3D und map.geo.admin.ch : making of

Bundesamt für Landestopografie swisstopo
KOGIS & TOPO : geo.admin.ch 3D
3D und map.geo.admin.ch : making of
La 3D dans map.geo.admin.ch: le making of
KOGIS & TOPO
Kolloquium Colloque swisstopo 29.04.2016

Grundlagen principes

Grundlagen I principes I
GeoIG Art. 1 Zweck: LGéo Art. 1 But :
Dieses Gesetz bezweckt, dass Geodaten über das Gebiet
der Schweizerischen Eidgenossenschaft den Behörden
von Bund, Kantonen und Gemeinden sowie der
Wirtschaft, der Gesellschaft und der Wissenschaft für eine
breite Nutzung, nachhaltig, aktuell, rasch, einfach, in
der erforderlichen Qualität und zu angemessenen
Kosten zur Verfügung stehen
La présente loi vise à ce que les autorités fédérales,
cantonales et communales, les milieux économiques, la
population et les milieux scientifiques disposent
rapidement, simplement et durablement de
géodonnées mises à jour, au niveau de qualité requis et
d’un coût approprié, couvrant le territoire de la
Confédération suisse en vue d’une large utilisation.

Grundlagen II principes II
geo.admin.ch ist est
das Geoportal aller Bundestellen
Le géoportail de tous les offices fédéraux
Wird est
durch swisstopo als Leistungserbringer (ServiceProvider)
betrieben
géré par swisstopo en tant que prestataire de service
(Service Provider)

Inhalt contenu
• Rückblick rétrospective
• 3D making of
• Ausblick perspective

Rückblick rétrospective
2015

Datenfülle données: 22 Ämter offices

Datenfülle données
500 Themenkarten cartes thématiques

Besucher visiteurs map.geo.admin.ch

Dienste services z.B p.e. WMS-BGDI

Download téléchargement
data.geo.admin.ch

3 eGov Preise …
Dank Euch ! grâce à vous !

3D Realität réalité 3D
Drohne drone
Live stream

3D virtuell 3D virtuel
map.geo.admin.ch
3D virtuel

map.geo.admin.ch und 3D ?
map.geo.admin.ch et la 3D ?

Making of 3D Web … von den Entwicklern erklärt
le making of 3D Web … présenté par les développeurs

Produktion swissALTI3D
Production swissALTI3D
+

X Y Z: LiDAR Beschaffungen
X Y Z: Acquisition LiDAR

LiDAR-Daten
Données LiDAR

X Y Z: Luftbildern + Autokorrelation
X Y Z: Images aériennes + autocorrélation

Autokorrelation
Autocorrélation

Bruchkanten
Lignes de rupture
LIDAR Data 2001 + Bruckanten 2012
2‘378‘243‘406 Points
913'859 Lignes de rupture
53'980 Kilometers

Bruchkanten
Lignes de rupture

Unser Kundenprodukt swissALTI3D
Notre produit client swissALTI3D

Point X Y Z
+
Lignes de rupture
Wie geht es weiter...
Et pour la suite...
Production du MNT pour le visualiseur 3D
Notre produit extern:
swissALTI 3D

Erfassung swissTLM3D
saisie swissTLM3D

Objekte, die mit Hilfe von swissALTI3D erfasst
werden können
Objets pouvant être saisis à l’aide de
swissALTI3D
saisie swissTLM3D

Strassen Routes
Flüsse Rivières
Seen Lacs
… …
saisie swissTLM3D
 Objekte auf dem Boden: 2.5D
 Objets sur le terrain: 2.5D
 Qualität von swissALTI3D muss in Ordnung sein.
 Qualité de swissALTI3D doit être parfaite.
 Kontrollblick in 3D
 Contrôle en 3D
 verlassen Objekte das Terrain  3D!!
 si les objets quittent le terrain  3D!!

