit Parametern dargestellt, Details zum Tagging finden sich im Artikel DE:3D building/Dormer

Für Gauben sind folgende Grundformen vorgesehen:

3D View

/

Top view + Sideviews

Roof2 0 a.jpg Roof2 0 b.jpg Sehe rechts, gespiegelt

die Hälfte vom Typ b

linke Seite bleibt

Marek10bR.jpg

die Hälfte vom Typ b

rechte Seite bleibt

Typ Typ a Typ b Typ bleft Typ bright
Parameters
Restrictions
Implemented yes, Kendzi3D no, Kendzi3D no no
3D View

/

Top view + Sideviews

Roof2 0 c.jpg Roof2 0 d.jpg Roof2 0 e.jpg Roof2 0 f.jpg Roof2 0 g.jpg
Typ Typ c Typ d Typ e Typ f Typ g (Fledermausgaube)
Parameters
Restrictions
Implemented no, Kendzi3D no, Kendzi3D no, Kendzi3D no, Kendzi3D no

Schornstein und Aufbauten

Verhalten vom Element Schornstein vollständig innerhalb der Dachfläche:

MarekGeneralExampleChimney.jpg

Liegt ein Schornstein außerhalb der Dachfläche, wird er bis zur Erdoberfläche als 3D Element dargestellt.

3D View

/

Top view + Sideviews

Typ
Parameters
Restrictions
Implemented no no

Wintergarten und Erker

3D View

/

Top view + Sideviews

MarekWintergartenTyp1.jpg MarekWintergartenTyp2.jpg MarekWintergartenTyp3.jpg MarekWintergartenTyp4.jpg MarekWintergartenTyp5.jpg MarekWintergartenTyp6.jpg MarekWintergartenTyp7.jpg nur die Hälfte

der verwendeten

n Seiten

wird sichtbar.

Siehe die Zeichnung unten.

Typ Quader Quader abgeschrägt Dreieck Trapez Halber Achteck Halbellipse Halbkreis Regelmäßiger n - Eck
Parameters W, D, H1, H2 W, D, D1, H1, H2 W, D, L1, H1, H2 W, D, L1, L2, H1, H2 W, D, L1, L2, H1, H2 W, D, H1, H2 W, D, H1, H2 W, D, H1, H2, n
Restrictions
Implemented no no no no no no no no



MarekWintergartenExample6RotationShapes.jpg

  • A. n=4
  • B. n=6
  • C. n=8
  • D. n=8, rotation=0.5x360/8
  • E. n=12 Gebäudeecke
  • F. n=12 Abstand von der Wand userdefiniert

Portal

Hier sind zur Übersicht nur die Grundformen mit Parametern dargestellt, Details zum Tagging finden sich im Artikel DE:3D building/Porch

3D View

/

Top view + Sideviews

MarekPortal01.png MarekPortal02.png MarekPortal03.png MarekPortal04.png MarekPortal05.png MarekPortal06.png MarekPortal07.png
Typ
Parameters
Restrictions
Implemented no no no no no no no

Strebepfeiler

3D View

/

Top view + Sideviews

Typ
Parameters
Restrictions
Implemented no no

Wandnische

3D View

/

Top view + Sideviews

Typ
Parameters Konche
Restrictions
Implemented no no

Eingang

Die Funktionsweise: Der Gebäudeeingang ( in der Regel: entrance=yes) wird zusätzlich mit Breite, Tiefe, Höhe (bzw. Höhen wenn zwei notwendig) getaggt.

Zusätzlich wird der Tag:

3dr_entrance:yes verwendet. Als Ergebnis wird in dem Volumenkörper des Gebäudes eine Öffnung geschnitten.

3D View

/

Top view + Sideviews

MarekEntraceType1.jpg MarekEntraceType2.jpg MarekEntraceType3.jpg MarekEntraceType4.jpg MarekEntraceType5.jpg MarekEntraceType6.jpg MarekEntraceType7.jpg MarekEntraceType8.jpg MarekEntraceType9.jpg
Typ
Parameters W, D, H1 W, D, H1, H2 W, D, H1, H2 W, D, H1, H2 W, D, H1, H2 W, D, H1, H2 W, D, H1, H2 W, D, H1, H2, L1
Restrictions
Implemented no no no no no no no no no

Vordach

3D View

/

Top view + Sideviews

MarekCanopy1.JPG MarekCanopy2.JPG MarekCanopy3.JPG MarekCanopy8.JPG MarekCanopy5.JPG MarekCanopy6.JPG MarekCanopy7.JPG MarekCanopy4.JPG
Typ
Parameters
Restrictions
Implemented no no no no no no no no

