Titan, die schnelle und hochpräzise Lösung für die Generierung von georeferenzierten 3D-Datensätzen beliebiger Gebiete der Erde, welche sogar eine kurventreue und spurgenaue Navigation ermöglicht.

TITAN – EINSATZGEBIETE

  • Navigationsanwendungen
  • Fahr-, Wasserfahrt- und Flugsimulationen
  • Spiele-Entwicklungen
  • Architektur- und Städteplanungen
  • Anwendungen im Bereich Augmented Reality/Virtual Reality

Weitere Anwendungsfelder sind z.B. das virtuelle Testen von Fahrerassistenz-Systemen, Visualisierungen von tagesaktuellen Ereignissen für verschiedene Medien oder die Tourismus-Branche. Durch eine optimierte Unterteilung weltweiter Gebiete in Teilbereiche können diese Daten selbst auf Embedded Systemen performant genutzt werden.

Titan – Features

Georeferenzierte 3D-Modelle:

  • Straßen
  • Terrain
  • Gebäude
  • Details (Bäume, Strommasten, Zäune, Windkraftanlagen, …)

Metadaten:

  • Parametrisiertes Straßennetz (Klothoiden, Polynome)
  • regelbasierte Erzeugung der Fahrspuren ( OpenDRIVE )
  • POI (Point of Interest)
  • Adressen
  • Landnutzung

Die Erzeugung der Datensätze erfolgt in Titan in zwei Schritten:

Aufbereitung der Daten

Hier werden die parametrischen Beschreibungen der abzubildenden Gebiete definiert. Dies erfolgt unter Nutzung verschiedener Datenquellen, wie z. B. OpenStreetMap, SRTM oder sonstigen GIS-Daten.

Erzeugung des Datenmodells

Jedes Teilgebiet (Kachel) des Datensatzes erhält seine spezifischen 3D- und Metadaten, um eine konsistente Nutzung einzelner Kacheln zu gewährleisten. Benutzerdefinierte Filter erlauben eine optimale Speicherausnutzung für den jeweiligen Anwendungsfall.

Bei den Datensätzen gibt es die grundsätzliche Unterscheidung, ob das Modell planar oder mit Höheninformationen erzeugt wird. Modelle ohne Höheninformationen sind für Navigations-Systeme, schematische Darstellungen oder in einem Fahrsimulator besser geeignet.

TITAN – Straßen

Titan generiert das komplette Straßennetz im ausgewählten Gebiet. Die Erzeugung der Geometrien erfolgt im Gegensatz zu herkömmlichen Polygonzügen auf Basis von kurventreuen Klothoiden-Parametern. Dies ergibt natürliche Kurvenverläufe und die Straßenzüge sind bestens für den Einsatz in Fahrsimulatoren oder Applikationen für Naigation geeignet.

Zusätzlich werden anhand eines komplexen Regelwerks Fahrspuren generiert. Optional werden straßenbezogene Details wie Verkehrszeichen, Pfeilmarkierungen, Fahrbahnmarkierungen, Beleuchtungen und Lichtsignal-Anlagen automatisch hinzugefügt. Auch diese Informationen werden direkt in ein für Simulatoren lesbares Format konvertiert (derzeit OpenDRIVE – andere wie OpenDS sind bereits in Arbeit).m) verfügbar.

Gegenwärtig existieren folgende Darstellungsmöglichkeiten der 3D-Daten:

  • Spurbezogene Materialien (z.B. Fahrradweg, Fahrspur, Grünstreifen, …)
  • Oberflächenmaterialien – Erweiterung für Fahrbahnen (beispielhaft Definition in OpenStreetMap Asphalt, Cobble Stone, …)
  • Straßenklassen (analog zu Kartendarstellungen)

TITAN – Terrain

Das 3D-Modell des Terrains wird aus den entsprechenden SRTM-Datensätzen erzeugt. SRTM-Daten sind Fernerkundungsdaten der Erdoberfläche. Sie dienen dazu, ein einheitliches hochauflösendes  digitales Geländemodell der Erdoberfläche zu erstellen. Die kompletten Daten sind mit einer Auflösung von 1 Bogensekunde (ca. 30 m) verfügbar.