Objekte, die nicht mit Hilfe von swissALTI3D
erfasst werden können
Objets ne pouvant pas être saisis à l’aide de
swissALTI3D
saisie swissTLM3D

Gebäude Bâtiments
Bäume Arbres
Seilbahnen Téléphériques
… …
saisie swissTLM3D
 Objekte nicht auf dem Boden
 Objets pas sur le terrain
 Auswertung ohne swissALTI3D
 Saisie sans aide de swissALTI3D
 3D
 3D

Jedes Objekt verfügt über Attribute.
Chaque objet a des attributs.
Objektart / type d’objet
Dachüberstand / avant-toit
Nutzung / utilisation
Name / nom
saisie swissTLM3D

Beispiele exemples

KOGIS & TOPO : geo.admin.ch 3D Mendrisio TI

Stadtmodell
Modèle urbain

Pont de Chancy
GE

KOGIS & TOPO : geo.admin.ch 3D Lausanne VD

Höhendienst, Wie ?
Service de terrain, Comment?
Verfügbar?
A disposition?
~ 1.5 TB
Terabytes of 2.5D
triangles
?
Welche Ansatz / Strategie ?
Quelle approche et stratégie
utiliser?
Welche Formate gibt es?
Quels formats sont à
disposition?

Strategie?
Stratégie?
Nutzung des Profils TMS ( Tile Map Service)
Utilisation du profile TMS (Tile Map Service)
Eigenschaften
Caractéristiques:
Open Source Standard (OGC compliant)
Standard Open-Source (OGC compatible)
Geodätisches Koordinatensystem (WGS84 : Länge und Breitengrade, in KML genutzt)
Système de coordonnées géodésiques (WGS84: Longitudes et Latitudes, also used in
KML files…)
Basierend auf dem 2D WMTS (Web Map tile service) Standard
Standard développé à l’origine pour la 2D pour le WMTS (Web Map Tile Service)
Beschreibt die Aufteilung des Raumes abhängig von der Auflösung Zoom Niveau)
Décris le découpage de l’espace géographique en fonction de la résolution (ou niveau de
zoom)
Adressierung tile
Adresse d’une tuile
{Zoom}/{X}/{Y}

Zoom 0
Zoom 17
Nb tuiles 0
Nb tuiles
5’536’224
x 4
par
niveau
Modèle altimétrique
et niveaux de détail
DHM25:
Filtre Altimétrique à
256 mètres Zoom 8
Zoom 11
Nb tuiles
19
BL:
64 mètres
DHM25:
Modèle numérique de terrain
à 25 mètres (grille régulière)
BL:
Modèle dérivé des points
LIDAR avec lignes de
ruptures
Nb tuiles
798
BL:
0.5 mètres
map.geo.admin.ch
Die Tiling Strategie?
La stratégie de tuilage?

Datenformat?
Format des données?
[1]: http://blog.thematicmapping.org/2014/10/3d-terrains-with-cesium.html
Heightmap Quantized-Mesh
Regelmässiges Gitter
Maillage régulier uniquement
Schlechte Darstellung von
Bruchkanten
Mauvaise représentation des
lignes de ruptures
Unterstützt unregelmässige Gitter
Support pour les maillages irréguliers
Flache Zonen- > weniger Dreiecke
Hügeliger Zonen -> mehr Dreiecke
Zones plates => moins de triangles
Zones accidentées => plus de triangles
Sehr guter Darstellung von Bruchkanten
Excellente représentation des lignes de
ruptures
[1] [1]

«Quantized-Mesh»?
«Quantized-Mesh»?
Prinzip:
Principe:
Die einzigartigen Eigenschaften eines unregelemässigen Dreieck-Gitter ausnützen um Bandbreitennutzung zu
reduzieren
Utiliser les caractéristiques uniques d’un maillage irrégulier de triangles afin de limiter l’usage de la bande
passant
Eigenschaften:
Caractéristiques:
Wir arbeiten nur mit Dreiecken.
Nous travaillons uniquement avec des triangles.
Mehrere Dreiecke teilen sich die gleichen Koordinaten
Plusieurs triangles partagent les mêmes coordonnées.
Wir kennen die Grösse einer Kachel.
Nous connaissons l’étendue d’une tuile.
1
2
Triangle 1
Triangle 2
32’767
0 32’767
0
Coordinates
quantization
X, Y
Min
X, Y
Min

