Interaktive Fahrsimulationen sind heutzutage ein wesentlicher Bestandteil der Fahrzeugentwicklung. Im Vorfeld einer Prototypenanfertigung können damit Fahrzeugsysteme simulierend erprobt werden. Dennoch ist für die Akzeptanz von Fahrsimulationen die Lücke zwischen den Simulationsergebnissen und den Ergebnissen realer Versuchsfahrten ausschlaggebend. Geospezifische Umgebungsmodelle sind realen Umgebungen nachempfunden und haben das Potential zur Schließung dieser Lücke sowie zur Verringerung der Entwicklungskosten von Umgebungsmodellen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde untersucht, inwieweit Geoinformationssysteme als Datenbasis für geospezifische Umgebungsmodelle nutzbar sind. Unter Zuhilfenahme eines Standardisierungsformats (OpenDRIVE) wurden Anforderungen an die Umgebungsmodellierung abgeleitet und darauf aufbauend Bewertungskriterien für Geoinformationssystemen aufgestellt. Zudem erfolgte eine Bestimmung der Eignung von Geoinformationssystemen für Basisdaten nach einem aufgestellten Reifegradmodell. Dadurch konnte eine Charakterisierung des Geoinformationssystems sowie der Datenbasis vollzogen werden. In Form von Steckbriefen wurden die Ergebnisse schließlich festgehalten und katalogisiert.
Nowadays driving simulations are a crucial element in the automotion development process. Simulations enable the testing of different systems in advance of building prototypes. Despite the technological improvements in that field still a gap exists between the simulation results and the result made in the real world. Geo-specific driving simulation environments are based on real world and contain a potential for filling that gap and furthermore increase the efficiency in generating simulation environments. The present work examines the ability of geographic information systems to provide data for generating geo-specific simulation environments. An open file format for the logical description of road networks (OpenDRIVE) was used to determine the needs for a simulation environment. Based on the needs, criteria for evaluation of geographic information systems were defined. A maturity model for assessing the principal suitability of geographic information systems in providing the necessary data for geo-specific driving simulation environments was established. Finally a portfolio of geographic information systems was build up including a profile of each geographic information system.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Problematik
1.2 Zielsetzung
1.3 Vorgehensweise
2 Grundlagen und Begriffsdefinition
2.1 Geoinformationssysteme
2.1.1 Termini
2.1.2 Architekturen
2.1.3 Anwendungen
2.1.4 Datenerfassung
2.1.5 Datenspeicherung in den spezifischen Formaten
2.2 Umgebungsmodelle für Fahrsimulationen
3 Die Nutzung von GIS für die Entwicklung geospezifischer Umgebungsmodelle – Stand der Technik
4 Analyse von GIS
4.1 Methodisches Vorgehen
4.2 Aufstellung der Bewertungskriterien
4.2.1 Bewertungskriterien
4.2.2 Reifegrade
4.3 Identifikation von GIS
4.4 Charakterisierung von GIS
4.5 Gegenüberstellung von Anforderungen und GIS
5 Zusammenfassung
6 Ausblick
Zielsetzung & Themen
Diese Arbeit untersucht, inwieweit bestehende Geoinformationssysteme (GIS) als effiziente Datenbasis für die Entwicklung geospezifischer Umgebungsmodelle in der Fahrsimulation genutzt werden können, um den hohen manuellen Aufwand der Datenerfassung zu reduzieren.
- Analyse der Eignung von GIS für geospezifische Fahrsimulationsumgebungen
- Entwicklung eines Reifegradmodells zur Bewertung der Datenqualität
- Erstellung eines Katalogs und von Steckbriefen für ausgewählte GIS-Lösungen
- Ableitung von Anforderungen basierend auf dem OpenDRIVE-Standard
- Gegenüberstellung von GIS-Leistungsfähigkeit und Modellierungsanforderungen
Auszug aus dem Buch
1.1 Problematik
Als äußerst problematisch hat sich die Entwicklung entsprechender geospezifischer Umgebungsmodelle herausgestellt. Die Beschaffung und Integration der notwendigen Quelldaten erfolgt großenteils manuell und der damit verbundene Aufwand ist enorm. Ein vielversprechender Ansatz zur Reduktion von Zeit und Kosten für die Entwicklung geospezifischer Umgebungsmodelle ist die Nutzung bestehender Geoinformationssysteme (GIS) als Datenbasis.
Aktuelle GIS weisen neben einer breiten Basis an georeferenzierten Daten wie beispielsweise Höheninformationen und Verkehrsinformationen auch eine stetig steigende Verfügbarkeit an 3D-Daten auf, sodass diese Systeme eine Daten- und Informationsquelle für geospezifische Umgebungsmodelle bilden können.
