6. Nationale und internationale Anwendungsmodelle GDF- ein internationaler Standard zur Modellierung...

6. Nationale und internationale Anwendungsmodelle

GDF-ein internationaler Standard zur Modellierung von Straßennetzen

GIS IV Seminar01.07.2004

Karen Knecht

01.07.04 GDF- ein intern. Standard zur Modell. von Straßennetzen

Inhalt1. Motivation

2. GDF- Einführung - zeitliche Entwicklung

3. Aufbau - Features- Level- Attribute- Relationships

4. GDF-ATKIS

5. Zukunft

1. MotivationFahrzeugnavigation und Routenplanung haben in letzten Jahren zunehmend an Bedeutung gewonnen

digitale Straßenkarten

erfordern Verknüpfung der Geometrie des Straßennetzes mit verkehrsrelevanten Daten;

Zur einheitlichen Erfassung und Beschreibung von Straßennetzen

Standard für den Austausch von digitalen Straßenverkehrsdaten in Europa

2. GDF- Einführung

• = Geographic Data Files

2. GDF- Einführung

• = Geographic Data Files • europäischer Standard zur einheitlichen Erfassung und

Beschreibung von Straßennetzen und von zur Straße zugehörigen Daten sowie deren Austausch Grundlage für digitale Straßenkarten

2. GDF- Einführung

• enthält Richtlinien zur Datenerfassung, -verwaltung und –präsentation

2. GDF- Einführung

• enthält Richtlinien zur Datenerfassung, -verwaltung und –präsentation • Transformation von GDF-Daten im Austauschformat in das System

des jeweiligen Nutzers (z.B. Navigationssystem)

2. GDF- Einführung

• enthält Richtlinien zur Datenerfassung, -verwaltung und –präsentation • Transformation von GDF-Daten im Austauschformat in das System

des jeweiligen Nutzers (z.B. Navigationssystem)

• Anwendung: Fahrzeugnavigation (primär), Flottenmanagement, Verkehrstelematik usw.

GDF- zeitliche Entwicklung

• 80er Jahre: Veröffentlichung der ersten Version GDF 1.0

• 90er Jahre: Deklarierung als offizieller europäischer Standard durch die

CEN (European Committee for Standardization)

• Heute: als weltweiter Standard von der ISO (International Organization for

Standardization) anerkannt

Version GDF 4.0 von der ISO/TC204 Working Group 3 erstellt

• Erfassung, Pflege und Vermarktung durch Firmen Teleatlas und NavTech

• seit 1995 Deutschland durch GDF-Daten flächendeckend erfasst

3. Aufbau

Modellierung der Real-Welt durch folgende Kataloge:

3. Aufbau

• Feature Catalogue: enthält die in GDF definierten Objekte

3. Aufbau

• Feature Catalogue: enthält die in GDF definierten Objekte• Attribute Catalogue: Liste der Attribute zur näheren Beschreibung der

Objekte

3. Aufbau

Objekte

• Relationship Catalogue: beschreibt Beziehungen zw. Objekten

3. Aufbau

Objekte

• Feature Representation Scheme: def. Art der Objektdarstellung

3. Aufbau

Objekte

• Feature Representation Scheme: def. Art der Objektdarstellung

• Quality Description: beschreibt messbare Qualität der Daten

Feature Catalogue

• Features: Roads, Ferries, Buildings, Traffic Signs u.a.

Feature Catalogue

• Feature Classes z.B. - Road-Element(einfach)- Junction (einfach)- Road (komplex)- Intersection (komplex)

Feature Catalogue

• Feature Classes z.B. - Road-Element(einfach)- Junction (einfach)- Road (komplex)- Intersection (komplex)

• Feature Themes (12): - Roads and Ferries- Structures - Land Cover and Use

- Public Transport- Administrative Areas

Bsp. Feature Road

Parkstr. Schlos

Road Element

Junction

RoadIntersectionOriginal

Feature Model

node edge face

Point Feature

Line Feature

AreaFeature

Simple Feature

Complex Feature

Feature

FeatureClass

FeatureTheme

Level 0

Level 1Level 2 besteht aus

Level 0

Level 0• Graphische Basiselemente werden definiert:

– nodes (0-dim) alternativ dots– edges (1-dim) alternativ polylines– faces (2-dim) alternativ polygons

• Topologie Typen:

• Topologie Typen:1. Full topology: topolog. Relationen zwischen den geom.

