Fachliche Details

Um Höhen- und Stadtmodelle zu erstellen, wird die Erdoberfläche mittels Laserscanner-Messaufnahmen erfasst. Im Ergebnis liegt eine unregelmäßige Punktwolke, sogenannte Laserscandaten, vor. Die Laserscandaten sind georeferenziert und werden nach First-Echo-Punkten, Last-Echo-Punkten und Only-Echo-Punkten unterschieden. Dabei ist ein Only-Echo-Punkt auch immer ein First- und ein Last-Echo-Punkt.

Die Höhengenauigkeit der Echos aus der Laserscanner-Messaufnahme (Laserscandaten) beträgt bis zu +/- 0,15 m. Die Laserscandaten haben eine Lagegenauigkeit von bis zu +/- 0,30 m. Die Angaben zur Genauigkeit beziehen sich auf eine Sicherheitswahrscheinlichkeit von 95 % (2 σ).

Die Laserscandaten werden in Bodenpunkte und Nichtbodenpunkte klassifiziert. Lücken in den Laserscandaten werden durch interpolierte Punkte, sogenannte Ergänzungspunkte, gefüllt.
Die klassifizierten Laserscandaten und die Ergänzungspunkte werden zur Berechnung der verschiedenen Digitalen Höhen- und Stadtmodelle genutzt.

Ergänzendes Produkt bei der Laserscanner-Messaufnahme sind die Intensitätsbilder:

Aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften haben alle Objekte unterschiedliche spektrale Reflexionseigenschaften. Von diesen hängt die Intensität ab, mit der der auftreffende Laserstrahl reflektiert wird. Aus den Intensitätsinformationen des reflektierten Laserstrahl-Echos wird ein Graustufenbild, das sogenannte Intensitätsbild, abgeleitet. Die vorhandenen Intensitätsbilder wurden aus den Intensitäten der First- und der Only-Echo-Punkte erzeugt, weswegen die Objekte auf der Erdoberfläche (z.B. Gebäude) erkennbar und lagerichtig abgebildet sind.

Produkt- und Qualitätsstandard für Laserscandaten (3D-Messdaten) der AdV
Metadaten der Laserscandaten im GeoMIS.Sachsen

Das Digitale Geländemodell (DGM) beschreibt die Geländeoberfläche durch ein regelmäßiges Punktgitter. Dabei sind von jedem Gitterpunkt die Lage und die Höhe bekannt.

Entsprechend der Version 3.2 des Produkt- und Qualitätsstandards für Digitale Geländemodelle (DGM) der AdV ist das Digitale Geländemodell zukünftig als Raster abzubilden. Dadurch befindet sich der konkrete Höhenwert auf der Mitte der Rasterzelle, statt wie bisher auf dem Eckpunkt (Gitterpunkt). Die Pixelwerte des Rasters entsprechen direkt den Höhenwerten an der jeweiligen Position.

Die Rasterdaten entstehen, ebenso wie die Gitterdaten, durch Interpolation der Ausgangsdaten (Laserscandaten). Die Höhengenauigkeit des Digitalen Geländemodells entspricht der Höhengenauigkeit der Laserscandaten.

Für die Übergangszeit der Umstellung stehen Daten in den Formaten GeoTIFF und XYZ zur Verfügung. Nach der Übergangszeit werden nurnoch Daten im GeoTIFF bereitgestellt.

Ergänzendes Produkt zum Digitalen Geländemodell sind die Schummerungsbilder:

Bei einem Schummerungsbild wird mit Hilfe eines simulierten Lichteinfalls aus Nordwest eine Reliefschattierung erzeugt. Dadurch entsteht ein räumlicher Eindruck der relativen Höhenunterschiede des Geländes. 
Die vorhandenen Schummerungsbilder wurden aus den Bodenpunkten und den Ergänzungsdaten berechnet.

Produkt- und Qualitätsstandard für Digitale Geländemodelle der AdV
Metadaten des Digitalen Geländemodells im GeoMIS.Sachsen

Das Digitale Oberflächenmodell (DOM) beschreibt die Geländeoberfläche inklusive der darauf befindlichen Objekte (z. B. Vegetation und Gebäude) durch ein regelmäßiges Punktgitter. Von jedem Gitterpunkt sind die Lage und die Höhe bekannt.

Entsprechend der Version 1.1 des Produkt- und Qualitätsstandard für Digitale Oberflächenmodelle (DOM) der AdV ist das Digitale Oberflächenmodell zukünftig als Raster abzubilden. Dadurch befindet sich der konkrete Höhenwert auf der Mitte der Rasterzelle, statt wie bisher auf dem Eckpunkt (Gitterpunkt). Die Pixelwerte des Rasters entsprechen direkt den Höhenwerten an der jeweiligen Position.

Die Rasterdaten entstehen, ebenso wie die Gitterdaten, durch Interpolation der Ausgangsdaten (Laserscandaten). Die Höhengenauigkeit des Digitalen Oberflächenmodells entspricht der Höhengenauigkeit der Laserscandaten.

