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Visualisierung Mount Hood Diplomarbeit - Marc Dobler Vermessungsingenieur, ETH Zürich Ausgeführt am Institut für Kartographie der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich Unter der Leitung von Prof. Dr. L. Hurni und der Betreuung durch Ch. Häberling Februar 2002

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Visualisierung Mount Hood

Diplomarbeit - Marc DoblerVermessungsingenieur, ETH Zürich

Ausgeführt am Institut für Kartographieder Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich

Unter der Leitung von Prof. Dr. L. Hurniund der Betreuung durch Ch. Häberling

Februar 2002

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VISUALISIERUNG MOUNT HOOD

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Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung _____________________________________61.1. Problematik ___________________________________________________ 6

1.2. Ziele_________________________________________________________ 6

2. Visualisierung __________________________________72.1. Visualisierung in der modernen Kartographie ________________________ 7

2.2. Geovisualisierung ______________________________________________ 8

2.3. 3D-Visualisierung ______________________________________________ 8

3. 3D-Kartographie ________________________________93.1. Wandel in der Kartographie ______________________________________ 9

3.2. Heutige Situation_______________________________________________ 9

3.3. Dreidimensionale Gebirgskarten _________________________________ 10

3.4. 3D-Webkartographie___________________________________________ 11

3.5. Panorama ___________________________________________________ 12

3.6. Digitales Panorama____________________________________________ 14

4. Mount Hood___________________________________15

5. Arbeitsmittel __________________________________165.1. Hardware____________________________________________________ 16

5.2. Software ____________________________________________________ 17

6. Grundlagedaten________________________________186.1. Höhenmodelle________________________________________________ 18

6.2. Topographische Karte__________________________________________ 18

6.3. Orthophotos _________________________________________________ 19

6.4. Vektordaten__________________________________________________ 19

6.5. Zusätzliche Daten _____________________________________________ 20

INHALTSVERZEICHNIS

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7. World Construction Set__________________________217.1. Datenimport und Verarbeitung ___________________________________ 21

7.2. Effekte______________________________________________________ 22

7.3. Höhenkurven_________________________________________________ 23

7.4. 3D-Objekte __________________________________________________ 23

7.5. Foliages_____________________________________________________ 24

7.6. Texturen ____________________________________________________ 25

7.7. ColorMap____________________________________________________ 27

7.8. Perspektivische Ansichten ______________________________________ 28

7.9. Animationen _________________________________________________ 29

8. QuickTime VR _________________________________308.1. QuickTime VR Panorama_______________________________________ 30

8.2. QuickTime VR Objektansicht ____________________________________ 31

9. Diskussion Datenakquisition _____________________329.1. Datenformate ________________________________________________ 32

9.2. Dateninhalt __________________________________________________ 33

10. Diskussion Resultate ___________________________3410.1.Perspektivische Ansichten ______________________________________ 34

10.2.Animationen _________________________________________________ 36

10.3.QuickTime VR________________________________________________ 36

11. Präsentation im Internet _________________________3711.1.Einleitung____________________________________________________ 37

11.2.Aufbau______________________________________________________ 37

11.3.Hauptebenen_________________________________________________ 38

11.4.Probleme____________________________________________________ 39

12. Schlussbemerkung _____________________________40

13. Glossar ______________________________________41

14. Literaturverzeichnis_____________________________42

INHALTSVERZEICHNIS

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Anhang A: Flussdiagramme _________________________44A.1. Flussdiagramm Perspektivische Ansichten _________________________ 44

A.2. Flussdiagramm QuickTime VR Panoramas _________________________ 45

A.3. Flussdiagramm QuickTime Movies________________________________ 46

A.4. Strukturschema Homepage _____________________________________ 47

Anhang B: Grundlagedaten _________________________48B.1. Vector Linework_______________________________________________ 48

B.2. USGS Topographic Map________________________________________ 49

B.3. USGS Topographic Map combined with Orthophoto __________________ 50

B.4. Oregon Road & Recreation Atlas _________________________________ 51

B.5. Precipitation Map______________________________________________ 52

Anhang C: Perspektivische Ansichten _________________53

Anhang D: Panoramen _____________________________61

Anhang E: Homepage ______________________________62E.1. Home_______________________________________________________ 62

E.2. Perspektivische Ansicht ________________________________________ 63

E.3. Panorama ___________________________________________________ 64

E.4. Animation____________________________________________________ 65

E.5. Daten _______________________________________________________ 66

E.6. Impressum___________________________________________________ 67

Abbildungsverzeichnis _____________________________68

INHALTSVERZEICHNIS

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Zusammenfassung

Immer mehr werden digitale Höhenmodelle in der Kartographie für3D-Visualisierungen verwendet. Auch digitale Geodaten sind vermehrtvorhanden. Durch Überlagerung von Raster- oder Vektordatenkönnen aussagekräftige perspektivische Ansichten entstehen. Esbesteht somit die Möglichkeit beliebige Themen in einer drei-dimensionalen Umgebung zu visualisieren.

Die vorliegende Arbeit entstand am Institut für Kartographie derETH Zürich im Rahmen einer Diplomarbeit. Mit vorhandenen Geo-datensätzen wurden unterschiedlichste perspektivische Abbildungen,virtuelle Panoramen und Animationen erzeugt. Schliesslich wurden dieResultate mittels Homepage zu einer Visualisierungsplattformgestaltet. Sie sollen am Mountain Cartography Workshop am MountHood, Oregon (USA) vom 15. – 19. Mai diskutiert werden.

Als weitere Ziele galt es die vorhandenen Kenntnisse in der 3D-Visualisierung mit World Construction Set zu vertiefen, neuePräsentationsmöglichkeiten kennen zu lernen und mit HTML Web-seiten zu programmieren. Dabei war die Einarbeitung in dieQuickTime VR-Technologie und die Erstellung von Animationen undPanoramen nötig.

http://www.karto.ethz.ch/dobler/mthood

Abstract

Digital Elevation Models are used in cartography for thevisualization of the terrain. Significant 3D-visualizations can beachieved by overlaying of raster graphics or vector data. So there isthe possibility of getting visualized different themes in a threedimensional environment.

The present work was developed at the Institute of Cartography ofthe ETH Zurich in the context of the diploma thesis. With the availabledata different kinds of perspective images, virtual panoramas andanimations have been generated. Finally all the results have beenpublished on a homepage and will be discussed at the MountainCartography Workshop at Mount Hood.

For me it was considered to delve the existing knowledge in 3D-visualsization with World Construction Set, getting know new forms ofpresentations and learn creating websites with HTML.

ZUSAMMENFASSUNG

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1. Einleitung

1.1. Problematik

Im Mai 2002 findet am Mt. Hood, einem Vulkan in Oregon/USA,ein Workshop über Hochgebirgskartographie statt. Es sollen dortunter anderem verschiedene Darstellungstechniken von Hochgebirgs-karten und kartenverwandten Darstellungen präsentiert und disku-tiert werden. Dazu werden auf der Website des Workshops diverseGeodaten zur Verfügung gestellt. Mit welchen Daten und mit welchenHilfsmitteln im voraus gearbeitet werden soll, kann jeder Teilnehmerfür sich selber entscheiden. Von jeder Arbeit wird eine Präsentationam Workshop erwartet, die dann als Anregung für weitere Arbeitenoder als Grundlage für Diskussionen im Bereich der Hochgebirgs-kartographie dienen soll.

1.2. Ziele

Von der Workshopleitung stehen die Datensätze übers Internet zurfreien Verfügung. Daneben gilt es weitere Datensätze zu suchen.Folgende Ziele sollen mit dieser Arbeit erreicht werden:

- Generierung von 3D-Visualisierungen der Mt. Hood Geodaten (DHM1,Orthophoto2, Topographische Karten, Vektordaten)

- Darstellung der unterschiedlichen Datensätze und Kombinationen ingleichen perspektivischen Ansichten (Themen zum Vergleichen)

- Erzeugung unterschiedlicher Perspektiven3

- Erstellung von Panoramen (interaktive 360° Ansichten)- Berechnung von Animationen in Form von fly-by-Sequenzen- Erstellung einer Homepage zur Präsentation der Ansichten und

Animationen (Web-Programmierung mit HTML4)

Dabei kommen folgende Verarbeitungsschritte im gesamten Arbeits-ablauf vor:

- Datenakquisition und Datensuche- Formatumwandlungen und Bildbearbeitung- Bearbeitung und Umwandlung von GIS-Daten- Generierung von perspektivischen Ansichten mit 3D-Visualisierungs-

software- Einarbeitung in die QuickTime VR5 Technologie- Berechnung und Erstellung von Animationen/Panoramen- Webprogrammierung und Webdarstellung mit HTML

1 DHM: Digitales Höhenmodell2 Orthophoto: Siehe Glossar Seite 413 Perspektive: Siehe Glossar Seite 414 HTML: Hypertext Markup Language5 VR: Virtual Reality = Virtuelle Realität

1. EINLEITUNG

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2. Visualisierung

Eine der zentralen Aufgaben dieser Arbeit ist die Abbildung vondigitalen Geodaten in zweidimensionalen Bildern, oder allgemeingesprochen „Visualisierungen“. Folgende Definitionen können zurBegriffserklärung dienen:

- to form a mental vision, image or picture of (something notvisible or present to the sight); to make visible to the mind orimagination [Definition Oxford English Dictionary 1984]

- Aufbereitung von Information mit vor allem bildlichen Mittelnund deren Wahrnehmung [Brockhaus in einem Band 2000]

- Computer Graphik, aber nicht photorealistisches Rendern6

Allgemein betrachtet kann man unter Visualisierung die Dar-stellung eines Sachverhaltes, einer Idee oder geistigen Vision in einefür die menschliche Vorstellungskraft und das menschliche Augesichtbare Form verstehen. Die Visualisierung ermöglicht eine Auf-bereitung und Darstellung nicht sichtbarer oder schwer vorstellbarerDinge. Dies bedeutet eine Optimierung der Darstellung für dieInformationsaufnahme mit dem Auge.

2.1. Visualisierung in der modernen Kartographie

In den letzten Jahren konnte eine dynamische Entwicklung in denBereichen der Geodatenerhebung, -verwaltung, -analyse und -visuali-sierung verfolgt werden. Besonders die Visualisierung hat sich alsakzeptable Methode wissenschaftlicher Tätigkeit etabliert. Die Ent-wicklung spiegelt sich bei den raschen Fortschritten im Multimedia-Bereich wieder. Die Folge davon ist eine erhöhte Herausgabeanimierter Karten und Visualisierungen.

