Ableitung von korrekten OSM-Räumen, -Wänden und -Türen aus IFC-Gebäudemodellen (fossgis2024)

In diesem Paper diskutieren wir die Ableitung von Inneraumdaten im Format OSM-SIT aus digitalen Gebäubemodellen im Format IFC. Dabei zeigen wir insbesondere Probleme und Lösungsansätze hinsichtlich der Topologie und Geometrie von Räumen, Raumgrenzen und -verbindungen zwischen Räumen innerhalb eines Geschosses. Typische Funktionen, die GIS für urbane Außenräume erfüllt, wie die Lokalisierung von Zielen und Barrieren sowie die Navigation dahin oder darum herum, sind auch im Inneren von Gebäuden relevant. Darum werden georäumliche Datenbanken, Karten- und Routingservices für Innenraumanwendungen angereichert und erweitert, z.B. in OpenStreetMap mit SIT. Um den damit verbundenen Aufwand zu reduzieren und Daten mit höherer Qualität zu erzeugen, untersuchen wir, wie Innenraumdaten u.a. für OSM automatisiert aus digitalen Gebäudemodellen im Format IFC abgeleitet werden können. Diese Gebäudemodelle liegen im Rahmen der Planung von Neubauten regelmäßig vor und werden zunehmend auch im Zuge von Umbaumaßnahmen für Bestandsgebäude angefertigt. Dafür implementieren wir quelloffene Konvertierungsroutinen (https://bauinformatik.github.io/levelout). Unsere bisherigen Ergebnisse beschränken sich auf grundlegende Elemente und unterliegen gezielten Einschränkungen. Beispielsweise betrachten wir keine vertikalen Verbindungen zwischen Geschossen, sogenannte vertikale Erschließung, wie Treppenhäuser und Aufzüge. Innerhalb eines einzelnen Geschosses extrahieren wir eine topologische Struktur aus Räumen, raumbegrenzenden Elementen und den die Raumbegrenzungen durchbrechenden Verbindungen zwischen den Räumen - das heißt Räume, Wände und Türen bzw. Öffnungen - sowie die zugehörigen Geometrien. Sowohl die Topologie wie auch die Geometrie können in IFC in verschiedenen Formen vorliegen. Wir setzen für unsere aktuelle Implementierung eine explizite Topologie in den IFC-Daten voraus, beziehen die Geometrie der Raumbegrenzungen jedoch aus den regelmäßig enthaltenen 3D-Festkörpergeometrien für Räume, Wände und Öffnungen. Damit erhalten wir ein "dickwandiges" Geometriemodell, bei dem aus dem Volumen der Wände zwei Segmente der Raumbegrenzungen mit dem Abstand der Wanddicke resultieren, die nicht mehr topologisch Verbunden sind. Die in OSM übliche implizite Repräsentation der Topologie über die Geometrie (durch gemeinsame Polygonsegmente) ist auf dieser Basis nicht möglich und somit auch keine Ableitung von Routinggraph en. In diesem Paper stellen wir verschiedene geometrische und topologische Repräsentationsmöglichkeiten in IFC vor, stellen sie den Modellierungsprinzipien von OSM gegenüber und diskutieren ihr Potential der für die automatische Ableitung. Wir zeigen eine gegenüber der ersten Proof-of-Concept-Implementierung deutlich verbesserten Algorithmus und die damit erzeugte OSM-Struktur, die weiterhin auf den "dickwandigen" Modell beruht, aber die Oberflächen in den Öffnungsbereichen zu einer "dünnwandigen" Raumgrenze verschmilzt und damit die Voraussetzungen erfüllt, OSM-Routinggraphen abzuleiten. Weiterhin stellen wir eine alternative Konvertierungsmöglichkeit vor, die auf der 2D-Achsenrepräsentation von Wänden basiert und demonstrieren ihre Vor- und Nachteile. Wir fassen auch den Stand der Wissenschaft und Technik, insbesondere zu Raumgeometrie und -topologie sowie Space Boundaries in digitalen Gebäudemodellen im IFC-Format und in anderen Formaten wie IndoorGML zusammen. about this event: https://pretalx.com/fossgis2024/talk/LXGXQJ/