Lagring av 3D-geodata i databaser : en fallstudie i Malmö Stad

Abstract

The interest in the production of 3D geo data has in recent years greatly increased, and many performers are interested in making use of 3D geo data for including urban design, planning, analysis, city models and web services. The use of 3D geo data can lead to an increased communication with the citizens thought interactive web maps. For example the user can slide around in a planned district or inspect how a project will affect the view from their balcony. Many municipalities can offer this type of data, but the process of retrieving, storing and the format for data exchange differ a lot between the stakeholders. This depends on the fact that there are no developed national or international standards for either the production process, storage or data exchange.
This project is done in collaboration with Malmö Stad, which is one of the leading municipalities in Sweden when it comes to production of 3D geo data. They have a well-developed process for collection, production and data exchange of 3D geo data. They deliver primarily to analysis, 3D printing of physical models and web services. The 3D geo data are stored in file format that is resulting in an inefficient management and updating of the data as well as it requires a high standards of conflict and versioning.
The purpose of this project is to investigate the possibilities and options for a storage structure based on a database that support 3D geo data. The investigation should include both database technology as well as different database solutions and eventually lead to implementation of a developed workflow for storage, managing and updating of 3D geo data.
The case study is based on data from Malmö Stad and the choice of solutions and methods are partly based on their needs and possibilities. The project is made with a PostGIS database and the workflows for storing, managing and updating are developed with FME, an ETL-program for transforming and converting a large amount of geo data. A number of flows are developed: for storage, management and updating. The flow for updating the data is splitted into two scripts. The first script affects whether it is possible to update the 3D-database against the base map to find differences and locate which features that should be added or removed in the 3D database. The second script affects how the features can be updated and added in the database by using the program EspaCity, which is used in the current process in Malmö Stad. In addition to the mentioned flows, a script that test the ability to enable a delivery of CityGML format are developed. This was made because CityGML is an established format for data exchange in Europe.
The results of the case study shows that a storage structure of this kind is possible for Malmö Stad and can be relatively easily integrated into the current process. In addition, the opportunity to update and adding features with EspaCity is a great asset. In the current situation, an update to the base map is not effective because the data for these are in different dimensions and the feature differ a lot because of the difference measure methods that are used for collecting the data. The results also shows that this type of solution, both the FME scripts and the general model should be possible to apply to other municipalities with only small adjustments for input and delivery data.

Popular Abstract (Swedish)

Denna artikel beskriver resultatet av ett examensarbete med syfte att utreda databasbaserade lagringsstrukturer för 3D-geodata. Projektet visade på vilka möjligheter det finns att skapa ett flexibelt databassystem där hantering så som lagring, uppdatering och addering av data är möjlig genom FME-skript.
I och med den snabba teknikutvecklingen som skett det senaste årtiondet fanns tekniken för kommuner att börja producera stadsmodeller i 3D innan de hann anpassa grunddatan och struktureringen inför utvecklingen. Detta har i många fall lett till att de inte använde sig av befintliga system och data utan började producera detta vid sidan av, med egna interna lösningar. När produktionen sedan växter är inte strukturen, så som framtagning och lagring, anpassad och effektiv för en större omfattning. Dock är det på kort sikt sällan lönsamt att ändra arbetsrutiner och framtagningsprocessen. Istället görs små temporära och kortsiktiga anpassningar. Detta resulterar i många fall i två olika system, baskartan och 3D-geodata, med i stort sett samma data, bestående av byggnader. Systemen måste dock underhållas, uppdateras och ajourföras var för sig. Detta beror till stor del på att det inte finns några nationella standarder eller riktlinjer för 3D-geodata i Sverige. Därför har de kommuner som idag jobbar med 3D-framställning både olika system för framställning, hantering och lagring samt format för datautbyte av 3D-geodata. För att möjliggöra en hållbar samverkan mellan olika aktörer är en standardisering av 3D-geodata av stor vikt. Detta gäller främst för format för utbyte av data då det är troligt att framställning och lagring av 3D-geodata alltid kommer att variera mellan aktörerna.
Målet med projektet var att hitta en lämplig databasbaserad lagringsstruktur som möjliggör en effektiv och hållbar lagring, hantering och ajourhållning av 3D-geodata. Detta genom att dels utreda möjligheterna och de alternativ för en databasbaserad lagring av 3D-geodata med avseende på både databasteknik så väl som på olika databaslösningar. Dels genom att, i samarbete med Malmö, utveckla och implementera arbetsflöden för lagring, hantering och ajourhållning av 3D-geodata. Implementationen ska kunna fungera som ett alternativ till deras aktuella lagring av 3D-geodata i filformat. Det är även av stor vikt att anpassa lagringssystemet så att det flexibelt kan ge stöd åt flera olika format för att öka framtida hållbarhet och minska risken för att det blir inaktullt vid ett eventuellt införande av nationella standarder. Detta kan bland annat göras genom att lagra objekten med de attribut som krävs för potentiella format, så som CityGML. En annan viktig punkt för att skapa en hållbar databaslösning är att ha en tydlig och väl definerad intern standard och databasmodell för lagring där attribut, datatyper och arbetsrutiner är väl beskrivna.
Resultatet av examensarbetet visar bland annat på att en databasbaserad lagringsstruktur för 3D-geodata är fullt möjlig för Malmö Stad då den relativt enkelt kan integreras i dagens framställningsprocess. Dessutom är det skript som utvecklats för att möjliggöra uppdatering och addering av objekt i 3D-databasen en stor tillgång då man på ett effektivare sätt kommer kunna få en mer aktuell data som ett större antal kommer ha tillgång till. Resultatet visar också att denna typ av lösning, både som FME-skript och som generell modell, se figur 1, bör vara möjlig att applicera på andra kommuner med endast små justeringar för indata och leverans. Det konstaterades även att en uppdatering av 3D-databasen genom baskartan i dagsläget inte är effektiv då datan för de båda systemen dels är i olika dimensioner och dels inmätta på olika sätt.
Fallstudien är gjord på data från Malmö Stad och val av lösningar samt metoder är delvis baserade på deras möjligheter och behov. Projektet är gjort på en PostGIS-databas och arbetsflödena för lagring, hantering, uppdatering och ajourföring är utvecklade med FME

• author: Christiansson, Frida
• supervisor: Lars Harrie; Miso Iric
• organization: Dept of Physical Geography and Ecosystem Science; Surveying (M.Sc.Eng.)
• alternative title: Storing of 3D geo data in databases : a case study in Malmö Stad
• course: EXTM05 20161
• year: 2016
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Earth and Environmental Sciences; Technology and Engineering
• keywords: 3D geo data, storage structure, 3D-geodata, GIS, lagringstruktur, geografiska informationssystem, databas, FME, Geographical Information Systems, ajourhållning av databas, database, database managing
• publication/series: Examensarbete i geografisk informationsteknik
• report number: 19
• language: Swedish
• additional info: External supervisor: Miso Iric, 3D-utvecklare, Malmö Stad
• id: 8886244
• date added to LUP: 2016-07-01 12:59:20
• date last changed: 2016-07-01 12:59:20