Die Visualisierung bietet einen moderneren Weg der kartographi-schen Darstellung, welche die Aufmerksamkeit zwischen visuellerKommunikation und visuellem Denken ausbalanciert. Sie setzt sichzusammen aus der Erkennung (Analyse und Anwendung), derKommunikation (neue Darstellungstechniken) und neuen Computer-technologien. Die Visualisierung ist ein Teil der digitalen Karto-graphie. Der Computer ermöglicht dabei Bewegungen, Änderungen,verschiedene Ansichten der gleichen Daten, Interaktivität zwischenBenützer und Karte, Realismus (3D-Stereobilder), scheinbare Realität(Generierung von Landschaften) und die Mischung von Karten mitanderen Grafiken, Text und Ton. [9]

6 Rendern: Siehe Glossar Seite 41

2. VISUALISIERUNG

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2.2. Geovisualisierung

Neben digitalen Karten haben sich interaktive, virtuelleUmgebungen etabliert, die für die Präsentation von Geodateneingesetzt werden. Vor allem im World Wide Web (WWW) werdendynamische und interaktive Geodaten innerhalb von Karten weiter-gegeben. Visualisieren („etwas sichtbar machen“) von georäumlichenStrukturen war schon immer die Aufgabe der Kartographie.Geovisualisierung integriert methodische und technische Ansätze ausder Kartographie, Bildverarbeitung, Informationsvisualisierung undgeographischer Informationssysteme, mit dem Ziel, Methoden undWerkzeuge für die Exploration, Analyse und Präsentation vonGeodaten bereitzustellen. [9] In einer Geovisualisierungsumgebungwerden visuelle Darstellungen und Karten eingesetzt, um visuellesDenken über georäumliche Eigenschaften und Beziehungen zusimulieren. Der Einsatz neuer Visualisierungstechnologien erlaubt esdem Anwender Fragen zu stellen, die zuvor nicht gestellt werdenkonnten. [7]

2.3. 3D-Visualisierung

Die 3D-Visualisierung mit Hilfe des Computers in einem digitalenRaum bietet Möglichkeiten, die weit über die des klassischen Modellshinausgehen. Eine dreidimensionale Visualisierung stellt eineMischung der Wesenselemente des Modellbaus, der Malerei und derPhotographie zur Verfügung. Die Präsentationsmöglichkeiten sindvielschichtiger als bei einer reinen Betrachtung.

Gemäss Rüdiger Mach [10] liegen die Nutzen der 3D-Visualisierungim Folgendem:

- «Man ist in der Lage, das erstellte Modell von verschiedenenSeiten zu betrachten.»

- «Es besteht die Möglichkeit der Interaktion mit drei-dimensionalen Daten.»

- «Man kann Problemstellen dreidimensional besser darstellen.»- «3D-Visualisierung ermöglicht eine ingenieurgemässe Analyse.»- «Man kann Nicht-Sachverständigen Inhalte besser verständlich

machen.»- «Inhalt und Konzepte lassen sich besser verkaufen.»

2. VISUALISIERUNG

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3. 3D-Kartographie

3.1. Wandel in der Kartographie

Gerade im Zeitalter der modernen elektronischen Daten-verarbeitung und der multimedialen Umsetzung raumbezogenerPhänomene, ergeben sich für die Kartographie neue Wege undPerspektiven wie zum Beispiel die «3D-Kartographie». Die multi-medialen Präsentationsmöglichkeiten und der Einfluss der rasantentechnologischen Entwicklung müssen auch durch die Kartographieabgedeckt werden. Dabei handelt es sich nicht mehr um Karten imeigentlichen Sinne, sondern vermehrt um kartenverwandte Produkte.

Heutzutage können mit Hilfe der modernen Technik aus demBereich der Computergraphik und dem Einsatz von GIS7 zurAufbereitung von Daten, sowohl die bisherigen Darstellungen im 2D-Bereich, als auch die neueren Möglichkeiten im 3D-Bereich abgedecktwerden. Neben der neuen Darstellungsweise in der dritten Dimensiongibt es auch neue Präsentationsformen der kartenverwandtenProdukte, wie beispielsweise Animationen, Multimediasysteme undVirtual Reality8-Anwendungen. [8]

Eine weitere Entwicklung sind dynamische, interaktive 3D-Karten.Kartenverwandte Darstellungen in virtuellen dreidimensionalen Land-schaften erlauben die Interaktion zwischen Benutzer und Karten. DerBenutzer kann die Darstellung der Karte beeinflussen und nachseinen eigenen Wünschen gestalten. Häufig kann dabei Standpunktund Kartenausschnitt gewählt werden. Unter dynamischen Kartenversteht man zum Beispiel die „Level-of-Detail“-Anpassung an dieEntfernung der Kamera zum Geoobjekt oder Texturlinsen für gezielteAusblendung beziehungsweise Hervorhebung von Informationen.

3.2. Heutige Situation

Die Forschung auf dem Gebiet mit topographischen 3D-Karten istebenfalls in vollem Gange. Es ist bereits möglich mit der Überlagerungvon Rasterbildern auf ein Digitales Höhenmodell (DHM) in sekunden-schnelle virtuelle Landschaften zu generieren. Jedoch ist dies bei derIntegration von Vektordaten, zum Beispiel aus einem GIS heraus,noch nicht ohne weiteres der Fall. Aus der Kombination von vektoriellstrukturierten Geodaten mit einem DHM entsteht eine sogenannte„Topographische 3D-Karte“. Der Begriff Topographische 3D-Karte wirdgemäss Häberling folgendermassen definiert:

7 GIS: Geographisches Informations System8 Virtual Reality: Siehe Glossar Seite 41

3. 3D-KARTOGRAPHIE

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„Unter einer Topographischen 3D-Karte soll eine bildhafteDarstellung eines Geländeausschnittes in perspektivischer Schräg-ansicht mit topographischer Oberflächeninformation verstandenwerden. Es handelt sich dabei nach wie vor um eine kartenverwandteDarstellung, sind doch verschiedene für eine Karte notwendigeKriterien, wie konstante Massstäblichkeit, Messbarkeit oder unein-geschränkte Objektlokalisierung im Kartenbild, nach wie vor nichterfüllt.“ [4]

Die nicht konstante Massstäblichkeit und ungenügendeLokalisierung sind noch die Schwachstellen bei diesen karten-verwandten Darstellungen. Zudem werden durch die perspektivischeAnsicht Daten verdeckt. Der Nutzen von 3D-Visualisierungenbeschränkt sich nicht nur auf touristische Zwecke. Durch denEinbezug von vektoriellen Geodaten wird diese Technik vor allemauch bei Planern und Architekten ihre Anwendung finden. Oft fehlteine realistische, visuelle Darstellung der Landschaft, wie man siekennt oder aus eigener Anschauung her einschätzen kann.

Computergraphische 3D-Visualisierungen konnten sich bis heutenoch nicht durchsetzen, in Zukunft aber werden sie sich durchsetzen.Denn die Vorteile dieser Technik sind klar erkennbar. [5]

3.3. Dreidimensionale Gebirgskarten

Die Gebirgskartographie ist in den letzten Jahren zu einembeliebten Arbeitsfeld der Kartographie geworden. Gerade inMitteleuropa verbringen sehr viele Leute ihre Zeit in den Bergregionenbeim Wandern, Klettern oder Skifahren. Mit den Möglichkeiten derComputertechnik zur Generierung von dreidimensionalen Karto-graphiemodellen können auch Gebirgskarten ein interessantes Ein-satzgebiet darstellen. Gerade für Bergregionen gibt es interessanteObjekte für solche Visualisierungen:

- Wanderwege und Bergtouren- Berggipfel und Täler- Berghütten und Zufluchtsorte- Bergbahnen- Aussichtspunkte- Zufahrtsstrassen, Parkplätze, Bahnlinien und Bahnhöfe- Skipisten im Winter

3. 3D-KARTOGRAPHIE

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Daneben wird der Eindruck einer Landschaft auch von derBodenbedeckung, dem Gewässernetz und administrativen Grenzenbeeinflusst. Die Gebirgswelt sollte eigentlich saisonabhängigpräsentiert werden: für Spätherbst und Winter mit schneebedeckterOberfläche, für Frühling und Frühsommer mit viel Schnee in denBergen und aufkommender Vegetation im Tal, und schliesslich nochfür den Spätsommer mit Schnee nur noch auf den höchsten Gipfeln.[14]

3.4. 3D-Webkartographie

Das Internet hat sich als sehr bedeutendes Medium zurPräsentation von Geodaten entwickelt. Einerseits sind immer mehrKarten zu verschiedensten Themen abrufbar. Andererseits hat auchdie Qualität der Abbildungen stark zugenommen, wie zum Beispielinteraktive Karten in Real Time9-Technologie. Dabei kommt auch diedritte Dimension immer mehr auf, sei es nun durch einfache oderinteraktive 3D-Karten, virtuelle Welten oder Animationen. DasInternet ist das geeignete Medium, um solche kartenverwandtenDarstellungen zu präsentieren und zu verbreiten.

Aber natürlich hat das Internet als Medium zur Karten-präsentation, neben vielen interessanten Vorteilen auch einigeNachteile. Zu den Vorteilen gehört, dass man fast unbeschränkteHintergrundinformationen zu einer Karte oder einzelnen Karten-objekten beifügen kann. Zu den Nachteilen zählt sicherlich dasphysische Design der darzustellenden Daten, bezüglich der Daten-menge und Anzeigegrösse (Dimension). Niemand wartet gerne langefür „Downloads“. Und diese Anzeigegrösse beschränkt sich auf dieBildschirmgrösse. [6]

9 Real Time: Echtzeit

3. 3D-KARTOGRAPHIE

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3.5. Panorama

Das Wort Panorama stammt ursprünglich aus dem griechischen,„pân“ bedeutet „alles“ und „hòrâma“ bedeutet „sehen“. Demnach kannPanorama mit „alles sehen“ übersetzt werden, oder andersausgedrückt „All-Ansicht“. Das frühere perspektivische Festhalteneines Gebirges in einer Zeichnung entspricht dem heutigen Trend derVisualisierung. Das Panorama ist dabei naturgemäss horizontalangelegt, erfasst den Horizont, Gipfel und Landschaftsobjekte. DasPanorama vermittelt Weite und wurde als Sinnbild des Freiseins undder Sehnsucht angesehen.

Heute versteht man unter einem Panorama einen Rundblick, einenAusblick oder ein Rundgemälde (Vortäuschung einer Landschaft). DasWort «Panorama» wird vielfach als Bezeichnung für etwas verwendet,mit (oder bei) dem man mehr sehen kann als üblich, zum Beispiel einPanoramawagen im Eisenbahnjargon. Ein Panorama umfasst Seh-winkel, welche ein menschliches Auge nicht mehr mit einem Blickerfassen kann.

Ein Panorama gibt die Gestalt des Raumes wieder und gehört daherzu den kartenverwandten Darstellungen. Im Gegensatz zu einer Karte,welche das Gelände im Grundriss darstellt, zeigt ein Panorama diesesim Aufriss. Das Relief wiederum ist eine plastische Kopie vomGelände. [2]

3. 3D-KARTOGRAPHIE

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Neben den verschiedenen Bezeichnungen für Panoramen,Gebirgspanorama oder Alpenpanorama, gibt es auch Panorama-bezeichnungen, die den verschiedenen technischen GesichtspunktenRechnung tragen.

Vertikalpanorama: Ein Vertikalpanorama ist eine zentralper-spektivische Projektion auf die Innenseite eines lotrecht stehendenZylinders, mit einem Öffnungswinkel zwischen 90° und 360°.

