Handreiking 3D Tiling

OGC 3D Tiles is een OGC community standaard voor het efficiënt streamen en renderen van grote driedimensionale ruimtelijke datasets, waaronder 3D objecten, fotogrammetrie, BIM/CAD-modellen en puntenwolken. Het definieert een gegevensstructuur en tegelformaten voor renderbare inhoud zonder strikte visualisatieregels.

3D Tiles is ontwikkeld door Cesium en wordt beheerd door het Open Geospatial Consortium (OGC).

Een 3D Tiles-dataset (tileset) bevat diverse tegelformaten georganiseerd in een ruimtelijke structuur. Het is declaratief, uitbreidbaar en geschikt voor verschillende soorten 3D-gegevens. De tegelformaten omvatten batched 3D-modellen, geïnstantieerde 3D-modellen, puntenwolken en samengestelde tegels.

De specificatie omvat ook 3D Tile Styles voor declaratieve styling van tegelsets. Het is een open formaat dat niet gebonden is aan specifieke leveranciers of technologieën.

I3S staat voor Indexed 3D Scene Layer en is een open standaard die is ontwikkeld door Esri voor het efficiënt opslaan, delen en weergeven van grote en complexe driedimensionale georuimtelijke gegevens. Het is tevens net als 3D Tiles een community standaard van het Open Geospatial Consortium (OGC) en wordt vaak gebruikt binnen de GIS-gemeenschap.

I3S is geoptimaliseerd voor het werken met gegevens in de context van web-gebaseerde toepassingen, waardoor het mogelijk is om grote 3D-scènes in real-time te streamen en te visualiseren in webbrowsers of andere applicaties. Het maakt gebruik van een combinatie van ruimtelijke indexering, tiling en compressie om de prestaties te optimaliseren en de benodigde bandbreedte te minimaliseren bij het overbrengen van 3D-gegevens over het web.

De I3S-specificatie omvat verschillende componenten, zoals de Scene Layer, de Scene Layer Package en de Scene Layer Service, die samenwerken om 3D-gegevens efficiënt te organiseren en weer te geven. Het wordt vaak gebruikt in combinatie met Esri's ArcGIS-platform, maar is een open standaard die door andere softwareleveranciers kan worden geïmplementeerd en gebruikt.

3D Tiles worden gebruikt in de toepassing Circulaire Grondstromen (BRO praktijkvoorbeeld) om complexe en gedetailleerde 3D informatie over grond- en bouwmaterialen efficiënt te visualiseren en te beheren. Dit helpt bij het monitoren, plannen en optimaliseren van het hergebruik van materialen binnen een circulaire economie. Door 3D Tiles in te zetten, kunnen verschillende stakeholders eenvoudig toegang krijgen tot actuele en nauwkeurige data, wat bijdraagt aan een beter begrip van materiaalstromen en bevordert de samenwerking tussen partijen (zie figuur 1).

In de toepassing Circulaire Grondstromen gemaakt met CesiumJS zorgt 3D Tiles ervoor dat de prestaties van de webviewer worden gemaximaliseerd. Het proces van het converteren van data naar 3D-tegels binnen de toepassing Circulaire Grondstromen varieert afhankelijk van de databron (zie figuur 2); de 3D tegels worden toegepast voor diverse typen data, zoals het DTB, puntenwolken, basisregistraties en BRO modellen en orthofoto’s.

Bronnen: BRO praktijkvoorbeeld circulaire grondstromen, Storymap over circulaire grondstromen.

De gemeente Rotterdam stelt het 3D-stadsmodel van Rotterdam vrij ter beschikking aan iedereen die daarmee aan de slag wil gaan. De gemeente wil hiermee het gebruik en toepassingen van deze unieke dataset stimuleren bij scholen en universiteiten, overheids- en Rotterdamse diensten, gamers, het bedrijfsleven uit binnen- en buitenland maar ook bewoners. Zij kunnen met de juiste tools Rotterdam op een manier in beeld brengen die op een platte kaart onmogelijk is. Rotterdam 3D is een driedimensionale (3D) weergave van de gemeente gebaseerd op tweedimensionale (2D) kaarten, hoogtemetingen, luchtfoto’s en beheergegevens. Rotterdam 3D (zie figuur ?) maakt gebruik van 3D Tiles en bestaat niet alleen uit gebouwen. Ook bomen, lantaarnpalen en kabels en leidingen zijn inmiddels in 3D en via 3D Tiles beschikbaar. Tilesets van Rotterdam 3D zijn ook te downloaden via link. Het toegankelijk maken van Rotterdam 3D biedt Rotterdammers de mogelijkheid mee te bouwen aan de stad. De gegevens zijn daarom compleet, actueel en gratis voor hergebruik.

In de onderstaande figuren zijn enkele voorbeelden opgenomen van het 3D Tiles in Rotterdam 3D. In figuur 3 zijn de getextureerde gebouwen tezamen met de getextureerde bomen op een luchtfoto afgebeeld. Hierdoor creëer je al snel een ‘realistisch’ digitaal beeld van de stad.

