CityGML 3.0

Projektbeschreibung

Um die Nutzbarkeit von CityGML für weitere Nutzergruppen und Anwendungsfelder zu erhöhen, arbeiten die OGC CityGML Standards Working Group (SWG) und die Special Interest Group 3D (SIG 3D) der Initiative Geodateninfrastruktur Deutschland (GDI-DE) seit 2014 an der Weiterentwicklung von CityGML. Diese Entwicklung mündet in die neue Version CityGML 3.0, die bis Ende 2022 fertiggestellt sein soll.

Diese neue Version weist eine Reihe von Verbesserungen, Erweiterungen und neue Funktionalitäten auf. Die wesentlichen Neuerungen von CityGML 3.0 sind:

• Verwendung eines modellbasierten Ansatzes: Das Datenmodell basiert vollständig auf den ISO 191xx Standards. Für die Entwicklung des Datenmodells wird die Software Enterprise Architect eingesetzt und die GML-Kodierung wird mittels der Software ShapeChange vollautomatisch aus dem Datenmodell abgeleitet.
• Überarbeitetes LoD-Konzept: LOD4 wurde entfernt, der Innenraum von Objekten kann stattdessen jetzt auch in den LOD-Stufen 0-3 dargestellt werden. Es ist z.B. nun möglich, die äußere Hülle eines Gebäudes in LOD1 zu modellieren und gleichzeitig die inneren Strukturen in LOD2 oder 3.
• Neue und überarbeitete Module: CityGML 3.0 beinhaltet mehrere neue und überarbeitete Module, die eine bessere Nutzung von 3D-Gebäudemodellen in verschiedenen Anwendungsbereichen wie Stadtplanung, Energiesimulationen und Verkehrsanalysen ermöglichen, Redundanz reduzieren, indem Konzepte, die in mehreren Modulen verwendet werden, zentral über Vererbung bereitgestellt werden, die Handhabung der Geometrien vereinfachen sowie die Darstellung von physischen und logischen Objekten verbesern.
  • Neues Core-Modell: Alle räumlichen Repräsentationen basieren auf den zwei neuen zentralen Konzepten Space und SpaceBoundary. Die Geometrie kann jetzt auch durch Punktwolken angegeben werden. Das neue Core-Modell implementiert das neue LOD-Konzept.
  • Neues Construction-Modul: Gruppiert alle Klassen, die über verschiedenen Konstruktionsarten Gebäude, Tunnel und Brücken hinweg gleich sind. Erlaubt die Repräsentation von Konstruktionen, die bisher durch keines der anderen Module abgedeckt sind.
  • Neues Versioning-Modul: Ermöglicht es, mehrere Versionen eines Stadtobjekts (z.B. historische Versionen oder alternative Planungsentwürfe) innerhalb eines Stadtmodell-Datensatzes darzustellen und auszutauschen. Alle Objekte können mit bitemporalen Informationen zur Lebensdauer versehen werden.
  • Neues Dynamizer-Modul: Definiert Konzepte, um zeitvariierende Informationen im Bezug auf Stadtobjekte (z.B. Sonneneinstrahlung im Tagesverlauf) zu repräsentieren und auszutauschen sowie um Sensoren mit 3D-Stadtmodellen zu verknüpfen. Datenquellen können Zeitreihen sein, die in die Datei eingebettet sind, in externen Dateien vorgehalten werden oder aus Sensorwebdiensten stammen (OGC Sensor Web Enablement oder Internet of Things, IoT, im Allgemeinen).
  • Überarbeitetes Transportation-Modul: Verkehrsobjekte wie Straßen, Wege und Schienen können jetzt in Abschnitte unterteilt werden und in jeder LOD-Stufe durch eine Fläche und eine Mittellinie dargestellt werden.
  • Überarbeitetes Building-Modul: Ermöglicht jetzt die Darstellung von Stockwerken und Gebäudeeinheiten.
• Verbesserte Interoperabilität mit anderen Standards: CityGML 3.0 erlaubt eine bessere Interoperabilität mit anderen relevanten Standards wie IndoorGML, Industry Foundation Classes (IFC), Land Administration Domain Model (LADM) sowie mit Semantic Web Technologien wie Resource Description Framework (RDF) als auch mit der EU- Richtlinie INSPIRE (Infrastructure for spatial information in Europe).
• Rückwärtskompatibilität: Alle Änderungen am neuen CityGML-3.0-Modell werden so durchgeführt, dass Rückwärtskompatibilität mit CityGML 1.0 und 2.0 gewährleistet ist.

