FOSSGIS 2014 : Geospatial 3D Web (GER)

3D webservices - where do we stand?
Emmanuel Belo
+41 21 619 10 25
emmanuel.belo@camptocamp.com

2/32www.camptocamp.com /
Google Maps

Google Maps

Here maps (Nokia)

OpenWebGlobe

Cesium

Was wollen wir im Geospatial 3D Web?
■ 3D Szenen
○ Luftbilder und Geländemodell
○ Gebäude mit Texturen
○ Label und Marker
○ Interaktivität (Navigate, pick, popup, measure, usw.)
○ Globaler Perimeter mit höherer lokalen Genauigkeit
■ Technologie
○ Web (kein plugin), Cross Platform and Cross Device
○ Offene Standards und Formate
○ Open Source
■ Was gibt's ?

Web ?

WebGL !
■ 3D-Grafik-Programmierschnittstelle für Webbrowser
■ Ermöglicht Hardwarebeschleunigung (GPU)
■ WebGL Programm
○ Kontrollen in Javascript (CPU)
○ Shader code (GPU)
■ Erfordert kein Plugin ! Auch für Internet Explorer 11
■ Android Mobile fähig : Firefox, Sony Android
Browser, Opera

Offene Standards ?

Unterschiedliche Standard-Welten
■ Geo: OGC
○ 3D Portrayal Services (Proposals: WVS WMS-Like & W3DS WFS-Like)
○ KML – XML/COLLADA
○ CityGML - representation, storage, and exchange
○ CZML (AGI/Cesium) ?
■ Geo: OSGEO
○ TMS (Cesium Terrain Server z.B)
■ Web: Web3d
○ X3D - Extensible 3D Graphics
■ Graphics: Khronos Group
○ COLLADA – eXchange / interoperability
○ glTF – graphic language Transmission Format

3D Portrayal Service (3DPS)
■ Ziel:
○ Eine offene Schnittstelle für die Darstellung von grossen
3D Geospatial Datenmengen im Web
○ 3D Szenen sowie Bilder

OGC - W3DS
■ OGC draft Spezifikation für eine 3D Szene, ~WFS
■ Beispiel Abfrage :
○ http://xyz.org/geoserver/w3ds?
version=0.4&service=w3ds&
request=GetScene&
format=model/x3d+xml&
crs=EPSG:25833&
boundingbox=407255,5866253,483505,5940003&
layers=layername
■ Ergebnis: X3D Datei

Datenformate Challenges
■ Kompakte Objekt Abbildung
○ Bandbreite
■ Progressive Übertragung
○ Streaming
○ LOD
■ Schnelle Objekt-Darstellung
○ Viel GPU, wenig CPU
■ Anwendungs unabhängig
○ Shader code Mesh encodings for X3DOM:Recent Advances
by Max Limper and Johannes Behr, Fraunhofer IGD

X3D Geometrien
■ Basic primitives (Box, Cone Cylinder, Sphere)
■ IndexedFaceSet (3D shape formed by constructing faces
- polygons) <IndexedFaceSet coordIndex='0 11 12 -1
12 1 0 -1 etc />
<Coordinate point='0.7000 1.2000 0.0000, 0.6930 1.2177
0.0000, etc />
○ => Riesige HTML Seiten, CPU + Lade Zeit
■ X3dom Optimierungen
○ Binary Geometry employs several files to store the index and
geometry data directly in the requested precision
○ Progressively Ordered Primitive (POP) Buffer

CZML - Cesium Language
■ Beschreibt
○ Graphische Szenen
○ Zeit-Dynamische Daten
■ Merkmale
○ JSON Struktur
○ Linie, Punkte, Markers, Modelle
○ Zeitliche Änderungen
○ Unterstützt Datenstreaming
○ Erweiterbar