Benieuwd of er nog een plaatsje vrij is onder de straat voor een ondergrondse vuilcontainer? 3D Rotterdam biedt de mogelijkheden voor een kijkje in de ondergrond (figuur 4).

Met behulp van een 3D viewer, die alleen beschikbaar is voor de medewerkers van de gemeente Rotterdam, zorgt 3D Tiles ervoor dat de medewerkers snel en intuïtief gegevens kunnen ophalen van assets in de stad. Dit behelst niet alleen gebouwen maar ook straatmeubilair, groenvoorziening, etc.. Vanuit het gemeentelijk datafundament, waarin onder andere de BAG, de BGT, de WOZ, de TIR en de BOR zijn opgenomen, kunnen data analyses in samenhang worden uitgevoerd en vragen worden beantwoord, zoals hoeveel hoekwoningen een wijk heeft (figuur 5) of welke panden bevatten specifieke materialen in het dak? Ook het vergelijken van panden en hun attributen uit verschillende registraties WOZ en BAG: Welke object pas niet in het rijtje? (figuur 5).

De 3D tilesets bevatten ook panden als geheel en kunnen de verblijfsobjecten in de toekomst ook identificeren en informatie over de verblijfsobjecten opvraagbaar maken (zie figuur 6).

Bronnen: www.3drotterdam.nl

De hydrodynamische modelleringssoftware 3Di wordt, onder andere, gebruikt voor het voorspellen van wateroverlast. De software kan de effecten van hevige neerslag, en of een dijkdoorbraak in kaart brengen. . De rekenmodellen zijn opgebouwd uit gedetailleerde 2D informatie, zoals de hoogte van het maaiveld. Maar kunnen ook uitgebreid worden met 1D om bijvoorbeeld in de stad de riolering op een goede manier mee te nemen. Deze combinatie levert een hoge nauwkeurigheid en vergroot de toepasbaarheid.

Met behulp van 3D Tiles kan wateroverlast gevisualiseerd in een realistische 3D omgeving waardoor ook niet-water-experts deze resultaten gemakkelijk kunnen interpreteren (zie figuur 7). Denk hierbij aan bv besluitvormers die ten tijde van een calamiteit onder grote druk keuzes moeten maken. Beleidsmakers die door de steeds meer integrale aanpak met meerdere domeinen te maken krijgen. Maar ook aan burgers die geïnformeerd worden over beleid en waarbij de 3D omgeving ook kan ondersteunen in het vegroten van klimaatbewustzijn.

Om deze 3D Tiles te kunnen gebruiken moeten de waterhoogte die 3Di voorspelt omgezet worden in ruimtelijke objecten die gerepresenteerd kunnen worden als 3D Tiles. De waterhoogte die 3Di voorspelt beschrijft de waterhoogte in een vierkant gebiedje. Door middel van interpolatie en triangulatie wordt dit omgezet in een 3D mesh en deze mesh wordt dan gerepresenteerd als 3D Tiles. Deze stappen kunnen worden uitgevoerd tijdens of na de simulatie voor iedere tijdsstap die gesimuleerd wordt.

Wanneer deze 3D Tiles zijn gegenereerd worden deze weergegeven in de 3D representatie van de omgeving. Er is gekozen om zo min mogelijk styling informatie aan de 3D Tiles toe te voegen; dit wordt overgelaten aan de visualisatiesoftware. Door hierin dezelfde hoogtekaart te gebruiken als in de simulatie zal alleen water dat boven het maaiveld uitkomt zichtbaar zijn. De resultaten van meerdere tijdstappen zijn beschikbaar waardoor het verloop van de wateroverlast over de tijd gevisualiseerd kan worden. Dit geeft inzicht in de duur van de overlast en de snelheid waarmee de overlast verdwijnt.

Bronnen: 3Di watermanagement

Voor het bepalen van de status van de verschillende assets van Rijkswaterstaat, worden planimetrische en hoogte-informatie gecombineerd (3D) toegepast. Een voorbeeld hiervan is het schouwen, inwinnen en valideren van de vrije ruimtes tussen het wegdek en een asset binnen het brongebied van RWS. Dit doet RWS in opdracht van de RDW, en zorgt ervoor dat er een veilige doorgang gegarandeerd is voor persoon, vracht en speciaal vervoer. RWS voert zelf geen data inwinning uit, en is daarom afhankelijk van de data die geleverd wordt vanuit de leveranciers.

Hiervoor zijn er eisen gesteld aan de vrije ruimtes, waarbij voor de hoogtemetingen een relatieve afwijking van 1 cm is vastgesteld (zie ook bronen onder). Omdat deze metingen vaak op snelwegen worden uitgevoerd, kiezen leveranciers steeds vaker voor het inwinnen van de vrije ruimte met behulp van mobile laserscanning. Mede doordat dit een efficiënte en veilige methode van inwinning is. De meting resulteert in een puntenwolk dataset van een asset, waarna de vrije ruimtes vervolgens worden geconverteerd naar fotobestanden voor een weergave van de omgeving.