Abbildung 1: Vertikalpanorama

Horizontalpanorama: Ergibt sich aus einer senkrechten Projektionauf eine horizontale Bildebene, in deren Zentrum sich der Betrachterbefindet. Die Landschaft erscheint als Kreisfläche oder als Kreisring,der natürliche Horizont als deren Rand.

Abbildung 2: Horizontalpanorama

Vogelschaupanorama: Ist eine parallel- oder zentralperspektivischePanoramadarstellung schräg von oben, wodurch Informationen zumGrundriss des Geländes, wie auch zum Aufriss enthalten sind. [3]

Abbildung 3: Vogelschaupanorama

3. 3D-KARTOGRAPHIE

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3.6. Digitales Panorama

Landschaften wurden durch drei Grundformen topographischerModelle dargestellt: durch das Relief, die Karte und dieAnsichtszeichnung beziehungsweise das Panorama. Im digitalenZeitalter kommt jetzt noch eine vierte Grundform dazu, indem mansich numerischer und zahlenbasierter Modelle der Wirklichkeitbedient. Zur Erstellung eines digitalen Panoramas braucht es dreiKomponenten: (1) Zunächst müssen die topographischenInformationen des darzustellenden Gebietes in numerischer Formvorhanden sein. (2) Ferner braucht es geeignete Software um darausLandschaftsbilder zu berechnen, und schliesslich (3) werdenleistungsfähige Computer für die effiziente Verarbeitung riesigerDatenmengen benötigt. Aus dem digitalen Landschaftsmodell(Geländemodell plus topographische Informationen) kann alsFolgeprodukt ein Panorama resultieren. Das zugrunde liegendeLandschaftsmodell ist für die Qualität des digitalen Panoramas vonentscheidender Bedeutung. Eine Qualitätssteigerung hängt besondersvon der Maschenweite des digitalen Geländemodells ab.

Eine Landkarte ist zwar ein nach exakten mathematisch-geometrischen Projektionen erstelltes Landschaftsbild. Es ist jedochnie möglich, ein Gebiet genau so zu betrachten, wie es in einerLandkarte dargestellt ist. Dazu müsste man sich in unendlich weiteHöhen begeben können. Deshalb kommt vermehrt der Wunsch nachtopographischen Modellen auf, welche uns die Landschaft so zeigen,wie wir sie erleben, nämlich von unserem eigenen Standort aus, mitdirekter Darstellung der dritten Dimension. Das Panorama magdiesen Wunsch erfüllen, indem es die natürliche menschlicheWahrnehmungsweise direkt umsetzt.

Die Palette digitaler Darstellungsmöglichkeiten ist sehr breit. DieVielfalt lässt sich aber nochmals steigern, wenn zusätzlich zumHöhenmodell weitere Datensätze hinzugenommen werden. DieKombination künstlich erzeugter Landschaftsobjekte, wie Bäume oderHäuser, zusammen mit Höhen- und Bilddaten, ergeben Bilder, welchephotorealistisch wirken. Zusätzlich können auch noch Wettereinflüssesimuliert werden, wie Wolken, Dunst oder Nebel.

Panoramen werden heute als „kartenverwandte Darstellungen“klassiert. Durch die zukünftig mit noch geringerem Aufwand aus denDaten ableitbaren Darstellungen wird man sich immer mehr an einevermehrten Verbreitung von perspektivischen Abbildungen gewöhnenmüssen. [17]

3. 3D-KARTOGRAPHIE

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4. Mount Hood

Der Mount Hood liegt im mittleren Norden von Oregon, ca. 50Meilen oder 80 Kilometer Luftlinie östlich von Portland. Mit seinen11`245ft oder 3426m ist er der höchste Berg in Oregon, und erst nochein Vulkan, der 1865 seine bisher letzte Aktivität gezeigt hat.

Abbildung 4: Karte Nordamerika, beziehungsweise Karte Oregon

Mount Hood: Geog. Breite: 45.374° NGeog. Länge: 121.694° WHöhe: 3426m (11`245ft )

Der Mount Hood National Forest ist ein ganzjährig geöffnetesSchutzgebiet mit fünf Wilderness-Gebieten, herrlichen Fisch- undCampingplätzen sowie unendlich vielen Wanderwegen und Skipisten.Auf der Südflanke des Mount Hood befindet sich die majestätischeTimberline Lodge, eine nationale, historische Sehenswürdigkeit undKönig unter Oregons vielen Bergferienorten. Während dem ganzenJahr hindurch sind Skifahrer, Kletterer und sonstige Besucher zuGast.

Von der Timberline Lodge aus hat man Zugang zu mehrerengrossartigen Skigebieten. Im Sommer wird es vom U.S. Ski Team alsTrainingsort genutzt, denn ausser zwei Wochen im Oktober ist dasSkigebiet das ganze Jahr hindurch geöffnet, was zugleich die längsteSkisaison in Nordamerika bedeutet. [13]

Abbildung 5: Mt. Hood & Lost Lake beziehungsweise Timberline Lodge

4. MOUNT HOOD

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5. Arbeitsmittel

5.1. Hardware

Als Hardware stand ein 933 MHz Pentium III Rechner mit 512MByte RAM zur Verfügung. Auf den lokalen Laufwerken standen biszu 25 GByte Speicherplatz bereit. Daneben ist der PC mit dem lokalenNetzwerk des Instituts für Kartographie verbunden. Die GraphikkarteELSA GLADIAC MX ist mit 32 MByte ausgestattet. Es wurde an einem19’’-Bildschirm und mit dem Betriebssystem Windows NT 4.0gearbeitet. Für das Scannen von Bildmaterial stand ein DIN A3 Dual-Scanner von Agfa zur Verfügung.

Um die intensive Rechenzeit während des Renderns anderweitigoptimal nutzen zu können, wurde zudem noch mit einem weiteren PCgearbeitet, an einem 500 MHz Pentium III Rechner mit 256 MByteRAM, 3.9 GByte lokalem Speicher, Verbindung zum lokalen Netzwerkdes Instituts für Kartographie, einer Graphikkarte Matrox GraphicMillenium 400 AGP mit 32 MByte Speicher.

Gewisse Arbeiten, welche vor allem die Erstellung von QuickTimeVR Panoramen und Movies betrafen, wurden auf einem PowerMacintosh 7300/166 mit dem Betriebssystem Mac OS9 und 96 MByteinternem Speicher durchgeführt.

5. ARBEITSMITTEL

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5.2. Software

Für die verschiedenen Verarbeitungsschritte wurden nachfolgendeProgramme verwendet.

Zur Bildbearbeitung:

- Photoshop Version 5.5 und 6.0 von ADOBE- Illustrator 9.0 von ADOBE- Irfan View 3.51, Freeware von IRFAN SKILJAN- MrSID Viewer, Version 2.0.0.50 von INTERNATIONAL LAND SYSTEMS

Zur GIS-Datenverarbeitung:

- ArcView 3.2 vom ENVIRONMENTAL SYSTEMS RESEARCH INSTITUTE- DLG Viewer, Version 3.7 vom USGS

Für dreidimensionale perspektivische Darstellungen:

- World Construction Set 4.5 von QUESTAR PRODUCTIONS- 3D Studio Max, Version R 3.1 von AUTODESK

Für Animationen und Panoramen:

- QuickTimePlayer von APPLE- The VR Worx 2.0 Demo von TOOLBOX- MainActor Sequenzer Version 3.65 von MAINCONCEPT GMBH- Make2Panorama von APPLE- VR Edit Object von APPLE

Zur Erstellung einer Homepage:

- Internet Explorer 5.5 von MICROSOFT- Netscape 6 von NETSCAPE- 1st Page 2000 HTML Editor von EVRSOFT

5. ARBEITSMITTEL

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6. Grundlagedaten

6.1. Höhenmodelle

Für die Mount Hood-Region standen auf der Website des MountainCartography Workshop die digitalen Höhenmodelle (DEM10) desUSGS11 zur Verfügung, aufgeteilt in Kacheln gemäss den 6Kartenblättern. Es bestand die Auswahlmöglichkeit zwischen einerRasterweite von 10m oder 30m. Die Daten liegen im DEM-Format vor,welches direkt vom WCS12 gelesen werden kann. So fiel der Import insWCS leicht, anhand eines Tools, das extra fürs Auslesen von USGSHöhenmodellen (Data à Extract USGS DEM à Select Files à Exract)bestimmt ist. In diesem Fall wurden alle 6 Files gleichzeitig eingelesenund danach als gesamtheitliches und georeferenziertes Höhenmodellangezeigt. Wie üblich ergaben sich beim Import in WCS Fehler,sogenannte „Spikes“, und zwar dort, wo die ursprünglichen 6Höhenmodelle zusammengesetzt wurden. In Ost-West-Richtungwaren diese ziemlich gross und wirkten störend. Glücklicherweisekonnten sie aber einfach eliminiert werden, indem in WCS im TerrainParameter Editor beim Feld Slope Factor der Wert gegen 1 hinreduziert wurde. Der Nachteil dieser Methode wurde erst beimÜberlagern von ColorMaps sichtbar, wo an diesen Stellen einschwarzer Balken sichtbar wird.

6.2. Topographische Karte

Diese werden auch vom USGS gratis angeboten und lagen alsRastergraphik (DRG13) im TIF-Format vor. Sie waren ebenfalls auf 6Kartenblätter aufgeteilt. Sie waren einfach mit Photoshop lesbar undauch editierbar. Die Auflösung der DRG‘s erschien auf den erstenBlick grob. Auch enthielten die farbigen Karten kein Relief. An denRändern der Kartenblätter traten Überlappungen auf. Somit war einlückenloses Zusammensetzen in Photoshop gut ausführbar. Diezusammengesetzte Karte übers gesamte Gebiet musste nun noch umetwa 1.5° im Uhrzeigersinn gedreht werden, da die ursprünglichenKarten, wahrscheinlich aufgrund der unterschiedlichen Projektion,verdreht vorlagen. Die gesamte topographische Karte wurde auf dieentsprechende Grösse zugeschnitten, so dass sich annähernd dergleiche Ausschnitt wie beim Höhenmodell ergab. Da die Karte späterins WCS als ColorMap überlagert wurde, musste die Datei unbedingtim RGB-Farbmodus vorliegen. Aufgrund des benötigten Speicher-platzes musste die Datei noch in ihrer Auflösung reduziert werden.

10 DEM: Digital Elevation Model11 USGS: United States Geological Survey12 WCS: World Construction Set13 DRG: Digital Raster Graphics

6. GRUNDLAGEDATEN

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6.3. Orthophotos

Zu Beginn standen nur zwei Orthophotos über die Mount Hood-Region zur Verfügung (Mount Hood North und Mount Hood South ).dafür in exzellenter Auflösung. Ausserdem sind die Aufnahmen nur inschwarz-weiss. Für das Projekt wären aber Orthophotos über dasganze Gebiet und wenn möglich auch noch in Farbe wünschenswert.Über das Oregon Geospatial Data Clearinghouse14 kommt man zu denDigital Ortho Quads (DOQ15) für Oregon16. Dort sind die Orthophotosfür alle Quads im MrSid-Format abgespeichert. Das MrSid-Formatzeichnet sich dadurch aus, dass es Karten und Bilder inausgezeichneter Auflösung fürs Internet ressourcensparend speichert.Dank der Freeware MrSid-Viewer konnten die Orthophotos mitbeliebiger Auflösung exportiert (TIF-Format) werden. Für diese Arbeitwurde die Auflösung um das Achtfache verringert. Wie schon dietopographische Karte mussten auch die Orthophotos im Photoshop zueiner Einheit zusammengefügt werden, um später als ColorMap inWCS verwendet werden zu können.

