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Hellhake, Tim; Letschert, Thomas Karl (Betreuer); Krämer, Michel (Betreuer)

Building a Scalable and Fault-tolerant Cloud Architecture for the Distributed Execution of Workfows

2017

Gießen, TH Mittelhessen, Master Thesis, 2017

Due to the massive amount of data that accumulates during the collection of geospatial data, it is not possible to process the data on a single system. To solve this problem, numerous frameworks for distributing the workload to multiple computing nodes have been developed in the past years. However, most of the frameworks provide their own paradigm or even language to solve problems. Therefore it's often necessary to reimplement the algorithms of existing libraries. Furthermore, the use of a particular framework often leads to a vendor lock-in. Moreover, most of the tools, are designed to be executed on a static grid leaving the opportunities of modern cloud environments unused. This thesis proposes a highly scalable and fault tolerant solution to distribute work throughout a dynamically growing cluster of computing nodes. Unlike other solution, it does not force the user into a particular framework. It's a modular architecture which allows the integration of already existing frameworks to enable the execution of workows.

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Sajenko, Andrej; Letschert, Thomas (Betreuer); Krämer, Michel (Betreuer)

Seminaturliche Abfragesprache fur GeoDaten

2017

Gießen, TH Mittelhessen, Master Thesis, 2017

Diese Arbeit befasst sich mit der Entwicklung einer seminatürlichen Abfragesprache, mit welcher Merkmale eines geografischen Features beschrieben werden. Das Suchverhalten wird so verändert, dass gesuchte Begriffe semantisch verglichen werden. Der Vergleich zwischen Wörtern des Benutzers und den Bezeichnern des Indexes wird auf den Wortstamm und deren Synonyme verallgemeinert, um dem Benutzer mehr Freiheiten in der Wortwahl zu geben. Die Abfragesprache besteht aus einer Teilmenge an natürlichsprachlichen, einfachen Sätzen und bietet die Möglichkeit einfache Eingrenzungen der Ergebnisse vorzunehmen. Der Benutzer wird durch das Interface mittels Vorschlagen und Vervollständigungen unterstutzt, um die Syntax richtig zu treffen. Die Einbeziehung der Synonyme stellt sich als sinnvoll heraus. Dies regt dazu an weitere Beziehungen wie die Holonyme zu nutzen um den semantischen Vergleich weiter auszubauen. Eine pragmatische Losung für einfache Abfragen mit konjugierten Bedingungen liefert die seminatürliche Abfragesprache. Für einen professionellen Einsatz ist die Sprache unzureichend, da diese keine logischen "und" und "oder" Verknüpfungen zulasst. Die Eingabeunterstützung sorgt dafür, dass Benutzer ihre Abfragen durch die Auswahl der Vorschläge strukturell zusammenstellen können ohne einen syntaktischen Fehler zu erhalten.

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Hiemenz, Benedikt; Kuijper, Arjan (Betreuer); Krämer, Michel (Betreuer)

Authentication and Searchable Symmetric Encryption for Cloud-Based Storage of Geospatial Data

2016

Darmstadt, TU, Master Thesis, 2016

Many companies outsource their data and computations to the cloud to benefit from a worldwide data access and economic advantages such as a flexible storage management. Since cloud infrastructures are usually provided by third parties, companies must protect their private data before moving them. An example are geospatial data sets storing confidential information about urban areas. To secure these data, we present two security extensions for cloud-based geospatial data storages. First, we introduce an authentication process enabling applications to securely identify their users. We build our approach on token-based techniques but enhance them by essential features such as a revocation mechanism allowing administrators to block certain users at any time. Our extension requires minimal information on the server side and is suitable for distributed environments like a cloud infrastructure. Our main security extension allows users to encrypt their geospatial data and make them searchable at the same time. We develop a Searchable Symmetric Encryption protocol using an index to provide search features on encrypted data. Our approach is dynamic as we do not require an initialization phase and allow users to constantly add new data to the index or remove existing records. In the course of this thesis, we design multiple versions of our protocol differing in their level of security and performance respectively. All of them support boolean expressions as part of the query and geospatial-related search criteria such as bounding boxes. On the client side, our protocol facilitates multi-device support because we only expect cryptographic keys. Our findings indicate that both extensions are suitable for real-world applications in distributed systems but the search in encrypted data requires some more runtime than in plaintext data.

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Schäfer, Marco; Krämer, Michel (Betreuer)

Konzeption und Realisierung einer Vertikalen Microservice Architektur für einen Online-Geodatenkatalog

2016

Campus Gießen, TH Mittelhessen, Master Thesis, 2016

Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist der Entwurf einer Systemarchitektur sowie die Implementierung eines Prototypen für einen neuartigen Geodatenkatalog. Die Lösung soll das Suchen und Finden relevanter Daten für einen Benutzer möglichst einfach gestalten. Die Funktionsweise der Plattform soll ähnlich den bekannten Internet-Suchmaschinen sein, bei denen ein Suchfeld das zentrale Element zur Benutzerinterkation darstellt. Gefundene Ergebnisse sollen prominent nach einer bestimmten Rangfolge präsentiert werden. Um den hohen Anforderungen zu Benutzerinterkation und der somit benötigten geringen Antwortzeiten gerecht zu werden, soll ein reaktives Cloud-getriebenes System umgesetzt werden. Außerdem sollen neue Funktionalitäten schnell und mit geringem Aufwand zur Verfügung gestellt werden können, sowie sich nicht mehr benötigte Funktionalitäten entsprechend entfernen lassen. All diese Aktionen müssen während des laufenden Systembetriebes möglich sein, ohne das Gesamtsystem in irgendeiner Weise negativ zu beeinflussen. Hierzu wird, eine auf dem Microservice-Architekturstil basierende Systemarchitektur entworfen und mittels eines einfachen Prototyps technologisch wie architektonisch evaluiert. Zu Beginn des Projektes werden das durch die Plattform zu lösende Problem definiert sowie mögliche Nutzergruppen und Funktionalitäten festgelegt. Anhand dieser Informationen werden im Anschluss verschiedene Kriterien extrahiert, auf denen der darauffolgende Architekturentwurf basieren soll. Der Entwurf der Systemarchitektur gliedert sich in drei Phasen. In Phase eins werden Prinzipien für den Architekturentwurf, die weitere Implementierung sowie die Team- und Projektorganisation niedergeschrieben. In der zweiten Phase erfolgt ein Vorabentwurf der Architektur als monolithisches System. Dieses monolithische System dient dem Finden von Systemgrenzen anhand fachlicher Zusammengehörigkeiten, für das nachfolgende vertikale Zerlegen des Systems. Phase drei beschreibt den endgültigen Architekturentwurf. Im Anschluss daran werden die entworfene Architektur und die verwendeten Technologien durch die Implementierung verschiedener Funktionalitäten überprüft. Neben der Evaluation der eingesetzten Technologien und den Entwurf einer entsprechenden Systemarchitektur bildet die Arbeit eine Basis zur weiteren Implementierung der Plattform. Aufbauend auf der Implementierung erster, grundlegender Funktionalitäten sowie den entwickelten Konstruktionsrichtlinien können Entwickler schnell mit der Umsetzung der Plattform fortfahren.