Voor het valideren van de fotobestanden van de leverancier wordt gebruikgemaakt van 3D-software die ontwikkeld is door de TU Delft en Rijkswaterstaat (zie bronnen onder). Deze software wordt ingezet om met alternatieve puntenwolken vergelijkingsmateriaal van hetzelfde asset te maken. Dit stelt Rijkswaterstaat in staat om het geleverde fotomateriaal te controleren en te verifiëren of de omschrijvingen in de bewijsvoering (kwaliteitsrapportage) overeenkomen.

De software is gebaseerd op het feit dat het wegdek en het brugdek/portaal voldoende gesegmenteerd kan worden uit de data, en dat doormiddel van B-splines een schatting gemaakt kan worden van de onderkant van het object. De resultaten kunnen op twee manieren worden weergegeven: via de dwarsdoorsnede (figuur 8A) of doormiddel van de voxels van het gehele wegdek (figuur 8B).

Figuur B laat het belang zien van het ontsluitingsvraagstuk van dit type dataset naar de verschillende projectteams en afdelingen binnen Rijkswaterstaat. Dit stelt een projectteam in staat om een schatting te maken van de verandering van een asset over tijd, zodat gerichte data inwinning kan plaatsvinden in opdracht van RWS wanneer een asset zich in een kritieke toestand bevindt. Daarnaast krijgt de gebruiker ook een inschatting in 3D om te bepalen of een speciaal transport zich veilig door Nederland kan verplaatsen.

Bronnen: Data-eisen doorrijprofielen, Clearance Measurement Validation For Highway Infrastructure With Use of LiDAR Point Clouds

Neem alleen de attributen op die nodig zijn voor visualisatie of voor het opvragen van extra informatie via een andere server.

Het zorgvuldig kiezen van welke attributen worden opgenomen in 3D Tiles-datasets is van belang voor efficiënt gegevensbeheer. Door enkel de essentiële attributen toe te voegen, wordt onnodige gegevensuitwisseling voorkomen, wat de prestaties verbetert en de netwerkbelasting vermindert. Daarnaast kan het selectief opnemen van attributen waarop veelvuldig gefilterd wordt helpen bij het optimaliseren van de dataset voor specifieke gebruiksscenario's.

Het opvragen van extra informatie via een andere server op basis van een unieke identificatie biedt real-time toegang tot actuele gegevens. Dit is vooral gunstig bij dynamische datasets, waarbij voorkomen wordt dat 3D Tiles herhaaldelijk gegenereerd moeten worden, of in situaties waar een hoge mate van actualiteit vereist is, zoals bij bepaalde publieke taken, zoals het verstrekken van toeslagen of vergunningen.

Bovendien maakt deze aanpak gecontroleerde toegang mogelijk op basis van autorisatie, waardoor bijvoorbeeld de privacy en beveiliging van persoonsgegevens worden gewaarborgd.

Pas implicit tiling toe voor grotere datasets.

Bij het kiezen tussen implicit en explicit tiling is het belangrijk om te beseffen dat de keuze sterk afhankelijk is van de specifieke implementatiedetails aan zowel de generatie- als de gebruikerskant (de webviewer).

In het algemeen kan gesteld worden dat:

1. Implicit tiling interessant is, vooral voor grote datasets.

2. Het aan te raden is om zowel implicit als explicit tiling te testen voor de beoogde toepassing. Dit komt omdat de ondersteuning voor implicit tiling nog steeds evolueert en zelfs populaire platforms zoals Cesium nog enkele uitdagingen hebben, vooral bij zeer grote datasets.

Door beide tiling-methoden te testen, kan de beste keuze worden gemaakt op basis van de specifieke behoeften en omstandigheden van een project.

Voor terreinen, zoals landschappen en terreinmodellen, is explicit tiling vaak geschikt omdat ze vaak grote, uitgestrekte gebieden beslaan met een relatief uniforme geometrie. Hierdoor kunnen terreinen efficiënt worden opgedeeld in regelmatige tegels, waardoor snelle toegang en weergave op verschillende detailniveaus mogelijk is. Deze regelmatige structuur maakt het ook gemakkelijker om te navigeren en details te renderen op basis van de afstand tot de kijker.

Aan de andere kant zijn gebouwen vaak complexe structuren met verschillende vormen, maten en details. Voor gebouwen kan implicit tiling gunstig zijn omdat het meer flexibiliteit biedt in het opdelen van de gegevens op basis van de geometrische complexiteit. Dit maakt het mogelijk om gebouwen op te delen in tegels die zich aanpassen aan de vorm van het gebouw en de detailniveaus, wat efficiënter kan zijn voor de opslag en rendering van complexe(re) gebouwen.

Daarnaast is er ook een alternatief voor implicit tiling: explicit tiling met externe tilesets. Dit kan ook een goede optie zijn voor grote datasets. Net als bij implicit tiling wordt hiermee de grootte van het tileset.json-bestand significant kleiner. Dit bestand moet namelijk volledig worden ingelezen voordat er iets in de viewer kan worden getoond. De grootte van dit tileset.json-bestand is cruciaal voor een goede prestatie bij het laden van de 3D-tiles dataset. Als dit bestand te groot is, kan het enkele seconden duren voordat het geladen is, wat de gebruikerservaring niet ten goede komt.