6.4. Vektordaten

Digitale Vektordaten des USGS repräsentieren den karto-graphischen Inhalt und sind von topographischen Karten oder durchdie Benützung von Luftaufnahmen sowohl manuell als auchautomatisch digitalisiert worden. Die hier verwendeten Daten sindaus den topographischen Karten 1:100`000 erzeugt worden. Sie sindals Digital Line Graphs (DLG17) gespeichert und in folgende Themenunterteilt:

- Boundaries:- Hydrography:- Transportation:

Staatsgrenzen, County Grenzen, sonstige AbgrenzungenFlüsse, SeenStrassen, Eisenbahn, Stromleitungen, Bergbahnen

Die anfängliche Befürchtung, mit den Vektordaten am meistenSchwierigkeiten zu bekommen, hat sich zum Glück als ungerecht-fertigt erwiesen. Im Gegenteil waren die Vektordaten ganz einfach insWCS zu importieren. Sie wurden mittels dem DLG-Import geo-referenziert eingefügt, mit all den zugehörigen Attributen. Das einzigewirkliche Problem bestand darin, dass sie aufgrund der unter-schiedlichen Massstäbe nicht die gleiche Blatteinteilung besassen. Somusste nach dem Import ein Teil der Vektoren wieder gelöscht oderbearbeitet werden.

14 Quelle: http://www.sscgis.state.or.us/data/alphalist15 DOQ: Digital Orthophoto Quads16 Quelle: http://www.odf.state.or.us/gis/doq.html17 DLG: Digital Line Graphs

6. GRUNDLAGEDATEN

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6.5. Zusätzliche Daten

- Oregon Road & Recreation Atlas: Der Ausschnitt mit dem Mt.Hood und Umgebung wurde auf dem A3 Scanner von Agfa amInstitut mit 500dpi eingescannt18. Es entstanden 2 Files, da dasGebiet nicht auf einer einzigen Karte ganzheitlich enthalten ist.Somit erfolgte ein Zusammensetzen mittels Photoshop. Es kamerschwerend noch dazu, den richtigen Ausschnitt zu begrenzen,damit er in etwa den Proportionen des Höhenmodells entsprach.

- Farbiges Satellitenbild: Von einer NASA19-Website20 könnenfarbige Satellitenbilder im MrSid-Format kostenlos bezogen werden.Dabei handelt es sich um eine grossflächige Aufnahme derWestküste der USA. Im MrSid-Viewer wurde der ungefähreAusschnitt bestimmt und mit der gleichen Auflösung wie dieOrthophotos im TIF-Format exportiert. Es erwies sich als ziemlichschwierig, den gleichen Ausschnitt zu bestimmen, in welchem dasHöhenmodell vorliegt. Ausserdem bestand das Bild nicht ganz ausnatürlichen Farben. So erschien der Mt. Hood in Blau und Violett.Aus diesem Grund wurde auf die Verwendung dieses Satelliten-bildes verzichtet.

- Weitere Vektordaten: Das Oregon Geospatial Data Clearing-house21 verfügt über viele weitere Vektordaten. Eine kleineAuswahl davon wurde ebenfalls für diese Arbeit noch verwendet:

- Waldgrenzen: Flächen mit verschiedenen Waldtypen- Geografische Namen: Punkte für Beschriftungen

Diese Vektordaten lagen alle als ArcView-Shapefiles vor. Mit Hilfeder Vektordaten über die Blatteinteilung konnte für jedes Thema derbenötigte Ausschnitt zugeschnitten werden (GeoProcessing Wizard àClip Theme). Die Shapefiles wurden in DXF-Files umgewandelt umdann ins WCS importiert zu werden. Zwar wäre es möglich, in WCSdirekt Shapefiles zu importieren, jedoch wurden diese nicht richtiggeoreferenziert eingefügt. Ebenfalls stimmten die Längenverhältnissenicht mehr überein.

In ColorMaps wurden folgende Vektordaten umgewandelt:

- Geologie: Flächen mit Gesteinsarten- Regenmengen: Gebiete gleicher Niederschlagsmenge

18 dpi: dots per inch à Auflösung19 NASA: National Aeronautics and Space Administration20 Quelle: http://zulu.ssc.nasa.gov/mrsid/index.pl?category=us_western21 Quelle: http://www.sscgis.state.or.us/data/alphalist

6. GRUNDLAGEDATEN

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7. World Construction Set

Die Ausführungen im vorliegenden Kapitel wurden registriert imVerlaufe der diversen Bearbeitungsschritte und Prozeduren, welchemit dieser Software durchgeführt wurden. Sie sind demzufolge nochergänzungswürdig. Für detaillierte Beschreibungen zu den Funk-tionen und deren Wirkungen verweise ich aufs Manual [15] oder einefrühere Semesterarbeit.

7.1. Datenimport und Verarbeitung

Die Grundlagedaten wurden einzeln und nacheinander ins WCSimportiert, zuerst die sechs Höhenmodelle, die schliesslich zu einemeinzigen DEM kombiniert wurden. Wie bereits erwähnt, ergaben sichbeim Import der USGS Vektordaten keine grösseren Probleme. Esmusste lediglich ein Teil der importierten Vektoren wieder gelöschtwerden, da die beiden Ausschnitte nicht übereinstimmten. Dieverschiedenen Themen wurden einzeln importiert. Um das Arbeitenmit WCS zu vereinfachen, wurden die Vektoren in verschiedene Layeraufgeteilt. Damit konnte danach einem gewissen Layer ein bestimmterEffekt zugeordnet werden.

Flächenelemente: Als Flächenvektoren wurden Waldflächen, unter-teilt in die Layer Fir-, Pine- und Alpine Forest, ebenso Wiesen, Seen,Siedlung und Gebirge importiert.

Linienelemente: Als linienförmige Vektorelemente kommen Inter-states (bestehend aus US Highway 35 und der Interstate 26), Strassen(Klasse 3 und 4), Flüsse, County-Grenzen, Mount Hood WildernessArea Grenze, Bergbahnen und eine Stromleitung vor.

Punktförmige Elemente: Bei den punktförmigen Elementen wirdunterschieden zwischen den verschiedenen Bezugspunkten für dieBeschriftung (Gletscher, Seen, Berggipfel, Countys, Himmels-richtungen) und den Einzelobjekten wie Campingplätze oder wichtigeGebäude.

Die Waldflächen und die Bezugspunkte für geographische Namenwerden aus den Oregon Geospatial Data Clearinghouse-Datenherausgenommen.

7. WORLD CONSTRUCTION SET

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7.2. Effekte

Im WCS existieren verschiedene Arten von standardisiertenEinstellungen für die graphischen Attribute von Objekten/Elementen,sogenannte «Effekte». Damit wird festgelegt, wie WCS die betreffendenVektoren schlussendlich darzustellen hat. Grundsätzlich kann mandie Effekte auf die Vektorart reduzieren: Jedem Vektor wurde anhandseines Layers nun ein Effekt zugeordnet. Flächen wurden mitEcoeffekten, Linien mit Terrafectors und punktförmige Elemente mitObjekten versehen. Einzelne Vektoren wurden trotz der FunktionConform to Topo noch nicht ideal dem Gelände angepasst, da sie auszu wenig Stützpunkten bestanden. Dies betraf vor allem die Grenzen,Bergbahnen und die Stromleitung. Mit einer Interpolation zwischenden Punkten und einer weiteren Anpassung ans Gelände konntendiese Mängel behoben werden.

Element Art des Effekts (WCS) Darstellung des EffektsWald Ecoeffekt Bilder (Foliages22) von BäumenSeen Ecoeffekt Blaue FlächenWiesen Ecoeffekt Grüne FlächenSiedlung Ecoeffekt Rote FlächenSchnee Snoweffekt Festlegen der SchneegrenzeInterstate Terrafector Profil StrassentexturStrassen Terrafector Profil mit weisser FarbeFlüsse Terrafector Profil mit blauer FarbeCounty Grenzen Terrafector Profil mit rot-weisser StreifentexturWilderness Grenze Terrafector Profil mit gelber FarbeBergbahnen Terrafector Profil mit schwarz-weisser TexturStomleitung Terrafector Profil mit schwarz-gelber StreifentexturCampingplätze 3D-Objekt Gelber KegelWichtige Gebäude 3D-Objekt Weisses Haus mit rotem DachBeschriftungen Foliage Effekt Foliage mit der jeweiligen Beschriftung

WCS bietet einem die Möglichkeit zu einer Vielzahl von zusätzlichenanderen Effekten. In Anbetracht dessen, dass es sich bei dieser Arbeitletztlich um ein kartographisches Produkt handelte und weniger umein realistisches Abbild der Mount Hood Region, wurde der Einsatz anEffekten auf ein für die kartographische Objektsymbolisierung sinn-volles Quantum beschränkt.

22 Foliages: Bilder

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7.3. Höhenkurven

Ursprünglich lagen die Höhenkurven als Vektordaten vom USGSvor. Sie sollten demnach auch als Vektoren benutzt werden. Jedochsind die Daten im Bereich des Gletschers so ungünstig strukturiert,dass eine sinnvolle Generalisierung ausgeschlossen ist. Somit wurdeauf die Hypsographie-Vektordaten verzichtet. Dagegen wurdeversucht, die importierten Höhenkurven aus WCS als ColorMap zuexportieren, danach im Photoshop den Vorstellungen entsprechend zugeneralisieren und einzufärben, um dann wieder ins WCS alsColorMap dem Höhenmodell überlagert zu werden. Die Wirkung hieltsich jedoch in Grenzen, da nur an sehr wenigen Stellen dieHöhenkurven zu sehen waren und sich somit nicht die gewünschteHilfe zur Orientierung und Höheneinschätzung ergab. Schliesslichwurde auf die Abbildung von Höhenkurven verzichtet.

7.4. 3D-Objekte

Der Einfachheit halber und wegen der schwierigen Differenzierung,wurden die verschiedenen Gebäudearten nicht weiter unterteilt. Eswaren zu viele verschiedene Nutzungsarten (Unterkünfte, GuardStations, Aussichtspunkte, Schutzräume). Die 3D-Objekte wurdenzudem von einem früheren Projekt [VTB/K7 Bodensee] übernommen.Dazu gehört das Symbol für Campingplatz und das Haus. Für diewenigen Passübergänge wurde versucht ein Symbol zu erstellen undanzuwenden. Im Verlauf der Arbeit wird aber wegen mangelnderWahrnehmung auf die Symbolisierung der Passübergänge verzichtet.

