Expedition in 3D

Globetrotting am PC mit Google Earth, Microsoft Virtual Earth und Co.

Wissen | Know-how

Ob auf der Suche nach dem Eifelturm oder der nächste Apotheke -- so wie das Web das heimische Lexikon ersetzt, mausern sich Webdienste wie Google Earth oder Virtual Earth zum Nachfolger von Karte und Globus. Und sie haben obendrein noch mehr zu bieten.

Alle Jahre lockt die JazzBaltica Anhänger der improvisierten Musik in die Umgebung von Salzau. Aber wo in aller Welt ist Salzau? Die Antwort darauf findet sich im wachsenden Angebot von Web-Kartendiensten. Mit deren Hilfe öffnet sich nicht nur ein Schaufenster, in dem der gesuchte Ort von allen Seiten zu besichtigen ist, sondern dort gibt es auch weitere Tipps für den Festival-Trip.

Man tippt „Salzau, Deutschland“ in die Suchmaske etwa von Google Earth. Der Globus dreht sich, bis man zentral über Deutschland schwebt. Das Bild wird größer, und es erscheinen immer mehr Details, dazu Orts- und Straßennamen, und am Ende der virtuellen Anreise sieht man das Landeskulturzentrum des Kieler Vororts. Mit der Maus kann man den Bildausschnitt verschieben, den Blickwinkel verändern, in die Ansicht hinein- oder aus ihr herauszoomen.

Ist die Anzeige für Unterkunftsgelegenheiten aktiviert, zeigen sich nach kurzer Umschau einige Hotels und Pensionen in der weitläufigeren Nachbarschaft von Salzau, und zwar so genau, dass man die Autos auf dem Gästeparkplatz zählen kann. Kein Problem, sich von dort gleich die Route zum Veranstaltungsort markieren zu lassen, und ganz nebenbei wird vielleicht auch deutlich, dass das in Betracht gezogene Hotel Seeblick, anders als es der Name suggeriert, mitten in einem Gewerbegebiet steht.

Je nach Programmeinstellungen könnte übrigens am Horizont der markante Kieler Fensehturm ins Auge springen. Den gibt es nämlich, genau an der richtigen Stelle ins Satellitenbild gepflanzt, als 3D-Modell, welches man von allen Seiten perspektivisch betrachten kann. Ähnliche Hingucker kann man auch selbst produzieren, indem man die Pfarrkirche oder das eigene Wohnhaus modelliert und ebenfalls in Google Earth veröffentlicht. Die Anleitung dazu steht in c't 12/2007 auf Seite 88.

Das Landeskulturzentrum selbst tritt mit seinen eigenen Informationen und Übernachtungsmöglichkeiten gar nicht in der Webkarte hervor - weder bei Google Earth noch im Microsoft-Dienst Virtual Earth, der mit ähnlicher Informationsfülle glänzt. Dass man solche Kartendienste ganz einfach mit maßgeschneiderten Bildausschnitten und individuellen Zusatzinfos auch in die eigene Webseite integrieren kann, demonstriert ein Praxisartikel in c't 12/2007 auf Seite 94.

Die Möglichkeiten reichen sogar noch weiter: So wie RSS-Feeds die neuesten Nachrichten als Text nach Hause bringen, ist es mit GeoRSS (Geographically encoded Objects in RSS [1]) ohne Weiteres möglich, das webgestützte Straßenbild minütlich mit individuell abonnierten Zusatzdaten wie etwa Verkehrsinformationen zu überblenden.

Google, Microsoft und andere Firmen überbieten sich zurzeit mit Anstrengungen, Surfer mit immer höher aufgelösten Luftbildern von aller Welt zu versorgen. Google hat nach der Übernahme des Unternehmens Keyhole einen Trend eingeleitet, Straßenkarten und Satellitenfotos so in den Browser zu befördern, dass man über ein scheinbar endloses Bild navigieren kann. Per eingetippter Suchvorgabe oder durch Verschieben der angezeigten Karte mit der Maus schickt man die Zielvorgaben für den nächsten gewünschten Bildausschnitt zum Server. Der selektiert dann aus seinem Bilderbestand die geeignete Karte - nach Wunsch mit Straßenzügen und Satellitenbildern - mit der passenden Bildauflösung und sendet sie an den Browser.

Kleine Verschiebungen oder Zoom-Veränderungen per Maus bewerkstelligt der Browser, sobald das Bild heruntergeladen ist, mit Daten aus dem Cache. Reichen diese für eine weitere Bildverschiebung oder -Vergrößerung nicht mehr aus, wird der benachbarte Bildausschnitt oder ein Bild mit passenderer Auflösung nachgeladen.