«Quantized-Mesh» Datenstruktur? I
«Quantized-Mesh» structure des données? I
Darstellunge Dreieck 1 & 2 in GeoJSON
Représentation du Triangle 1 et 2 en
GeoJSON
[{
type: Feature,
geometry: {
type: Polygon,
coordinates:
[[[31.351227273247478, 38.08185684148686, 215.9789151932048], [35.85376364749596, 45.0,
206.3408660888672], [39.9093445291757, 45.0, 212.1094958474486], [31.351227273247478,
38.08185684148686, 215.9789151932048]]] }
},
{
type: Feature,
geometry: {
type: Polygon,
coordinates:
[[[35.85376364749596, 45.0, 206.3408660888672], [31.351227273247478, 38.08185684148686,
215.9789151932048], [[21.146312171926024, 45.0, 282.2915329718519], [35.85376364749596, 45.0,
206.3408660888672]]] }
}]
1
2
Triangle 1
Triangle 2

«Quantized-Mesh» Datenstruktur? II
«Quantized-Mesh» structure des données? II
Teilweise Darstellung Dreieck 1 & 2 in quantized-
mesh
Représentation partielle des Triangles 1 et 2 en
quantized-mesh
1
2
Triangle 1
Triangle 2
{
X: [21075, 25034, 28600, 12102, 11969, 7907, 7625],
Y: [26684, 32767, 32767, 32767, 32767, 32767 ],
Z: [543, 0, 325, 4279, 4359, 4913],
IndexData: [0, 1, 2, 1, 0, 3]
}
Modern data encoding
techniques to further
reduce the size
Convert to a binary file Store in file system
Create an optimized
data structure for each
tile

~ 1.5 TB
Terabytes 2.5D triangles
~ 15 GB
Gigabytes 2.5D triangles
Komprimierung
Compression
100X
DEMO a single tile
DEMO map.geo.admin.ch wireframe
«Quantized-Mesh»?
«Quantized-Mesh»?

3D GeoServices
Terrain Service:
Service Terrain:
Ein RESTful Implementierung des Quantized Mesh terrain service
Une implémentation REST du service terrain Quantized Mesh
WMTS Service in WGS84
Service WMTS en WGS84:
Alle 300+ existierenden Datensätze sind als Kacheln in WGS84 verfügbar
Tous les jeux de données sont disponibles comme tuiles en WGS84
Verfügbarkeit und Nutzungsbedingungen
Disponibilité et conditions d’utilisation
Die 3D Service stehen in gleicher Qualität und unter denselben Konditionen wie die 2D Services zur
Verfügung
Les services 3D sont disponibles aux mêmes conditions que les services 2D

Systemarchitektur
Architecture du système
Tiles CH03 Tiles WGS84
2D Map 3D World
Reprojection
Terrain 3D

Das Unbekannte
L’inconnue
Hochrechnungen:
Calculs préliminaires:
10 3D Nutzer konnten gleichen Datenverkehr erzeugen wie 650 2D Benutzer
10 utilisateurs 3D provoquent du transfert de données comme 650 utilisateurs 2D
Hochrechnung: Kosten von > 1 Million CHF / Monat
Calculs préliminaires: coûts de > 1 million CHF par mois
Aber wieviele Benutzer werden wir haben?
Combien d’ utilisateurs vont-ils utiliser la 3D?
Entscheid zur Veröffentlichung einer Alpha
Décision pour la publication d’un Alpha

Data Transfer To Client
~ 1.5 TB
Terabytes of 2.5D triangles
~ 15 GB
Gigabytes of 2.5D triangles
Compression
100X
~ 1 - 5 MB
Megabytes of 2.5D triangles
Reduction
3000X

Schritte Etapes
• Darstellen von 3D Daten in einem
WebBrowser
• Afficher des données 3D dans un
navigateur web.
• Integration der Lösung in
map.geo.admin.ch
• Intégrer la solution dans map.geo.admin.ch

Darstellen von 3D Daten in
einem WebBrowser
Afficher des données 3D dans
un navigateur web