CZML Example
{
"id": "InternationalSpaceStation",
"position": {
"referenceFrame": "INERTIAL",
"epoch": "2012-05-02T12:00:00Z",
"cartesian": [
0.0, -6668447.2211117, 1201886.45913705, 146789.427467256,
60.0, -6711432.84684144, 919677.673492462, -214047.552431458,
90.0, -6721319.92231553, 776899.784034099, -394198.837519575,
150.0, -6717826.447064, 488820.628328182, -752924.980158179,
180.0, -6704450.41462847, 343851.784836767, -931084.800346031,
240.0, -6654518.44949696, 52891.726433174, -1283967.69137678
],
"nextTime": 300.0,
"interpolationAlgorithm": "LAGRANGE",
"interpolationDegree": 5
}
}

glTF graphic language Transmission Format
■ JSON für die Beschreibung der Knoten Hierarchie
■ Knoten verweisen auf EXTERNE binäre Daten
○ Geometry, Texturen, Material
■ Unkomprimierte externe Binäre Daten
○ Daten direkt in WebGL laden
■ Erweiterbar
○ Streaming und Komprimierung

Open Source Software ?

Open Source Implementierungen
■ PostGIS – speichert und exportiert 3D Daten
○ Export X3D data: ST_AsX3D
■ Geoserver
○ Bietet eine W3DS API (getScene & getTile) an
○ Unterstützt X3D & Cesium Terrain API
■ X3dom
○ JS API für die Darstellung und Interaktion mit X3D Daten
■ CesiumJS
○ Komplettes Softwarepaket für die 3D Datenprozessierung
sowie die Web Darstellung und Navigation

PostGIS/Geoserver W3DS/X3D/X3DOM

X3DOM – JS Library

X3DOM
■ Experimental Open Source Framework
■ Darstellung mit WebGL
■ Web3D & W3C Standardisierungs Prozess
■ Ziel : 3D Objekte im Web
■ Einfach zu manipulieren (HTML5 DOM)
■ Untersützt HTML Events (Bsp : OnClick)

X3dom - Hello World Example
<html>
<head>
<script type="text/javascript" src="x3dom.js"></script>
</head>
<body>
<x3d xmlns="http://www.x3dom.org/x3dom ...>
<scene>
<viewpoint position='0 0 10' ></viewpoint>
<shape>
<appearance>
<material diffuseColor='0.603 0.894 0.909' ></material>
</appearance>
<box DEF='box'></box> //Würfeln
</shape>
</scene>
</x3d>
</body>
</html>

Cesium – 3 views, WebGL

CesiumJS
■ Javascript Software mit WebGL für die Darstellung
○ Virtueller Globus
○ 2D map
○ 2.5D Collombus View
■ Zeit dynamische Szenen mit CZML
■ Unterschiedliche Geländemodellquellen
■ Raster Overlays in WMS, TMS, OSM, Bing & Esri
■ Vector Overlays KML & Shapefiles
■ Erweiterbar mit Plugins

CZML 3D + dynamische Darstellung

Cesium – Gelände + Overlay

Cesium Sandcastle

OpenLayers 3 – Cesium Integration

Zusammenfassung
■ Sehr grosse Aktivität im WebGL 3D Bereich
○ Big Players setzen neue Tendenzen
○ Standardisierung
○ Weitgehende/reife Prototypen
■ WebGL Verbreitung (auch Microsoft ist dabei)
■ Wichtige Elemente :
○ Datenmenge : Speichern / Prozessieren / Übertragen / Streamen
○ CPU/GPU Optimierung
○ Web3D Implementierungen & Encoding Möglichkeiten für eine optimale
Geospatial Benutzung
○ Schwierigkeit : Datenformate und Darstellung sind eng gebunden.
Interoperabilität ?
■

FOSSGIS 2014 : Geospatial 3D Web (GER)

FOSSGIS 2014 : Geospatial 3D Web (GER)

Weitere ähnliche Inhalte

Ähnlich wie FOSSGIS 2014 : Geospatial 3D Web (GER) (20)

Mehr von Camptocamp (20)

FOSSGIS 2014 : Geospatial 3D Web (GER)