@phdthesis{Lorenz2011,
  author    = {Lorenz, Haik},
  title     = {Texturierung und Visualisierung virtueller 3D-Stadtmodelle},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-53879},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2011},
  abstract  = {Im Mittelpunkt dieser Arbeit stehen virtuelle 3D-Stadtmodelle, die Objekte, Ph{\"a}nomene und Prozesse in urbanen R{\"a}umen in digitaler Form repr{\"a}sentieren. Sie haben sich zu einem Kernthema von Geoinformationssystemen entwickelt und bilden einen zentralen Bestandteil geovirtueller 3D-Welten. Virtuelle 3D-Stadtmodelle finden nicht nur Verwendung als Mittel f{\"u}r Experten in Bereichen wie Stadtplanung, Funknetzplanung, oder L{\"a}rmanalyse, sondern auch f{\"u}r allgemeine Nutzer, die realit{\"a}tsnah dargestellte virtuelle St{\"a}dte in Bereichen wie B{\"u}rgerbeteiligung, Tourismus oder Unterhaltung nutzen und z. B. in Anwendungen wie GoogleEarth eine r{\"a}umliche Umgebung intuitiv erkunden und durch eigene 3D-Modelle oder zus{\"a}tzliche Informationen erweitern. Die Erzeugung und Darstellung virtueller 3D-Stadtmodelle besteht aus einer Vielzahl von Prozessschritten, von denen in der vorliegenden Arbeit zwei n{\"a}her betrachtet werden: Texturierung und Visualisierung. Im Bereich der Texturierung werden Konzepte und Verfahren zur automatischen Ableitung von Fototexturen aus georeferenzierten Schr{\"a}gluftbildern sowie zur Speicherung oberfl{\"a}chengebundener Daten in virtuellen 3D-Stadtmodellen entwickelt. Im Bereich der Visualisierung werden Konzepte und Verfahren f{\"u}r die multiperspektivische Darstellung sowie f{\"u}r die hochqualitative Darstellung nichtlinearer Projektionen virtueller 3D-Stadtmodelle in interaktiven Systemen vorgestellt. Die automatische Ableitung von Fototexturen aus georeferenzierten Schr{\"a}gluftbildern erm{\"o}glicht die Veredelung vorliegender virtueller 3D-Stadtmodelle. Schr{\"a}gluftbilder bieten sich zur Texturierung an, da sie einen Großteil der Oberfl{\"a}chen einer Stadt, insbesondere Geb{\"a}udefassaden, mit hoher Redundanz erfassen. Das Verfahren extrahiert aus dem verf{\"u}gbaren Bildmaterial alle Ansichten einer Oberfl{\"a}che und f{\"u}gt diese pixelpr{\"a}zise zu einer Textur zusammen. Durch Anwendung auf alle Oberfl{\"a}chen wird das virtuelle 3D-Stadtmodell fl{\"a}chendeckend texturiert. Der beschriebene Ansatz wurde am Beispiel des offiziellen Berliner 3D-Stadtmodells sowie der in GoogleEarth integrierten Innenstadt von M{\"u}nchen erprobt. Die Speicherung oberfl{\"a}chengebundener Daten, zu denen auch Texturen z{\"a}hlen, wurde im Kontext von CityGML, einem international standardisierten Datenmodell und Austauschformat f{\"u}r virtuelle 3D-Stadtmodelle, untersucht. Es wird ein Datenmodell auf Basis computergrafischer Konzepte entworfen und in den CityGML-Standard integriert. Dieses Datenmodell richtet sich dabei an praktischen Anwendungsf{\"a}llen aus und l{\"a}sst sich dom{\"a}nen{\"u}bergreifend verwenden. Die interaktive multiperspektivische Darstellung virtueller 3D-Stadtmodelle erg{\"a}nzt die gewohnte perspektivische Darstellung nahtlos um eine zweite Perspektive mit dem Ziel, den Informationsgehalt der Darstellung zu erh{\"o}hen. Diese Art der Darstellung ist durch die Panoramakarten von H. C. Berann inspiriert; Hauptproblem ist die {\"U}bertragung des multiperspektivischen Prinzips auf ein interaktives System. Die Arbeit stellt eine technische Umsetzung dieser Darstellung f{\"u}r 3D-Grafikhardware vor und demonstriert die Erweiterung von Vogel- und Fußg{\"a}ngerperspektive. Die hochqualitative Darstellung nichtlinearer Projektionen beschreibt deren Umsetzung auf 3D-Grafikhardware, wobei neben der Bildwiederholrate die Bildqualit{\"a}t das wesentliche Entwicklungskriterium ist. Insbesondere erlauben die beiden vorgestellten Verfahren, dynamische Geometrieverfeinerung und st{\"u}ckweise perspektivische Projektionen, die uneingeschr{\"a}nkte Nutzung aller hardwareseitig verf{\"u}gbaren, qualit{\"a}tssteigernden Funktionen wie z.~B. Bildraumgradienten oder anisotroper Texturfilterung. Beide Verfahren sind generisch und unterst{\"u}tzen verschiedene Projektionstypen. Sie erm{\"o}glichen die anpassungsfreie Verwendung g{\"a}ngiger computergrafischer Effekte wie Stilisierungsverfahren oder prozeduraler Texturen f{\"u}r nichtlineare Projektionen bei optimaler Bildqualit{\"a}t. Die vorliegende Arbeit beschreibt wesentliche Technologien f{\"u}r die Verarbeitung virtueller 3D-Stadtmodelle: Zum einen lassen sich mit den Ergebnissen der Arbeit Texturen f{\"u}r virtuelle 3D-Stadtmodelle automatisiert herstellen und als eigenst{\"a}ndige Attribute in das virtuelle 3D-Stadtmodell einf{\"u}gen. Somit tr{\"a}gt diese Arbeit dazu bei, die Herstellung und Fortf{\"u}hrung texturierter virtueller 3D-Stadtmodelle zu verbessern. Zum anderen zeigt die Arbeit Varianten und technische L{\"o}sungen f{\"u}r neuartige Projektionstypen f{\"u}r virtueller 3D-Stadtmodelle in interaktiven Visualisierungen. Solche nichtlinearen Projektionen stellen Schl{\"u}sselbausteine dar, um neuartige Benutzungsschnittstellen f{\"u}r und Interaktionsformen mit virtuellen 3D-Stadtmodellen zu erm{\"o}glichen, insbesondere f{\"u}r mobile Ger{\"a}te und immersive Umgebungen.},
  language  = {de}
}