Der CityGML-3.0-Standard besteht aus mindestens zwei Teilen:

• Der Spezifikation "CityGML 3.0 Teil 1: Conceptual Model Standard"
• Der Spezifikation "CityGML 3.0 Teil 2: GML Encoding Standard"
• Weiteren Kodierungsspezifikationen (z.B. relationales Datenbankschema, JSON-basierte Darstellung), die ggfs. in der Zukunft folgen

Teil 1 des Standards wurde am 13.9.2021 vom OGC veröffentlicht: https://docs.ogc.org/is/20-010/20-010.html

Teil 2 des Standards ist derzeit noch beim OGC in Bearbeitung. Die Veröffentlichung ist für Ende 2022 vorgesehen.

Es ist zu beachten, dass alle Änderungen einer finalen Abstimmung in der OGC CityGML SWG und dem OGC Technical Committee unterliegen.

Konzeptuelles Modell

Das konzeptuelle Modell von CityGML 3.0 wurde als UML-Modell definiert. Hierfür wurde die Software Enterprise Architect eingesetzt. Das UML-Modell steht in diesem github-Repository zum freien Download zur Verfügung: https://github.com/opengeospatial/CityGML-3.0CM/releases/tag/3.0.0-final.2021.02.23 (Datei "CityGML_3.0_Consolidated_Draft.eap")

GML-Kodierung

Aus dem UML-Modell wurden mittels der Software ShapeChange GML-Anwendungsschemata abgeleitet. Der aktuelle Entwurf der GML-Anwendungsschemata steht in diesem github-Repository zum freien Download zur Verfügung: https://github.com/opengeospatial/CityGML-3.0Encodings (Ordner "CityGML")

Testdatensätze

Testdatensätze, die zum CityGML-3.0-Standard konform sind, stehen hier zur Verfügung:

• Testdatensätze zu den einzelnen CityGML-Modulen: https://github.com/opengeospatial/CityGML-3.0Encodings/tree/master/CityGML/Examples
• Verschiedene Testdatensätze, die durch Überführung von frei verfügbaren CityGML 2.0 Datensätzen nach CityGML 3.0 erzeugt wurden (u.a. Rotterdam, Helsinki, KIT-Railway): https://1drv.ms/u/s!Ag_9VT-F89-7jlqoc77pjKmG-8VP?e=G551gC
• Testdatensätze zum Transportation-Modul: https://github.com/tum-gis/citygml3.0-transportation-examples
• Ein Testdatensatz, der die in CityGML 3.0 neu eingeführte Klasse "BuildingConstructiveElement" nutzt: https://github.com/tum-gis/ifc-to-citygml3 (Ordner "output")

 

Softwareunterstützung

Folgende Softwaretools unterstützen bereits CityGML 3.0:

• citygml2-to-citygml3 - Ein Konverter zur Überführung von CityGML-2.0-Dateien nach CityGML 3.0: https://github.com/tum-gis/citygml2-to-citygml3
• ifc-to-citygml3 - Ein FME-Workspace zur Überführung von IFC-Dateien nach CityGML 3.0: https://github.com/tum-gis/ifc-to-citygml3
• r:trån - Ein Konverter zur Überführung von OpenDRIVE-Dateien nach CityGML: https://www.asg.ed.tum.de/gis/software/rtron/
• citygml4j - Eine Open Source Java API für CityGML: https://github.com/citygml4j/citygml4j
• FME unter Verwendung des generischen GML-Reader/Writer: https://www.safe.com/

Zeitraum

2013-2022

Ansprechpartner

• Dr. Tatjana Kutzner

Projektleiter

• Prof. Thomas H. Kolbe

Projektmitwirkende

• Prof. Thomas H. Kolbe
• Dr. Tatjana Kutzner
• Kanishk Chaturvedi
• Dr. Andreas Donaubauer
• Christof Beil