3D city modeling: a comparative study of three approaches

Abstract

3D Stadtmodelle wurden in den vergangenen paar Jahren zu wichtigen Datensätzen und werden vielfach in den verschiedenen Anwendungsbereichen, wie etwa Stadtplanung, Verkehrsüberwachung, Katastrophen-Management und vieles mehr, eingesetzt. Die effiziente Visulisierung der 3D Stadmodelle in unterschiedlichen Detailierungsgraden (Levels of Detail = LODs) ist eine der zentralen Technologien, um diese Anwendungsbereiche zu unterstützen. Heutzutage gibt es eine Reihe von Computerprogrammen mit unterschiedlichen Merkmalen, welche für die Erstellung von 3D Stadtmodellen verwendet werden können, die dann wiederum für eine Vielzahl an Anwendungen in den Bereichen Visualisierung, Kommunikation und Analyse genutzt werden. Jedes Programm zeigt andere Stärken und Schwächen. Diese Arbeit versucht die Leistungsfähigkeiten und die Möglichkeiten einer Auswahl von Programmen für 3D Stadtmodellierung zu testen und zu vergleichen, indem reale räumliche Daten eingesetzt werden. Die einzelnen Vorgehensweisen für die Modellierung, welche für die Erstellung von 3D Stadtmodellen notwendig sind, werden für jedes der Programme gezeigt und detailliert beurteilt. Die drei Computerprogramme werden in Bezug auf die erhaltenen Ergebnisse, auf den notwendigen Arbeits- und Zeitaufwand und schließlich auf die Handhabbarkeit evaluiert. Die folgenden drei Programme wurde beurteilt: CityGRID von UVM Systems, SketchUp von Trimble und 3D Editor von Hexagon. Neben der Modellgenerierung werden in dieser Arbeit verschiedene Programme zur Erstellung von 3D Stadtmodellen einem gründlichen Vergleich unterzogen.

3D city models have become an important dataset over the past few years and have been widely used in various applications such as urban planning, traffic control, disaster management and so forth. Efficient visualization of 3D city models in different levels of detail (LODs) is one of the pivotal technologies to support these applications. Today there exist a number of software tools with different levels of features that can be used to create 3D city models, which in turn can be used for numerous applications within the fields of visualization, communication, and analysis. Each software shows different strengths and weaknesses. This thesis attempts to test and compare the performance and capability of a selection of software packages in 3D City Modeling using real world spatial data. The individual modeling procedures for each software, which are necessary for the generation of 3D city model, are shown and assessed in detail. The three software packages are evaluated in terms of the resulting model, the amount of manual work required and the time consumed as well as the easiness of handling the software. The following software packages have been evaluated: CityGRID® Modeler from UVM Systems, SketchUp from Trimble and 3D Editor from Hexagon. The outcomes of this thesis indicate, that besides the model generated, thoroughgoing and extensive comparison of existing tools for generation 3D city model.