Nog enkele aandachtspunten en technische details:

• Implicit tiling is minder flexibel wat betreft de tegelmethode, omdat het alleen quadtree of octree kan zijn. Dit betekent onder andere dat je niet per tegel de hoogte precies kunt instellen op het hoogste gebouw in de tegel, wat weer implicaties kan hebben voor de prestaties in de viewer.

• Er is minder controle over de geometrische fout bij implicit tiling. Deze wordt namelijk altijd door 2 gedeeld voor een volgend tegelniveau.

• Wat betreft prestaties hangt veel af van hoe de subtrees in implicit tiling worden gegenereerd en hoe ze worden geconsumeerd in de viewer.

Let op: standaard 1.0 ondersteunt geen implicit tiling, vanaf 1.1 wel. Veel clients zitten nog op 1.0, dus implicit tiling is niet in elke client beschikbaar.

Kies een drempelwaarde voor geometric error op basis van het gewenste zoom- en detailniveau.

De geometrische fout (geometric error) van een tegel wordt gebruikt in 3D Tiles om te bepalen hoe gedetailleerd een tegel moet worden weergegeven. De grootte van de fout hangt af van hoe belangrijk het is om de details van het object nauwkeurig weer te geven, waarbij een hogere fout betekent dat het programma eerder beslist om de tegel te verfijnen en de details weer te geven.

Voor verschillende toepassingen zijn verschillende drempelwaarden voor de geometric error van LOD-modellen van belang. Voor gebouwen op LOD2 zou een drempelwaarde tussen 1 en 10 meter geschikt zijn. Bij terreinmodellen op LOD1, bekeken op een schaal van 1:10.000, zou een drempelwaarde tussen 10 en 50 meter passend zijn. Voor een schaal van 1:50.000 zou een waarde tussen 50 en 100 meter geschikt zijn. Deze drempelwaarden zijn afhankelijk van verschillende factoren zoals het beoogde gebruiksscenario, beschikbare rekenkracht en gewenste visuele kwaliteit. Zo biedt een lagere geometric error meer detail, maar vereist het meer rekenkracht. Het is cruciaal om de optimale drempelwaarde te bepalen op basis van specifieke tests en evaluaties, rekening houdend met de vereisten van het project en de doelsystemen.

Bij implicit tiling wordt de geometrische fout deels vastgesteld. Je stelt een waarde in voor de root tegel, en deze waarde wordt vervolgens eenvoudigweg door 2 gedeeld voor elk volgend niveau onder de root tegel. Bij explicit tiling daarentegen kun je de geometrische fout afzonderlijk instellen voor iedere tegel.

Stem de offset van de Z-coördinaat van 3D Tiles af op het specifieke coördinatensysteem of op die van andere 3D Tiles datasets.

Het is belangrijk om ervoor te zorgen dat de offset van de Z-coördinaat correct wordt toegepast om eventuele verticale verschuivingen tussen het coördinatensysteem van het model en het gewenste referentiesysteem te corrigeren. Dit kan bijvoorbeeld nodig zijn om het model op de juiste hoogte boven het maaiveldoppervlak te plaatsen of om ervoor te zorgen dat het model correct uitgelijnd is met andere lagen.

Het bepalen van de juiste offsetwaarde vereist meestal enige kennis van het coördinatensysteem van het model en het gewenste referentiesysteem, evenals eventuele verschillen in hoogteniveaus tussen die systemen (figuur 12). Het is aan te raden om de offset zorgvuldig te kalibreren en te testen om ervoor te zorgen dat het model nauwkeurig wordt gepositioneerd in de gewenste context.

Let op! De aarde is niet plat. Bij het gebruik van 3D-tile viewers zoals Cesium wordt de hoogte bepaald ten opzichte van de ellipsoïde, terwijl hoogten in Nederland worden gemeten ten opzichte van de geoïde van het Normaal Amsterdams Peil (NAP). Dit verschil kan resulteren in een verschil in hoogtemeters tussen de geoïde en de ellipsoïde.

Het is belangrijk om hiermee rekening te houden bij het visualiseren van 3D-data, aangezien de hoogtecorrectie kan variëren, zelfs binnen Nederland. Onderstaande figuur 13 toont het hoogteverschil tussen NAP-geoide en WGS84 ellipsiode in Nederland. Het gebruik van dit hoogteverschil als Z-offset is vaak noodzakelijk om nauwkeurige hoogtevisualisaties te garanderen.

Experimenteer met de optimale parameters voor o.m. LODs, zoomlevels en generalisatie voor 3D Tiles generatie.

Een best practice bij het genereren van 3D-tilesets is het zorgvuldig finetunen van verschillende parameters om optimale visualisaties te verkrijgen. Parameters zoals levels, CityGML Level of Detail (LoD), refinement, object size filter, geometry generalization en textures zijn van invloed op de weergave in de viewer. Er is geen universele set instellingen, omdat deze afhankelijk zijn van de inputdata, visuele presentatie en persoonlijke voorkeur.

