Globes virtuels Nouveaux développement et applications

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1 Globes virtuels Nouveaux développement et applications Prof. Dr. Stephan Nebiker FHNW Fachhochschule Nordwestschweiz Hochschule für Architektur, Bau und Geomatik Institut Vermessung und Geoinformation geo.3d: Innovations et développements des géodonnées 3D en Suisse HEIG-VD, Yverdon, 17 november 2010 Contenu Introduction / objectifs Globe virtuel i3d Actualité: recherche, développement et application Perspective: OpenGlobe SDK et i3d Open Source? Virtuelle Globen, geo.3d, HEIG-VD,

2 Globes virtuels Technologies actuelles Google Earth Microsoft Bing Maps 3D NASA World Wind ESRI ArcGlobe Leica TITAN Seuils de performance marquants streaming de très gros jeux de données grandes quantitiés de POI & objets 3D intégration des recherches Web Virtuelle Globen, geo.3d, HEIG-VD, Globes virtuels les premières 10 années folles 1997/98 Fondation de Skyline Software 2004 Google achète Keyhole Systems & Viewtec NASA lance World Wind 2000 Fondation de GEONOVA (FHNW) et Google 2001 "Flug durch die Schweiz" (GEONOVA): 1 er visualisation d un pays entier basée sur le Web. Fondation de Keyhole 2002 Fondation de 3D GEO (HPI Potsdam) et GeoTango (York University) ESRI lance ArcGlobe (env.) 2005 Lancement de Google Earth Leica lance Virtual Explorer Microsoft achète GeoTango 2006 Microsoft lance Virtual Earth (aujourd hui: Bing Maps 3D). IGN (Fr) lance GéoPortail (3D) 2008 Autodesk reprend 3D GEO 2010 Apple achète Poly9 Virtuelle Globen, geo.3d, HEIG-VD,

3 Spectre d application des globes virtuels: hier une vision, aujourd hui la réalité Nebiker, GMT2003, Pontresina Virtuelle Globen, geo.3d, HEIG-VD, Contenu Introduction / objectifs Globe virtuel i3d Actualité: recherche, développement et application Perspective: OpenGlobe SDK et i3d Open Source? Virtuelle Globen, geo.3d, HEIG-VD,

4 Motivation pour le propre globe virtuel i3d à la FHNW Faiblesses des globes existants: pas de contenus «streamable», dynamique ou en temps-réel intégration limitée de jeux de données spécifiques au client (p. ex. SwissImage) pas d intégration de données alti. spécifiques au client (p. ex. MNT25, MNT-MO) extensibilité limitée (p.ex. langage de programmation libre etc.) Développement d algorithmes/scripts de base impossible! p.ex. superposition de vidéos (Augmented Reality/Mixed Reality) p.ex. streaming de nuages de points p.ex. applications côté-serveur Virtuelle Globen, geo.3d, HEIG-VD, Demo Virtuelle Globen, geo.3d, HEIG-VD,

5 Globe virtuel de la FHNW Particularités / caractéristiques moteur de géo-visualisation 3D de 3 ème génération rendu ellipsoïdique sur l ellipsoïde WGS-84 optimisé pour la nouvelle génération de GPUs et CPUs prévu pour l intégration de données temps-réel Canaux de contenu en streaming pour des données altimétriques, images, POI et objets 3D, et nouvellement pour les nuages de points. streaming par le réseau ou par des lecteurs locaux pré-traitement à l aide d algorithmes de parallélisation Virtuelle Globen, geo.3d, HEIG-VD, Bases géodésiques de i3d Système de référence géodésique ellipsoïde WGS-84 et datum & modèle de géoïde mondial enregistrement et représentation de hauteurs orthométriques viewer: en WGS-84 géocentrique Partitionnement & indexage des données images et altimétriques division lat-lon avec projection Mercator limite de latitude env. ± 85 ( jeu de données mondial quadratique) index quadtree Virtuelle Globen, geo.3d, HEIG-VD,

6 Streaming de géodonnées Virtuelle Globen, geo.3d, HEIG-VD, Données altimétriques dans les globes virtuels Modèles raster/grille vs. TIN grille TIN + structure simple ( images) régions lisses: redondance triangles inutiles (visualisation) inadapté pour du haut niveau de détail structure de données complexe à traiter et manipuler + modélisation de terrain sans redondance + extensible: surfaces 3D etc. Virtuelle Globen, geo.3d, HEIG-VD,

7 Contenu Introduction / objectifs Globe virtuel i3d Actualité: recherche, développement et application Perspective: OpenGlobe SDK et i3d Open Source? Virtuelle Globen, geo.3d, HEIG-VD, Sujets de recherche et activités dans le domaine des globes virtuels De la visualisation 3D de paysage interactive à une plateforme de géocollaboration 3D et d information en temps réel et de haute qualité Virtuelle Globen, geo.3d, HEIG-VD,

8 Intégration de capteurs mobiles dans i3d via un framework de géocollaboration intégration de données vidéo Virtuelle Globen, geo.3d, HEIG-VD, Virtual & Augmented Monitoring projet CTI UAVision Applications «3D-Monitoring- & Rapid Mapping» basée sur des images de mini-drones (Mini UAS) en temps-réel But du projet Datalink léger et sans-fil pour des capteurs image multi-usages Acquisition d images et Mission- Management complet directement intégré dans le globe virtuel Support de divers mini-drones (ailes fixes & hélicoptères) Virtuelle Globen, geo.3d, HEIG-VD,