Grundelementen ausführlich definiert

Grundelementen ausführlich definiert2. Connectivity topology: topologische Relationen zwischen Knoten und

Kanten

Level 0

• Graphische Basiselemente werden definiert:– nodes (0-dim) alternativ dots– edges (1-dim) alternativ polylines– faces (2-dim) alternativ polygons

Kanten3. Non-explicit topology: topologische Relationen nur zwischen

Koordinatenwerten; Feature repräsentiert durch dots, polylines, polygons

Kanten3. Non-explicit topology: topologische Relationen nur zwischen

Koordinatenwerten; Feature repräsentiert durch dots, polylines, polygons

• Exakte topologische Anfragen möglich

Level 1• Feature Ebene

Level 1• Feature Ebene• beinhaltet Simple Features wie Road Elements, Rivers, Boundaries usw.

Level 1• Feature Ebene• beinhaltet Simple Features wie Road Elements, Rivers, Boundaries usw.• Attribute und Relationen zur genaueren Beschreibung der Features

Level 1• Feature Ebene• beinhaltet Simple Features wie Road Elements, Rivers, Boundaries usw.• Attribute und Relationen zur genaueren Beschreibung der Features• die in GDF am häufigsten genutzte Ebene

Level 1• Feature Ebene• beinhaltet Simple Features wie Road Elements, Rivers, Boundaries

usw.• Attribute und Relationen zur genaueren Beschreibung der Features• die in GDF am häufigsten genutzte Ebene• zur optimalen Routenfindung

Level 2• Complex Feature Ebene

Level 2• Complex Feature Ebene• mehrere Simple Features zu Complex Features vereinigt

Level 2• Complex Feature Ebene• mehrere Simple Features zu Complex Features vereinigt• für vereinfachte Darstellung des Straßennetzes

Level Übersicht

Quelle: ISO/TC

Attribute Catalogue

• Detaillierte Beschreibung der Eigenschaften der Objekte und Beziehungen

Attribute Catalogue

• Attribut-Werte: Code, Text, ID, Zahlenwert

Attribute Catalogue

• Attribut-Werte: Code, Text, ID, Zahlenwert

• z.B. die am häufigsten genutzten Attribute für das Feature„Road Element“: - Direction of Traffic Flow (DF),

- Functional road Class (FC), - Form of Way (FW), - Official Name (ON)

Attribut DefinitionAttribute Codes• FC: 7 Functional Road Class: Ortsstraße geringer Bedeutung

Attribut DefinitionAttribute Codes• FC: 7 Functional Road Class: Ortsstraße geringer Bedeutung• DF: 2 Direction of Traffic Flow: gesperrt in positiver Richtung (Einbahnstraße)

Attribut DefinitionAttribute Codes• FC: 7 Functional Road Class: Ortsstraße geringer Bedeutung• DF: 2 Direction of Traffic Flow: gesperrt in positiver Richtung• ON: Kaufmannstraße Offizieller Name

(Einbahnstraße)

Attribut DefinitionAttribute Codes• FC: 7 Functional Road Class: Ortsstraße geringer Bedeutung• DF: 2 Direction of Traffic Flow: gesperrt in positiver Richtung (Einbahnstraße)• ON: Kaufmannstraße Offizieller Name• HS: 3 House Number Structure: regelmäßig mit geraden und ungeraden Nummern auf

versch. Seiten• RS: 16 erste Hausnummer rechts: Nr. 16 • LS: 11 erste Hausnummer links: Nr. 11• RE: 34 letzte Hausnummer rechts: Nr. 34• LE: 19 letzte Hausnummer links: Nr. 19

versch. Seiten• RS: 16 erste Hausnummer rechts: Nr. 16 • LS: 11 erste Hausnummer links: Nr. 11• RE: 34 letzte Hausnummer rechts: Nr. 34• LE: 19 letzte Hausnummer links: Nr. 19• DF 2, VT 11 Einbahnstraße gilt für Fahrzeugtyp Auto• DF 4, VT 17 keine Durchfahrt für Busse

Relationship Codes• z.B. „1011“: Road element in built-up area Gebietseigenschaften

Relationship Codes• z.B. „1011“: Road element in built-up area Gebietseigenschaften• 2200: Grade Separated Crossing Über/-Unterführung

Attribute• Simple Attributes: bestehen aus einem Wert

• Composite (Zusammengesetzte) Attributes: Zusammenschluss mehrerer Attribute Satz von Sub-Attributes

• Restrictive Sub-Attributes (Beschränkte): - nicht eigenständig

• Restrictive Sub-Attributes (Beschränkte): - nicht eigenständig- Gültigkeit auf Wert eingeschränkt, der es festlegt