Google will für seinen Dienst Google Maps derzeit zwei Drittel der besiedelten Erdoberfläche mit Bildauflösungen von einem Meter bis hinab zu fünf Zentimetern erfasst haben. Überraschenderweise soll Deutschland sogar noch vor den USA komplett mit hochaufgelösten Bildern abgedeckt worden sein. Die Konkurrenz hält munter dagegen - in Deutschland gibt es vergleichbare Bild- und Kartenbestände bei Map24, Klicktel und Suche.de, und Microsoft powert weltweit mit Virtual Earth.

Die Eckdaten der Kartendienste stellt die Tabelle auf Seite 82 gegenüber. Meist genügt ein normaler Browser mit JavaScript-Unterstützung auf dem Rechner, manche Angebote setzen aber auch noch eine Java-Umgebung voraus oder verlangen eine bestimmte Browser-Version. Im Unterschied dazu muss man das Client-Programm Google Earth als eigenständige Anwendung auf dem Rechner installieren. Anschließend peppt es die Karten, die man sonst per Google Maps betrachten könnte, kräftig auf und stellt sie als virtuellen Globus dar, den man bis zu einer Bildauflösung von wenigen Zentimetern nahtlos heranzoomen kann. Die Software versprüht eine Menge Charme, und Google verzeichnet weltweit schon mehr als 200 Millionen Downloads. Als besonderen Clou liest das Programm außerdem Dateien mit Vektordaten für interessante Punkte, Strecken oder Gebäudemodelle wie vom Kieler Fernsehturm und kann seine eigenen Karten damit oder sogar mit komplett neuen Kartenebenen überblenden. Die dafür zuständigen Formate KML und KMZ sind frei zugänglich und haben schon zahlreiche Anhänger zu den verschiedensten Informationsangeboten motiviert [2].

Zentimetergenaue Bilder, auf denen Fahrbahnmarkierungen ins Auge springen, bringt freilich kein Satellit zu Stande - die Aufnahmen stammen von Unternehmen, die interessante Gebiete flächendeckend aus dem Flugzeug heraus fotografieren. Dabei zeigt immer nur der exakte Mittelpunkt eines Fotos eine senkrechte Draufsicht der Landschaft; je weiter das dargestellte Objekt am Bildrand liegt und je höher es gelegen ist, desto mehr gerät die Draufsicht zur Seitenansicht. Schon im Flugzeug verknüpft das Aufnahmesystem jedes Foto per GPS und Trägheitsnavigationssystem mit genauen Ortsangaben. Daraus und aus den geodätischen Höhenangaben des überflogenen Areals ergeben sich die nötigen Daten zur perspektivischen Korrektur der gesammelten Bilder. Das Ergebnis sind sogenannte Orthofotos, welche die Server-Betreiber dann zu einem nahtlosen Gesamtbild montieren.

Reduziert auf bloße Rechtecke als Dachansichten, wären die meisten Bungalows und Hochhäuser ununterscheidbar. Andererseits ist der Betrachtungswinkel von Haus zu Haus verschieden und zeigt oft auch deren Seitenwände. Das führt mitunter zu verwirrenden Bildeindrücken. Als Gegenmaßnahme bemühen sich die Fotografen, unter Einsatz von Kameras mit einer Auflösung von mehr als 200 Megapixeln Bilder aus größeren Flughöhen aufzunehmen. Noch an Bord des Flugzeugs tritt mitunter ein ganzer Rechner-Cluster in Aktion, um die mit mehreren Gigabit je Sekunde angelieferten Bilder in Echtzeit auszuwerten. Die so gewonnenen True Orthofotos setzen sich bei Google und Co allmählich durch und verdrängen die Gebäudeansichten mit den erkennbaren Seitenwänden.

Google Earth breitet die aus dem Web gelieferten Draufsichten später auf einem ebenfalls heruntergeladenen 3D-Gittermodell der Landschaft aus. So kann man das Gebiet nicht nur senkrecht von oben, sondern auch aus wählbaren Blickwinkeln betrachten. Die Server hinter Virtual Earth leisten dasselbe, doch deren Rechenergebnisse lassen sich ausschließlich unter Windows darstellen.

Die perspektivische Darstellung hilft bei der Orientierung im Gelände, offenbart aber deutliche Schwächen bei der Wiedergabe von Gebäuden. Die verwendeten Höhendaten beschreiben nämlich immer die unbebaute Erdoberfläche, die anschließend mit den Gebäudefotos tapeziert wird. Da erinnert dann ein Bungalow am Hang an die pfannkuchenartigen Taschenuhren von Salvador Dalí.