• Levels: Kies op welk zoomniveau de tileset wordt gegenereerd. Levels 14, 15 en 16 worden vaak gebruikt, waarbij het laagste level als eerste wordt geladen in een viewer.

• CityGML Level of Detail: Kies het gewenste detailniveau voor gebouwen (LoD1 of LoD2) die in de CityGML-data beschikbaar zijn. Stel indien mogelijk een fallback LOD in voor het geval het voorkeursniveau niet beschikbaar is.

• Refinement: Kies tussen Add en Replace om de tileset te verfijnen. Bij Add wordt de tileset opgebouwd per zoomniveau, terwijl bij Replace elk gebouw op elk zoomniveau wordt gegenereerd.

• Object size filter: Stel voor elk zoomniveau een objectgrootte in op basis van de diagonaal van het object om de zichtbaarheid van gebouwen op verschillende afstanden te optimaliseren.

• Geometry generalization: Pas generalisatie toe op de geometrie om de grootte van de tileset te verminderen. Dit is vooral handig bij het vervangen van refinement.

• Textures: Kies texturen op basis van CityGML-appearance, een enkele kleur of specificeer kleuren op basis van CityGML-klassen. Stem de kwaliteit van texturen af op het zoomniveau voor optimale prestaties.

Door deze parameters zorgvuldig af te stemmen, kunnen 3D Tilesets optimaal worden gegenereerd voor verschillende toepassingen en gebruiksscenario's. Het is belangrijk om te experimenteren en de instellingen aan te passen op basis van de input-data, visuele presentatie en persoonlijke voorkeur.

Kies voor Physically Based Rendering (PBR) als shader voor 3D Tiles.

Het gebruik van PBR-shaders voor 3D Tiles biedt een toekomstbestendige oplossing voor het creëren van hoogwaardige en realistische 3D-modellen. PBR-shaders zijn gebaseerd op fysische principes van lichtinteractie, wat resulteert in visueel consistente weergaven van materialen onder verschillende belichtingsomstandigheden. Deze benadering zorgt ervoor dat je 3D-modellen er realistisch uitzien in zowel huidige als toekomstige renderomgevingen en softwareplatforms.

Niet alle shaders zijn echter even toekomstbestendig. Traditionele shaders die gebaseerd zijn op ad-hoc benaderingen van materiaalweergave kunnen snel verouderd raken en moeilijk te onderhouden zijn naarmate nieuwe renderingtechnologieën evolueren. Het kiezen van PBR als shader voor 3D Tiles garandeert niet alleen een hoog niveau van visuele kwaliteit, maar biedt ook een flexibele basis voor aanpassingen en updates in de toekomst.

Kies GLB als het juiste formaat voor 3D-tiles

GLB, wat staat voor GL Transmission Format Binary, is de gecomprimeerde variant van GLTF (GL Transmission Format). glTF 2.0 is het primaire tegelformaat voor 3D Tiles vanaf versie 1.1.

In vergelijking met B3DM heeft GLB verschillende voordelen. Ten eerste wordt B3DM uitgefaseerd, wat betekent dat het mogelijk niet langer wordt ondersteund in toekomstige software-updates en ontwikkelingen. Dit kan leiden tot compatibiliteitsproblemen en beperkte interoperabiliteit met nieuwe platforms en tools. Dit maakt GLB een toekomstbestendige keuze.

Daarnaast is GLB over het algemeen compacter en efficiënter gecomprimeerd dan B3DM, wat resulteert in kleinere bestandsgroottes en snellere overdrachtstijden. Dit maakt het bijzonder geschikt voor webgebaseerde toepassingen en mobiele platforms waar bandbreedte en laadtijden van cruciaal belang zijn.

Door te kiezen voor GLB vermijdt men potentiële complicaties en compatibiliteitsproblemen die kunnen ontstaan bij het gebruik van verouderde formaten zoals 3BM. Dit maakt GLB een verstandige keuze voor het toekomstbestendig opslaan en uitwisselen van 3D-gegevens.

Gebruik geometriecompressie in GLB-bestanden

Om de prestaties van een 3D Tiles-viewer te verbeteren, raden we aan om geometriecompressie te gebruiken voor GLB-bestanden. Draco en meshopt zijn beide populaire tools voor geometriecompressie die kunnen helpen om de bestandsgrootte van een GLB-bestanden aanzienlijk te verkleinen, terwijl de visuele kwaliteit behouden blijft. Door geometriecompressie toe te passen, kan de laadtijd van 3D-modellen verkorten en de algehele prestaties van 3D Tiles-viewer verbeteren.

Om de laadtijd van een 3D Tiles verder te verbeteren, raden we aan om gzip-compressie toe te passen bij het serveren van de 3D Tiles, met name voor het tileset.json-bestand. Gzip-compressie kan de bestandsgrootte aanzienlijk verminderen, waardoor de downloadtijd wordt verkort zonder afbreuk te doen aan de kwaliteit van de gegevens. Dit helpt bij het optimaliseren van de prestaties van een 3D Tiles-viewer, vooral bij het laden van grote en complexe datasets.