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Gierlinger, Thomas; Krämer, Michel; Michel, Frank; Böhm, J.; Bredif, Mathieu; Lindenbergh, R.; Liu, K.; Sirmacek, B.

The IQmulus Urban Showcase: Automatic Tree Classification and Identification in Huge Mobile Mapping Point Clouds

2016

International Society for Photogrammetry and Remote Sensing (ISPRS): ISPRS Congress Prague 2016, Proceedings of Commission III : From Human History to the Future with Spatial Information. (The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences XLI-B3), pp. 301-307

International Society for Photogrammetry and Remote Sensing Congress (ISPRS) <23, 2016, Prague, Czech Republic>

Current 3D data capturing as implemented on for example airborne or mobile laser scanning systems is able to efficiently sample the surface of a city by billions of unselective points during one working day. What is still difficult is to extract and visualize meaningful information hidden in these point clouds with the same efficiency. This is where the FP7 IQmulus project enters the scene. IQmulus is an interactive facility for processing and visualizing big spatial data. In this study the potential of IQmulus is demonstrated on a laser mobile mapping point cloud of 1 billion points sampling ~ 10 km of street environment in Toulouse, France. After the data is uploaded to the IQmulus Hadoop Distributed File System, a workflow is defined by the user consisting of retiling the data followed by a PCA driven local dimensionality analysis, which runs efficiently on the IQmulus cloud facility using a Spark implementation. Points scattering in 3 directions are clustered in the tree class, and are separated next into individual trees. Five hours of processing at the 12 node computing cluster results in the automatic identification of 4000+ urban trees. Visualization of the results in the IQmulus fat client helps users to appreciate the results, and developers to identify remaining flaws in the processing workflow.

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Krämer, Michel; Gutbell, Ralf

A Case Study on 3D Geospatial Applications in the Web using State-of-the-art WebGL Frameworks

2015

ACM SIGGRAPH: Proceedings Web3D 2015 : 20th International Conference on 3D Web Technology. New York: ACM, 2015, pp. 189-197

International Conference on 3D Web Technology (WEB3D) <20, 2015, Heraklion, Crete, Greece>

We evaluate three Open-Source WebGL frameworks (X3DOM, three.js and Cesium) and investigate their use for geospatial applications in the Web. Over the course of one year we carried out five case studies and developed different software prototypes using these frameworks. We focus on geospatial applications since they require unique features that bring the evaluated WebGL frameworks to their limits. Geospatial data is typically heterogeneous and very large. Geospatial applications require special data management and interaction techniques. We describe the criteria that we defined to test the WebGL solutions and present our experience from working with them. We give a qualitative comparison and finish the paper with conclusions and an outlook on future research perspectives.

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Krämer, Michel; Senner, Ivo

A Modular Software Architecture for Processing of Big Geospatial Data in the Cloud

2015

Computers & Graphics, Vol.49 (2015), pp. 69-81

In this paper we propose a software architecture that allows for processing of large geospatial data sets in the cloud. Our system is modular and flexible and supports multiple algorithm design paradigms such as MapReduce, in-memory computing or agent-based programming. It contains a web-based user interface where domain experts (e.g. GIS analysts or urban planners) can define high-level processing workflows using a domain-specific language (DSL). The workflows are passed through a number of components including a parser, interpreter, and a service called job manager. These components use declarative and procedural knowledge encoded in rules to generate a processing chain specifying the execution of the workflows on a given cloud infrastructure according to the constraints defined by the user. The job manager evaluates this chain, spawns processing services in the cloud and monitors them. The services communicate with each other through a distributed file system that is scalable and fault-tolerant. Compared to previous work describing cloud infrastructures and architectures we focus on the processing of big heterogeneous geospatial data. In addition to that, we do not rely on only one specific programming model or a certain cloud infrastructure but support several ones. Combined with the possibility to control the processing through DSL-based workflows, this makes our architecture very flexible and configurable. We do not only see the cloud as a means to store and distribute large data sets but also as a way to harness the processing power of distributed computing environments for large-volume geospatial data sets. The proposed architecture design has been developed for the IQmulus research project funded by the European Commission. The paper concludes with the evaluation results from applying our solution to two example workflows from this project.

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Senner, Ivo; Krämer, Michel (Betreuer)

Rule-based Process Orchestration: An Expert System for the Dynamic and Infrastructure-Independent Generation of Geospatial Processing Chains

2015

Campus Gießen, TH Mittelhessen, Master Thesis, 2015

The constant improvements of remote-sensing technologies along with the emergence of new technologies to gather geo-related information has led to an exponential growth of geospatial data along with the range of potential applications, during the last decades. New technologies are required to target the challenges which arise not only from the variety but more importantly from the volume of so called Big Data. This thesis presents a modular and flexible software architecture, which aims to address these issues through the rule-based generation of dynamic process chains in respect to properties such as type and volume of data and an efficient utilisation of the available processing infrastructure. The use of an abstract workflow model enables the definition of processing steps in a concise and comprehensible manner without the need to consider the efficient execution. After the exploration and evaluation of related solutions a precise analysis of the context is carried out. This way, all interacting systems and data sources are identified and considered during the following design of the architecture. Furthermore, the requirements and quality goals such as high-availability and scalability are pointed out. To proof the feasibility of the technology-independent architecture, a prototypical implementation is presented which can be also used as a groundwork for further developments. Finally, real-world scenarios are used to show how such a system behaves in conditions simulating the practical use, which allows a discussion about strengths and weaknesses of this approach.