„Das kann noch nicht alles gewesen sein“, hat man sich wohl bei Microsoft gesagt, ordentlich Geld in die Hand genommen und dem Google-Earth-Herausforderer Virtual Earth noch ein weiteres Darstellungsverfahren beigebracht. Zwei Serverfarmen mit je 600 Rechnern liefern für viele Regionen sogenannte Bird’s Eye Views mit faszinierenden Luftaufnahmen, auf denen man nicht nur problemlos Gebäude wiedererkennt, sondern sogar Personen ausmachen kann. Diese im Winkel von 45 Grad nach unten aufgenommenen Bilder setzen sich genau wie die Orthofotos zu einem nahtlosen Bildteppich zusammen.

Das exklusive Datenfutter für diese Darstellungen beruht auf einer Gondel von mehreren hochauflösenden Digitalkameras unter dem Bauch eines Propellerflugzeugs, das Städte und Regionen in geringer Höhe überfliegt und immer zugleich je ein Bild nach Norden, Süden, Osten und Westen sowie senkrecht nach unten aufnimmt. Dank der geringen Flughöhe müssen die Piloten seltener wegen störender Wolken pausieren, trotzdem beschränkt sich die Aufnahmesaison generell auf späte Vormittage und frühe Nachmittage im Frühjahr: Dann zeigen sich Gebäude mit dem günstigsten Schattenwurf und die Landschaft präsentiert sich zwar mit grüner Vegetation, aber noch nicht ganz von belaubten Baumkronen verdeckt.

Trotz dieser Einschränkungen und der Schwierigkeit, für jedes Areal auch erst die Überfluggenehmigungen der Luftaufsichtsbehörden zu beschaffen, will Microsoft bis Ende 2008 in Europa über 900 Städte präsentieren, nämlich alle Siedlungen mit mindestens 50 000 Einwohnern. Bis zum Redaktionsschluss hatten die Microsoft-Server immerhin 83 deutsche Städte „im Kasten“, darunter München und Stuttgart, aber weder Berlin noch Hamburg.

Wenn man sich einen visuellen Eindruck vom heimatlichen Häuserblock verschaffen will, sind die Bird's Eye Views kaum zu schlagen. Andererseits lässt diese Anzeigeform dem Betrachter nur die Wahl zwischen zwei Zoom-Stufen und vier wählbaren Blickrichtungen. Für einen Blick in die Runde muss man in eine ganz neue Ansicht umschalten und verliert dabei leicht die Orientierung. Wer daraufhin kurz auf die 2D-Satellitenansicht zurückschaltet, findet sich nicht selten in einem Pixelsumpf, in dem er bestenfalls ganze Stadtteile auseinanderhalten kann. Kurzum: Für optimale Eindrücke der Landschaft wünscht man sich auch scharfe Bilder in der Totalen, und die sind bei Virtual Earth bislang Mangelware. Selbst für die Orte mit Bird’s Eye Views empfiehlt sich daher zum Beispiel Google Earth als weitere Bildquelle.

Klicktel beweist, dass es auch anders ginge - aber nur für einige Vorzeigeflächen wie das Ruhrgebiet oder München. Auch für Hannover offerieren die Vermarkter der altbekannten Telefonbuch-CD detaillierte Draufsichten des Stadtkerns sowie aus 600 Meter Flughöhe aufgenommene so genannte EagleViews, die sich mit Microsofts Nahaufnahmen durchaus messen können. Allerdings beschränkt sich der Adlerblick immer auf ein eng umgrenztes Zielgebiet von wenigen hundert Metern Kantenlänge. Wandert der Blickpunkt aus diesem Areal heraus, muss man per Mausklick die nächste Bild-Kachel nachladen und sich im neuen Bildausschnitt neu zurecht finden.

Um die Grenzen der zweidimensionalen Drauf- und Schrägansichten zu überwinden, müssen die gezeigten Objekte auch für Detail-Darstellungen in drei Dimensionen repräsentiert sein. Das Gittermodell aus den Höhenangaben der Google- und Microsoft-Landkarten wäre für die Darstellung von Gebäuden viel zu grob. Um die Skyline von Mainhattan aus dem Winkel der Wahl abzubilden, muss man die charakteristischen Hochhäuser im einfachsten Fall mit einem CAD-Programm nachbilden und anschließend auf dem Modell des Untergrunds platzieren. Für Google Earth gibt es diese Möglichkeit über das kostenlose Programm Sketchup. Damit entworfene Modelle darf man anschließend in der Google-Earth-Community oder auf der eigenen Homepage veröffentlichen.

Das KMZ-Format und die Anwendung von Sketchup beschränken sich nicht auf einzelne Häuser, sondern taugen prinzipiell zum Rendern ganzer Städte. Den Aufwand für solche Großprojekte sollte man aber nicht unterschätzen. Schon die Beschaffung der nötigen Koordinaten und Bilddateien bedeutet einen stattlichen Arbeitsaufwand, und deren anschließende Kodierung in das verwendete 3D-Dateiformat dürfte sich ebenfalls nur im Team bewältigen lassen.