Grundsätzlich wird bei dem Terrain zwischen Wasser- und Landflächen unterschieden. Es können sowohl Luftbilder, als auch je nach Landnutzung (Gras, Wald, Landwirtschaft, …) eigens definierte Materialien genutzt werden.

In den erzeugten Datensätzen schmiegen sich das Terrain, Gewässer und Straßen optimal aneinander und ergeben ein nahtloses 3D-Model.

TITAN – Gebäude

Aus den in den zugrunde liegenden Datenbanken definierten Gebäudekonturen werden Wände und Dächer erstellt. Dies geschieht in der einfachsten Version durch die Extrusion des definierten Grundrisses des Gebäudes.  Ferner können  zusätzlich vorhandene Attribute, wie Höhe und Unterteilung des Gebäudes, Anzahl der Stockwerke und Materialien für die Erzeugung der Gebäude genutzt werden.

Grundsätzlich wird bei dem Terrain zwischen Wasser- und Landflächen unterschieden. Es können sowohl Luftbilder, als auch je nach Landnutzung (Gras, Wald, Landwirtschaft, …) eigens definierte Materialien genutzt werden.

In den erzeugten Datensätzen schmiegen sich das Terrain, Gewässer und Straßen optimal aneinander und ergeben ein nahtloses 3D-Model.

TITAN – Varianten

In Titan generierte Datenmodelle müssen für verschiedenste Projektanforderungen mit unterschiedlichen Parametern erzeugt werden. Für Simulationen oder Visualisierungen benötigt der Kunde realistische Szenerien mit einem hohen Detailgrad. Werden die Daten jedoch in einer Navigationsanwendung genutzt, so müssen diese entsprechend stilisiert werden.

Wichtig ist ebenso die Anzahl der Dreiecke (Tesselierung), die Zusammenfassung verschiedener Gebäude etc., um auf der Zielplattform die gewünschte Performance zu erreichen. Titan bietet die notwendigen Möglichkeiten zur Parametrisierung , um ein optimales 3D-Modell für den Anwendungsfall zu generieren.

TITAN – Daten in externer Software-Umgebung

Titan erzeugt sowohl OpenDRIVE-Datenbasen, welche den logischen Aufbau des Straßensystems wiederspiegeln, als auch Collada (DAE)-Dateien für die 3D-Modelle. Es werden somit das vollständige 3D-Modell des jeweilligen Areals und die logische Beschreibung des Straßennetzwerkes inklusive Fahrspuren generiert.

Dies ermöglicht den direkten Einsatz in Fahrsimulatoren, aber auch die  Nutzung der 3D-Daten in Programmen wie Autodesk Maya, Autodesk 3D Studio, Blender oder Game-Engines wie Unity3D.

TITAN – UNITY3D-ANBINDUNG

Parallel zur Weiterentwicklung von Titan wurde eine Anbindung der 3D-Daten an Unity3D geschaffen. Die erforderlichen Modelle können von externen Datenquellen in Unity3D-Projekte eingebunden werden, inklusive verschiedener Varianten. Ein Wechsel zwischen den Varianten zur Laufzeit ist jederzeit möglich.

Zur Optimierung der Performance werden für die verschiedenen Kacheln automatisch entsprechende Objekte generiert, die zur Laufzeit geladen/entladen werden. Eine übergreifende Materialverwaltung ermöglicht eine schnelle Anpassung der definierten Materialien und Texturen.

Points of Interest (POI) können in Unity3D-Projekten eingebunden und entsprechend dargestellt werden.

Die Navigation in dieser georeferenzierten Welt erfolgt in der Regel über GPS-Daten. Dies ermöglicht auch den Einsatz von Navigationssimulationen in realen Fahrzeugen. Zusätzlich zum freien Erkundungsmodus kann der Nutzer sich mittels GPX-Daten durch die virtuelle Welt bewegen. Mit Hilfe von GPX-Daten sind Routen-Darstellungen und animierte Fahrten realisierbar.