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Frese, Sven; Kuijper, Arjan (Betreuer); Krämer, Michel (Betreuer)

Secure Cloud-Based Risk Assessment for Urban Areas: Sichere cloudbasierte Risikoanalyse für Stadtgebiete

2015

Darmstadt, TU, Master Thesis, 2015

While the number of people living in urban centers has been increasing significantly over the last decades so has the number of overall recorded terroristic events. Especially densely populated areas are vulnerable targets which forces urban planners to carefully consider and evaluate security measures in the planning process. In order to support urban planners in this process, we present a system design for a web application to perform risk assessment for urban areas based on digital city models that is capable of visualizing risk assessment result in the web browser. In addition to a web portal our system consists of a web service based on a mircoservices architecture that uses components of the CityServer3D developed by Fraunhofer IGD to process spatial data. In order to perform risk assessment calculations, the capabilities of the VITRUV Tool developed at Fraunhofer EMI are utilized. We use Ciphertext-Policy Attribute-Based Encryption (CP-ABE) in combination with symmetric encryption to store user data with embedded access policies on scalable cloud storage without disclosing it to unauthorized parties. City object coordinates are encrypted with Order-Preserving Encryption (OPE) in order to support range queries. Our results indicate that our system design is scalable regarding data processing and encryption. However, CP-ABE generates significant overhead and is therefore not suited for embedding complex access policies in ciphertexts without compromising the responsiveness of web applications.

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Malewski, Christian; Dambruch, Jens; Krämer, Michel

Towards Interactive Geodata Analysis through a Combination of Domain-Specific Languages and 3D Geo Applications in a Web Portal Environment

2015

Schrenk, Manfred (Ed.) et al.: REAL CORP 2015. Plan Together - Right now - Overall : From Vision to Reality for Vibrant Cities and Regions. Wien: CORP, 2015, pp. 609-616

International Conference on Urban Planning, Regional Development and Information Society <20, 2015, Ghent, Belgium>

Urban planning processes affect a wide range of stakeholders including decision makers, urban planners, business companies as well as citizens. ICT-enabled tools supporting urban planning are considered key to successful and sustainable urban management. Based on previous work in the areas of web-based participation tools for urban planning, rule-based geospatial processing as well as 3D virtual reality applications we present a tool that supports experts from municipalities in planning and decision making but also provides a way for the public to engage in urban planning processes. The main contribution of this work is in the combination of 3D visualization and interaction components with a new ontology-driven rule editor based on domain-specific languages. The 3D visualization, on the one hand, enables stakeholders to present and discuss urban plans. On the other hand, the rule editor particularly targets expert users who need to perform spatial analyses on urban data or want to configure the 3D scene according to custom rules. Compared to previous approaches we propose a portable and interactive solution. Our tool is web-based and uses HTML5 technology making it accessible by a broad audience.

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Ruppert, Tobias; Dambruch, Jens; Krämer, Michel; Balke, Tina; Gavanelli, Marco; Bragaglia, Stefano; Chesani, Federico; Milano, Michela; Kohlhammer, Jörn

Visual Decision Support for Policy Making: Advancing Policy Analysis with Visualization

2015

Janssen, Marijn (Ed.) et al.: Policy Practice and Digital Science : Integrating Complex Systems, Social Simulation and Public Administration in Policy Research. Springer International Publishing, 2015. (Public Administration and Information Technology 10), pp. 321-353

Today's politicians are confronted with new information technologies to tackle complex decision-making problems. In order to make sustainable decisions, a profound analysis of societal problems and possible solutions (policy options) needs to be performed. In this policy-analysis process, different stakeholders are involved. Besides internal direct advisors of the policy makers (policy analysts), external experts from different scientific disciplines can support evidence-based decision making. Despite the alleged importance of scientific advice in the policy-making process, it is observed that scientific results are often not used. In this work, a concept is described that supports the collaboration between scientists and politicians. We propose a science-policy interface that is realized by including information visualization in the policy-analysis process. Therefore, we identify synergy effects between both fields and introduce a methodology for addressing the current challenges of science-policy interfaces with visualization. Finally, we describe three exemplary case studies carried out in European research projects that instantiate the concept of this approach.

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Krämer, Michel; Stein, Andreas

Automated Urban Management Processes: Integrating a Graphical Editor for Modular Domain-Specific Languages into a 3D GIS

2014

Schrenk, Manfred (Ed.) et al.: REAL CORP 2014. Plan it Smart. Clever Solutions for Smart Cities : Proceedings of 19th International Conference on Urban Planning, Regional Development and Information Society. Schwechat, 2014, pp. 99-108

International Conference on Urban Planning, Regional Development and Information Society <19, 2014, Vienna, Austria>

In this paper we present the results of integrating a graphical editor for geospatial processing workflows into a 3D GIS. We use modular domain-specific languages (DSLs) that are tailored to specific application domains. The vocabulary consists of so-called recipes that are grouped into cookbooks representing the language for a certain application domain. Recipes can be reused in multiple cookbooks. This approach allows for a good usability as the user quickly becomes familiar with the domain-specific languages by recognizing common recipes. In this paper we also describe guidelines for choosing the right granularity for recipes which allows for complex rules while using simplest possible recipes. We also describe a workflow for domain-specific language design based on ontologies to identify the correct domain vocabulary. Our approach can be used to automate processing of geospatial datasets in the area of urban planning. To evaluate our approach we use the implemented graphical rule editor in a practical scenario and present it to a user group from the urban API project.

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Krämer, Michel

Controlling the Processing of Smart City Data in the Cloud with Domain-Specific Languages

2014

2014 IEEE/ACM 7th International Conference on Utility and Cloud Computing : UCC 2014. Los Alamitos, Calif.: IEEE Computer Society, 2014, pp. 824-829

International Conference on Utility and Cloud Computing (UCC) <7, 2014, London, England, United Kingdom>

In this paper a new user interface for the processing of big geospatial data in the Cloud is presented. The paper focuses on the processing of Smart City data since this kind of data is inherently large and becomes more and more important for the maintenance and planning of sustainable future Smart Cities. The user interface is facilitated by Domain-Specific Languages (DSLs) that are tailored to the urban planning domain. In this paper a modelling method for DSLs is described and then applied to an example use case from the research project IQmulus funded by the European Commission. The resulting DSL is specified using a Parsing Expression Grammar (PEG) which is used to automatically generate a language parser. Furthermore, a technique to interpret scripts written in the Domain-Specific Language is presented. This technique makes use of mapping rules that specify how the interpreter has to translate terms in the DSL to processing services in the Cloud.

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Dambruch, Jens; Krämer, Michel

Leveraging Public Participation in Urban Planning with 3D Web Technology

2014

Polys, Nicholas F. (General Chair) et al.: Proceedings Web3D 2014 : 19th International Conference on 3D Web Technology. New York: ACM, 2014, pp. 117-124

International Conference on 3D Web Technology (WEB3D) <19, 2014, Vancouver, BC, Canada>

In this paper we present a web-based platform that makes use of HTML5 technology and WebGL to facilitate public participation in urban planning. It consists of components that enable city administrations to present urban plans to the public and to engage with stakeholders. One of these components uses the open source library X3DOM to visualise 3D content-for example, a city model containing a 3D representation of a planned building. Since X3DOM does not need additional software to be installed on the user's system our implementation is more portable than previous work. Our solution is based on the open source software Liferay which allows it to be configured for various urban planning projects. In order to enable communication between different web application components residing in inline frames (iframes) we implemented a special message bus based on HTML5 postMessage. In this paper we describe implementation details, but we also intensively discuss the possibilities of modern web technology for urban planning. We motivate the use of such technology through three examples that can be implemented using our web application. In this paper we also present results from evaluating our application in user workshops carried out within the project urbanAPI that is funded by the European Commission. Finally, we draw conclusions and discuss possibilities for future urban planning use cases.