Profis greifen dafür zu High-Tech-Werkzeugen [3]. So waren bei Microsoft ganze Rechnercluster mehrere Wochen damit beschäftigt, aus Luftbildern ein 900 GByte umfassendes 3D-Modell des Stadtkerns von San Francisco zu errechnen, welches man in Virtual Earth besichtigen kann. Auch hierzulande wächst das Interesse der Städte an einer dreidimensionalen Präsenz im Web rapide. Insbesondere Hamburg und Berlin machten in diesem Bereich von sich reden. Das Berliner Modell lässt sich bereits in Google Earth bewundern, vorausgesetzt, man holt sich die Zusatzdaten zunächst auf den Rechner [4]. Was man dann zu sehen bekommt, ist nur eine Untermenge des vollständigen Berliner 3D-Stadtmodells; die Daten wurden von der Potsdamer 3DGeo GmbH im Auftrag der Stadt Berlin für die Darstellung im Google-Client angepasst.

Den Ansatz von Google Earth, der ausschließlich die Daten für bildliche Darstellungen berücksichtigt, hält Prof. Thomas Kolbe vom Institut für Geodäsie und Geoinformationstechnik der TU Berlin „auf Dauer weder für nachhaltig noch für bezahlbar“. Die Zukunft liegt für ihn in flächendeckenden semantischen Modellen, also solchen, die nicht nur Länge, Breite, Höhe und Fassadentextur eines Gebäudes kennen, sondern etwa auch Besitzer und Baujahr, die Anzahl der Geschosse und die Art der Nutzung. Natürlich sei es zunächst wesentlich aufwendiger, solche Modelle zu erstellen, langfristig zahle sich der höhere Aufwand jedoch aus. Entsteht ein Gebäude neu oder wird ein vorhandenes aufgestockt oder erweitert, so kann man diese Daten in ein semantisches Modell leicht einpflegen. Eine schlichte Visualisierung auf der Grundlage von Luftbildern kann man dagegen nicht aktualisieren - ändert sich die Bebauung, so muss man das Gebiet neu fotografieren und die Daten komplett neu berechnen.

Sind die begehrten Daten erst einmal zusammengetragen, können die Urheber das Modell immer wieder an Immobilienhändler oder Experten für Tourismus, Lärm- und Katastrophenschutz verkaufen. Da die Katasterämter in Deutschland ohnehin verpflichtet sind, Gebäudedaten zu verwalten, sieht Kolbe hier die geeignete Stelle, um künftig semantische 3D-Stadtmodelle aufzubauen und diese vor allen Dingen regelmäßig zu aktualisieren. Hauptaufgabe dieser Behörden sei es zwar, die Eigentümer von Grundstücken und Gebäuden nachzuweisen, tatsächlich erhöben die staatlichen Vermesser jedoch so vielfältige Daten, dass diese bei der Feuerwehr und im Naturschutz ebenso nützlich seien wie bei Versicherern oder zur Wirtschaftsförderung.

Kolbe räumt ein, dass Geodaten durch Google Earth enorm an Popularität gewonnen haben. „Aber dass nun jeder Bürger sein eigenes Haus in Google Earth modellieren und auch wieder abreißen kann, und das des Nachbarn gleich mit - so geht es natürlich nicht!“ Das Wiki-Prinzip ist seiner Ansicht nach gänzlich ungeeignet für die flächendeckende Bereitstellung qualitativ gesicherter Geodaten, ebenso die Beschränkung auf eine ausschließlich grafische Darstellung. 3D-Stadtmodelle müssten seiner Meinung nach von professioneller Seite in die Google-Earth-Datenbank fließen. Damit nicht die Hälfte der Strukturen und Informationen verlorengeht, empfiehlt er das für semantische Stadtmodelle entwickelte Format CityGML [5], das insbesondere Semantik und Topologie von 3D-Stadtmodellen beschreibt. CityGML beruht auf GML3, der Geographic Markup Language, und wurde durch eine Vielzahl von neuen Konstrukten zur Spezifikation virtueller Stadtmodelle erweitert. CityGML ist derzeit im Diskussionsprozess des Open Geospatial Consortiums (OGC) [6] als ein künftiger Standard für interoperable virtuelle Stadtmodelle.