Serveer 3D Tiles met behulp van OGC API GeoVolumes

Om 3D Tiles efficiënt te serveren met de OGC API GeoVolumes, implementeert u eerst de OGC API GeoVolumes op de server. Zorg ervoor dat de 3D Tiles-datasets correct zijn gegenereerd en georganiseerd volgens de specificaties van de OGC API GeoVolumes. Publiceer vervolgens de 3D Tiles-datasets op een server volgens de OGC API GeoVolumes-specificaties, waarbij de endpoints correct geconfigureerd moeten zijn voor gemakkelijke toegang tot de gegevens door gebruikers.

Publiceer metadata van een 3D Tileset

Het publiceren van metadata van een 3D Tileset, bijvoorbeeld in het Nationaal Georegister, is essentieel voor het bevorderen van het gebruik en de vindbaarheid van gegevens.

Het is belangrijk om relevante informatie op te nemen, zoals:

• Coördinatenreferentiesysteem: Beschrijf het coördinatenreferentiesysteem dat wordt gebruikt voor de 3D Tileset, inclusief de gebruikte eenheden en de verticale en horizontale datums.

• Geometrische fout (Geometric Error): Geef de geometrische fout aan die is toegepast bij het genereren van de 3D Tileset. Dit is belangrijk voor het beoordelen van de nauwkeurigheid van de gegevens.

• Brondata voor het genereren van de 3D Tiles: Geef informatie over de brondata die is gebruikt bij het genereren van de 3D Tileset, zoals de bron van de terreingegevens, luchtfoto's, satellietbeelden of andere gegevensbronnen.

Door deze informatie op te nemen in de metadata van een 3D Tileset, worden de gegevens gemakkelijker vindbaar en bruikbaar voor anderen, wat de uitwisseling en het hergebruik van de 3D informatie bevordert.

Stel een minimale zoom in op de client-side voor het laden van 3D Tiles-gegevens.

Het instellen van een minimale zoom op de client-side bij het laden van 3D Tiles-gegevens is essentieel om de prestaties te optimaliseren en onnodige belasting van het systeem te voorkomen. Door een minimale zoom in te stellen, bijvoorbeeld vanaf zoomniveau 14 of hoger, kan worden voorkomen dat er onnodig veel tegels worden opgehaald en geladen vanaf lagere zoomniveaus zoals 10 of 12.

Dit biedt verschillende voordelen. Ten eerste verkort het de algehele laadtijd en verbetert het de efficiëntie van de gegevensweergave door alleen tegels vanaf het gespecificeerde zoomniveau te laden. Vooral bij grote kaart bounding boxes kan het laden van tegels vanaf lagere zoomniveaus aanzienlijk meer gegevens vereisen dan nodig is, wat de prestaties nadelig kan beïnvloeden.

Bovendien zijn veel 3D Tiles-sets geoptimaliseerd om vanaf een bepaald zoomniveau in te laden, zoals bijvoorbeeld geschikt voor zoomniveaus 14, 15 en 16. Door een minimale zoom in te stellen die overeenkomt met het optimale zoomniveau van de gegevensset, kan worden gegarandeerd dat alleen de meest geschikte en gedetailleerde tegels worden geladen voor een optimale gebruikerservaring.

Kortom, het instellen van een minimale zoom op de client-side is een effectieve manier om onnodige belasting van het systeem te verminderen, de laadtijd te verkorten en de efficiëntie van de gegevensweergave te verbeteren, vooral bij het werken met grote (landsdekkende) en gedetailleerde 3D Tiles-gegevenssets.

Neem een lamp achter de viewer op voor voldoende contrast.

Het opnemen van een lamp achter de kijker in een 3D-scene kan aanzienlijk bijdragen aan het creëren van voldoende contrast en visuele helderheid. Dit is met name belangrijk in scenario's waarbij de gebruiker interactie heeft met driedimensionale gegevens, zoals kaarten of modellen. Door een lamp achter de kijker te plaatsen, wordt de scène gelijkmatig verlicht, waardoor details duidelijker zichtbaar worden en de visuele ervaring wordt verbeterd.

Voor veel use cases is tijdafhankelijke belichting niet noodzakelijk is. In veel gevallen gaat het om het presenteren van statische informatie, zoals kaartbeelden, die consistent moeten blijven, ongeacht het tijdstip van de dag. Het toevoegen van dynamische verlichtingseffecten, zoals zonlicht dat op verschillende tijdstippen van de dag verandert, kan overbodig zijn en de visualisatie voor een toepassing nadelig beïnvloeden.

Daarom is het vaak voldoende om een statische lichtbron achter de kijker op te nemen, die zorgt voor een gelijkmatige verlichting van de scène zonder rekening te houden met het tijdstip van de dag. Dit zorgt voor consistente kleuren en contrasten, wat essentieel is voor een duidelijke en nauwkeurige visualisatie van de gegevens (zie figuur 14).

Door te kiezen voor een eenvoudige, statische belichtingsopstelling kunnen ontwikkelaars de prestaties van hun applicaties verbeteren en tegelijkertijd een consistente visuele ervaring bieden aan gebruikers, ongeacht het moment waarop ze de gegevens bekijken.