Abbildung 6: Bild der 3D-Objekte als Einzelobjekte und integriert in einem Bild

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7.5. Foliages

Für ausgewählte geographische Namen wurden sogenannteFoliages erstellt, die dann im WCS als Beschriftungen dienten. ImPhotoshop wurden die gewünschten Beschriftungen erzeugt. Dabeimusste beachtet werden, dass der Hintergrund schwarz gehaltenwurde, damit im WCS wirklich nur die Schrift dargestellt wurde(schwarz erscheint dort als transparent). Um die Schrift herum wurdenoch eine weisse Kontur gelegt. Dies sollte helfen, dass die Beschrif-tung auch bei einem dunklen Hintergrund gut lesbar bleibt.

- Mt. Hood Wilderness Area gelbe Schrift gelbe Grenzen- Countys rote Schrift rot-weisse Grenzen- Gletscher blaue Schrift- Seen blaue Schrift blaue Flächen- Berggipfel schwarze Schrift- Himmelsrichtungen schwarze Schrift

Als Orientierungshilfen wurden zusätzlich zu den geographischenNamen auch noch die Himmelsrichtungen mit einem Foliage-Effektangezeigt.

Um eine noch bessere Orientierung zu ermöglichen wurden amRand nicht nur die Haupthimmelsrichtungen, sondern in den Eckendes Modells auch noch die zusätzlichen Richtungen Nordost,Nordwest, Südost und Südwest angegeben.

Abbildung 7: Beispiel von Foliages (Himmelsrichtung, Beschriftung)

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7.6. Texturen

Die Möglichkeit, Vektoren eine Textur23 zuzuteilen, ist sowohl fürrealitätsnahes Aussehen, als auch für kartographische Zwecke einnützliches Werkzeug. Denn mit der Zunahme von verschiedenendarzustellenden Themen kann nicht mehr einzig die Farbunter-scheidung dafür verwendet werden. Die Anzahl der Farben, dieeindeutig unterschieden werden kann, ist bei 3D-Visualisierungenweitaus geringer als bei üblichen 2D-Karten. Denn durch dieBeleuchtung und die daraus entstehende Variation der Gelände-schummerung ändert sich auch die Farbe der Objekte.

Abbildung 8: Farbänderung im Gelände

Somit muss die Differenzierung der verschiedenen Themenzusätzlich mit Texturen vorgenommen werden. Texturen könnensowohl für Flächen, Linien als auch für 3D-Objekte verwendetwerden. In Bezug auf diese Arbeit wurden jedoch nur solche fürLinien benützt. Wie die Texturen genau im WCS definiert werden, sollhier nicht näher gezeigt werden. Dazu nur soviel, es ist wichtig schonim Preview Window die richtige Dimension anzugeben, welche derBreite des Effekts entspricht. Die Textur selbst wird als Ecosystemdefiniert und dann über das Profil dem entsprechenden Vektorzugeteilt.

23 Texturen: Siehe Glossar Seite 41

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Die gelbe Farbe für die Be-grenzung der Mount HoodWilderness Area ändert jenach Gelände.

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County Grenzen: Die County-Grenzen wurden mit 100 Meternverhältnismässig sehr breit abgebildet. Bei der Textur ist ein einfachesMuster mit gleichmässigen rot-weissen Streifen verwendet worden.

Links: Textur für die County-Grenzen, wie sie definiert wurde

Rechts: Textur für die County-Grenzen, nach dem Rendern

Abbildung 9: Bild mit Textur für die Grenzen vor und nach dem Rendern

Stromleitung: Ähnliche Textur wie die County Grenzen, hingegenkleinere Abstände der Streifen und schwarz-gelbe Farben.

Links: Textur für die Strom-leitung, wie sie definiert wurde

Rechts: Textur für die Strom-leitung, nach dem Rendern

Abbildung 10: Bild mit Textur für Stromleitung vor und nach dem Rendern

Interstate: Für die Interstate wurde eine ziemlich realitätsnaheDarstellung gewählt: graue Strassenoberfläche mit gelbenMittelstreifen und weissen Aussenstreifen. Ein Nachteil bei dieserDarstellung ist die fehlende Differenzierung von normalen Strassen,welche schmaler und weiss abgebildet werden.

Links: Textur für die Interstate,wie sie definiert wurde

Rechts: Textur für die Interstate,nach dem Rendern

Abbildung 11: Bild mit Textur für die Interstate vor und nach dem Rendern

Bergbahnen: Die Textur für die Bergbahnen ist komplexer aufgebaut.Es zeigt sich jedoch beim Rendern, dass gewisse Texturen sich mit derEntfernung zur Kamera verschlechtern oder sich sogar auflösen.können.

Links: Textur für die Bergbahnen, wie sie im WCSdefiniert wurde

Abbildung 12: Bild mit Textur für Bergbahnen

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7.7. ColorMap

WCS bietet die Möglichkeit das Höhenmodell mit einem Rasterbild,sogenannten ColorMaps24, zu überlagern. Eine ColorMap muss imnicht die genau gleiche Auflösung wie das Höhenmodell haben. DasRasterbild wird von WCS exakt aufs Höhenmodell eingepasst. Dasheisst für ein solch grosses Modell, wie beim Mount Hood-Projekt,sollten die ColorMaps auch eine genügende Auflösung haben. Es istaber auch von Vorteil, wenn sie als Dateien nicht zuviel Speicherplatzbenötigen.

Im Rahmen dieser Diplomarbeit hätten sich mit den zur Verfügungstehenden Rasterdaten (Orthophotos, digitale Karten, thematischeTexturen) unzählige Kombinationen von Rasterbildern erzeugenlassen. Es wurden aber nur einige wenige, dafür um so effektvollereColorMaps hergestellt und weiterverwendet:

- Topographische Karte des USGS- Topographische Karte des USGS mit schwarz-weiss Orthophoto kombiniert- Topographische Karte des USGS mit Geologiekarte kombiniert- Topographische Karte des USGS mit Niederschlagskarte kombiniert- Oregon Road & Recreation Atlas mit schwarz-weiss Orthophoto kombiniert- Schwarz-weiss Orthophoto

Die Kombinationen wurden im Photoshop realisiert, dies mitunterschiedlichen Methoden zur Überlagerung. Die ColorMapsmüssen unbedingt im RGB-Farbmodus und im IFF-Format gespeichertwerden. Fürs WCS brauchen sie ein „Header-File“, das mit dem DEM-Converter25 erstellt werden kann.

24 ColorMap: Rasterbild das dem Höhenmodell überlagert werden kann25 DEM Converter: Tool für Umwandlungen die das Höhenmodell betreffen

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7.8. Perspektivische Ansichten

Ziel dieser Diplomarbeit waren zum einen verschiedeneperspektivische Ansichten, zum anderen unterschiedliche Darstel-lungen der Geodaten innerhalb dieser Perspektiven. Die Ansichtenwurden untergliedert in Detailansichten und Grobübersichten. DiePosition von Kamera und Zielpunkt für alle Perspektiven wirddefiniert. Bei den Kameraeinstellungen wird einzig noch der Winkeldes Blickfeldes variiert, für die Detailansichten normalerweise 45°, beiden Grobübersichten 70°.

Gelb: Kamerastandorte für die Grobüber-sichten mit Blickrichtung

Rot: Kamerastandorte für die Detailansichtenmit Blickrichtung

Abbildung 13: Bild mit den Kamera- und Zielpositionen, Blickrichtung

Die Abbildungen wurden mit einer Auflösung26 von 800 x 600Pixel27 berechnet, was ausreichen sollte, um sie dann später imInternet präsentieren zu können. Denn es handelt sich hier doch umeine reine Bildschirmpräsentation. Die Kameraeinstellungen durftenbei der Variation der Geodaten nicht ändern, so dass im Prinzipimmer dasselbe Bild mit unterschiedlichen Informationen angezeigtwerden kann. Pro Perspektive wurden folgende Abbildungen inner-halb der Perspektiven berechnet:

Nr. Bezeichnung Beschreibung1 DEM Digitales Höhenmodell mit Farbabstufung2 1 + Ecoeffekte Zusätzlich alle Flächen mit Ecoeffekten3 2 + Terrafector Zusätzlich noch Linien mit Terrafectors4 3 + 3D-Objekte Zusätzlich alle 3D-Objekte (Camping & Gebäude)5 4 + Foliages Zusätzlich alle Beschriftungen und Orientierungshilfen6 DEM + Topo Map Digitales Höhenmodell mit Pixelkarte (USGS) überlagert7 6 + Orthophoto DEM mit Kombination (Pixelkarte & Orthophoto)8 7 + Ecoeffekte Zusätzlich alle Flächen mit Ecoeffekten9 7 + Terrafector DEM mit Kombination, Linien mit Terrafectors10 9 + 3D-Obj. + Foliages Zusätzlich alle 3D-Objekte und Beschriftungen11 DEM + Oregon Atlas Digitales Höhenmodell mit Oregon Atlas überlagert12 DEM + Landsat Digitales Höhenmodell mit Landsat Bild überlagert13 DEM + Geologie Digitales Höhenmodell mit Geologiekarte überlagert14 DEM + Niederschläge Digitales Höhenmodell mit Niederschlagskarte überl.15 DEM + Orthophoto Digitales Höhenmodell mit Orthophoto überlagert

26 Auflösung: Siehe Glossar Seite 4127 Pixel: Siehe Glossar Seite 41

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7.9. Animationen

Für die Animationen wurden drei unterschiedliche Flugrouten überdas Höhenmodell entworfen. Dabei sollten unterschiedliche Aspektefür die Flüge berücksichtigt werden, wie zum Beispiel Tiefflug oderRundflug. Eine Animation ist eine Folge genau festgelegter,hintereinander geschalteter Einzelabbildungen (Frames28). Dieeinzelnen Frames werden mit einer Auflösung von 800 x 600 Pixelgeneriert. Eine Animation benötigt zwischen 500 und 600 Frames underreicht damit ca. 20 Sekunden Laufzeit.

Animation 1: Die erste Animation startet von Parkdale im Nordenund führt zuerst entlang des Highway 35 nach Süden. Die Kamerawird ziemlich tief über dem Gelände positioniert. Trotzdem bietet dieAnimation genügend Aussicht auf den Mount Hood. Dann wechseltdie Richtung nach Westen, immer noch dem Highway 35 folgend biszu dessen Zusammenschluss mit der Interstate 26. Die Animationendet schliesslich am westlichen Ende des Höhenmodells kurz nachGovernment Camp.

Animation 2: Von der nordwestlichen Ecke mit dem Bull Run Lakeund dem Lost Lake geht es der südlichen Flanke des Mount Hoodentlang, direkt über die Skigebiete. Die Animation führt weiter in diesüdöstliche Ecke zum Badger Lake, von wo aus der Blick zurück zumMount Hood gedreht wird.

Animation 3: Die letzte Animation soll einen Überblick über dasgesamte Gebiet verschaffen. Die Kamera startet deshalb in sehrgrosser Höhe, um dann immer näher an die Geländeoberflächeheranzufahren, in einen Rundflug um den Mount Hood überzugehenund um sich schliesslich nochmals zu entfernen.