Für Prof. Klaus Greve vom Geographischen Institut der Universität Bonn sind die populären Geo-Browser eine Visualisierungsebene, die um Klassen besser ist als alles Dagewesene. Seiner Ansicht nach ist Google an einer systematischen Fortführung seiner Geo-Daten gar nicht interessiert. „Vermutlich sagen sich die Google-Earth-Strategen ‚Die Leute werden sich schon melden, wenn eine Darstellung zu sehr veraltet ist’“, so Greve. Dennoch hält er die Entwicklung der Geo-Browser für revolutionär: „Jeder kann jetzt eine Technik nutzen, die bisher als schwierig und teuer galt. Es gibt CAD-Modelle und virtuelle Welten, in denen zehn Jahre Entwicklung stecken und die nicht so gut aussehen wie Virtual Earth oder Google Earth.“

Die angesprochene Nachhaltigkeit war das zentrale Argument für die Stadtplan-Entwicklungen des Berliner Senats, deren Ergebnis in Auszügen mit Google Earth zu betrachten ist. Ursprünglich gab es in Berlin zwei unterschiedliche Darstellungen, erklärt Falko Liecke, der als Projektleiter für das Berliner 3D-Stadtmodell verantwortlich ist. Mit aufwendigen Computergrafiken der von Umbaumaßnahmen besonders betroffenen Bereiche der Innenstadt, etwa dem Brandenburger Tor, Pariser und Potsdamer Platz, wollte die Stadt bei der Bevölkerung um Verständnis für die lästigen Großbaustellen werben. Daneben existierte ein genaues CAD-Modell der gesamten Innenstadt. Dieses ließ sich jedoch ebenso wie das Präsentationsmodell nur unter großem Aufwand aktualisieren. „Wir brauchten dringend ein fortführbares Konzept, deshalb haben wir das Berliner 3D-Stadtmodell in CityGML entwickelt“, so Liecke.

In dem von der EU mit 400 000 Euro geförderten Projekt entstand in der Berliner Senatsverwaltung eine objektorientierte Anwendung, die es in sich hat. Jedes Geoobjekt der in Oracle Spatial 10g implementierten Datenbank kann in drei Genauigkeitsstufen gespeichert und mit beliebigen Sachattributen versehen werden, und selbst Gebäudeanbauten wie Balkone oder Treppen lassen sich thematisch klassifizieren. Zurzeit umfasst das Berliner 3D-Modell nur die Innenstadt und den Stadtteil Adlershof, das sind 260 der 860 Quadratkilometer großen Stadtfläche. Es ist geplant, das Modell als Nächstes um den Ostteil Berlins zu erweitern. Für Katasteränderungen, die man zurzeit noch von Hand einpflegen muss, suchen die Berliner nach geeigneten Verfahren, um die Daten künftig automatisch zu aktualisieren.

Sowohl Google Earth als auch Virtual Earth können die Luftlinien-Entfernung zwischen zwei Punkten ermitteln, Virtual Earth auch die Fläche eines Polygons, doch ist es reine Glücksache, mit den verfügbaren Navigationsinstrumenten herauszufinden, ob ein Punkt A von Position B aus sichtbar ist. Mit diesen bescheidenen Funktionen bleiben die Dienste weit hinter der Leistung spezialisierter Geo-Informationssysteme (GIS) zurück. Auch die verfügbaren Ansichten beschränken sich auf die Anforderungen von Otto Normalverbraucher. Wirft man dagegen einen Blick auf das von der NASA gepflegte Paket World Wind [7] oder den Map Server der University of Minnesota [8], finden sich Modelle vom Meeresboden, Infrarot-Aufnahmen, weitere Sonderkarten der unterschiedlichsten Herkunft und ungeahnte Möglichkeiten, mit den gezeigten Daten zu rechnen. Zum Beispiel kann man in World Wind ein Datum und eine Uhrzeit einstellen und das Programm simuliert passend dazu die Sonneneinstrahlung und den Schattenwurf. Dennoch ist es bezeichnend, dass World Wind neuerdings auch Daten im KML- und KMZ-Format verdauen kann.

Bislang herrschten klare Verhältnisse: Wer Luftbilder brauchte, gab sie in Auftrag und bezahlte sie; meistens kamen die Anforderungen von Forschungseinrichtungen, aus der Verwaltung oder vom Militär. Diese Stellen trugen auch die Kosten fürs Datenmaterial und die Programmpakete, mit denen die wenigen Anwender diese Daten aufbereiten, darstellen und auswerten konnten. Google hat bislang rund 150 TByte an Luftbildern und Kartendaten erworben, Microsoft meldet 500 TByte Bestand an Geodaten und sammelt mit eigenen Flugzeugen eifrig weitere Aufnahmen. Auch wenn manche Gemeinde ihre Luftbilder kostenlos zur Verfügung stellt - Touristenziele profitieren von einer knackigen Darstellung im Web -, bleibt doch die Frage, wieso es die ganze Datenflut auf einmal gratis für jedermann gibt.