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Krämer, Michel; Ludlow, David; Khan, Zaheer

Domain-Specific Languages for Agile Urban Policy Modelling

2013

Rekdalsbakken, Webjørn (Ed.) et al.: ECMS 2013 : 27th European Conference on Modelling and Simulation, pp. 673-680

European Conference on Modelling and Simulation (ECMS) <27, 2013, Ålesund, Norway>

In this paper we present a new approach of performing urban policy modelling and making with the help of ICT enabled tools. We present a complete policy cycle that includes creating policy plans, securing stakeholders and public engagement, implementation, monitoring, and evaluating a particular policy model. ICT enabled tools can be deployed at various stages in this cycle, but they require an intuitive interface which can be supported by domain-specific languages (DSLs) as the means to express policy modelling aspects such as computational processes and computer-readable policy rules in the words of the domain expert. In order to evaluate the use of such languages, we present a real-world scenario from the urbanAPI project. We describe how DSLs for this scenario would look like. Finally, we discuss strengths and limitations of our approach as well as lessons learnt.

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Krämer, Michel; Kehlenbach, Andreas

Interactive, GPU-Based Urban Growth Simulation for Agile Urban Policy Modelling

2013

Rekdalsbakken, Webjørn (Ed.) et al.: ECMS 2013 : 27th European Conference on Modelling and Simulation, pp. 75-81

European Conference on Modelling and Simulation (ECMS) <27, 2013, Ålesund, Norway>

In this paper we present a novel approach of simulating urban growth by utilising the computation power of modern GPUs. The simulation results can be used in urban policy modelling to reduce turnaround times in the policy cycle. We use a state-of-the-art agent-based simulation model that consists of rules to describe human behaviour. The simulation incorporates geospatial information such as land-use, current population density and road network data. In order to simulate the phenomena of urbanisation, in our model citizens more likely settle near roads or existing settlements/cities. In this paper we present our implementation that is based on the FLAME GPU framework. Each agent on the GPU represents a group of citizens at a specific location. In order to evaluate our approach we present a practical use case. We measure the performance of our implementation and compare it with a Java-based solution. Finally, we discuss our approach and show opportunities for agile and interactive urban policy modelling.

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Krämer, Michel

NoSQL süß-sauer: MongoMVCC stattet MongoDB mit Datenversionierung und ACID-Eigenschaften aus

2013

Java-Magazin, (2013), 1, pp. 91-95

Gegenüber herkömmlichen Datenbanken hat MongoDB den Ruf, performanter und einfacher in der Handhabung zu sein. Für viele Anwendungen fehlt meist jedoch eine wichtige Eigenschaft: MongoDB unterstützt keine Transaktionen. Die Open-Source-Library MongoMVCC schließt diese Lücke und bietet ganz nebenbei noch die Möglichkeit, alle Daten mit einem Git-ähnlichen Verfahren zu versionieren.

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Steiger, Martin; Krämer, Michel; Ruppert, Tobias; Kohlhammer, Jörn

Visualizing Uncertain Underground Information for Urban Management

2013

Xiao, Yingcai (Ed.): Proceedings of the IADIS International Conference Computer Graphics, Visualization, Computer Vision and Image Processing : CGVCVIP 2013. IADIS Press, 2013, pp. 75-82

IADIS International Conference Computer Graphics, Visualization, Computer Vision and Image Processing (CGVCVIP) <2013, Prague, Czech Republic>

In this paper we present approaches for visualizing uncertainty in an application context for urban management. We describe techniques for the visualization of uncertainty and methods for the reduction of the complexity of the visualization to avoid cognitive overload. Uncertainty in both natural and man-made structures in the underground is thus communicated to the user in an appropriate, non-threatening manner. The methods were evaluated during an end-user workshop. The results of this workshop have led to various extensions to the current approach to the visualization of uncertainty in urban management.

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Stein, Andreas; Krämer, Michel (Betreuer)

Anforderungsanalyse und Entwicklung eines Editors für grafische domänenspezifische Sprachen

2012

Campus Friedberg, TH Mittelhessen, Master Thesis, 2012

Domänenspezifische Sprachen (engl. Domain Specific Languages - DSL) sind Sprachen der Informatik, mit deren Hilfe Lösungen aus klar abgegrenzten Anwendungsgebieten formuliert werden können. Durch die Nutzung von fachspezifischen Notationen können Experten der jeweiligen Domäne leichter in die Entwicklung eingebunden werden, da die Modelle von ihnen besser verstanden werden. Die Einführung der Domänenexperten in die entwickelte DSL ist dabei oft problematisch, da ein gewisses Maß an Programmierkenntnisse vorausgesetzt wird. Besonders bei textuellen DSLs, welche sich in der Syntax oftmals kaum von anderen Programmiersprachen unterscheiden, ist dies der Fall und damit ist die Akzeptanz der Domänenexperten sehr gering. In dieser Arbeit wird daher eine externe, grafische DSL entwickelt, deren Benutzung keinerlei Programmierkenntnisse benötigt. Diese von Domänenexperten genutzte DSL wird durch einen Editor bedient, welcher über eine intuitive Benutzeroberfläche verfügt und dessen Entwicklung ebenfalls beschrieben wird. Da es sich um eine externe DSL handelt, ist auch die Entwicklung eines Interpreters Bestandteil dieser Arbeit. Um die Nutzung der DSL und des Editors für Domänenexperten intuitiv zu gestalten, muss vor der Entwicklung dieser beiden Komponenten eine Anforderungsanalyse erstellt werden, wobei die gewünschten Funktionen herausgearbeitet und Vorschläge zur Entwicklung erfasst werden. Die Thesis wird mit einer Evaluierung über Benutzerfreundlichkeit, Performanz sowie der erstellten Szenarien abgeschlossen, wobei eine wirtschaftliche Betrachtung und die Risiken einer Einführung des Editors aufgeführt werden.

