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Indoor-Positionsermittlung und -Navigation

Tracking und Visualisierung in 3D-Modellen

In einem brennenden Haus auf dem kürzesten Weg den Ausgang finden – dieses Szenario lässt sich mittels der Indoor-Positionsermittlung realisieren. Auf diese Weise lassen sich Personen aber auch mobile Einsatzmittel orten, in zentralen Leitsystemen visualisieren und steuern. Insbesondere in großen Gebäudekomplexen und Industrieanlagen kann die Indoor-Positionsermittlung mit einer georeferenzierten 3D-Visualisierung attraktive Anwendungsbereiche eröffnen. Welche Anforderungen bestehen an die Georeferenzierung und den Aufbau von 3D-Modellen, um diese zur Visualisierung und Positionsermittlung in Gebäuden und Liegenschaften anzuwenden?

Bild: Navka/In GmbH

In großen Gebäudekomplexen und Industrieanlagen bietet die Indoor-Positionsermittlung in Verbindung mit einer georeferenzierten 3D-Visualisierung vielfältige Anwendungsbereiche. Sie reichen von der Lokalisierung bis zur Zielansteuerung. So lassen sich beispielsweise Wächterrundgänge überwachen oder Mitarbeiter anleiten. Die 3D-Visualisierung kombiniert die Ortsdaten beweglicher Objekte und Sensorinformationen mit georeferenzierten Gebäudemodellen und Grundrissen. Über einen Fernzugriff auf die zentrale Datenhaltung kennt der Anwender in der Leitstelle die Gegebenheiten und Positionen. Mit zunehmend kommerzieller Nutzung erobert die 3D-Technologie immer mehr professionelle Anwendungsgebiete. Bei der Herstellung von Fahrzeugen und Produktionsanlagen wird das Produkt in nahezu all seinen Eigenschaften virtuell entwickelt, simuliert und erprobt, bevor das erste Material bearbeitet wird.

Gebäude als 3D-Modell

Auch Gebäude werden zunehmend als dreidimensionales Modell entworfen und ermöglichen Simulationen, noch bevor das Gebäude entsteht. Werden solche Modelle während der Nutzung der Einrichtung mit realen, positionsbezogenen Informationen kombiniert, lassen sich neue Nutzungsmöglichkeiten bei Management-Leitsystemen erschließen. Bereits heute existieren erste Anwendungen, die die Visualisierung von umfangreichen 3D-Modellen in Leitständen mit eingebetteten Realdaten zur Darstellung und Überwachung von Zuständen und Gefahrensituationen nutzen. Ebenso liegen Erfahrungen bei der Bestimmung und Visualisierung von Positionen bewegter Objekte in Gebäuden vor. Welche Anforderungen gilt es jedoch bei der Erzeugung und Nutzbarmachung solcher Modelle zu beachten? Und mit welchen Lösungsansätzen und Services werden diese adressiert? Für die Ermittlung und Visualisierung von Indoor-Positionen sind 3D-Gebäudemodelle erforderlich, in denen zumindest für alle Stockwerke die Innenräume, Türen, Fenster, Treppen et cetera modelliert sind. Im Anwendungsbereich der Leitstände kommen gegebenenfalls noch Einbaugegenstände, Möblierung sowie die Positionen von Sensoren und Aktoren hinzu.

Die Anforderung an das 3D-Modell beinhaltet neben den rein geometrischen Eigenschaften auch eine Modellstruktur, welche die spätere Anwendung berücksichtigt. So bietet sich eine Modellstruktur an, die ausgehend von der Liegenschaft, einzelne Gebäude, dann Stockwerke, Räume sowie deren zugehörige Maueröffnungen wie Fenster und Türen logisch korrekt abbildet. Ebenso sind Einrichtungsgegenstände, Sensoren und Aktoren den entsprechenden Gebäuden, Stockwerken und Räumen zuzuordnen. Um bei späteren Anwendungen Abläufe sowohl bei der Visualisierung als auch bei der Bedienung automatisieren zu können, ist ein strukturierter Aufbau des Modells erforderlich. Um Objekte an der entsprechenden Position sichtbar darstellen zu können, müssen darüber liegende Stockwerke ausgeblendet oder transparent geschaltet werden können. Für die jeweilige Situation geeignete 3D-Ansichten helfen dem Anwender, Ereignisse schneller zu erfassen. Dabei sind Informationen wie die Sichtbarkeit oder logische Zuordnung eines Ereignisses zu einem Raum relevant.

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