Map24-Herausgeber Mapsolute spickt sein Kartenangebot beim sogenannten Mapvertising an einer festen Position in Nähe des Kartenrandes sowie an Orten, die lokal beworben werden sollen, mit Icons, die sich beim Klick mit bezahlten Inhalten melden. Auf vielen Karten-Webseiten liegen branchenspezifische Adressangaben dagegen in ein- und ausblendbaren Kartenlayers. Anbieter wie Suchen.de haben für diese Werbeform schon einen erklecklichen Sponsorenstamm. Google, Microsoft und Co. können diesen Vorsprung nur wettmachen, indem sie ihre Webdienste so attraktiv gestalten, dass Surfer mit ortsbezogenen Informationswünschen gewohnheitsmäßig dorthin springen - ob sie nun das Matterhorn besichtigen wollen oder einen Klempner in der Nachbarschaft suchen.

Vor diesem Hintergrund wird plausibel, warum sowohl Google als auch Microsoft Adresseinträge mit begrenzten Zusatzdaten kostenlos entgegennehmen, um deren Inhaber auf Wunsch in Webkarten zu berücksichtigen. Für die Zukunft schweben den Dienst-Betreibern auch Werbeeinnahmen für besonders hervorgehobene Firmeneinträge vor. Welchen Stellenwert sie diesem Geschäftsmodell beimessen, ist noch nicht absehbar. Beide Unternehmen bezeichnen ihre Aufwendungen derzeit als strategische Investitionen, die sich für unterschiedliche Nutzungen bezahlt machen könnten.

Andere Szenarien umfassen etwa die Kartendarstellung von Urlaubszielen auf einer Reisebüro-Website oder den Filialfinder, mit dem man die nächstgelegene Niederlassung eines webpräsenten Unternehmens heraussuchen kann - beides gesponsert vom jeweiligen Webmaster.

Insbesondere den Marktriesen Microsoft und Google dürften solche Einnahmequellen in Form von Subskriptionsgebühren vorschweben. Gemäß den Nutzungsbedingungen von Virtual Earth darf ein Webmaster den Dienst kostenlos verwenden, solange er nicht mit mehr als 100 000 Funktionsaufrufen täglich rechnet. Diese Grenzen dürften selbst für gewerbliche Anwendungen einigen Freiraum bieten, aber die Bedingungen können sich jederzeit ändern, wenn Datenqualität und Zuspruch für das noch im Aufbau begriffene Virtual Earth wachsen.

Google vermarktet seine Dienste derweil durch den Verkauf spezieller Versionen seines fetten Clients. Das Programm gibt es nämlich nicht nur gratis für den Privatgebrauch, sondern auch als kommerzielle Software. Als Gegenwert für eine Jahresgebühr von 20 US-Dollar vermag Google Earth Plus Daten von GPS-Empfängern oder aus CSV-Dateien zu importieren und bietet bessere Ausdrucke als die Gratis-Version. Google Earth Pro für 400 Dollar pro Jahr kann darüber hinaus virtuelle Flüge aufzeichnen und sie etwa als Bestandteil einer Firmenpräsentation exportieren. Den richtig großen Kunden offeriert Google für vierstellige Beträge sogar eigene Server, mit denen sie die Geodaten völlig autark im Intranet verarbeiten können.

Auch ohne Bildübermittlung erschließt die ortsbezogene Erfassung numerischer Daten interessante Geschäftsmodelle, die ganz nebenbei den Datenbestand für die Kartenanzeigen aufbessern. Zum Beispiel kann eine Spedition die Positionen ihrer Fahrzeuge über Onboard-Units mit GPS-Empfängern und GSM-Anbindung in Echtzeit überwachen. Diese Funktion dient nicht nur dem Flottenmanagement und der Abrechnung von Autobahnmaut, sondern lässt sich zwanglos mit der Staumeldung per Internet kombinieren, die wiederum anderen Autofahrern bei der Streckenwahl hilft.

Schätzungen zufolge haben bereits heute 20 bis 80 Prozent aller Suchanfragen einen Ortsbezug, unter anderem ja auch jede Datenbankanfrage über Geschäftsvorgänge, deren Ergebnis sich zumeist auf einen Kunden bezieht. Dieser Kunde hat eine Anschrift, fällt in ein Vertriebsgebiet oder die Zuständigkeit eines regionalen Kundendienstes und trägt zu den Marktdaten seines Stadtteils bei, um nur einige Gesichtspunkte zu nennen. Daher stellt die Auswertung dieser Ortsbezüge ein profundes Mittel dar, um die Datenflut des gesamten Wirtschaftslebens für die beteiligten Unternehmen zu gliedern, und die Vermarktung dafür geeigneter Software könnte zum profitablen Geschäft werden.