Für die Übergangszeit der Umstellung stehen Daten in den Formaten GeoTIFF und XYZ zur Verfügung. Nach der Übergangszeit werden nurnoch Daten im GeoTIFF bereitgestellt.

Ergänzendes Produkt zum Digitalen Oberflächenmodell sind die Schummerungsbilder:

Bei einem Schummerungsbild wird mit Hilfe eines simulierten Lichteinfalls aus Nordwest eine Reliefschattierung erzeugt. Dadurch entsteht ein räumlicher Eindruck der relativen Höhenunterschiede des Geländes sowie der darauf befindlichen Objekte.

Die vorhandenen Schummerungsbilder wurden aus den First-Echo-Punkten und den Only-Echo-Punkten der Laserscanner-Messaufnahme sowie den Ergänzungsdaten im Bereich von Gewässern berechnet.

Produkt- und Qualitätsstandard für Digitale Oberflächenmodelle der AdV
Metadaten des Digitalen Oberflächenmodells im GeoMIS.Sachsen

Im Landesamt für Geobasisinformation Sachsen (GeoSN) werden 3D-relevante Objekte im 3D-Stadtmodell vorgehalten.

Das 3D-Stadtmodell wird nach dem Detaillierungsgrad, dem Level of Detail (LoD), unterschieden. Der Level of Detail 1 (LoD1) wird auch als Block- bzw. Klötzchenmodell bezeichnet. Objekte erhalten einheitlich ein Flachdach. Im Level of Detail 2 (LoD2) werden Gebäude derzeit mit den Standarddachformen Flachdach, Pultdach, Satteldach, Walmdach, Krüppelwalmdach, Mansardendach, Sheddach und Zeltdach oder als Mischform dargestellt. Die Gebäude sind flächendeckend als LoD1 bzw. LoD2 verfügbar. Im erweiterten 3D-Grunddatenbestand werden u. a. Brücken, Windräder, Freileitungsmasten, Funkmasten, Zuschauertribünen, Sprungschanzen, Mauern, Staumauern und Wehre sowie einzelnstehende Schornsteine und Türme geführt. Die Bauwerke wurden vorwiegend als LoD1-Objekte modelliert.

Für die Erstellung des 3D-Stadtmodells werden die Grundrisse zu Gebäuden und zu 3D-relevanten Bauwerken aus dem ATKIS-Datenbestand verwendet. Zur Bestimmung der Bodenhöhe der Objekte werden die Grundrisse mit dem Digitalen Geländemodell verschnitten. Die Prozessierung der Dachflächen zu den Gebäuden sowie der Bauwerksoberflächen erfolgt vorwiegend unter Verwendung der Nichtbodenpunkte aus den klassifizierten Primärdaten der Laserscanner-Messaufnahme.

Die Berechnung der Modelle findet in einem vollautomatischen Prozess statt. An den Ausgangsdaten und den automatisch generierten 3D-Objekten werden einzelfallspezifisch qualitätsverbessernde Maßnahmen vorgenommen. Grundlegend spiegeln sich die für die Ausgangsdaten geltenden Qualitätskriterien (Aktualität, Vollständigkeit, geometrische Genauigkeit) im 3D-Stadtmodell wieder. Es erfolgt keine Detailmodellierung und Texturierung der Objekte.

Eine Übersicht über die geführten Attribute für die Datenformate CityGML und 3D-Shape können Sie der Tabelle entnehmen. Im Format 3D-DXF werden ausschließlich Geometrien ohne Sachattribute bereitgestellt. Die Ausgestaltung des 3D-Stadtmodells (z.B. die Kodierung der Dachformen) erfolgt nach dem Produkt- und Qualitätsstandard der Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen
der Länder der Bundesrepublik Deutschland (AdV).

Bei Transformation von Gebäuden aus dem Level of Detail 2 (MultiSurface) nach Level of Detail 1 (Solid) wird standardmäßig die mittlere Dachhöhe als Gebäudehöhe verwendet. Gebäude, die nur im Level of Detail 1 vorliegen (Dachform 9999), sind in Abhängigkeit von der Gebäudefunktion anhand von unterschiedlichen Standardgebäudehöhen (mindestens 2,5 m) gebildet worden.

Die Objekte des erweiterten 3D-Grunddatenbestands weisen größtenteils eine flache Oberfläche auf. Brücken und Sprungschanzen können davon abweichen. Bei bestimmten Objektarten wurden Standardhöhen (mindestens 1 m) für die Modellierung verwendet.

Die Fortführung des 3D-Stadtmodells erfolgt sukzessive mit der Bereitstellung aktualisierter Grundrisse aus dem Digitalen Basis-Landschaftsmodell und bei neu zur Verfügung stehenden Laserscandaten aus der Laserscanner-Messaufnahme.

Das Digitale 3D-Stadtmodell kann mit dem Digitalen Geländemodell und Digitalen Orthophotos zu komplexen Geoinformationssystemen verknüpft werden.

Produkt- und Qualitätsstandard für Digitale Gebäudemodelle der AdV
Metadaten des Digitalen 3D-Stadtmodells im GeoMIS.Sachsen