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Krämer, Michel

Dreidimensionale Visualisierung von ober- und unterirdischen Konstruktionen in DeepCity3D

2012

Institut für Rohrleitungsbau Oldenburg (iro): 26. Oldenburger Rohrleitungsforum 2012 : Rohrleitungen - in neuen Energieversorgungskonzepten. Essen: Vulkan-Verlag, 2012. (Schriftenreihe aus dem Institut für Rohrleitungsbau Oldenburg (iro) 37), pp. 783-788

Oldenburger Rohrleitungsforum <26, 2012, Oldenburg, Germany>

This paper describes the goals of the DeepCity3D project which aims to provide an integrated visualization of 3D city models, geology and underground constructions such as tunnels and pipelines. Such a combined visualization is supposed to help urban planners, construction companies and emergency management. The project also introduces new concepts for visualizing uncertain underground data in 3D.

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Krämer, Michel; Hopf, Christiane

Gewinnbringende Nutzung von 3D-Stadtmodellen: Ein Erfahrungsbericht aus Mainz

2012

GIS.Business - GIS.Science - GIS.Trends+Markets, (2012), 1, pp. 28-35

Für die nachhaltige Entwicklung moderner Städte werden 3D-Modelle immer wichtiger. Damit man einen langfristigen Nutzen aus den Daten ziehen kann, sind eine zentrale Datenhaltung sowie zukunftsweisende Fortführungskonzepte unabdingbar. Die Landeshauptstadt Mainz hat deshalb ein Projekt zur Entwicklung eines 3D-Stadtmodells gestartet. Für die Verwaltung, Fortführung und Visualisierung setzt man dort auf Lösungen vom Fraunhofer-Institut für Graphische Datenverarbeitung IGD.

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Reuter, Dominik; Krämer, Michel (Betreuer)

Optimierung von Verarbeitungsprozessen und Erstellung einer Cloud-Architektur für ein Geoinformationssystem

2012

Campus Friedberg, TH Mittelhessen, Master Thesis, 2012

In dieser Masterarbeit wird die Thematik "Optimierung von Verarbeitungsprozessen und Erstellung einer Cloud-Architektur für ein Geoinformationssystem" behandelt. Hauptbestandteil dieser Arbeit ist das Untersuchen des Web 3D Services GetScene des CityServer3D auf Schwachstellen bezüglich der Performance. Dafür werden mit dem Werkzeug jMeter Performancetest durchgeführt, um das Verhalten des Web 3D Service GetScene bei unterschiedlicher Last analysieren zu können. Hierfür wird die relationale Datenbank von MySql mit der NoSql Datenbank von MongoDB verglichen, da MongoDB eingeführt werden soll. Auf Grundlage dieser Analyse werden mehrere Verbesserungen implementiert, die die Performance steigern sollen. Weiterhin wird eine Cloud-Architektur erarbeitet wie sich große Mengen an Abfragen mittels Cloud Computing vom Web 3D Service GetScene beantworten lassen, ohne signifikante Performanceverluste hinnehmen zu müssen. Die implementierten Performanceverbesserungen werden hinsichtlich ihrer Effektivität evaluiert und ein Scenario beschrieben, in dem sich die Leistungsfähigkeit der oben genannten Cloud-Architektur erkennen lässt. Abschließend werden aufgrund dieser Grundlagen die Ziele dieser Arbeit bewertet und ein Ausblick in die zukünftige Weiterentwicklung gegeben.

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Krämer, Michel; Reitz, Thorsten; Rix, Joachim

3D-Stadtmodelle und Kommune

2011

GIS Business, (2011), 7, pp. 55

3D-Stadtmodelle spielen eine immer größer werdende Rolle, zum Beispiel in der kommunalen Stadtplanung. Aber auch europaweit vorgeschriebene Aufgaben wie die Lärmkartierung lassen sich ohne dreidimensionale Modelle nur schwer durchführen.

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Baas, Thomas; Krämer, Michel (Betreuer)

Integration einer Qualitätssicherungskomponente in ein 3D-Geoinformationssystem

2011

Stuttgart, Hochschule für Technik, Bachelor Thesis, 2011

Dreidimensionale digitale Stadtmodelle werden immer mehr in den verschiedensten Anwendungsgebieten eingesetzt, hierzu gehören beispielsweise Stadtplanung, Umwelt- und Katastrophenmanagement sowie Funknetzplanung. Es kann beobachtet werden, dass die vorhandenen Daten den Anforderungen der verschiedenen Anwendungen oft nicht genügen. Dies liegt zum einen an den nicht geeigneten Erfassungsmethoden oder daran, dass die Daten nicht korrekt für das jeweilige Anwendungsgebiet aufbereitet worden sind. Im Rahmen dieser Arbeit wird die Integration eines Qualitätssicherungssystems in ein 3D-Geoinformationsystem behandelt. Aufgabe dieser Arbeit war es, ein Konzept zu erstellen, wie ein vorhandenes Qualitätssicherungssystem in ein 3D-GIS eingebunden werden kann. Dies beinhaltet auch die Analyse der Schnittstelle zur Integration der Daten. Die Informationen aus einem Stadtmodell, welches in einem bestimmten Datenmodell vorliegt, sollen an ein vorhandenes Qualitätssicherungssystem übergebenen werden, welches wiederum ein anderes Datenmodell verwendet. Aufbauend auf diesem Konzept ist ein Plugin für den CityServer3D entstanden, welches das selektierte Stadtmodell in das Datenformat zur Qualitätssicherung umwandelt, die Qualitätssicherung durchführt und dem Benutzer ein Übersicht der gefunden Korrekturvorschläge zur Verfügung stellt. Beachtet werden musste hierbei, dass bei der Umwandlung der Datenmodelle vor und nach der Korrektur keine Informationen, weder geometrische noch semantische, verloren gehen. Die Ergebnisse dieser Arbeit wurden in Anwendungsnahen Beispielen evaluiert. Insgesamt ist diese Arbeit als Basis zur Verwirklichung des Integrationsprozess anzusehen und dient als Prototyp für das Verbundvorhaben "CityDokto". Als Technologien wurden Java, OSGi, Eclipse RCP sowie Spring verwendet.

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Coors, Volker; Krämer, Michel

Intergrating Quality Management into a 3D Geospatial Server

2011

Fendel, E.M. (Ed.) et al.: 28th Urban Data Management Symposium UDMS at 40 Years: Making Contributions to the Future. Beijing: ISPRS, 2011. (The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences XXXVIII-4/C21), pp. 7-12

Urban Data Management Society Symposium (UDMS) <28, 2011, Delft, The Netherlands>

In recent years the technology and workflow for producing and management of large 3D urban models has been established and widely been used. Standards such as CityGML enable the modelling and exchange of semantically enriched multi-purpose 3D urban models for applications like urban planning, public participation, environmental simulation and navigation. However, data quality management is essential to control and enhance the quality of these models in order to be able to meet the needs of the aforementioned applications. Quality management should be performed throughout the whole lifecycle of geospatial datasets - from data acquisition to processing, analysis and visualisation. In this paper, we therefore focus on the integration of a quality management software module into a 3D geospatial data server. First results of a prototype system developed at HFT Stuttgart together with Fraunhofer IGD will be presented in this paper as a starting point for further research into the field of quality management of 3D city models.