Let op: Kleur en belichting is ook gerelateerd aan de shader. De shader bepaalt namelijk de relatie tussen het materiaal op de 3D-objecten en de belichting.

Minimaliseer visuele barrières in 3D Tile visualisaties door zo dicht mogelijk bij de Web Content Accessibility Guidelines (WCAG) te blijven.

Hoewel de visualisatie van 3D Tiles zelf (waarschijnlijk) niet volledig aan de WCAG-richtlijnen hoeft te voldoen, is het toch aan te raden om zo dicht mogelijk bij deze richtlijnen te blijven. WCAG staat voor de "Web Content Accessibility Guidelines" en is een reeks richtlijnen voor het verbeteren van de toegankelijkheid van webinhoud voor mensen met verschillende handicaps, inclusief visuele, auditieve, motorische, spraak- en cognitieve beperkingen.

Hoewel de visualisatie van 3D Tiles zelf niet altijd gemakkelijk toegankelijk is voor alle gebruikers, is het van cruciaal belang dat de interactieve elementen in de browser, zoals knoppen en eventuele testen in pop-ups, voldoen aan de WCAG-richtlijnen. Deze richtlijnen helpen ervoor te zorgen dat webinhoud voor iedereen begrijpelijk en bruikbaar is (figuur 15), ongeacht eventuele beperkingen. Het naleven van deze richtlijnen verbetert niet alleen de gebruikerservaring voor mensen met handicaps, maar kan ook bijdragen aan een bredere acceptatie en bruikbaarheid van de applicatie.

Houd rekening met coördinaten van scherm/terrein en camera/doelobject

Bij het ontwikkelen van een clienttoepassing met 3D Tiles moet de ontwikkelaar rekening houden met het verschil tussen schermcoördinaten en terreincoördinaten bij kaartinteracties zoals klikken op objecten, evenals met de viewpoints (camerapositie) en focuspoints (doelobject) bij het wisselen tussen 2D en 3D.

Het is essentieel om het verschil tussen schermcoördinaten (x, y) en terreincoördinaten (geografische coördinaten) te begrijpen bij het implementeren van klikfunctionaliteit in een kaartvenster met 3D Tiles. Doordat de schermcoördinaten moeten worden vertaald naar terreincoördinaten, kan het voorkomen dat een gebruiker op een locatie klikt die overeenkomt met een ander object dan verwacht, wat tot verwarring kan leiden. Daarom is het nodig om zorgvuldig om te gaan met de coördinatentransformaties om ervoor te zorgen dat de juiste objecten worden geselecteerd of aangeklikt.

Bovendien vereist het wisselen tussen 2D- en 3D-weergaven in een clienttoepassing extra aandacht. Bijvoorbeeld, in een platform zoals Cesium wordt de 2D-weergave opgebouwd op basis van de camerapositie, niet op basis van de positie van het object waar naar gekeken werd in de 3D-scene. Dit kan leiden tot verwarring bij gebruikers, omdat de weergave kan veranderen wanneer er wordt geschakeld tussen 2D en 3D. Het implementeren van intelligentie en logica om naadloze overgangen mogelijk te maken tussen 2D- en 3D-weergaven is dus noodzakelijk om de gebruikerservaring te verbeteren en verwarring te voorkomen.

Gebruik de instelling depthTestAgainstTerrain=true om objecten realistisch op de grond te plaatsen en de dieptewaarneming van de scène te verbeteren.

Een "depth plane" fungeert als een referentievlak in een 3D-omgeving, vergelijkbaar met de grond waarop we lopen in de echte wereld. Het helpt computers om te begrijpen hoe objecten zich tot elkaar verhouden in de diepte van een scène, wat cruciaal is voor het realistisch renderen van 3D-beelden. Stel je voor dat je door een raam naar buiten kijkt. Het glas van het raam zou het depth plane zijn, en alles wat je daarachter ziet, is wat zich in de echte wereld buiten bevindt.

Wanneer de instelling depthTestAgainstTerrain = true; wordt ingeschakeld, wordt aan de computer verteld om rekening te houden met dit depth plane bij het renderen van objecten. Dit zorgt ervoor dat objecten op een natuurlijke manier op de grond worden geplaatst, waardoor ze er echt uitzien en passen bij de omgeving. Het is als het correct plaatsen van een puzzelstukje, waardoor het perfect past in het geheel en de 3D-scène tot leven komt.

