3. Doktorandenseminar
FAKULTÄT
INFORMATIK/MATHEMATIK

INTERAKTIVE PRAKTISCHE
ANWENDUNGEN AUF DER BASIS VON
„3D-CAMPUS“
Hermin Kantardshieffa
kantardshieffa@htw-dresden.de
19.11.2013
INHALT


Einleitung



Grundlagen



Anwendung (I): Infrastruktur



Anwendung (II): Verbindungssuche



Anwendung (III): Objektdetails



Anwendung (IV): Navigation



Ausblick
2
EINLEITUNG


SMWK-Forschungsprojekte


2009-2010: V3CIM - Virtuelles 3-Dimensionales
Campus Infrastruktur Modell



2011-2012: NEPCID - Nachhaltige digitale
Erfassung von primären Campus-

Projektleiter:
Prof. Oertel
Projektleiter:
Prof. Oertel

Infrastrukturdaten


2013: ISCID - Informationssystem für CampusInfrastrukturdaten



Zusammenarbeit mit Dezernat Technik, SIB

Projektleiter:
Prof. Sobe
3
INHALT


Einleitung



Grundlagen



Anwendung (I): Infrastruktur



Anwendung (II): Verbindungssuche



Anwendung (III): Objektdetails



Anwendung (IV): Navigation



Ausblick
4
WAS IST 3D-CAMPUS?


Interaktives Gesamtmodell der HTW mit …
Gebäuden: Baukörper, Etagen, Räume
Außenanlagen: Straßen, Plätze, Grünflächen
Inventar: Büroeinrichtung, Laborausstattung
Technischer Gebäudeausrüstung:
Heizung, Sanitär, Elektroinstallation, Luft- und
Klimaanlagen

5
6
TECHNOLOGIE


Ausgangsdaten

bearbeiten


2DCAD

IFC

AutoCAD

Bauteilorientierte

Allplan/R
evit

DXF

3D-Modellierung



Optimierung der

3ds Max

Transformierung

Chisel

Objekt-Geometrie


Endanwendungen

VRML

3D-PDF
7
VERZEICHNIS-HIERARCHIE

8
VERWALTUNG: MYSQL-DATENBANK
AußenanlagenDaten

InventarDaten

+
+
+

DokumentenDaten

3
VerbindungsDaten

+

TGA-Daten

+
GebäudeDaten
9
ERM-DIAGRAMM: GEBÄUDE-DATENBANK

10
TABELLE: GRUNDRISS

11
INHALT


Einleitung



Grundlagen



Anwendung (I): Infrastruktur



Anwendung (II): Verbindungssuche



Anwendung (III): Objektdetails



Anwendung (IV): Navigation



Ausblick
12
WEB-OBERFLÄCHE

13

(V3CIM-Projektwebseite  Anwendung)
Z-Gebäude/
PAB-Bereich

Flur Z 105-F

14
ANWENDUNG (I): INFRASTRUKTUR


3D-zu-2D-Datenverknüpfung


3D

VRML, PHP/MySQL, HTML/CSS

2D

15
ANWENDUNG (I): INFRASTRUKTUR


3D-zu-2D-Datenverknüpfung


3D

VRML, PHP/MySQL, HTML/CSS

2D

16
TECHNISCHE REALISIERUNG


Serverseitige Weiterleitung zur Ergebnisseite

Ergebnisseite
apps-result-inventar.php
apps-result-tga.php



$_SESSION['WebID'] = $_SERVER['REQUEST_URI'];

Anmeldeseite
$webid = $_SESSION['WebID'];

apps.php

header("Location: $webid");

VRML-Anker-Objekte


Anpassung der URL-Eigenschaft
z.B. für Inventar-Datenabfrage:

http://www.htw-dresden.de/…/apps-result-inventar.php?rinv=Z%20107

z.B. für TGA-Datenabfrage:
http://www.htw-dresden.de/…/apps-result-tga.php?raumhk=Z%20107

17
INVENTAR

Gerät

Mobiliar

Datenverarbeitung

Physik/
Chemie

Schreibtisch

Beistellschrank

Rechner

Barometer

Drehstuhl

Wandtafel

Beamer

18
TGA
Wärmeversorgung

• Wärmepumpe, Blockheizkraftwerk
• Konvektor, Thermostatventil

Lufttechnik

• Raumlufttechnik, Umluft
• Klimaanlage

Elektroenergie- • Hauptstromversorgung
• Verteiler, Endverbraucher
technik
Wasser/
Abwasser
Förderanlagen