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Thum, Simon; Krämer, Michel

Reducing Maintenance Complexity of User-centric Web Portrayal Services

2011

ACM SIGGRAPH: Proceedings Web3D 2011 : 16th International Conference on 3D Web Technology. New York: ACM Press, 2011, pp. 165-172

International Conference on 3D Web Technology (WEB3D) <16, 2011, Paris, France>

With the success of applications providing geospatial 3D data to end-users via virtual globes and web-based services, the need for accessing more accurate and up-to-date information has come up. Geodata typically comes from different and unrelated sources, whereas users expect a seamless view which respects their specific needs. A modern geo portrayal service therefore has to deliver information from heterogeneous data sources adapted to specific applications. Each data model introduces limitations that might make it harder to fulfil user requirements. Since in practise user requirements constantly change and data sets are updated, the complexity of configuring and administering such a process increases disproportionately to both the number of requirements and data model limitations. To overcome this situation, we outline an approach which seeks to avoid what we call the explosion of interdependencies between formalized requirements and geodata features. Our goal is to keep original data virtually untouched while delivering adapted data to multiple users with specific portrayal requirements. We therefore introduce an intermediate representation (IR) to alleviate the growing complexity of interdependencies from O(n x m) to O(n + m). We adapt this technique to the geospatial domain, deriving a prototypical implementation of an OGCWeb 3D Service which delivers X3D documents. The service is capable of adapting to user requirements and at the same time serving originally heterogeneous geodata. We introduce the implementation, discuss results and application opportunities.

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Krämer, Michel; Dummer, Martin; Ruppert, Tobias; Kohlhammer, Jörn

Tackling Uncertainty in Combined Visualizations of Underground Information and 3D City Models

2011

HafenCity University, Hamburg: GeoViz Hamburg 2011 Workshop : Linking Geovisualization with Spatial Analysis and Modeling [online]. [cited 4 April 2011] Available from: http://www.geomatik-hamburg.de/geoviz/program.html, 2011, 2 p.

GeoViz Workshop <2, 2011, Hamburg, Germany>

Cities are under constant development. They are characterized not only by their surface constructions like buildings and traffic infrastructure, but also by their underground structures. Besides human-created lifelines, tunnels and quarries, there are also diverse geological formations. Underground information contains a lot of uncertainty by nature, because measurements provide information along drilling lines only. Additionally, man-made structures are often hardly documented. In this paper we will present ways to visualize such uncertainty in combination with exact surface structures from 3D city models in order to assist stakeholders in making decisions. We will evaluate existing techniques and describe the requirements imposed on uncertainty visualization.

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Dummer, Martin; Krämer, Michel; Ruppert, Tobias; Kohlhammer, Jörn

Visualizing Uncertain Underground Information for Urban Management: Poster presented at the Working with Uncertainty Workshop (IEEE VisWeek 2011)

2011

2011

Working with Uncertainty Workshop <1, 2011, Providence, Rhode Island>

We present approaches for visualizing uncertainty in an application context through techniques for the visualization of uncertainty. We also describe methods for the reduction of the complexity of the visualization to avoid cognitive overload. Uncertainty in both natural and man-made structures under ground is thus communicated to the user in an appropriate, non threatening manner. The methods were evaluated during an end-user workshop of the research project DeepCity3D. The results of this workshop have led to various extensions to our uncertainty visualization approach in urban management

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Reuter, Dominik; Krämer, Michel (Betreuer)

Aufbau einer Produktlinie für ein Geoinformationssystem und Bereitstellung unterstützender Werkzeuge

2010

Giessen-Friedberg, FH, Bachelor Thesis, 2010

In dieser Bachelorarbeit wird für die Thematik "Aufbau einer Produktlinie und Bereitstellung unterstützender Werkzeuge" ein Konzept entwickelt, wie eine Produktlinie aufgebaut werden kann. Die Motivation ist hierbei die Konfiguration des CityServer3D mit Hilfe einer Produktlinie zu vereinfachen und kundenfreundlicher zu gestalten. Der CityServer3D des Fraunhofer- Institut für Graphische Datenverarbeitung bildet die technologische Plattform dieser Arbeit. Danach werden Anforderungen erarbeitet, wie mit Hilfe von unterstützenden Werkzeugen die erstellte Produktlinie abgebildet und kundenspezifisch konfiguriert wird. Für das unterstützende Werkzeug wird ein Konzept entwickelt, um es zu implementieren. Zur abschließenden Bewertung der implementierten Software werden Funktionen evaluiert und die zu erreichenden Ziele bewertet.

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Klien, Eva; Krämer, Michel; Hutton, Kathrin

CityServer3D und tridiconTM CityDiscoverer - Software für die Verwaltung und Visualisierung von 3D Stadtmodellen

2010

Bill, Ralf (Ed.) et al.: GeoForum MV 2010 : Vernetzte Geodaten: Vom Sensor zum Web. Berlin: GITO-Verlag, 2010, pp. 23-26

GeoForum MV <6, 2010, Warnemünde, Germany>

Im folgenden Beitrag werden zwei Software-Lösungen vorgestellt, die gemeinsam in der Lage sind den gesamten Lebenszyklus von 3D Stadtmodellen technisch zu unterstützen und somit eine Erhöhung des Nutzens und der Verwendbarkeit von 3D Stadtmodellen ermöglichen.

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Krämer, Michel; Ruppert, Tobias; Klien, Eva; Kohlhammer, Jörn

DeepCity3D: Integration von 3D-Stadtmodellen und Untergrundinformationen

2010

Zipf, Alexander (Ed.) et al.: Geoinformatik 2010. Konferenzband : "Die Welt im Netz". Heidelberg: Akademische Verlagsgesellschaft Aka, 2010, pp. 72-80

Geoinformatik-Tagung <2010, Kiel, Germany>

Modern cities are under constant development. They are characterized not only by their surface constructions like buildings and traffic infrastructure, but also by their underground structures. Besides human-created lifelines, tunnels and quarries, there are also diverse geological formations. All this information is important for a sustainable urban planning and utility management. The DeepCity3D project therefore aims to develop application-adaptive 3D visualization tools that integrate underground data and city models (provided in standardized formats) with advanced functionality to support decision making for stakeholders involved in urban planning, construction companies, insurance companies, architecture, or environmental protection.