Attika

3D View

/

Top view + Sideviews

Typ
Parameters
Restrictions
Implemented no no

Durchfahrt (Tunnel)

Hier sind zur Übersicht nur die Grundformen mit Parametern dargestellt, Details zum Tagging finden sich im Artikel DE:3D-building/Durchfahrt


3D View

/

Top view + Sideviews

MarekTunnel01.jpg MarekTunnel02.jpg MarekTunnel03.jpg MarekTunnel04.jpg MarekTunnel05.jpg
Typ T01 T02 T03 T04 T05
Parameters W, H W, H, H1 W, H W, H, H1,R W, H, H1
Restrictions H1<H R=0,5*W, H>0,5*W to do H1<H, if no H1

then triangle opening

Implemented no no no no no
3D View

/

Top view + Sideviews

MarekTunnel06.jpg MarekTunnel07.jpg MarekTunnel08.jpg MarekTunnel09.jpg MarekTunnel10.jpg
Typ T06 T07 T08 T09 T10
Parameters part of circle

W,H, H1

part of ellipse

W,H, H1

Restrictions
Implemented no no no no no

Dachüberstand

Proposal [1] berücksichtigt bereits den Dachüberstand ( Taggingvorschlag building:roof:extent )

Key Description Example values
building:roof:extent to mark extent of a roof over building walls
  • 0.1
  • 0.3
Building-roof-extent.png


Hintergrund:

Da die gängigste Methode der Erfassung der Gebäudegeometrie in OSM das Nachzeichnen der Luftbilder ist, 
wird als Gebäudegrundriß die Draufsicht der Dachhaut erfasst, die nicht immer dem Gebäudegrundriß gleich ist. 
Somit ist das, was in der Karte als Gebäudegrundriß gezeichnet, und gerendert wird, meistens falsch.

Der Vorschlag löst dieses Problem, indem man entweder:

A. global der Dachhaut ein Parameter für den Dachüberstand zuweist ( Ein voreigestellter Wert für die Dachstärke sind 40 cm.), oder

B. zwei Umrisse zeichnet; für die Dachform und Gebäudegrundriß


Die nachgezeichnete Dachform wird zwar weiterhin als der äußere Gebäudeumriss zum Rendern zu verwendet,

die Außenkante Gebäude im Erdgeschoß die in der Regel kleiner ist als das Dach selbst wird als Strichlinie gerendert.

Ein so erfasstes Gebäude könnte in der 2D Karte solche Ergebnisse liefern:

MarekParterProposal.jpg

Die gestrichelte Linie ist der Gebäudegrundriß im Erdgeshoss ist kleiner als die Dachfläche.

Die Umrißlinie im Erdgeschoss, falls die Dachform nicht erfasst, müsste im Fall B. entsprechend getaggt werden, zum Beispiel mit:

multipolygon:inner sowie ground_floor:yes


Darunter zur Veranschaulichung:

3D Ergebnis ohne Dachform mit einer möglichen Dachform
MarekParterProposal3D1.jpg MarekParterProposal3D.jpg

Dachstärke und Rendering des Gebäudegrundrisses

Eine geplante Funktion ist die Berücksichtigung der Dachstärken für 3D Darstellung. Es soll die Dicke der Dachhaut erfasst werden, die des öfteren zur Wiedererkennung optischer Form des Bauwerkes beiträgt.

Key Description Example values
building:roof:thickness to mark roof thickness of a roof over building
  • Yes: zwei Umrisse notwendig sonst 40cm
  • 0.3 (m)
MarekRoofThickness.jpg

Subform Dachaufbau

Es sind zwei Subformen für die Dachhaut vorgesehen:

parallel flat
MarekDomekzDachamiTyp1.jpg MarekDomekzDachamiTyp2.jpg
Tagging: roof:thickness:parallel:yes Tagging: roof:thickness:flat:yes

Beispiel:

Gebäudegrundriss getaggt mit:

  • roof:thickness:parallel:yes
  • roof type 2.0
  • building:roof:extent:yes

MarekDomekzDachamiDrut0.jpg

Ergebnis:

Drahtmodell Gebäude Drahtmodell Dach Drahtmodell gesamt 3D mit RGB Werten
MarekDomekzDachamiDrut1.jpg MarekDomekzDachamiDrut2.jpg MarekDomekzDachamiDrut.jpg MarekDomekzDachamiResult.jpg