Abbildung 14: Bild mit Flugbahn für Animationen 1-3

28 Frame: Siehe Glossar Seite 41

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8. QuickTime VR

QuickTime VR nimmt im Bereich der Virtual Reality-Darstellungeine Sonderstellung ein. Virtual Reality ist im Internet in erster Liniedurch VRML29-Welten bekannt geworden. Dabei werden dreidimen-sionale Objekte modelliert und daraus frei begehbare und navigier-bare Szenarios geschaffen. QuickTime VR hingegen beschreitet eineneinfacheren, schnelleren und sogar optisch realistischeren Weg, umzu räumlichen Darstellungen zu gelangen. Mit Hilfe von Bildmaterialentstehen scheinbar dreidimensionale Ansichten. Bei QuickTime VRliegen jedoch die Einschränkungen bei der Navigation und dem relativhohen technischen Aufwand zur Vorbereitung des Bildmaterials.

QuickTime VR kennt nur zwei verschiedene, scheinbar drei-dimensionale Strukturen, das Panorama und die Objektansicht.

8.1. QuickTime VR Panorama

Ein Panorama ist im Prinzip ein 360°-Endlosbild einer realen odervirtuellen Landschaft. Dieses Bild wird auf die Innenseite einesZylinders projiziert. Der Betrachter steht im Mittelpunkt und kannsich durch Drehung um die eigene Achse innerhalb des Panoramasbewegen, in Grenzen nach oben oder unten sehen und zoomen.

Die Entwicklung einer digitalen Panoramaansicht ist recht einfachund kann eigentlich mit einem üblichen Bildverarbeitungsprogrammerfolgen, indem die Einzelbilder an den richtigen Stellen aneinander-gesetzt werden. Einfacher ist jedoch die Benützung eines QuickTimeVR Entwicklungstools: The VR Worx. Diese Software nimmt einem diemühsame und zum Teil schwierige Arbeit des Aneinandersetzens ab.In dieser Diplomarbeit wurden jeweils 16 Bilder pro Panorama mitWCS berechnet, das heisst die Kamera änderte den Blickwinkel umjeweils 22.5°. Danach wurden die einzelnen Bilder mit The VR Worx zueiner 360°-Ansicht zusammengefügt. Mit dem Make2Panorama wurdediese Ansicht schliesslich in ein QuickTime VR-Movie umgewandelt.

Abbildung 15: Beispiel eines 360° Panorama

29 VRML: Virtual Reality Modeling Language

8. QUICKTIME VR

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8.2. QuickTime VR Objektansicht

Bei einer Objektansicht werden Bild- und Betrachterpositionvertauscht. Der Betrachter bewegt sich auf einer festen Kreisbahn umeinen zentral positionierten Gegenstand und erhält je nach eigenemStandort auf der Umlaufbahn eine andere Ansicht des Objekts. Auchhier werden zweidimensionale Bilder fliessend ineinander über-blendet, so dass ein virtuelles dreidimensionales Objekt entsteht.

Die Technologie der QuickTime VR findet vor allem bei Produkte-präsentationen ein klassisches Anwendungsgebiet. Der Bearbeitungs-prozess ist noch etwas einfacher als bei einem Panorama . Diesmalwurden in einem Abstand von jeweils 10° und der gleichen Distanzzum Objekt insgesamt 36 Einzelansichten vom diesem erzeugt. Dieeinzelnen Bilder wurden dann zu einem normalen QuickTime-Moviezusammengefügt, welches dann mit VR Edit Object in eine virtuelleObjektansicht umgewandelt wurde. Für dieses QuickTime VR Objectkönnten noch selbständige Animationen und andere Parameterfestgelegt werden.

Der Gegenstand wird von allenSeiten rundherum aufgenommen,falls gewünscht kann die Kamera-position auch noch von oben bisunten variiert werden.

Abbildung 16: Prinzip eines QuickTime VR Objects

Abbildung 17: Prinzip eines QuickTime VR Panoramas

[1]

8. QUICKTIME VR

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9. Diskussion Datenakquisition

Leider ist mit dem Vorliegen der Grundlagedaten der Einstieg in einWCS-Projekt nicht gleich gegeben. Verschiedene Schritte in derDatenverarbeitung (Zuschneiden, Konvertierung, Kombination) sowiedas Einlesen der Daten ins Datenmodell bieten vorgängig noch einigeProbleme.

9.1. Datenformate

Oft sind die verfügbaren Daten nicht in einem Format, in dem siesofort weiter verarbeitet werden können. Denn je nach verwendeterSoftware, können nur gewisse Formate gelesen werden. So sindFormatumwandlungen meistens unausweichlich, weitere Software istdazu also notwendig.

- DHM: Höhenmodelle können in verschiedenen Formaten vorliegen.3D-Software ist grundsätzlich zur Darstellung von 3D-Modellengeschaffen und kann deshalb oft mehrere Formate lesen, so dassein einfacher Import eines DHM ohne grössere Probleme erfolgensollte. Bei WCS bietet sich die Möglichkeit, das DHM geo-referenziert einzufügen, was meist von Vorteil ist.

- Bilder: Bei Bildern ist die Formatumwandlung mit einemBildbearbeitungsprogramm problemlos zu bewerkstelligen. Dieneueren 3D-Programme können die üblichen Bildformate lesen.Das in dieser Diplomarbeit verwendete WCS (Version 4.0) kann nurein Bildformat erkennen, das etwas veraltete IFF-Format, welcheswiederum bei den aktuellen Bildbearbeitungsprogrammen meistkeine Anwendung mehr findet. Andererseits können bei diversenBildern auch Spezialformate vorkommen, so gesehen bei denOrthophotos, die wegen der Verbreitung im Internet im speziellenSID-Format vorliegen. So ist es manchmal notwendig, ältereVersionen von Bildbearbeitungsprogrammen (fürs IFF-Format) oderspezielle Software (fürs SID-Format) zu besorgen.

- GIS: GIS-Daten sind im Moment noch am problematischsten zuVerarbeiten. Denn auf die Vielzahl von GIS-Programmen kommtauch eine Vielzahl von Formaten, welche wiederum bei Weitemnicht alle von den 3D-Visualisierungsprogrammen unterstütztwerden. Die Umwandlungen der GIS-Daten sind deshalb einzentrales Problem, das leider oft viel Geduld und Zeit in Anspruchnimmt. In der heutigen Zeit wird bei der Erstellung neuer 3D-Software das Augenmerk vermehrt auf die Integration von GIS-Daten gerichtet, so dass in Zukunft mit einer grösserenKompabilität gerechnet werden kann. Von Interesse dürfte auchhier ein georeferenzierter Import sein, so wie es bei den USGS-Daten beim Import ins WCS funktioniert.

9. DISKUSSION DATENAKQUISITION

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9.2. Dateninhalt

Eine weitere Schwierigkeit in Rahmen dieser Arbeit war, dass alleGrundlagedaten die gleiche Begrenzung des Gebietes aufweisensollen. Dabei ist das digitale Höhenmodell als geographisches Bezugs-gebiet sinnvoll. Die gescannten topographischen Karten und dieOrthophotos basieren auf denselben Kartenblättern und sind deshalbgebietskonform. Die DLG-Vektordaten des USGS sind leider aufgrunddes unterschiedlichen Massstabes nicht gleichermassen eingeteilt undmüssen deshalb nachträglich im WCS bearbeitet werden.

Schwieriger erwies sich diese Aufgabe zum Beispiel beimgescannten Oregon Atlas. Da dort der Massstab viel kleiner ist und dieKarte deshalb viel weniger Informationen aufweist, ist das gebiets-konforme Ausschneiden fast nicht möglich.

Abbildung 18: Seen und Flüsse stimmen nicht mit DHM überein

9. DISKUSSION DATENAKQUISITION

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10. Diskussion Resultate

10.1. Perspektivische Ansichten

Die perspektivischen Ansichten sind in dieser Arbeit so verwendetworden, wie sie von WCS berechnet wurden. Es wurden also keinenachträglichen Korrekturen mehr angebracht, obwohl dies mitBildbearbeitungsprogrammen problemlos möglich gewesen wäre. DieAbbildungen dürfen deshalb nicht als perfekt angesehen werden,sondern eher als Beispiel der Möglichkeiten von WCS. Verbes-serungen hinsichtlich Objekterkennung oder Beschriftung wärendurchaus noch angebracht.

Ecoeffekte: Das Projektgebiet rund um den Mount Hood ist sehrbewaldet. Der Ecoeffekt mit den Baum-Foliages ist zwar sehr schönanzusehen und gibt einem einen 3D-Eindruck. Jedoch resultiertendaraus wegen den Verdeckungen auch Nachteile. Weitere topo-graphische Information auf der Geländeoberfläche ist zum Teil nurschwierig oder gar nicht zu erkennen. Trotzdem wurde der Wald mitFoliages dargestellt, einerseits wegen den in perspektivischen Ansich-ten ohnehin vorkommenden Verdeckungen, andererseits um dasPotential von WCS im Bereich der 3D-Visualisierung aufzuzeigen.Dafür wurden die anderen Ecoeffekte wie Wiesen und Seen anschau-lich und generalisiert abgebildet. Auch hier wären aufwendigereEffekte möglich gewesen. Sie wären jedoch für ein kartenverwandtesProdukt zu photorealistisch.

Terrafector: Auch bei den Terrafectors wurden die Möglichkeiten vonWCS wie bei den Ecoeffekten bei weitem nicht ausgenützt, dieswiederum aus ähnlichem Grund. Die Abbildungen sollen als karten-verwandtes Produkt einfach zu verstehen und zu lesen sein und nichtdie Umgebung möglichst realitätsnah wiedergeben. Deshalb werdenFlüsse und Strassen durch einfache farbige Linien symbolisiert.

Trotzdem wird mit dem Einsatz von Texturen das Potential vonWCS ein bisschen ausgelotet, aber immer noch mit dem Hinter-gedanken der Einfachheit und Lesbarkeit. Dies ist besonders gut beider Wiedergabe der County-Grenzen und der Hochspannungsleitunggelungen. Dafür sind die Resultate für die Interstate und dieBergbahnen etwas unbefriedigend ausgefallen und sicherlich verbes-serungsfähig. Vor allem die Unterscheidung zwischen Interstate undnormaler Strasse ist nicht immer gewährleistet und für gebiets-unkundige Betrachter schwierig zu interpretieren.

10. DISKUSSION RESULTATE

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3D-Objekte: Auch 3D-Objekte könnten photorealistisch dargestelltwerden, was aber wiederum nicht im Sinne der kartographischenKlarheit wäre. Deshalb wurden abstrakte Symbolobjekte verwendet.Verbessert werden könnte jedoch die Grösse der 3D-Objekte, da siezuweilen zu klein gerieten und somit nicht mehr unbedingt erkennbarsind. Doch infolge der perspektivischen Verzerrungen muss mandamit leben, dass mit zunehmender Entfernung Objektabbildungenkleiner werden.