• Rohrnetz Trinkwasser/Regenwasser
• Warmwasserbereitung, Armatur
• Aufzug, Fahrtreppe, Befahranlage
• Kran- & Transportanlage
19
INHALT


Einleitung



Grundlagen



Anwendung (I): Infrastruktur



Anwendung (II): Verbindungssuche



Anwendung (III): Objektdetails



Anwendung (IV): Navigation



Ausblick
20
ANWENDUNG (II): NAVIGATION


Raum-zu-Raum-Navigation


PHP/MySQL, HTML/CSS

Türbezeichnung

21
NAVIGATIONSGRAPH

Z 107

Z 106

Z 109-V

Z 150
Z 146B

Z 151

Z 128-T

Z 141

Z 154A
Z 136C

Z 155

Z 123

Z 125

Z 143
Z 137-T

Z 156

Z 127

Z 126
Z 145-F

Z 139-F

Z 102A

Z 104
Z 103

Z 100-T

Z 142

Z 146A

Z 140-T

Z 102

Z 120-F

Z 110
Z 152-F

Z 141-T

Z 101-F
Z 112-F

Z 149

Z 147
Z 153

Z 108-F

Z 148
Z 111

Z 105-T

Z 105-F

Z 113

Z 154B

Z 136A

Z 139

Z 122

Z 118-T

Z 130

Z 135

Z 137-F

Z 101-T
Z 101

Z 121-L

Z 144-L
Z 132-F

Z 124

Z 134

Z 133
Z 117-T

Z 136B

Z 140
Z 138

Z-Gebäude/Erdgeschoss

22
GRUNDRISS Z-GEBÄUDE/ERDGESCHOSS

23
GEFAHRENSITUATION

Z 107

Z 106

Z 109-V

Z 150
Z 146B

Z 151

Z 128-T

Z 141

Z 154A
Z 136C

Z 155

Z 123

Z 125

Z 143
Z 137-T

Z 156

Z 127

Z 126
Z 145-F

Z 139-F

Z 102A

Z 104
Z 103

Z 100-T

Z 142

Z 146A

Z 140-T

Z 102

Z 120-F

Z 110
Z 152-F

Z 141-T

Z 101-F
Z 112-F

Z 149

Z 147
Z 153

Z 108-F

Z 148
Z 111

Z 105-T

Z 105-F

Z 113

Z 154B

Z 136A

Z 139

Z 122

Z 118-T

Z 130

Z 135

Z 137-F

Z 101-T
Z 101

Z 121-L

Z 144-L
Z 132-F

Z 124

Z 134

Z 133
Z 117-T

Z 136B

Z 140
Z 138

Z-Gebäude/Erdgeschoss

24
FLUCHTWEGE

Z 107

Z 106

Z 109-V

Z 150
Z 146B

Z 151

Z 128-T

Z 141

Z 154A
Z 136C

Z 155

Z 123

Z 125

Z 143
Z 137-T

Z 156

Z 127

Z 126
Z 145-F

Z 139-F

Z 102A

Z 104
Z 103

Z 100-T

Z 142

Z 146A

Z 140-T

Z 102

Z 120-F

Z 110
Z 152-F

Z 141-T

Z 101-F
Z 112-F

Z 149

Z 147
Z 153

Z 108-F

Z 148
Z 111

Z 105-T

Z 105-F

Z 113

Z 154B

Z 136A

Z 139

Z 122

Z 118-T

Z 130

Z 135

Z 137-F

Z 101-T
Z 101

Z 121-L

Z 144-L
Z 132-F

Z 124

Z 134

Z 133
Z 117-T

Z 136B

Z 140
Z 138

Z-Gebäude/Erdgeschoss

25
DIJKSTRA-ALGORITHMUS


Ermittlung des kürzesten Weges in gerichteten und
gewichteten Graphen mit



Start- und Zielknoten sind vorgegeben
s 2

v2

e1

2

v1
3

5
3

e8
v8 8

e7
11

e3

e2
1

v3
4

e10

z

e9

v4

v7

2

e4

e6

e11
e13

12

e5
v5

2

Kürzester Weg P
von s nach z

e12

v6

6
26
INHALT


Einleitung



Grundlagen



Anwendung (I): Infrastruktur



Anwendung (II): Verbindungssuche



Anwendung (III): Objektdetails



Anwendung (IV): Navigation



Ausblick
27
ANWENDUNG (III): OBJEKTDETAILS


Detailinformationen zu einzelnen 3D-Objekten


SVG, VRML, PHP/MySQL, HTML/CSS

<svg
xmlns="http://www.w3.org/
2000/svg" version="1.1">
<image
xlink:href="etage.jpg">
<title>Grundriss</title>
</image>
<rect x="418" y="300"
width="50px"
height="50px"
