3D-Modell jedes beliebigen Grundstücks in NRW (Software)

Martin Vogel ⌂ @, Dortmund / Bochum, Donnerstag, 16.03.2017, 15:14 (vor 556 Tagen)

Die Qualität der seit Januar 2017 frei verfügbaren Geländehöhendaten für NRW kann einem den Atem stocken lassen. Hier werfen wir einen Blick auf das Gelände der in einen ehemaligen Steinbruch an der Volme hineingebauten Stadthalle Hagen. Visualisiert wurden die aufbereiteten Geländedaten mit dem kostenlosen CAD-Programm FreeCAD. Die horizontale Auflösung beträgt einen Meter, die vertikale Auflösung der Höhendaten beträgt sogar nur einen Zentimeter:

[image]
Datenquelle: https://www.opengeodata.nrw.de/produkte/geobasis/dgm/dgm1/ ; Land NRW (2017) ; Datenlizenz Deutschland - Namensnennung - Version 2.0 (http://www.govdata.de/dl-de/by-2-0)

Auf den Servern des Opengeodata-Projektes gibt es sogar noch höher aufgelöste Daten, diese sind aber etwas unhandlicher zu verarbeiten, da sie nicht in einem festen Raster, sondern als ungeordnete Punktewolke mit etwa 4 Punkten pro Quadratmeter vorliegen.

Es ist nun für jedermann ganz einfach, sich ein 3D-Modell seines Grundstücks oder eines beliebigen anderen Geländeausschnittes selber zu erstellen. Sämtliche benötigte Software dazu ist kostenlos verfügbar. Bis zur 3D-druckfähigen Geländemodelldatei sind es nur wenige Schritte:

1. Von der Webseite https://www.opengeodata.nrw.de/produkte/geobasis/dgm/dgm1/ die Dateien für die gewünschten Ortschaften herunterladen.
Die ZIP-Dateien sind im Schnitt ein paar hundert Megabyte groß.

2. Diese ZIP-Dateien in einen beliebigen Ordner entpacken.
Es werden jeweils dutzende XYZ-Dateien angelegt, jede ist 124 MB groß und enthält 4 Millionen Höhenwerte einer 2000x2000 m² großen Geländekachel.

Wer in die XYZ-Dateien hineinschaut, stellt fest, dass die Koordinaten in einem für Nichtvermesser recht ungewöhnlichen Format vorliegen. Dieses Datenformat mit dem etwas sperrigen Namen „EPSG:25832 ETRS89/UTM 32.Zone“ lässt sich aber in gewöhnliche GPS-Koordinaten mit Längen- und Breitengrad umrechnen. Ebenso können bekannte Geokoordinaten in das EPSG-Format konvertiert werden.

3. Zur Umrechnung verwenden wir ein selbstgeschriebenes Python-3-Programm, welches das Python-Modul "utm" von Tobias Bieniek verwendet. Laden Sie die folgende ZIP-Datei herunter, entpacken Sie sie und starten Sie das Programm "Gelaendemodell.py".

[Update: Das Programm wurde aktualisiert, siehe Antwort auf diesen Beitrag!]

Falls Sie Python 3 noch nicht installiert haben, finden Sie es auf https://www.python.org/downloads/ – im Moment ist Version 3.6.0 aktuell.

4. Das Programm führt Sie in einem Dialog schrittweise zum gewünschten Ergebnis. Sie benötigen lediglich noch die Koordinaten von zwei Punkten, mit denen Sie ein Rechteck definieren, für welches unser Python-Programm das Geländemodell erzeugen soll. Diese Koordinaten können Sie direkt aus Google Maps oder einem anderen Kartendienst kopieren oder abschreiben. Für die Stadthalle Hagen oben waren das zum Beispiel die Punkte „51.350383, 7.482606“ und „51.356366, 7.491436“. Welche Eckpunkte des Rechtecks Sie aus der Karte abgreifen, ist egal, solange diese nur diagonal gegenüberliegen und sich innerhalb von Nordrheinwestfalen befinden.

5. Nach Angabe der gewünschten Auflösung legt das Programm drei Dateien neu an: eine XYZ-Datei enthält einfach nur eine Liste aller gefundenen Höhendaten des ausgewählten Bereichs, eine SCR-Datei enthält Befehle für die CAD-Programme AutoCAD und BricsCAD zur Erstellung eines Volumenkörpers, über den Sie sehr simpel Massenberechnungen zu Aushub und Auftrag anstellen können und schließlich eine Stereolithographiedatei im STL-Format, aus der Sie mit einem 3D-Drucker ein greifbares Modell erschaffen können. Die Schrittweite für die Auflösung sollte anfangs auf einen recht hohen Wert eingestellt werden, um die erzeugten Dateien klein und damit schnell bearbeitbar zu halten. Ein 10-Meter-Raster oder sogar ein 100-Meter-Raster zu verwenden, ist meistens gar keine schlechte Idee. Mehr als vielleicht 1000 Punkte pro Grundstück werden oft gar nicht benötigt.

Zum Ansehen und Weiterbearbeiten der STL-Datei empfiehlt sich das kostenlose Programm FreeCAD, in dessen erstaunlich mächtigen Funktionsumfang man sich allerdings erst einarbeiten muss. Kurzanleitung: STL-Datei öffnen, Inhalt mit dem Lupen-Icon bildfüllend darstellen, Verschieben der Ansicht mit der mittleren Maustaste, Drehen mit zusätzlichem Drücken der linken Maustaste (Bedienungsanleitung).

Viel Spaß damit![image]

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Dipl.-Ing. Martin Vogel
Leiter des Bauforums

Heute schon programmiert? Einführung in Python 3 (PDF)

Tags:
GIS, NRW, DGM, Geländemodell, Geodaten, Python 3



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