Da die Anwendung von GIS auf eine Reihe verschiedener Frage- und Problemstellungen erfolgen kann, ist auch gleichzeitig die verfügbare Datenbasis sehr umfangreich und unterschiedlich. Eine Bewertung bereits bestehender GIS für die Entwicklung geospezifischer Umgebungsmodelle ist somit der erste Schritt für eine erfolgreiche Umsetzung dieses Vorhabens.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Definiert die Problematik bei der Erstellung von Umgebungsmodellen für Fahrsimulationen und legt die Zielsetzung sowie das methodische Vorgehen der Arbeit fest.
2 Grundlagen und Begriffsdefinition: Erläutert die theoretischen Basisbegriffe zu Geoinformationssystemen, deren Architekturen und Anwendungsfelder sowie die Anforderungen an Umgebungsmodelle für Fahrsimulationen.
3 Die Nutzung von GIS für die Entwicklung geospezifischer Umgebungsmodelle – Stand der Technik: Analysiert den aktuellen Stand der Forschung und Literatur bezüglich der Verwendung von GIS-Daten in Simulationsumgebungen.
4 Analyse von GIS: Beschreibt das methodische Vorgehen zur Bewertung der GIS, die Aufstellung der Bewertungskriterien, die Identifikation relevanter Systeme und deren detaillierte Charakterisierung.
5 Zusammenfassung: Fasst die Ergebnisse der Arbeit zusammen und bewertet den erreichten Katalog bestehender GIS.
6 Ausblick: Benennt zukünftige Forschungsbedarfe bezüglich der Integration von GIS-Daten und der Weiterentwicklung der Modellierungsmethoden.
Schlüsselwörter
Geoinformationssysteme, GIS, Fahrsimulation, Umgebungsmodelle, OpenDRIVE, Geodaten, Reifegradmodell, Straßengeometrie, Höhendaten, 3D-Stadtmodelle, Kartografie, Datenintegration, Modellierung, Infrastruktur, Datenerfassung
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Studienarbeit grundsätzlich?
Die Arbeit analysiert, wie bestehende Geoinformationssysteme als Datenquelle für realitätsnahe, geospezifische Umgebungsmodelle in der Fahrsimulation dienen können.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die zentralen Themen sind GIS-Architekturen, Geodatenerfassung, der OpenDRIVE-Standard für Simulationsmodelle und die Bewertung von Datenqualität für Simulationen.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das primäre Ziel ist die Erstellung eines Katalogs bestehender GIS inklusive einer Bewertung ihrer Eignung als Quelldaten für Umgebungsmodelle, um Handlungsempfehlungen für Lücken in der Datenbasis zu geben.
Welche wissenschaftliche Methode wurde verwendet?
Es wurde eine strukturierte Literaturrecherche, eine Analyse der OpenDRIVE-Spezifikationen sowie die Entwicklung eines reifegradbasierten Bewertungsschemas angewandt.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil umfasst die theoretischen Grundlagen zu GIS, eine Bestandsaufnahme des Stands der Technik in der Literatur sowie eine detaillierte Analyse und Charakterisierung ausgewählter GIS mittels Steckbriefen.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit lässt sich primär durch Begriffe wie Geoinformationssysteme (GIS), Fahrsimulation, Umgebungsmodelle, OpenDRIVE und Datenqualität charakterisieren.
Warum ist die Interoperabilität bei Fahrsimulationen so schwierig?
Die Interoperabilität ist schwierig, da jeder Anwender unterschiedliche Spezifikationsformen bevorzugt, was den automatisierten Datenaustausch zwischen verschiedenen Systemen erschwert.
Wie wurden die GIS-Systeme bewertet?
Die Systeme wurden mittels eines eigens entwickelten Reifegradmodells bewertet, welches Kriterien wie Straßenkurvendarstellung, Höhendatenqualität und 3D-Modellierungstiefe berücksichtigt.
Welchen Stellenwert nimmt der OpenDRIVE-Standard ein?
OpenDRIVE dient als Referenzstandard, um notwendige Anforderungen an das Umgebungsmodell abzuleiten und somit eine objektive Vergleichsbasis für die verschiedenen GIS-Systeme zu schaffen.
- Quote paper
- Vitalij Janzen (Author), 2011, Analyse und Bewertung bestehender Geoinformationssysteme als Datenbasis für die Entwicklung von Umgebungsmodellen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/166873