9 UAVision Software Suite sur la base de i3d Mission Planning & Simu lation Mission Control Virtual Piloting Imag Integra (AM/V ery ation VM) Rapid Ma apping & Data An nalysis Virtuelle Globen, geo.3d, HEIG-VD, UAVision Mission Management dans le globe virtuel i3d Mission Planning Mission Simulation Mission Control Virtual Piloting Real-time Monitoring Virtual Monitoring Augmented Monitoring Rapid Mapping Monitoring d objets réels dans un environnement de Mixed Reality Superposition de vidéo issues de drones dans le globe virtuel Virtuelle Globen, geo.3d, HEIG-VD,

10 Projet CTI UAVision scénarios d application Monitorage en temps réel et cartographie par mini-drones Surveilleance / lutte contre les incendies de forêts et de brousse Inspection et surveillance de pipeline Cartographie rapide de catastrophes naturelles (tremblements de terre, inondations) Surveillance et analyse du trafic Applications de télédétection en agronomie, foresterie et environnement Virtuelle Globen, geo.3d, HEIG-VD, Paradigmes alternatifs de modélisation 3D pour des vues terrestres riches en détails Approche de modélisation à partir d images Prises de vue panoramiques en véhicule p. ex. Google Street View Prises de vue perspectives p. ex. Microsoft PhotoSynth Modélisation à partir de nuages de points 'Rich Point Clouds' issus de MLS Rôle central des globes virtuels! Virtuelle Globen, geo.3d, HEIG-VD,

11 Support de nuages de points 3D dans le globe virtuel i3d (Sparse Voxel Octree) Virtuelle Globen, geo.3d, HEIG-VD, Nuages de points 3D dans le globe virtuel (FHNW Campus Muttenz) Virtuelle Globen, geo.3d, HEIG-VD,

12 Fernsehbeitrag SF Einstein & 3D-Szene Google Earth Notion de temps dans les globes virtuels? (Solothurn 1830 in Google Earth) Virtuelle Globen, geo.3d, HEIG-VD, Temps (et sémantique) dans les globes virtuels exemple de Soleure 1830 Virtuelle Globen, geo.3d, HEIG-VD,

13 Visualisation d informations dans les globes virtuels Dissertation S. Bleisch BTh: Läderach (2007), Burkhard (2008), Cavegn (2009) Virtuelle Globen, geo.3d, HEIG-VD, Le globe virtuel comme ordinateur base pour les LBS 3D! 3 ipointer Toolbox ipointer Overview 1 ipointer WWW i3d-based Object Identification + Content Aggregator 2 ipointer Platform Virtuelle Globen, geo.3d, HEIG-VD,

14 Contenu Introduction / objectifs Globe virtuel i3d Actualité: recherche, développement et application Perspective: OpenGlobe SDK et i3d Open Source? Virtuelle Globen, geo.3d, HEIG-VD, OpenGlobe SDK SDK multiplateforme pour les globes virtuels avec env. 300 fonctions Support pour: C++, C#, Visual Basic, Python, Java Échelonable des smartphones jusqu aux PC haut-de-gamme Support des plateformes 32- et 64-bit Réalisation simple d applications «globes virtuels» sur toutes les plateformes Tourne dans les navigateurs Web avec WebGL (Firefox, Chrome, Safari, Opera) ou Plugin (IE). Virtuelle Globen, geo.3d, HEIG-VD,

15 Production de sa propre application «globe virtuel» Un globe virtuel en 4 lignes de code int window = ogcreatewindow(640,480,32,false); int globe = ogcreatevirtualglobe(window); ogaddimagelayer(globe," ogaddelevationlayer(globe, " Virtuelle Globen, geo.3d, HEIG-VD, i3d comme projet Open Source «Call for Expression of Interest» en cours feedback positif Planification temporelle travaux préparatoires / consolidation OpenGlobe SDK: jusqu à Q1/2011 démarrage prévu: Q2/2011 Intéressé? à stephan.nebiker@fhnw.ch Virtuelle Globen, geo.3d, HEIG-VD,

16 Résumé Globes virtuels 3D beaucoup plus que les solutions de visualisation Web 3D Ra&D: temps réel, géocapteurs, collaboration, Mixed Reality, 3D LBS globe virtuel comme capteur nuages de points 3D (Rich Point Clouds) nouveau paradigme pour la modélisation urbaine 3D (+ modèles à partir d images) i3d Open Source: alternative possible aux globes virtuels commerciaux Virtuelle Globen, geo.3d, HEIG-VD, Merci beaucoup pour votre attention! Questions? stephan.nebiker@fhnw.ch EuroSDR Project on Virtual Globes, Final Project Report, Contributeurs: Martin Christen Hannes Eugster Kevin Flückiger Robert Wüest Susanne Bleisch Andreas Barmettler Lukas Läderach Joel Burkhard Stefan Cavegn Jonas Schmid Virtuelle Globen, geo.3d, HEIG-VD,