• Restrictive Sub-Attributes (Beschränkte): - nicht eigenständig- Gültigkeit auf Wert eingeschränkt, der es festlegt - erscheinen mit Sub-Attribute, das sie einschränken

• Segmented Attributes: verschiedene Teilabschnitte eines linienhaften Features weisen unterschiedliche Werte auf

Beispiel: Composite Attribute kombiniert mit Restrictive Sub-Attribute

Feature:Road Element

Attribute:Vehicle TypeWert: Truck

Sub-Attribute:Validity Period

Wert:7.00 – 9.00 Uhr

Attribute:Speed

RestrictionWert: 80 km/h

Wert:7.00 – 9.00 Uhr

Attribute:Speed

RestrictionWert: 80 km/h

Sub-Attribute:Validity Direction

Wert: both directions

0 150 170 330

Beispiel: Segmented Attribute

Von: 0Bis: 150Breite: 14

Von: 0Bis: 330Name: L597

Quelle: Walter

Relationships Catalogue

• Speicherung von Relationen:

– Beziehungen zwischen Objekten

– tlw. bessere Darstellung der Informationen als mit Attributen

– meist binäre Relationships (2 Features beteiligt)

– Beteiligung mehrerer Features auch möglich

– Beteiligung eines Features an mehreren Relationen

Relationen

• Prohibited Manoeuvre: Manöver eigentlich durchführbar, jedoch verboten; z.B. Abbiegeverbot

Relationen

• Restricted Manoeuvre: Manöver erlaubt aufgrund rechtlicher Hinweise (Verkehrsschilder)

Relationen

• Restricted Manoeuvre: Manöver erlaubt aufgrund rechtlicher Hinweise (Verkehrsschilder)

• Priority Manoeuvre: Manöver durch Vorfahrtsrechte erlaubt; z.B. implizit durch „Rechts vor Links“- Regel oder explizit durch Vorfahrtsschilder

Restricted Manoeuvre

Quelle: ISO/TC

4. GDF - ATKIS

Unterschiedliche Erfassung der Straßenverkehrssituationen führt zu beachtlichen Schwierigkeiten in der Zuordnung

4. GDF - ATKIS

1. Navtech – Teleatlas: unabhängige, unterschiedliche Datensätze in GDF, obwohl gleiches Datenmodell

4. GDF - ATKIS

1. Navtech – Teleatlas: unabhängige, unterschiedliche Datensätze in GDF, obwohl gleiches Datenmodell Doppelerfassung

4. GDF - ATKIS

2. GDF- ATKIS: - verschiedene Ziele, Zwecke und Anwendungsbereiche (Verkehrstelematik – Topographie)

4. GDF - ATKIS

2. GDF- ATKIS: - verschiedene Ziele, Zwecke und Anwendungsbereiche (Verkehrstelematik – Topographie) - im Maßstab 1:25.000 gr. Übereinstimmung

Vergleich der Datensätze

Quelle: www.ifp.uni-stuttgart.de

5. Zukunft von GDF

• Bedarf an einheitlichem, wandlungsfähigen GDF-Standard steigt

5. Zukunft von GDF

• Bedarf an einheitlichem, wandlungsfähigen GDF-Standard steigt• Internationale Akzeptanz: GDF ist fortgeschrittener als der

Amerikanische (SDTS) oder der Japanische (JDS) Standard

5. Zukunft von GDF

Amerikanische (SDTS) oder der Japanische (JDS) Standard• Verbesserung: - Benutzerfreundlicheres Kartendisplay (z.B. 3-D

Objekte) - online Datenzustellung

5. Zukunft von GDF

Neue Version durch ISO/TC Working Group entwickelt in 2003:

5. Zukunft von GDF

Neue Version durch ISO/TC Working Group entwickelt in 2003:

XGDF (eXtended GDF)

Literatur

• ISO/DIS 14825 Intelligent Transport systems - Geographic Data Files (GDF) - Overall data specification von ISO/TC 204

• „The reference in digital mapping“ von TeleAtlas• „ISO-GDF“ – The Geographic World Standard for ITS von TeleAtlas • http://www.ertico.com/links/gdf/gdfintro/gdfincon.htm• http://www.ertico.com/links/gdf/gdfdoc/gdfdocon.htm • „Zuordnung von raumbezogenen Daten am Beispiel der Datenmodelle ATKIS

und GDF“ von Volker Walter (Dissertation)• http://www.uni-stuttgart.de/iagb/publikation/darbeit/doerte/all/node11.html• http://www.ifp.uni-stuttgart.de/forschung/gis/Matching/matching.htm

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