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Pompetzki, Roman; Krämer, Michel (Betreuer)

Integration und Visualisierung von Vegetationsdaten der Landeshauptstadt Mainz in ein 3D-Geoinformationssystem

2010

Wiesbaden, Hochschule RheinMain, Diplomarbeit, 2010

Moderne Geoinformationssysteme (GISe) sind heutzutage weit verbreitet. Sie erleichtern schon jetzt vielen Berufsgruppen täglich die Arbeit bei Planung und Informationsgewinnung. Der CityServer3D, entwickelt am "Fraunhofer Institut für Graphische Datenverarbeitung", ist ein solches GIS. Es ist dazu gedacht Stadtmodelle zu verwalten und wird unter anderem auch von der Landeshauptstadt Mainz eingesetzt. Die Vervollständigung der Informationen über jegliche Art von Geo-Daten ist ein langwieriger Prozess, genau wie das Ziel, diese aktuell zu halten. Wie bei vielen anderen Stadtmodellen gibt es auch beim Mainzer Modell viele Lücken. Diese Arbeit hat das Ziel, den CityServer derart zu erweitern, dass die bisher noch nicht genutzten Mainzer Vegetationsdaten in das Stadtmodell eingearbeitet werden können. Die notwendige Datenintegration und Visualisierung zum Erreichen dieses Zieles ist essentiell dafür, das Stadtbild innerhalb des Modells zu verfeinern und Planungsarbeiten der Mainzer Ämter weiter zu erleichtern. Dazu bietet diese Abschlussarbeit einen Überblick über den aktuellen Stand einiger Visualisierungstechniken, sowie über Grundlagen zu Geoinformationssystemen. Außerdem beinhaltet sie ein Konzept für die Implementierung, welche schließlich evaluiert wird.

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Stein, Andreas; Krämer, Michel (Betreuer)

Stadtplanung und -marketing anhand interaktiver digitaler Bebauungspläne

2010

Giessen-Friedberg, FH, Bachelor Thesis, 2010

Grundstücke und Gebäude werden heutzutage meist mithilfe zweidimensionaler Fotografien vermarktet. Diese können durch 3D-Visualisierung entstehen, erlauben aber keine Interaktion. Die Käufer und Interessenten dieser Objekte, nicht selten Laien mit ungenügendem Vorstellungsvermögen, können aufgrund dieser Informationen keine Entscheidungshilfe für oder gegen das Objekt erwarten. Um das Vorstellungsvermögen des Laien zu entlasten wird eine Software für die Erstellung und die dreidimensionale Darstellung von Gebäuden entwickelt. Städte nutzen derzeit für die Planung von Neubaugebieten, Erweiterungen der Stadt oder Landvermessungen kostspieliges Personal. Diese Arbeit befasst sich deshalb in erster Linie mit der Stadt- beziehungsweise Gebäudeplanung. Hauptziel ist die Erstellung einer Software, die jedem Anwender, auch einem Laien die Möglichkeit gibt ein Gebäude nach seinen Vorstellungen zu planen und zu verändern. Dazu werden zunächst die relevanten Grundlagen und das System, in welches die Software eingebettet werden soll, beschrieben. Nach einer Analyse der Anforderungen und praxisnahen Szenarien wird die Architektur anhand gängiger UML-Diagramme erläutert. Um die Software zu bewerten, folgt ein Usabilitytest und eine Überprüfung der erreichten Ziele. Daraufhin werden verschiedene Möglichkeiten beschrieben, wie die Software vom Kunden vermarktet werden kann.

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Krämer, Michel; Klien, Eva

Visualisierung und Integration von dreidimensionalen Untergrunddaten und Stadtmodellen mit DeepCity3D

2010

Hoppe, Andreas (Ed.) et al.: GeoDarmstadt 2010 - Geowissenschaften sichern Zukunft : Kurzfassungen der Vorträge und Poster. Stuttgart: E. Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung, 2010. (Schriftenreihe der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften (SDGG) 68), pp. 327-328

Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften <162, 2010, Darmstadt, Germany>

DeepCity3D is a joint project of the Carnot Institute BRGM and the Fraunhofer IGD. It is supported by the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF) and the French Agence National pour la Recherche (ANR) as part of the Inter Carnot-Fraunhofer program.

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Min, Qian; Krämer, Michel (Betreuer)

3D Visualization of Zoning Maps Using CityServer3D and Generative Modeling Language

2009

Stuttgart, Hochschule für Technik, Master Thesis, 2009

3D city model represented by Generative Modeling Language based on 2D zoning map was built for 3D city visualization with the help of CityServer3D. However, this model is an innovative model so that it cannot be employed in different application domains. Therefore, a concept was created that presents how the information contained within this model can be utilized for generating common data model. This master thesis deals with the conversion of this model into a standardized 3D city model for data sharing. Based on the concept, a tool for the CityServer3D was implemented. This tool is designed to import and generate this model and export desired standardized 3D model. Since this model is a dynamic model, some restrictions for this model were neglected during generation. The exportation of the desired 3D model was implemented with City Geography Markup Language. Furthermore, interaction of Java and the City Geography Markup Language was optimal for the implementation. All these works are regarded as a base for the realization of whole processes. Meanwhile, it was also proved that this approach is suitable for this thesis work.

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Reitz, Thorsten; Krämer, Michel; Thum, Simon

A Processing Pipeline for X3D Earth-based Spatial Data View Services

2009

Fellner, Dieter W. (General Co-Chair) et al.: Proceedings Web3D 2009 : 14th International Conference on 3D Web Technology. New York: ACM Press, 2009, pp. 137-145

International Conference on 3D Web Technology (WEB3D) <14, 2009, Darmstadt, Germany>

Over the last years, a high demand for scenario-specific visualizations of 3D urban models has evolved. At the same time, established service specifications do not yet provide the means to define 3D map products and to deliver them in suitable formats, since they are focused on traditional 2D map products. In this paper, we present an approach for the definition of a 3D urban model view service. This approach consists of a three-step process, in which original geodata is integrated, filtered and then transformed into various scene graph formats such as X3D. We were able to maintain a high degree of compatibility with existing services and specifications such as Styled Layer Descriptors and the Web Map Service interface. The paper concludes with the experiences gathered from implementing and using this approach and provides an outlook as to how the lessons learned can be used in application and standardization.