Die Genauigkeit, mit der auf einmal jedermann private Fernaufklärung betreiben kann, treibt mitunter ganz lustige Blüten: Etwa haben in Sydney einige Unternehmer ganz hektisch Werbebotschaften auf ihre Hausdächer pinseln lassen, als sich herumsprach, wann Google Überflüge des Gebiets für die fotografische Erfassung geplant hatte.

Während das Österreichische Innenministerium erklärte, Luftbilder aus dem Web seien keine Gefahr für das alpenrepublikanische Bundesheer, sind Sicherheitsbehörden seit dem Aufkommen von Google Earth darauf bedacht, am Boden keine Militärgeräte sichtbar werden zu lassen. Und siehe da: An derselben Stelle, wo man in Microsofts Bird’s Eye Views vom Sassnitzer Hafen glasklar das britische Museums-Uboot Otus aus dem zweiten Weltkrieg erkennt, zeigt Google Earth ein undefinierbares Frachtschiff, das weder in der Färbung noch im Schattenwurf so recht ins Bild passt. Dabei hat die Otus dort ihren dauerhaften Liegeplatz, was Google Earth auch lammfromm mit einem Hinweistext dokumentiert. Den Verdacht, man habe das vermeintliche Militärgerät vorsichtshalber übertüncht, wies Google indes zurück. Allenfalls seien die extern beschafften Bilddaten schon vorher zensiert worden.

Im Gegensatz zu Map24, Suchen.de, Klicktel und Microsoft, die sich mit dem klaren Versprechen „Alles aus einer Hand“ an Sponsoren und gewerbliche Abonnenten ihrer Dienste wenden, kehrt Google konsequent den Community-Gedanken heraus. Basisdaten kommen vom freien Markt, nicht selten aus Freigaben der öffentlichen Hand, und Karten-Layer sowie Gebäudemodelle sind vor allem die Domäne der Nutzer. „Alles für den Surfer“ heißt die Parole. Für einzelne, von Privatanwendern liebevoll gestaltete Gebäude funktioniert das bestens - Großprojekte wie eine ganze Metropole in 3D geraten schon mal unter die Räder. Denn eigentlich hatte die Stadt Hamburg gehofft, als erste 3D-Stadt in Google Earth aufzutauchen. Bereits im Dezember hatte die Züricher Firma CyberCity ein komplettes Modell der Hansestadt ins Google-Earth-Format KML umgesetzt.

Das Besondere daran seien die Texturen der Fassaden, erklärt CyberCity-Geschäftsführer Dr. Franz Steidler. Während einfache Wohnhäuser im Berliner Modell mit irgendeiner für den Straßenzug typischen Oberfläche aus einer Texturen-Bibliothek überzogen wurden, stimmen sämtliche Fassadentexturen des Hamburger Modells genau mit dem jeweiligen Mauerwerk des realen Gebäudes überein.

Hamburg in Googles Geo-Browser - das sollte der erste dreidimensionale, fotorealistische Webstadtplan werden. Auf einer gemeinsamen Pressekonferenz von Google, dem Hamburger Landesbetrieb Geoinformation und Vermessung (LGV), der Initiative Hamburg@work und der CyberCity AG war diese Weltpremiere am 17. Januar 2007 groß angekündigt worden. Bislang sucht man im Internet allerdings vergebens nach Michel, Speicherstadt oder Landungsbrücken in 3D. Walter Sieh, der beim LGV für die 3D-Daten zuständig ist, bedauert die Verzögerung sehr, zumal ihn inzwischen häufig Bürger anrufen und fragen, wo denn nun das 3D-Modell sei, von dem die Tagesschau, Spiegel online, Stern.de und große Zeitungen ausführlich berichtet hatten.

Gegenüber c't nennt Google ungeklärte vertragliche Fragen als Grund für die Verzögerung. „Googles Strategie war immer, dass Leute ihre Daten selber anbieten. Wir waren nicht darauf ausgerichtet, ganze Städte zur Verfügung zu stellen“ erklärt Samuel Wiedmann, der in Googles European Engineering Center in Zürich als Head of Google Local/Maps tätig ist. Inzwischen wachse die Nachfrage nach schicken 3D-Repräsentationen in Google Earth laufend, so Google-Pressesprecher Stefan Keuchel, „Die Beispiele Berlin und Hamburg haben das Interesse geweckt, wir haben Anfragen aus einer Reihe von deutschen Städten.“

