Die rasante Weiterentwicklung der Technik eröffnet vielen Lebens- und Wirtschaftsbereichen völlig neue Möglichkeiten. So ist die stetige Verbesserung von mobilen Geräten auch ein Gewinn für die Kartographie.
Im Bereich der erweiterten Realität sind dazu schon einige Anwendungen entwickelt worden.
Diese Arbeit stellt verschiedene Augmented Reality Anwendungen vor, nicht nur aus dem Gebiet der Kartographie, sondern aus allen Lebensbereichen. Ein besonderes Augenmerk soll dabei auf der Anwendung mit mobilen Endgeräten liegen. Entstanden ist aus dieser Arbeit ein Campusführer, der nur die Namen der Gebäude anzeigt, welche der Nutzer von seiner Position aus auch tatsächlich sehen kann. Hierfür werden in der Arbeit Sichtbarkeitsanalysen im Allgemeinen und im Speziellen für GIS-Programme untersucht und vorgestellt. Auch die Beschriftung im dreidimensionalen Raum und auf dem Bildschirm von mobilen Geräten wird überblickshaft dargestellt.
Abschließend wird der Campusführer getestet und bewertet sowie ein Fazit zum Thema Augmented Reality auf mobilen Endgeräten gegeben.:Abbildungsverzeichnis iii
Tabellenverzeichnis vii
Abkürzungsverzeichnis ix
1 Einleitung 1
2 Die erweiterte virtuelle Realität - Augmented Reality 3
2.1 Definition der Augmented Reality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2.1.1 Das Augmented Reality System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.2 Augmented Reality mit mobilen Geräten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2.1 Mobile Geräte und Dienste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2.2 Mobile Anwendungen mit Augmented Reality . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.3 Augmented Reality in der Kartographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.4 Bewertung der vorgestellten Augmented Reality Anwendungen . . . . . . . . . . . . 20
3 Sichtbarkeitsanalyse 23
3.1 Vorbetrachtungen zu ortsbasierten Sichtbarkeitsanalysen auf mobilen Endgeräten . . 23
3.1.1 Ortsbasierte Dienste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.1.2 Positionsbestimmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.2 GIS-basierte Sichtbarkeitsanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.2.1 Anfälligkeit von Viewsheds auf Höhenunsicherheiten im DGM . . . . . . . 29
3.2.2 Unterschiedliche Implementierung der Algorithmen . . . . . . . . . . . . . 30
3.2.3 Erweiterung von Sichtbarkeitsanalysen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.3 Sichtbarkeitsanalysen mit der Software ArcGIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.4 Grafische Darstellung der Sichtbarkeiten auf mobilen Geräten . . . . . . . . . . . . 38
3.4.1 Der Z-Buffer-Algorithmus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.4.2 Das Raytracing Verfahren (Strahl-Verfolgung) . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.4.3 Verschiedene Culling-Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4 Beschriftung im dreidimensionalen Raum 41
4.1 Beschriftungsplatzierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4.2 Schriftformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
4.2.1 Schriftart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
4.2.2 Schriftfarbe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4.2.3 Schriftgrad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
5 Erstellung eines Campusführers 49
5.1 Genauigkeit der Positionsbestimmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
5.2 Arbeitsschritte zur Erstellung der Sichtbarkeitsanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . 52
5.3 Arbeitsschritte in der Geodatenbank PostGIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
5.4 Die Plattform Layar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
5.5 Die Programmierung mit Java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
5.6 Probleme bei der Erstellung des Campusführers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
5.7 Der Campusführer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
5.8 Bewertung der Anwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
6 Fazit und Zusammenfassung 75
Literaturverzeichnis 77
A Workflow 85
B Quellcode 87
B.1 PointsOfInterest.java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
B.2 IfKLayarQueryBuilder.java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
B.3 pom.xml . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 / Undreamed-of possibilities in many areas of life and also in different economic sectors emerge owing to the rapid enhancement of technology. The constant advancement of mobile devices is also a gain for cartography. In this field some augmented reality applications have already been developed.
In this thesis some augmented reality applications, not only with cartographic references, are introduced. Special attention is paid to their use on mobile devices. Furthermore a campus-guide is developed, which only displays the points of interest actually seen from the user's position. For this purpose the concept of viewsheds is introduced and examined both in general terms and especially in the use of GIS-programs. The labeling in a three-dimensional scene and on the screen of mobile devices is shortly discussed as well.
Moving on, the campus-guide is tested and evaluated. Also a conclusion on the topic of augmented reality with mobile devices is given.:Abbildungsverzeichnis iii
Tabellenverzeichnis vii
Abkürzungsverzeichnis ix
1 Einleitung 1
2 Die erweiterte virtuelle Realität - Augmented Reality 3
2.1 Definition der Augmented Reality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
2.1.1 Das Augmented Reality System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.2 Augmented Reality mit mobilen Geräten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2.1 Mobile Geräte und Dienste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.2.2 Mobile Anwendungen mit Augmented Reality . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.3 Augmented Reality in der Kartographie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.4 Bewertung der vorgestellten Augmented Reality Anwendungen . . . . . . . . . . . . 20
3 Sichtbarkeitsanalyse 23
3.1 Vorbetrachtungen zu ortsbasierten Sichtbarkeitsanalysen auf mobilen Endgeräten . . 23
3.1.1 Ortsbasierte Dienste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.1.2 Positionsbestimmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.2 GIS-basierte Sichtbarkeitsanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
3.2.1 Anfälligkeit von Viewsheds auf Höhenunsicherheiten im DGM . . . . . . . 29
3.2.2 Unterschiedliche Implementierung der Algorithmen . . . . . . . . . . . . . 30
3.2.3 Erweiterung von Sichtbarkeitsanalysen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
3.3 Sichtbarkeitsanalysen mit der Software ArcGIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.4 Grafische Darstellung der Sichtbarkeiten auf mobilen Geräten . . . . . . . . . . . . 38
3.4.1 Der Z-Buffer-Algorithmus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.4.2 Das Raytracing Verfahren (Strahl-Verfolgung) . . . . . . . . . . . . . . . . 40
3.4.3 Verschiedene Culling-Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
4 Beschriftung im dreidimensionalen Raum 41
4.1 Beschriftungsplatzierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4.2 Schriftformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
4.2.1 Schriftart . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
4.2.2 Schriftfarbe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
4.2.3 Schriftgrad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
5 Erstellung eines Campusführers 49
5.1 Genauigkeit der Positionsbestimmung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
5.2 Arbeitsschritte zur Erstellung der Sichtbarkeitsanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . 52
5.3 Arbeitsschritte in der Geodatenbank PostGIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
5.4 Die Plattform Layar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
5.5 Die Programmierung mit Java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
5.6 Probleme bei der Erstellung des Campusführers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
5.7 Der Campusführer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
5.8 Bewertung der Anwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
6 Fazit und Zusammenfassung 75
Literaturverzeichnis 77
A Workflow 85
B Quellcode 87
B.1 PointsOfInterest.java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
B.2 IfKLayarQueryBuilder.java . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94
B.3 pom.xml . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:25551 |
| Date | 01 April 2011 |
| Creators | Viehweger, Meike |
| Contributors | Burghardt, Dirk, Hahmann, Stefan, Technische Universität Dresden |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | doc-type:masterThesis, info:eu-repo/semantics/masterThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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