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Thum, Simon; Krämer, Michel (Betreuer)

Szenarioorientierte Darstellung heterogener Geodaten

2009

Gießen-Friedberg, FH, Master Thesis, 2009

Diese Arbeit untersucht einen Ansatz zur Darstellung von heterogenen Geodaten nach anwendungsspezifischen Anforderungen. Darstellungsanforderungen, die einem Gebiet oder Anwendungsfall zugeordnet sind, werden als "Szenario" bezeichnet. Die Darstellung von Geodaten nach szenario-spezifischen Anforderungen erfordert generell eine hohe Qualität und Konsistenz. In der Praxis ist das hinderlich, denn Konsistenz ist in Geodaten schwer zu erreichen oder zu halten. Um die Anforderungen an Geodaten nicht unnötig zu erhöhen, wird hier ein Ansatz entwickelt, der die impliziten Informationen in Geodaten extrahiert und nutzbar macht. Der Ansatz basiert auf formalisiertem Wissen über die Unterschiede und Gemeinsamkeiten der eingesetzten Geodaten im Bezug auf die Anforderungen, die in den anvisierten Szenarien vorkommen. Das besagte Wissen wird in Produktionsregeln der Form wenn . . . , dann . . . formalisiert, die in zwei Phasen organisiert sind. Der zwei-phasige Ansatz stellt sicher, dass die Regeln in wartbarer Komplexität gehalten werden können, und dass der Performanceverlust durch die Regelverarbeitung klein bleibt. Außerdem ermöglicht er, die Darstellungslogik fokussiert auf szenariospezifische Darstellungsprobleme zu formulieren, weil Konsistenz-, Qualitätsund Redundanzprobleme außen vor bleiben können. In der Validierung konnten zwei unabhängig erfasste, korrelierte Datensätze integriert für die Darstellung nach Vorgabe mehrerer Szenarien verwendet werden, ohne dafür manuelle Anpassungen vorzunehmen. Die dafür aufgestellten Produktionsregeln konnten ohne mangelnde Eindeutigkeit einer der zwei Phasen zugeteilt werden, was darauf hinweist, dass die gewählte Phasentrennung naturgemäß ist. Bedingt durch die Skalierbarkeit des Ansatzes war der Aufwand, die Produktionsregeln an die Daten anzupassen, sehr gering. Die Separation der Logik in zwei Phasen ermöglicht auch die Zwischenspeicherung der Ergebnisse der ersten Phase, die i. d. R. merklich länger dauert als die Zweite, die Darstellungsphase

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Krämer, Michel; Reitz, Thorsten (Betreuer)

Regelbasiertes Management verteilter, heterogener Geodaten

2008

Gießen-Friedberg, FH, Master Thesis, 2008

Im Laufe der Jahre, in denen in verschiedenen Institutionen unabhängig voneinander mit Geodaten gearbeitet wurde, ist eine hochgradig heterogene Systemlandschaft entstanden mit den unterschiedlichsten Software-Produkten, Schnittstellen und Austauschformaten. Die bevorstehende Einführung von Geodateninfrastrukturen setzt jedoch eine einheitliche Datenbasis voraus. Diese Arbeit befasst sich deshalb mit der Zusammenführung von verteilt vorliegenden, heterogenen Geoinformationen. Hauptziel ist es eine Software zu erstellen, die den Inhalt der Datenquellen automatisiert abgleicht. In diesem Zusammenhang soll vor allem ein regelbasierter Ansatz erforscht werden. Hierzu werden zunächst Arbeiten betrachtet, die mit diesem Thema verwandt sind. Im Weiteren wird anhand praxisnaher Szenarien eine Analyse der funktionalen und technischen Anforderungen an die Software durchgeführt. Ihre Architektur wird anschließend in einem technologieunabhängigen Konzept beschrieben. Darauf aufbauend wird eine prototypische Implementierung erstellt. Zur Bewertung des Konzepts wird anhand praxisnaher Anwendungsfälle eine Evaluierung durchgeführt. Eine kritische Beurteilung zeigt schließlich die Stärken und Schwächen des Ansatzes auf.

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Krämer, Michel; Haist, Jörg; Reitz, Thorsten

Methods for Spatial Data Quality of 3D City Models

2007

Amicis, Raffaele de (Ed.) et al.: 5th Italian Chapter Conference : Eurographics Italian Chapter Proceedings. Aire-la-Ville: Eurographics, 2007, pp. 167-172

Eurographics Italian Chapter Conference <5, 2007, Trento, Italy>

3D city models are nowadays used in very different applications. Due to this, the commercial exchange and, thus, the demand for high quality data becomes more and more important. We describe a quality model that defines common parameters used for spatial quality measurement, especially when dealing with 3D city models. Therefore, we explore different representations of city models: the reality, the user's idea and the digital data set. A well-defined mathematical formalism which addresses the different quality parameters is presented. This formalism also helps to create algorithms for measurement and improvement of spatial data quality. The aim is to be able to define uniformed criteria which can be easily transformed into software. The implemented prototype serves as base for the evaluation in which we provide examples based on actual data sets using typical quality requirements.

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Krämer, Michel; Haist, Jörg (Betreuer)

Methoden zur Bestimmung und Steigerung der Datenqualität von 3D-Stadtmodellen

2006

Gießen-Friedberg, FH, Diplomarbeit, 2006

Diese Arbeit befasst sich mit der Qualität von räumlichen Geodaten, wobei besonderes Augenmerk auf Stadtmodelle gelegt wird. Diese finden in mehr und mehr Bereichen Anwendung, wodurch der Handel und damit auch die Nachfrage nach qualitativ hochwertigen Daten immer wichtiger wird. Die Hauptziele dieser Arbeit sind deshalb die Definition eines einheitlichen Qualitätsmodells für Geodaten und die Entwicklung von Algorithmen zur Bestimmung und Steigerung der Datenqualität von dreidimensionalen Stadtmodellen. Hierzu wird zunächst erarbeitet, wie solche Daten erfasst und in welcher Weise sie in heutigen Informationssystemen gespeichert werden. Im Weiteren werden Ansätze zur Definition eines Qualitätsmodells untersucht und teilweise übernommen. Ein mathematischer Formalismus legt sodann fest, welche Kriterien zur Bestimmung der Datenqualität angelegt werden müssen. Auf Basis von Metadaten wird dann beschrieben, wie man Qualitätsinformationen zu räumlichen Daten speichern kann. Es werden schließlich Algorithmen zur Bestimmung der Datenqualität entwickelt, die es zum Teil auch erlauben, die geometrische Beschaffenheit von Stadtmodellen zu verbessern. Zur Bewertung werden die erarbeiteten Verfahren an praxisnahen Datensätzen getestet. Eine kritische Beurteilung zeigt schließlich Stärken und Schwächen auf.