Het activeren van deze instelling verbetert niet alleen de visuele esthetiek van de 3D-weergave, maar draagt ook bij aan een beter begrip van diepte in de scène. Bijvoorbeeld, wanneer je een virtuele stad verkent, helpt dit om een gevoel van afstand en verhoudingen te krijgen, waardoor de ervaring aantrekkelijker en meeslepender wordt voor de gebruiker. Dit draagt bij aan de algehele professionele uitstraling van 3D-toepassingen en verhoogt de betrokkenheid van de gebruiker.

https://3dtilesnederland.nl/quick-start-guide/

https://github.com/Geodan/mapbox-3dtiles?tab=readme-ov-file

Bij het genereren van 3D tilesets kunnen een aantal parameters in Virtual City Systems toegepast worden die invloed hebben op de wijze waarop deze tilesets getoond worden in een viewer. Deze parameters zijn:

• Levels

• CityGML Level of Detail (0, 1, 2, 3, 4)

• Refinement (Add, Replace)

• Object size filter

• Geometry generalization

• Textures (CityGML Appearance, Single color, Specify colors based on CityGML classes)

Er is geen aanbeveling mogelijk voor één set aan instellingen, omdat dit afhankelijk is van de input-data, de visuele presentatie en ook de persoonlijke smaak. Daarnaast zijn verschillende parameters onderling afhankelijk van elkaar.

4.1.3.6 Refinement

Bij Refinement kan tussen de opties Add en Replace gekozen worden, die aan de hand van onderstaande scenario’s worden toegelicht.

Als je in de verte kijkt, zie je in principe alleen maar grote gebouwen staan. De kleine zijn niet zichtbaar doordat ze überhaupt te klein zijn of achter een groter gebouw staan. Je kunt er dan voor kiezen om in de verte alleen grote gebouwen te tonen. Iets dichterbij wil je alleen de grote en de middelgrote gebouwen zien. En heel dichtbij ook de kleine gebouwen. Door de Add refinement te gebruiken, wordt er een tileset aangemaakt met bijvoorbeeld op zoomniveau 14 de grote gebouwen, op zoomniveau 15 de middelgrote gebouwen en op zoomniveau 16 de kleine gebouwen. Elk gebouw komt maar 1x voor in de gehele tileset. Door het inzoomen worden steeds meer gebouwen toegevoegd aan je view. Een nadeel is dat het vaak wel opvalt dat er in de verte gebouwen ontbreken (zie bijvoorbeeld figuur 16).

Als je in de verte kijkt, zie je weinig detail van gebouwen. Je kunt ervoor kiezen om de geometrie wat te generaliseren, zodat de tileset minder zwaar wordt. Bijvoorbeeld op zoomniveau 14 een generalisatie van 5m, op niveau 15 van 2m en op niveau 16 geen generalisatie. Hoe meer je inzoomt, hoe gedetailleerder een gebouw moet zijn. Wat hier gebeurd is dat elk gebouw op elk zoomniveau gegenereerd wordt. Elk gebouw komt dus 3x voor. Voordeel is dat je in de verte altijd alle gebouwen ziet, maar het is vaak lastig in te stellen op welk zoomniveau, welke generalisatie je toe moet passen. Daardoor blijft de generalisatie vaak zichtbaar.

De 3D Basisvoorziening van het Kadaster is beschikbaar op schaalniveaus tussen 1:500 en 1:10.000. De gegevens worden geleverd als dataset per kaartblad, waarbij u zelf het gewenste kaartblad kunt selecteren op de kaart van Nederland. De gegevens worden geleverd in een zip-bestand, waarin een CityJSON-bestand is opgenomen. Een kaartbladbestand van het 3D Basisbestand Volledig is ongeveer 200-700 MB groot. De kaartbladbestanden van het 3D Basisbestand Gebouwen zijn aanzienlijk kleiner, terwijl het 3D Hoogtestatistieken Gebouwen als één bestand voor heel Nederland wordt geleverd in GeoPackage 1.2.

De 3D Basisvoorziening kan worden toegepast voor verschillende doeleinden, zoals het maken van 3D-visualisaties, het uitvoeren van analyses van geluidsmodellen, schaduwanalyses, analyse van zonnepotentie en afwateringsberekeningen. Het vormt tevens een belangrijke basis voor gemeenten bij de planvorming en uitvoering van projecten in het kader van de nieuwe Omgevingswet. Daarnaast is het een waardevol visueel hulpmiddel in de communicatie met burgers over de impact van plannen op de omgeving.

3DTilesNederland.nl is een samenwerkingsverband tussen de Vereniging van Nederlandse Gemeenten (VNG) en de gemeenten Rotterdam, Amsterdam en Den Haag. De website zet zich in om het verzamelen, beheren en benutten van 3D-data binnen gemeenten te bevorderen en te ondersteunen.

Het streven is om gemeenten te helpen bij het gestandaardiseerd beschikbaar stellen van lokaal ingewonnen 3D-data door gebruik te maken van de internationale 3D Tiles-standaard. De website biedt praktische handleidingen, instructies en ondersteuning voor het maken, publiceren en delen van gedetailleerde 3D-modellen van steden, inclusief praktische informatie over het benaderen van gepubliceerde 3D-data.

Daarnaast biedt 3DTilesNederland.nl verschillende tools zoals CesiumJS, Unreal en Unity (Netherlands 3D) waarmee gemeenten realistische virtuele tours, simulaties en trainingen kunnen ontwikkelen om burgers te informeren en betrekken bij stadsplanning en andere gemeentelijke projecten.

Netherlands3D is een open-source Digitaal Twin-framework dat is ontworpen voor Nederland. Met Netherlands3D kun je gedetailleerde, op data gebaseerde modellen maken door middel van data visualisatie.