Vi­su­a­li­sie­rung von drei­di­men­si­o­na­len Um­welt­da­ten - Im­ple­men­tie­rung ei­ner Aus­ga­be-Kom­po­nen­te des Mo­dell­bank­sys­tems MO­BI­LE*

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(*MOdel Base for an Integrative View of Logistics and Environment)

Diplomarbeit von Thorsten Böttger

Hintergrund

Umweltschutz spielt in der heutigen Gesellschaft eine wichtige Rolle bei der Entwicklung neuer Methoden und Systeme. Insbesondere der Verkehr nimmt dabei an Bedeutung zu, speziell im Hinblick auf Auswirkungen verkehrsrelevanter Maßnahmen auf Ressourcenverbrauch und Umweltbelastung.

Dabei stellt sich Verkehr als sehr komplexes Phänomen dar, so daß bei der Modellbildung und Simulation nicht auf die Unterstützung durch Computer verzichtet werden kann. Insbesondere spielt eine geeignete Präsentation der Ergebnisse dieser Simulationen eine entscheidene Rolle bei der Analyse und Bewertung der gewählten Modelle.

Das MOBILE-System, entwickelt an der Universität Hamburg und gefördert von der Volkswagen-Stiftung, stellt ein objekt-orientiertes Modellbanksystem dar, welches dem Benutzer erlaubt, neue Modelle mithilfe von Modellbausteinen zu erstellen und diese ebenfalls als Bausteine für spätere Modellierungen in einer Modellbank abzulegen. Darüber hinaus kann der Benutzer eingegebene und vorhandene Modelle simulieren und sich die Ergebnisse durch geeignete Visualisierungen ausgeben lassen.

Aufgabenstellung

Diese Diplomarbeit erstellt eine graphische Präsentation der Simulationsergebnisse. Die Visualisierung dreidimensionaler Umweltdaten (z.B. Schadstoffkonzentrationen in der Luft) erfolgt nach Aspekten und Konzepten der wissenschaflichen Visualisierung.

Der Benutzer bekommt die Möglichkeit, mit der Darstellung zu interagieren, d.h. die dargestellten Daten zu vergrößern bzw. zu verkleinern und zu drehen. Zudem wird es möglich sein, einen sogenannten Slicer (siehe Abbildung) durch die Daten hindurchzubewegen, um so einen sinnvollen Einblick in das "Innenleben" der Daten zu ermöglichen. Eine eventuelle Abhängigkeit der Daten von einer Zeitvariablen (z.B. die Entwicklung der Schadstoffimmissionen über einen Tag verteilt) wird mithilfe des sogenannten Framing-Verfahrens umgesetzt, welches nur die Daten mit dem aktuellen Zeitparameter darstellt.

Vorgehensweise

Die Visualisierungskomponente wird wie das ganze MOBILE-System in Java (Sun Microsystems, Inc.) geschrieben, die Ausgabe erfolgt in VRML 2.0 (Virtual Reality Modelling Language).

Der Visualisierungsprozeß gliedert sich in folgende Schritte:

  1. Ableiten der Rohdaten, z.B. Änderung der Auflösung oder Interpolieren fehlender Werte (Löcher)
  2. Visualisierung der abgeleiteten Daten, z.B. Zuordnung von Farben oder Verwendung spezieller Techniken wie Mirroring, dabei Erzeugung eines AVO (Abstract Visualization Object)
  3. Darstellung des AVO, d.h. Erstellung einer dreidimensionalen Szene mithilfe von VRML und Interagieren mit der Szene über das EAI (External Authoring Interface)

Für weitere Informationen bitte E-Mail an boettger@informatik.uni-hamburg.de.