Große Verkehrsinfrastrukturen und Gebäudekomplexe unterliegen nicht nur einer potentieller Gefährdung z.B. durch Brandfälle, sondern auch kontinuierlichem Wartungsaufwand
der Brandschutzeinrichtungen. Vor Allem im Alarmfall sind umfangreiche Maßnahmen erforderlich: Feuermelder und Löschsysteme müssen schnellstmöglich kontrolliert werden, d.h. die Einsatzkräfte müssen den Zielort in kürzester Zeit erreichen. Doch oft erschweren veraltete Gebäudepläne in Papierform einen optimalen Einsatz. Auf der anderen Seite sind heutige Gebäudekarten als CAD-Bestandspläne verfügbar. Diese können zum Einsatz eines Indoor-Navigationssystems herangezogen werden.
Zur Navigation außerhalb von Gebäuden existieren bereits zahlreiche Anwendungen. Die Positionierung mit GPS ist ausgereift, und die Kartengrundlage ist durch das Straßennetz
eindeutig definiert. Die Ortung und Navigation innerhalb von Gebäuden wird jedoch erst erforscht. Aufbauend auf den Kenntnissen bisheriger Navigationssysteme wird in dieser
Arbeit ein Datenmodell für Indoor-Anwendungen entwickelt.
Als Grundlage für ein solches Gebäudenavigationssystem wird in dieser Arbeit ein prototypisches Werkzeug zur automatischen Generierung von Routingnetzen auf CAD-Daten vorgestellt. Hierzu werden offene Austauschformate auf ihre Eignung zur Repräsentation gebäudeinterner Verkehrswege hin untersucht. Außerdem werden mathematische Grundlagen zur Wegenetzberechnung zusammengestellt. In diesem Werkzeug kann ein mehrstöckiger Gebäudeplan eingeladen werden. Durch verschiedene geometrische Verfahren können Wegenetze aus dem Gebäudemodell automatisch generiert werden. Eine Exportfunktion ermöglicht deren Nutzung auf einer PDA- Endanwendung. Diese ermöglicht die direkte Kurzwegeberechnung und Anzeige der Route auf dem erzeugten Netzmodell.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Motivation
- Zielsetzung
- Aufbau der Arbeit
- Anwendungsfall und Anforderungsanalyse
- Überblick über das Forschungsvorhaben
- Problematik des Brandalarmablaufes
- Lösungsansatz
- Grundlagen
- Navigation und Routing
- Definition
- Geschichte
- Heutiger Kenntnisstand
- Einführung in Indoor-Navigation
- Positionierung
- Routing
- Guidance
- Graphentheorie
- Einleitung
- Definitionen
- Beispiel
- Speicherung von Graphen im Computer
- Routingalgorithmen
- Kürzeste Wege in Graphen
- Algorithmus von Dijkstra
- A*-Algorithmus
- Bidirektionale Verfahren
- Routenberechnung im Straßenverkehr
- Zusammenfassung
- Navigation und Routing
- Untersuchung von Gebäudedaten für Routinganwendungen
- Datenaustauschformate für Gebäude
- Anforderungen
- Datenaustausch im Bauplanungsprozess
- Proprietäre Dateiformate
- Offene CAD-Dateiformate
- XML-Formate
- Vergleich der offenen Austauschformate
- Datenaustauschformate für Gebäude
- Indoor- Routing
- Eigenschaften von Wegen
- Definition der Wegekosten
- Berechnung von Weglängen in Polygonen
- Der Vorgang eines Routings
- Graphenmodell
- Modellierung mehrerer Stockwerke
- Wahl des Routingalgorithmus
- Verfahren der Routingnetzgenerierung
- Manuelle Methoden
- Wegpunktenetz
- Polygonbasierte Umgebungen
- Automatisierte Methoden
- Raummittelpunkte und Türen
- Gleichmäßige Rasterung
- Quadtrees
- Delaunay- Triangulierung und Voronoi- Diagramm
- Skelettierung
- Gegenüberstellung der Verfahren
- Fazit
- Manuelle Methoden
- Entwicklung eines Werkzeugs zur Routingnetzherstellung
- Fachliches Modell
- Anwendungsfall
- Funktionalitäten
- Klassen
- Fachliches Modell
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Werkzeugs zur automatischen Generierung von Routingnetzen aus Gebäudemodellen. Das Ziel ist es, ein System zu schaffen, das es ermöglicht, Gebäudepläne in ein für Indoor-Navigationssysteme nutzbares Format zu konvertieren.
- Automatisierung der Routingnetzgenerierung
- Anpassung von Gebäudedaten für Indoor-Navigation
- Entwicklung eines Prototyps für Indoor-Navigation
- Analyse von Datenaustauschformaten für Gebäude
- Anwendung von Graphentheorie und Routingalgorithmen
Zusammenfassung der Kapitel
Die Einleitung stellt die Motivation, die Zielsetzung und den Aufbau der Arbeit vor. Kapitel 2 beschreibt den Anwendungsfall und die Anforderungsanalyse, wobei die Problematik des Brandalarmablaufes und der Lösungsansatz erläutert werden. Kapitel 3 behandelt die Grundlagen der Navigation und des Routings, einschließlich Indoor-Navigation, Graphentheorie und Routingalgorithmen. Kapitel 4 untersucht Datenaustauschformate für Gebäude und vergleicht verschiedene offene Formate. Kapitel 5 befasst sich mit Indoor-Routing, einschließlich der Eigenschaften von Wegen, der Definition der Wegekosten, der Berechnung von Weglängen in Polygonen und der Modellierung mehrerer Stockwerke. Kapitel 6 präsentiert verschiedene Verfahren der Routingnetzgenerierung, sowohl manuelle als auch automatisierte Methoden. Schließlich beschreibt Kapitel 7 die Entwicklung eines Werkzeugs zur Routingnetzherstellung, einschließlich des fachlichen Modells.
Schlüsselwörter
Indoor-Navigation, Routingnetze, Gebäudemodelle, Datenaustauschformate, Graphentheorie, Routingalgorithmen, Brandalarm, CAD-Daten, XML-Formate, Navigationssysteme
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- Dipl.-Ing. Clemens Portenlänger (Autor), 2008, Entwurf und Entwicklung eines Werkzeugs zur automatischen Generierung von Routingnetzen aus Gebäudemodellen, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/286706
