GeoScope - Interaktive Visualisierung von ortsbezogenen Geoinformationen

Im Projektseminar „GeoScope“ wurde ein Mixed-Reality Ein-/ Ausgabegerät für Publikumsanwendungen mit zugehöriger Software und geeigneten Präsentations- und Interaktionstechniken entwickelt. Mixed-Reality ist die Anreicherung einer realen Umgebung mit zusätzlichen virtuellen Informationen.

Das Konzept des GeoScope sieht eine Mixed-Reality-Anwendung vor, die an einem öffentlichen Ort von mehreren Nutzern gleichzeitig verwendet werden kann. Dabei ist das GeoScope nicht primär für den mobilen Einsatz konzipiert, sondern es ist die Installation an einem festen Standpunkt vorgesehen. Das GeoScope kann wie ein herkömmliches Münzfernrohr um zwei Achsen gedreht werden, wobei die Drehwinkel durch Drehgeber gemessen werden. Durch dieses mechanische Tracking ist – in Verbindung mit dem bekannten Aufstellort – die Position und Orientierung mit geringem technischen Aufwand und dennoch hochgenau ermittelbar. Die Erfassung der Umgebung erfolgt über eine Kamera, deren Bild in Echtzeit auf einem hochauflösenden Display dargestellt werden kann. Dabei wird der Videostrom nicht direkt an das Display gesendet, sondern über die Rendering-Pipeline eines handelsüblichen PCs geführt. Dadurch werden Anwendungen von der reinen (Live-) Bildbetrachtung über die Mischung mit virtuellen Inhalten bis zur rein virtuellen Darstellung möglich. Ein Touchscreen erlaubt zudem die Interaktion des Benutzers mit den Inhalten. Durch die offene Gestaltung von Display und Touchscreen wurde das GeoScope speziell auf Multiuser-Fähigkeit abgestimmt.

Abbildung 1: Prototyp des GeoScope

Der praktische Einsatz des GeoScope ist in den Bereichen Tourismus, Architektur, Unterhaltung, Stadt- und Landschaftsplanung sowie Bürgerbeteiligung, aber auch im wissenschaftlichen Bereich denkbar.

Im Rahmen des Projektseminars wurden von den Teilnehmern verschiedene Anwendungsszenarien mit ihren Funktionalitäten und Interaktionsmöglichkeiten untersucht. Aus diesen Möglichkeiten wurde schließlich das Szenario „Kröpcke“ (zentraler Platz in der Fußgängerzone Hannovers) ausgewählt. Abbildung 2 zeigt einige der realisierten interaktiven Visualisierungs- und Interaktionsanwendungen. In der Anwendung „2D Karte“ steht eine 2D Stadtkarte zur Verfügung, welche sich ähnlich wie bei einem Geoinformationssystem verschieben und vergrößern lässt. Das GeoScope lässt sich virtuell auf verschiedene Standpunkte platzieren, der eingezeichnete Sichtkegel bewegt sich synchron zur Stellung des GeoScope. Informationen zu Objekten im Sichtkegel werden im oberen Fenster angezeigt. Die Anwendung „virtueller 3D Flug“ erlaubt einen interaktiven Flug über ein Höhenmodell eines Teils von Hannover. Die Anwendung „Panorama“ zeigt ein virtuelles, beschriftetes Panoramabild, während „Zeitpanorama“ eine Abfolge von historischen Bildern Hannovers enthält, so dass die Drehung des GeoScope einem Vorwärts-/ Rückwärtsgehen in der Zeit entspricht.

Abbildung 2: Realisierte Darstellungen für das Szenario "Kröpcke". Virtuelle Darstellung mit 2D Karte, virtueller 3D-Flug, virtuell beschriftetes Panorama, Zeitpanorama mit historischen Bildern.

Die Überlagerung des Echtzeitbilds mit virtuellen Textmarken ist in Abbildung 3 gezeigt. Dabei lassen sich die Marken vor Ort definieren und mittels des GeoScope selbst an der richtigen Stelle virtuell platzieren, sodass keine gesonderte Vermessung der Umgebung erforderlich ist. Auch die Überlagerung der zukünftigen Planung für das Kröpcke-Center wurde von den Studenten untersucht (Abbildung 4 ).

Abbildung 4: Überlagerung des realen Bilds mit einem 3D Modell der Planung des zukünftigen Kröpcke-Centers

Abbildung 5: Demonstration des GeoScope beim Tag der Forschung 2006 im Lichthof des Hauptgebäudes der Leibniz Universität Hannover.

Das GeoScope wurde anlässlich des Tags der Forschung 2006 (Abbildung 5 ) sowie der Nacht der Wissenschaften 2006 der allgemeinen Öffentlichkeit präsentiert. Daneben wurden Konzept und Realisierung auch auf den wissenschaftlichen Tagungen GEOVIS 2006 (Potsdam), UDMS 2006 (Aalborg/Dänemark) und SimVis 2007 (Magdeburg) dem Fachpublikum vorgestellt.