Beschriftungen (Foliages): Bei den Beschriftungen liegt eindeutigdas grösste Verbesserungspotential. Oft kommen Überdeckungen voroder sind sie aufgrund der perspektivischen Verkleinerung, be-ziehungsweise des ungenügenden Farbkontrastes vom Hintergrundnicht unterscheidbar. Um für jede Ansicht die Beschriftungen gutlesbar und in optimaler Grösse zu erhalten, würde bei derBearbeitung mit WCS viel Arbeit notwendig sein. Es wäre im Prinzipmöglich, die Abbildungen im Nachhinein im Photoshop zu bearbeitenund auch weitere Beschriftungen einzufügen. Dies ist jedoch ebenfallsmit einem nicht zu unterschätzenden Zeitaufwand verbunden.

ColorMaps: Bei den Abbildungen mit ColorMaps wird nur einRasterbild über das Höhenmodell gelegt. Somit können keineÜberdeckungen vorkommen. Es können einzig aufgrund der Gelände-beschaffenheit Verzerrungen auftreten. Was vor allem bei derColorMap vom Oregon Atlas auffällt, ist der Umstand dass die Flüssenicht immer schön in den Tälern fliessen, sondern auch über Kuppen.Das kann zum einen darauf zurückgeführt werden, dass der Aus-schnitt aus dem Oregon Atlas nicht mit dem Höhenmodell überein-stimmt, oder andererseits, dass der Atlas im Verhältnis zum Höhen-modell aufgrund der verschiedenen Massstäbe zu stark generalisiertist.

10. DISKUSSION RESULTATE

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10.2. Animationen

Bei den Animationen gilt grösstenteils dasselbe wie vorher schonbeschrieben. Dazu kommen noch Probleme beim Zusammenfügen derBilder zu einem QuickTime-Movie. So erscheinen die Animationen oftein wenig unscharf. Ob dies allein auf die Bewegungsunschärfezurückzuführen ist oder ob es auch an der Software liegt, bleibtdahingestellt. Generell stellt sich die Frage der Grösse der Bildschirm-wiedergabe. Die einzelnen Frames wurden im Format 800 x 600 Pixelgerendert. Bei 600 Bildern gäbe dies für eine Animation eine viel zugrosse Datei um übers Internet betrachtet zu werden. Um einenschärferen Eindruck zu vermitteln, wurden die Animationen imFormat 400 x 300 Pixel gespeichert. Dies ergibt jedoch immer nocheine fürs Internet grosse Datei von 20 MByte . Als positives Resultatbekommt man dafür einen ruhigen, sehenswerten 24 Sekundendauernden Flug zu sehen. Die Ladedauer ist aber bei einer solchenGrösse für die meisten Surfer eine Zumutung. Somit wurde für dieOnline-Darstellung eine Auflösung auf 320 x 240 Pixel gewählt. DasSpeichervolumen wurde damit auf ca. 10 MByte reduziert.

Es muss also irgendwie das Optimum zwischen Bildauflösung,Animationsdauer und benötigter Ladezeit gefunden werden. Ein zuschneller Flug mit wenigen Frames, dafür aber auch wenigerSpeicherplatz, kann nicht die Lösung sein.

10.3. QuickTime VR

Die Qualität von QuickTime VR Movies ist bei ungenügenderSoftwareausstattung nicht optimal. Denn um die Bilder zu einemPanorama zusammenzufügen sollte ein professionelles Tool zurVerfügung stehen. Dies war bei dieser Arbeit jedoch nicht der Fall. Mitein paar Kniffs und Tricks konnte das Panoramabild trotzdem erstelltwerden, die Qualität hat darunter nur wenig gelitten. Die digitalenPanoramen lassen sich sehen und stellen eine neue Form derPräsentation von Geodaten dar.

Die ursprünglichen Einzelbilder hatten das Format von 800 x 600Pixel. Um für die Panoramen einigermassen scharfe Bilder zuerhalten, können diese im Format 320 x 240 Pixel betrachtet werden.Beim Hineinzoomen wird das Limit jedoch schnell erreicht und dasBild ziemlich unscharf. Im Download-Bereich der Homepage stehenjedoch die Panoramen noch in grösserer Auflösung (400 x 300 Pixel)zur Verfügung.

10. DISKUSSION RESULTATE

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11. Präsentation im Internet

11.1. Einleitung

Die gerenderten perspektivischen Ansichten, Panoramen undMovies galt es nun auf einer eigenen Website im Internet zupräsentieren. Mittels einfacher HTML-Programmierung sollte eingraphisch ansprechender und benutzerfreundlicher Auftrittbewerkstelligt werden. HMTL gilt als einfache Sprache, die jedererlernen kann und hat sich im Zuge der Web-Entwicklung zumerfolgreichsten und weit verbreitetsten Dateiformat der Weltentwickelt.

11.2. Aufbau

Für die 115 Bilder, 19 QuickTime VR-Panoramen und 9 Moviesversuchte man einen benutzerfreundlichen Aufbau der Website zugestalten. Im folgenden soll dieser Grundaufbau etwas genauerbeschrieben werden:

Der Bildschirm wird mit Hilfe vonFrames in mehrere Teile aufgeteilt.Einzelne Frames können so für längereZeit den gleichen Inhalt anzeigen,während in anderen Frames die Inhaltewechseln. Nur so dürfte ein einiger-massen logischer und verständlicherAufbau der Website gewährleistet sein.

Abbildung 19: Aufbau Homepage mit vier Frames

Menüleiste: Über die Menüleiste kann der User jederzeit zu einer der 6verschiedenen Hauptebenen wechseln, da sie fortwährend im oberenBereich des Bildschirms dargestellt wird. Zu den 6 Haupt-ebenengehören:

Home Ansichten Panoramen Movies Daten Links

Ebenen: Bei den 6 Hauptebenen sind vor allem die Ebenen Ansichten,Panoramen und Movies von grosser Bedeutung was die Aufteilung desBildschirms betrifft. Ist einmal eine dieser Hauptebenen ausgewählt,kann über den Karten-Frame auf einer Karte der genaue Standort,beziehungsweise die Flugroute ausgewählt werden, während in denbeiden übrigen Frames Beschreibungen zum Vorgehen erscheinen.Menüleiste à Karte

Main Frame

BilderPanoramenMovies

Legende

Liste

Karte

Menüleiste

11. PRÄSENTATION IM INTERNET

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Ist auf der Karte der gewünschte Standort oder die Flugrouteausgewählt worden, wird über den Listen-Frame das anzuzeigendeThema ausgewählt.

Menüleiste à Karte à Liste

Schliesslich wird im eigentlichen Main-Frame die ausgewählteperspektivische Ansicht, das Panorama oder die Animation angezeigt.Dazu wird noch eine dem Thema entsprechende Legende angefügtund Angaben zu den Grundlagedaten aufgelistet.

Menüleiste à Karte à Liste à Ansicht/Panorama/Movie

Somit sollte es möglich sein, in 3 Schritten zum gewünschtenkartenverwandten Produkt zu gelangen.

11.3. Hauptebenen

Home: Über die Ebene Home kommt man von jedem Menüpunkt undjeder Ansicht zurück auf die Startseite und kann somit von neuembeginnen. Sie besteht hauptsächlich aus Einführungstexten undKarten zur Lokalisierung des Mount Hood.

Images: In dieser Ebene sind alle statischen, perspektivischenAbbildungen zu jedem Thema abrufbar. Soweit es möglich ist, wird zuden Abbildungen noch eine Legende zum jeweiligen Thema angezeigt.Ebenfalls wird die Grundlagedaten näher beschrieben.

Panorama: Hier sind alle Panoramen zu besichtigen, und zwar in dergeringeren Auflösung von 320 x 240 Pixel. Es sind verschiedeneStandpunkte und verschiedene Themen vorhanden.

Movies: Nach der Wahl einer der drei Flugrouten, klickt man auchhier aufs Thema, das angezeigt werden soll. Auflösung ebenfalls 320 x240 Pixel.

Data: Über die Ebene Daten können schliesslich noch alle Grund-lagedaten am Bildschirm angezeigt oder heruntergeladen werden.Ebenfalls stehen alle resultierenden Ansichten, Panoramen undMovies zum Download bereit.

Links: In diesem Bereich findet man einige nützliche Links bezüglichKartographie und verwendeter Daten. Das Impressum ist ebenfallshier zu finden. Über einen Link kommt man schliesslich noch zumDiplomarbeitsbericht mitsamt Anhang im PDF-Format.

11. PRÄSENTATION IM INTERNET

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11.4. Probleme

Bei der Gestaltung der Website ergaben sich einige kleinereProbleme, die jedoch alle auf irgendeine Weise gelöst werden konnten.Das Hauptproblem bestand darin, den Platz, den ein Internet-Browserzur Verfügung stellt, optimal auszunutzen. Im Allgemeinen bestehtnämlich der Wunsch, die erstellten Ansichten, Panoramen und Moviesin bestmöglicher Qualität und auch grösstmöglicher Auflösung anzu-bieten. Jedoch ist der Platz in einem Browser-Fenster beschränkt, sollder ganze Umfang mit einem Blick erfasst werden können.

Es stellte sich heraus, dass all die Abbildungen, Panoramen undMovies in zu grosser Auflösung erstellt wurden, was jedoch nichtweiter tragisch ist. Für die Integration in die Webseiten werden dieAbbildungen vorerst nur verkleinert angezeigt, können jedoch - fallsgewünscht - noch in Originalgrösse betrachtet werden.

Da die Abbildungen je nach Standort die Umgebung unter-schiedlich wiedergeben, ist es praktisch unmöglich, eine einzigeLegende pro Thema zu erstellen, welche für alle Standorte eineoptimale Erkennung garantiert. Ein grösseres Problem stellte dieLegende für die Geologie dar, weil nicht alle vorkommenden Gesteins-arten bekannt sind.

Ein weiteres, bereits erwähntes Problem stellen die QuickTime-Movies dar. Mit ihren Dateigrössen bis zu 10 MByte sind sie für denGrossteil der Surfer immer noch viel zu gross und benötigen eine vielzu lange Ladedauer. Die Grenze für die Auflösung ist aber schonbeinahe erreicht. Eine weitere Reduzierung würde eine zusätzlicheVerschlechterung bei der Abbildungsschärfe mit sich bringen.

11. PRÄSENTATION IM INTERNET

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12. Schlussbemerkung

3D-Visualisierungen mit topographischem Inhalt sind in derKartographie immer noch im Entwicklungsstadium. Nicht zuletztdeshalb darf die vorliegende Diplomarbeit als weiterer Schritt inRichtung Entwicklung einer nutzerorientierten Gestaltung angesehenwerden. Die erzielten Visualisierungsergebnisse mit den vorhandenenRaster- und Vektordaten über die Mount Hood Region sindgrösstenteils von ansprechender Qualität. Neben den gebräuchlichenDarstellungsmethoden wie perspektivische Ansichten und Animationensind die virtuellen Panoramen eine eindrückliche Bereicherung derdigital erzeugten kartenverwandten Produkte.

Trotzdem dürfen die generierten Ansichten nicht als perfekt ge-staltet angesehen werden. Denn man könnte alle Abbildungen nochoptimieren, was jedoch mit grösserem Zeitaufwand verbunden wäre.Die Farbgebung für Flächen- und Linienvektoren könnte verbessertwerden, die Beschriftungen könnten bezüglich ihrer Grösse, Lage undauch Farbe leserfreundlicher ausgeführt werden. Ebenfalls die 3D-Symbole für punktförmige Einzelobjekte müssten noch besser auf ihreUmgebung abgestimmt werden.

