1

Applied Mathematics

Teknologi for utvikling av tredimensjonale digitale kartsystemer: Illustrert med eksempler fra TellMaris prosjektet

SeminarInformasjonsteknologi for sikker og effektiv sjøtransport i intermodale

transportkjederDet Norske Veritas, Høvik 16-17 mars 2004

Jan Rasmus Sulebak (Jan.R.Sulebak@sintef.no)Seniorforsker, SINTEF IKT Geografisk Informasjonsteknologi

2

Applied Mathematics

Teknologi for utvikling av tredimensjonale digitale kartsystemer

1. Bakgrunn: Teknologi for utvikling av tredimensjonale digitale kartsystemer ved SINTEF

2. Presentasjon av resultater fra TellMaris prosjektet

3. Presentasjon av et forslag til nytt prosjektinitiativ innen maritime IT

3

Applied Mathematics

1. Three-dimensional digital map systems

SINTEF IKT have developed unique technology to build real-time three-dimensional digital mapping systems

High competence and skills within applied mathematics, geomatics, cartography and computer graphics

Based on efficient algorithms and data structures for digital terrain modeling, image compression, map rendering and display

4

Applied Mathematics

Benefits of three-dimensional digital map systems

Present the map in a three-dimensional natural perspective using digital elevation models, high-resolution remote sensing images and 3D models

Coupling with existing map data bases and web technology this technology provides the opportunity to produce the next generation dynamic and interactive 3D map systems

A powerful tool to provide complex geospatial information to end-users in a more efficient and intuitive manner

An increasing need among decision makers, politicians and press for better visualization tools

5

Applied Mathematics

Examples on application areas:

Crisis management and rescue operations Maritime navigation systems Environmental resource monitoring Environmental impact studies Area-, facilities- and Urban-planning Geohazards (modeling, simulation and analysis) Simulator technology (Flight-simulators, Ship-simulators, etc) Tourism Game and entertainment...

6

Applied Mathematics

Tool for efficiently monitoring of human activities and natural resources in Forolhogna National park

Environmental monitoring:

Environmental monitoring/Geohazards:

Oil spill :

Tool for modeling and visualization of contamination in vulnerable environments (Spitzbergen, Svalbard)

Forolhogna National park

7

Applied Mathematics

Flight simulator:

Simulator technology:

3D virtual landscape model used in the flight simulator “Silent wings” developed by Thomas Sevaldrud

Ship simulator:

3D virtual landscape model used in a Ship simulator developed by SINTEF Marintek

8

Applied Mathematics

Crisis management and rescue operations:

Identified search area or(lost person/avalanche accident)

Operating units with GPS Area already searched

Coordinating and monitoring rescue operations in mountainous area

9

Applied Mathematics

Development of a 3D map interface for tourist information on mobile computers

www.tellmaris.com

10

Applied Mathematics

TellMaris - IST prosjekt EU’s 5. rammeprogram

Budsjett 3,5 million euro (EU: 1,9 mill)

Varighet juni 2001-desember 2003

12 partnere (6 CR + 6 AC)

11

Applied Mathematics

Partnere

Sintef (Co-ordinator, Norway) Tellus (Norway) Fraunhofer Institute for Computer Graphics (Germany) Nokia Research Center (Finland) Helsinki University of Technology (Finland) Pouliadis Associates Corporation (Greece)

12

Applied Mathematics

Målsetning

Den overordnete målsetningen er å utnytte digitale terrengmodeller og 3D bymodeller for å utvikle 3D kart for fremhenting av turistinformasjon på mobile datamaskiner

Brukermålsetningen er å øke kvaliteten og tilgjengeligheten på land basert turistinformasjon for fritidsbåtbrukere.

Utvikle prototyper på mobile plattformer for å teste og demonstrere bruken av 3D kart for fritidsbåtbrukere

13

Applied Mathematics

Resultat første brukerundersøkelse:

Viktige tjenester: Oppdatert værinformasjon Informasjon om ledig havneplass Informasjon om havnefasiliteter Tilgang til (by) kart og informasjon om aktiviteter i omegn Bedre kartstøtte for navigering og innseiling til havner

Tilgjengelighet (plattform): 47% sa det ville være nyttig få motta denne informasjonen ombord på en

PDA/mobiltelefon/bærbar PC med internett tilgang 36% sa de ville bli lenger på et sted dersom de fikk bedre og mere relevant

informasjon bedre og mer detaljert informasjon ville påvirke 70% til å forandre reiserute