style="fill:orange"/>
</svg>

Nutzerinteraktion

PHP/
MySQL

Datenbankabfrage

Objektdetails

28
SVG

Objektdetails: Hängeleuchte

HTML

3D

29
TECHNISCHE REALISIERUNG


SVG-zu-VRML-Verknüpfung
<a xlink:href="RaumZ107.wrl" target="_blank" title="3D-Modell
dieses Raums anzeigen">
<rect x="1018" y="300" width="118" height="130" id="rect1"
style="fill:orange; stroke:pink; stroke-width:5;
fill-opacity:0.4; stroke-opacity:0.9" />
</a>



VRML-zu-HTML-Verknüpfung
Anchor {
description "Hängeleuchte" parameter "target=_blank"
url ".../apps-inventar-detail.php?r=39&htwinv=33"
children [
Transform { translation 3.9 5.2 4.8
children [
Shape { appearance Appearance { material Material { ... } }
geometry DEF Lampe IndexedFaceSet { solid FALSE
coord Coordinate { point [ ... ] } coordIndex [ ... ] }
} ] } ] }

30
ZUSÄTZLICHE OBJEKTE
Hersteller

Lieferant

Anschaffung/
Kosten

InventarObjekt

Zubehör/
Ersatzteile

Wartung/
Prüfung
Garantie
31
INHALT


Einleitung



Grundlagen



Anwendung (I): Infrastruktur



Anwendung (II): Verbindungssuche



Anwendung (III): Objektdetails



Anwendung (IV): Navigation



Ausblick
32
ANWENDUNG (IV): NAVIGATION
GPS-basierte Campus-Navigation
 3D-Campus dient als Referenzmodell
 Einsatz von mobilen Endgeräten


33
Google Maps - © 2013 Google
KOORDINATEN-TRANSFORMATION


Erweiterung der Infrastrukturdaten um
einen Ortsbezug

Modellkoordinaten
(xm,ym,zm)



Geografische Position
(geogr. Länge, Breite,
Höhe)

Umrechnung bei Kenntnis der geografischen Position
des Modell-Koordinatenursprungs und der Ausrichtung
(Winkel zur N-S-Achse)

34
FORMELN ZUR UMRECHNUNG


Modellkoordinaten → Weltkoordinaten



Weltkoordinaten → Modellkoordinaten

35
ALTERNATIVEN ZU GPS


WLAN-Positionierung in Gebäuden



Triangulation




Cell ID

Fingerprinting

HTML5 Geolocation


navigator.geolocation.getCurrentPosition(showPos);



z.B. für HTW Dresden:
Breite: 51°
Länge: 13°

36
INHALT


Einleitung



Grundlagen



Anwendung (I): Infrastruktur



Anwendung (II): Verbindungssuche



Anwendung (III): Objektdetails



Anwendung (IV): Navigation



Ausblick
37
AKTUELLER STAND
Anwendung

Konzept

Realisierung

Status

Anwendung (I):
Infrastruktur

Fertig

Fertig

Online
verfügbar

Anwendung (II):
Verbindungssuche

Fertig

Fertig

Online
verfügbar

Anwendung (III):
Objektdetails

Fertig

Fertig

Online
verfügbar

Anwendung (IV):
Navigation

Fertig

In Arbeit

In Arbeit

38
AUSBLICK


Dokumentenmanagement





Zeitliche Navigation in Dokumenten
Gebäude(bau)prozesse effizienter verwalten

Navigation


Optimierung der Kürzeste-Wege-Algorithmen



Ergänzung um 3D-Grafikanbindung
39
DANKE FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT!

WWW.HTW-DRESDEN.DE/~V3CIM
40

Interaktive praktische Anwendungen auf der Basis von 3D-Campus