Das Einbetten der Ansichten in ein internetfähiges visuellesInformationssystem mit teilweise interaktiven Abfragemöglichkeitenwar einfach zu erzielen. Jedoch beruht die Interaktivität nicht aufeiner Echtzeit-Berechnung. Mit HTML ist die visuelle Umsetzung fürsInternet gut und auf angenehme Art gelungen. Trotzdem ist auch hiernoch das benutzerorientierte graphische Interface ausbaufähig.

Zusatzgedanken:

Alles in allem war es eine schöne und angenehme Diplomarbeit, diemir viel Freude bereitet hat. Sie hat mir auch nochmals die Gelegen-heit gegeben hat mit 3D-Visualisierungssoftware und umfangreichenGeodaten zu arbeiten. Deshalb möchte ich nachstehenden Personennoch für ihre Hilfe und Anregungen herzlich danken: Prof. Dr. L.Hurni, Christian Häberling, vom Institut für Kartographie der ETHZürich; Tom Patterson, vom U.S. National Park Service.

Zürich, den 29. Januar 2002

12. SCHLUSSBEMERKUNG

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13. Glossar

Ansicht: Zentralperspektivische topographische Darstellung eines Gebietes miteinem Öffnungswinkel bis 90°.

Auflösung: Anzahl der Bildschirmpunkte (Pixel) in horizontaler und vertikalerRichtung auf dem Bildschirm. Je höher die Auflösung, desto klarer und schärferwirkt das Bild.

Blickfeld: Auch Öffnungswinkel, der das gesamte sichtbare Gebiet umfasst.

Digitales Höhenmodell (DHM): Datensatz, welcher als Teil eines digitalenLandschaftsmodells in numerischer Art die Form der Erdoberfläche beschreibt.

Frame: Einzelnes Videobild

Geographisches Informationssystem (GIS): Rechnergestütztes System zurErfassung, Verwaltung, Analyse und Präsentation räumlicher Information.

HTML: Hyper Text Markup Language, ASCII-basierte Sprache des WWW

JPG: Joint Photographic Group. Ist das gebräuchlichste Format für die Darstellungvon Fotos und anderen Halbtonbildern in HTML-Dateien im WWW.

MOV: Movie. Apples Dateiformat für Audio und Video (QuickTime)

Perspektive: Zweidimensionale, ebene Abbildung dreidimensionaler räumlicherObjekte. Ansicht, die der menschlichen Sichtweise nachempfunden ist. Objektewerden in der Entfernung kleiner dargestellt, wodurch der Eindruck von räumlicherTiefe erzeugt wird.

Orthophoto: Ein Orthophoto ist ein Luftbild, das bereits entzerrt und auf einorthogonales Koordinatensystem transformiert wurde.

Pixel: Abkürzung für Bildschirmpunkt, der kleinsten dargestellten Einheit auf demMonitor.

Rendern: Bezeichnet den Rechenprozess, der für die zweidimensionale Darstellungeine 3D-Modells oder einer 3D-Szene erforderlich ist. Dieser Prozess kann nachmehreren Berechnungsarten mit unterschiedlichem Rechenaufwand undunterschiedlicher Qualität der Ergebnisses durchgeführt werden.

Texturen: Mit einer Textur kann einem Objekt oder einer Fläche ein Musterüberlagert werden und so ein wirklichkeitsnahes Aussehen hervorrufen.

Topographie: Wissenschaft von der Erfassung und Wiedergabe des Geländes mitseinen Formen und Gewässern sowie der Gesamtheit der auf der Erdoberflächevorkommenden Objekte.

Vektordaten: Daten, welche punktförmige, lineare und flächenförmigeLandschaftsobjekte in numerischer Form beschreiben. Grundelement ist dereinzelne Punkt, zwei Punkte definieren einen Vektor, Vektorzüge bilden Linien,geschlossene Linien definieren Flächen.

Virtual Reality: Virtuelle Realität. VR ist ein Begriff, um die Interaktion in 3D-Welten zu beschreiben.

13. GLOSSAR

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14. Literaturverzeichnis

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[2] Banzhaf Bernhard Rudolf, 2001Vorwort: Mehr sehen als man siehtIn: Augenreisen - Das Panorama in der SchweizSchweizer Alpen Club SAC

[3] Germann Thomas, 2001Perspektive, Projektion und PerfektionIn: Augenreisen - Das Panorama in der SchweizSchweizer Alpen Club SAC

[4] Häberling Christian, 2000«Topographische 3D-Karten»: Konzeption und Gestaltungs-variablenIn: 75 Jahre Institut für Kartographie der ETH ZürichVPK 10/2000

[5] Jünemann Peter, 2001Verbreitung und Einsatz von 3D-VisualisierungswerkzeugenIn: Kartographische Nachrichten 4/2001

[6] Kraak Menno-Jan, 20013-D-mapping on the World Wide WebIn: Beiträge zum 50. Deutschen KartographentagKartographie 2001 – multidisziplinär und multidimensionalWichmann Verlag

[7] Kraak Menno-Jan, 2001Geovisualisierung – Einführung in das ThemaIn: Kartographische Nachrichten 4/2001

[8] Kritz Karel, 2001Kartographische Ansichten im neuen MilleniumIn: Beiträge zum 50. Deutschen KartographentagKartographie 2001 – multidisziplinär und multidimensionalWichmann Verlag

[9] MacEachren Alan, 2001Geovisualisierung zur WissensgenerierungIn: Kartographische Nachrichten 4/2001

14. LITERATURVERZEICHNIS

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[10] Mach Rüdiger, 20003D-VisualisierungGalileo Design

[11] Münz Stefan, 2001SELFHTML 8.0http://selfhtml.teamone.de/

[12] Oregon Geospatial Data Clearinghousehttp://www.sscgis.state.or.us/data/alphalist.html

[13] Oregon Tourism Commission, 2000The Official 2000 Travel Guide

[14] Petrovic Dusan, 2001Three-Dimensional Mountain MapIn: Proceedings ICC: Mapping the 21st CenturyThe 20th International Cartographic Conference, Bejing, China

[15] Questar Productions, 1998Using World Construction Set 4

[16] Ragget Dave, 1996HTML 3Electronic Publishing on the World Wide Web

[17] Rickenbacher Martin, 2001Das Panorama im digitalen ZeitalterIn: Augenreisen - Das Panorama in der SchweizSchweizer Alpen Club SAC

[18] Taglinger Harald, 2000

Jetzt lerne ich HTMLMarkt & Technik Verlag

[19] United States Geological Surveyhttp://www.usgs.gov/

[20] USGS Geographic Data Downloadhttp://edcwww.cr.usgs.gov/doc/edchome/ndcdb/ndcdb.html

14. LITERATURVERZEICHNIS

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Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Vertikalpanorama ................................................................................. 13Abbildung 2: Horizontalpanorama ............................................................................. 13Abbildung 3: Vogelschaupanorama ........................................................................... 13Abbildung 4: Karte Nordamerika, beziehungsweise Karte Oregon............................ 15Abbildung 5: Mt. Hood & Lost Lake beziehungsweise Timberline Lodge .................. 15Abbildung 6: Bild der 3D-Objekte als Einzelobjekte und integriert in einem Bild ... 23Abbildung 7: Beispiel von Foliages (Himmelsrichtung, Beschriftung) ...................... 24Abbildung 8: Farbänderung im Gelände .................................................................... 25Abbildung 9: Bild mit Textur für die Grenzen vor und nach dem Rendern ............. 26Abbildung 10: Bild mit Textur für Stromleitung vor und nach dem Rendern.......... 26Abbildung 11: Bild mit Textur für die Interstate vor und nach dem Rendern ......... 26Abbildung 12: Bild mit Textur für Bergbahnen......................................................... 26Abbildung 13: Bild mit den Kamera- und Zielpositionen, Blickrichtung ................. 28Abbildung 14: Bild mit Flugbahn für Animationen 1-3............................................. 29Abbildung 15: Beispiel eines 360° Panorama ............................................................ 30Abbildung 16: Prinzip eines QuickTime VR Objects.................................................. 31Abbildung 17: Prinzip eines QuickTime VR Panoramas............................................ 31Abbildung 18: Seen und Flüsse stimmen nicht mit DHM überein........................... 33Abbildung 19: Aufbau Homepage mit vier Frames.................................................... 37Abbildung 20: Grenzen............................................................................................... 48Abbildung 21: Hydrographie ...................................................................................... 48Abbildung 22: Waldgebiete ......................................................................................... 48Abbildung 23: Strassennetz ....................................................................................... 48Abbildung 24: Transport und Strom .......................................................................... 48Abbildung 25: Alle Vektoren....................................................................................... 48Abbildung 26: USGS 7.5-minute DRGs ..................................................................... 49Abbildung 27: USGS 7.5-minute DRGs kombiniert mit DOQs ................................. 50Abbildung 28: Oregon Road & Recreation Atlas........................................................ 51Abbildung 29: Oregon Geospatial Data, 1:500'000, Niederschläge .......................... 52Abbildung 30: Digitales Höhenmodell mit hypsographischer Einfärbung ................ 53Abbildung 31: DHM mit Flächen- und Linienvektoren............................................. 53Abbildung 32: DHM mit allen Vektoren, 3D-Objekten und Beschriftungen ............ 54Abbildung 33: DHM mit Oregon Atlas überlagert...................................................... 54Abbildung 34: DHM mit topographischer Karte überlagert ...................................... 55Abbildung 35: DHM mit Kombination aus topo. Karte und Orthophoto .................. 55Abbildung 36: DHM mit Niederschlagskarte überlagert ........................................... 56Abbildung 37: Digitales Höhenmodell........................................................................ 57Abbildung 38: DHM mit allen Vektoren, 3D-Objekten und Beschriftungen ............ 57Abbildung 39: DHM mit topographischer Karte 1:24‘000 überlagert ....................... 58Abbildung 40: DHM mit topographischer Karte 1:100‘000 überlagert..................... 58Abbildung 41: DHM mit Kombination aus topo. Karte und Orthophoto überlagert 59Abbildung 42: DHM mit Oregon Atlas überlagert...................................................... 59Abbildung 43: DHM mit Geologie-Karte überlagert................................................... 60Abbildung 44: DHM mit Niederschlagskarte überlagert ........................................... 60Abbildung 45: Panorama mit topographischer Karte & Orthophoto......................... 61Abbildung 46: Panorama mit topographischer Karte ................................................ 61Abbildung 47: Panorama mit Vektordaten und Beschriftungen............................... 61Abbildung 48: Panorama mit Niederschlagskarte ..................................................... 61Abbildung 49: Mount Hood Visualization Homepage ................................................ 62Abbildung 50: Beispiel einer perspektivischen Ansicht ............................................ 63Abbildung 51: Beispiel eines Panoramas................................................................... 64Abbildung 52: Beispiel eines QuickTime Movies....................................................... 65Abbildung 53: Data Download Section ...................................................................... 66Abbildung 54: Links und Impressum ........................................................................ 67

ABBILDUNGSVERZEICHNIS