14

Applied Mathematics

Server API

TellMaris Server Technology

TOB

WEB services/XML

TG1

Terrain data

3D models

Tourist data

TG2

PCWindows XP/2000 Java/Java 3DSINTEF

Nokia communicatorSymbianNokia OpenGL ESNOKIA

HP IpaqWindows CE/Pocket PCJava/VRML Fraunhofer

dynamic streaming3D MAP DOWNLOADED IN ADVANCE

2D Mapdata

15

Applied Mathematics

TOB: Tønsberg (1 prototype)

3D Map view 2D Map view

Navigationalinformation

Figure 1

3D Map view3D Map view 2D Map view2D Map view

16

Applied Mathematics

(1) Click on “Slottsfjellet”

(2) Dislayinformation

(1) Click on “Slottsfjellet”(1) Click on

“Slottsfjellet”

(2) Dislayinformation (2) Dislay

information

TOB: Tønsberg (1 prototype)

17

Applied Mathematics

TOB: Turku (2 prototype)

18

Applied Mathematics

TOB: Turku (2 prototype)

19

Applied Mathematics

TOB: Turku (2 prototype)

20

Applied Mathematics

TOB: Turku (2 prototype)

21

Applied Mathematics

TellMaris Guide applications:

NOKIA Communicator (Tønsberg) NOKIA Communicator (Turku)

HP IPAQ (Turku) NOKIA 7650 (Turku)

22

Applied Mathematics

3D kart for fremhenting av turistinformasjon For TOB var navigasjon det viktigste mht 3D kart Nyttig med internettaksess ombord og tilgang til havneinformasjon Uvant å ta 3D kartet i bruk på mobiltelefon (TG), mer informativt enn forventet Nyttig med 3D for enklere orientering (landemerker i 3D som kirker, hoteller, terrengformasjoner) Krav til posisjonering (TG) Nyttig med direkte tilgang til turistinformasjon ved klikking på 3D objekter. 2D kart raskere å bruke, men 3D kart var enklere for orientering Kombinasjon av både 2D- og 3D kart ønskelig

3D kart for bruk til navigasjonsformål Nyttig å se landskapet i et 3D perspektiv Nyttig med 3D modeller av landemerker, sjømerker annen navigasjonskritiske objekter Kunne utnytte terreng formasjoner (horisonter) for navigering/orientering Letter å evaluere og vurdere gode ankringsplasser (uthavner) Finne farleder i le for vind ved å utnytte terrenginformasjon Litt uvant å ”manøvrere” i 3D kartet. Nyttig å kunne se båtens posisjon i 3D kartet

TellMaris – Noen konklusjoner og erfaringer ved bruk av 3D kart

23

Applied Mathematics

The overall objective is development of new technology (models and tools) to improve safety related to maritime navigation

Partial objectives: Develop the next generation map system for maritime navigation Provide more readable and understandable sea maps Contribute to international standardization efforts for development of three-

dimensional sea maps

Challenges Investigate and explore the use of 3D technology, detailed three-dimensional terrain

models) to improve navigation safety Develop a 3D sea-map model based on a digital terrain model (onshore/offshore) Build a three-dimensional sea-map system for use in maritime navigation

Presentation of a RTD initiative within the area of maritime information technology

24

Applied Mathematics

Key features of the system: Based on a new three-dimensional sea-map model including

detailed seafloor models digital terrain models on-shore (islands and costal zone area) 3D models of sea-marks, light-houses, buoys, etc

A 3D map visualization view (main map view ) New set of navigational services based on 3D technology and the 3D sea map model Real-time access to map updates and navigation critical information

25

Applied Mathematics

Several providers of chart plotter systems have already extended their products with 3D capability (3D visualization of sea floor)

The initiative has received positive feedback from “NHD”, “Innovasjon Norge” and “Sjøkartverket”

The project will confirm Norway's position as a leading nation within maritime information technology

From old 2D sea charts to more readable and understandable 3D sea charts. It is only a matter of time...

If not Norway who else??

26

Applied Mathematics

Further progress SINTEF are now seeking partnership from the maritime IT industry, research

institutes, public and governmental institutions.... Finish a project draft (end of Mars 2004) Arrange a seminar discussing the outline and content of the project proposal

(April/May)

Contact: Jan Rasmus Sulebak, SINTEF ICT E-MAIL: Jan.R.Sulebak@sintef.no PHONE: 93 05 93 50