Darst. 3D: Anforderungen
Aff. 3D: Prérequis
• Unterstützung Standard Webdienste ( Terrain, WMS, WMTS)
• Support des web services standard ( Terrain, WMS, WMTS)
• Unterstützung Standardformate Vektor
• Support des formats vecteurs standard (KML, GeoJSON)
• Unterstützung Mobilgeräte
• Support mobile
• Open Source Software
• Kein Plugin
• Pas de plugin

Darst. 3D: Lösung
Aff. 3D : solution

Darst. 3D: Cesium
Aff. 3D: Cesium
• Cesium ist eine Javascript-Bibliothek für die Pluginfreie
Darstelllung von 3D-Globen in einem Web-Browser
• Cesium est une library Javascript pour créer des globes 3d
dans un navigateur web sans plugin additionel.
• Cesium benutzt WebGL
• Cesium utilise WebGL.
• Cesium ist Open Source mit einer Apache 2.0 Lizenz
• Cesium est Open Source et utilise la licence Apache 2.0

Darst. 3D: Erstellen eines Globus mit
Cesium
Aff. 3D: Créer un globe avec Cesium
Demo

Darst. 3D: Probleme
Aff. 3D: Problème
• Beim Start wird ein Panorama von über 900
http Abfragen und 20MB Daten gemacht
• A l’ouverture d’un panorama 900 requêtes
http et 20 Mo de données téléchargées.

Darst. 3D: Lösungen
Aff. 3D: Solutions
• Limitierung des Detaillierungsgrad
• limitations des niveaux de détails
• Limitierung des Terrain auf den Perimeter
der Schweiz
• limitation du terrain à l’étendue à la Suisse
• Einsatz von «Nebel»
• utilisation du «brouillard»

Darst. 3D: Resultat
Aff. 3D: Résultat
Anzahl http Anfragen
Nb requêtes http
Datentransfer
Données téléchargées
Reduzierung um +70% der benötigten Bandbreite
Réduction de plus de 70% du traffic internet
900 270
20 Mo 5Mo

Integration in
Intégration dans
map.geo.admin.ch

Map (2D) Globe (3D)
Synchronisation
(Ebene Dateï, Vektorobjekte,
zoom …
Openlayers 3 JS library OL3-Cesium JS library Cesium JS library
(couches de données, objets
vectoriels, zoom …)
Integration Intégration I

Integration Intégration II
Demo
Data

Ausblick perspective

Ausblick perspective 2016
• 3D Viewing & Dienste
– BETA: Gebäude/ Brücken
– V1: Namen / Wald
• Vectortiling
• Visualisation et service 3D
– BETA: bâtiments/ ponts
– V1: noms / fôret
• Tuilage vectoriel

Phasen und Meilensteine
Phases et jalons
Initialisierung Konzept Realisierung Einführung
Projekt-
Initialisierungs-
auftrag
Projekt-
freigabe
Phasen-
freigabe
Phasen-
freigabe
Betriebs-
aufnahme
Projekt-
abschluss
Steuerung
Variantenwahl Agile
Entwicklung
Systemarchitektur
Vor-
Abnahme
16.12.15 PREVIEW
(2.5D)
BETA
(3D)
Führung und Ausführung
01.2015 21.4.2015 05.2015 11.2015 7.2016 Q4.2016


3D-Visualisierungsmodell
modèle de visualisation 3D

Danke für ihre Aufmerksamkeit
Merci pour votre attention
www.geo.admin.ch
map.geo.admin.ch
info@geo.admin.ch
Twitter: @swiss_geoportal
www.swisstopo.admin.ch
geodata@swisstopo.ch

Danke für ihre Aufmerksamkeit
Merci pour votre attention
Screencast :
https://youtu.be/RCiVV_hDU6g?t=842
Präsentation :
http://www.slideshare.net/swiss_geoportal
http://www.swisstopo.admin.ch/internet/swiss
topo/de/home/docu/Kolloquien.html

Kolloquium Colloque : 13.5.2016
Unfallfotodienst der Kantonspolizei
Service des photos d’accidents de la
police cantonale de Zurich
-> Annulliert / annullé

Merci

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