Anders als in Berlin, wo die Daten des Stadtmodells auf Servern der Wirtschaftsfördergesellschaft Berlin Partner GmbH liegen, möchte die Stadt Hamburg ihre Daten nicht selbst zum Download anbieten, sondern sie lieber in Googles Obhut geben. Die Hamburger meinen, dass ihr 3D-Modell so besser vor Missbrauch geschützt ist. „Diese Datenraub-Phobie der Verwaltung teile ich nicht“, sagt Prof. Jürgen Döllner vom Hasso-Plattner-Institut an der Uni Potsdam, „die Hamburger sind an ihrer Definition von Sicherheit gescheitert.“ Der Informatiker war an der Umsetzung der Berliner Daten beteiligt und ist sich sicher, dass aus den herunterladbaren KML-Dateien der 3D-Hauptstadt keine nicht-öffentlichen Daten extrahiert werden können. Mit Wasserzeichen und Tags seien die Daten bei der Aufbereitung durch die 3DGeo GmbH gegen Missbrauch geschützt worden. „Es würde so viel Aufwand bedeuten, aus den Daten ein brauchbares Modell zu extrahieren, dass es billiger wäre, bei der Berliner Verwaltung eines zu kaufen“, so Döllner. Im Übrigen sei es an der Zeit, dass der Staat zumindest Teile der mit Steuermitteln erhobenen Daten endlich kostenlos öffentlich verfügbar mache.

Ob künftige 3D-Webstadtpläne ihre Daten auf eigenen Servern halten oder sie von Google ins Internet stellen lassen, „das muss der Kunde entscheiden“, so Wiedmann. Ein Vorteil der Berliner Lösung sei es, dass jeder Google-Earth-Anwender die Daten durch individuelle Kreationen erweitern kann, während die Hamburger Daten auf den Google-eigenen Servern besser geschützt seien. Langfristig habe Google durchaus auch Interesse, die Berliner Daten im eigenen Data-Warehouse zur Verfügung zu stellen, denn aufgrund langer Ladezeiten für das Berliner 3D-Modell gerät der virtuelle Flug über die Hauptstadt häufig zur Geduldsprobe. „Wir wollen, dass unsere Anwendungen performant sind und Daten zügig zur Verfügung stehen - der Anwender weiß vielleicht gar nicht, woran die langen Ladezeiten liegen.“ Um nicht in den Ruf zu geraten, träge Downloads anzubieten, habe Google den Berlinern bereits das Angebot gemacht, die Daten des 3D-Stadtmodells auf Google-Server zu transferieren.

Google ist mit seinem Kartendienst auch ansatzweise journalistisch aktiv geworden. In der aktuellen Version von Google Earth sind die Grenzen des Krisengebiets Darfur hervorgehoben. Zusammen mit dem US Holocaust Memorial Museum hat Google dem Atlasprogramm eine Dokumentation des Völkermords in Ostafrika eingepflanzt und deren Anzeige als Default auch gleich aktiviert.

Schon zuvor haben die Redakteure den Verlauf des Hurrikans Katrina mit aktuellen Bildern dokumentiert. Das Vorgehen hat prompt den Verdacht der Manipulation geweckt, weil Surfer kurz nach der Sturmkatastrophe statt der neuesten manchmal ältere, höher aufgelöste Bilder zu sehen bekamen und die Historie des Wiederaufbaus verfälscht fanden. Damals konnten Anwender nicht feststellen, zu welchem Termin ein bestimmtes Luftbild entstanden ist. In der aktuellen Version offeriert Google Earth eine Layer-Kategorie „Digital Globe“, die auf Wunsch mit feinen Umrisslinien kennzeichnet, welche Areale an einem gemeinsamen, im Bildschirm eingeblendeten Termin fotografiert worden sind.

Forscher des Graphics and Imaging Lab (GRAIL) an der Universität Washington malen sich eine „visuelle Wikipedia“ aus, die alle im Internet verfügbaren Fotos umfassen soll - idealerweise räumlich organisiert auf einem digitalen 3D-Globus wie Google Earth. Ihr Protoyp eines 3D-Bildbrowsers namens Photo Tourism errechnet aus Bilddetails, die auf vielen Fotos aus unterschiedlichen Blickwinkeln auftauchen, ein skizzenhaftes Modell des Objekts und markiert die Standorte, von denen die Fotos aufgenommen wurden (siehe Soft-Link). Je mehr Bilder etwa eines Gebäudes vorliegen, umso intensiver kann der virtuelle Tourist in der Szene seinen Blick schweifen lassen. Die Java-Demo im Web zeigt die Fontana di Trevi in Rom, zusammengesetzt aus über 10 000 Bildern, die von der Webplattform Flickr stammen.

Auch Archäologen und Biologen wollen ihre Forschungsstätten per Bildbrowser dokumentieren, und - natürlich - das Militär. Das Konzept der 3D-Bildwelt entwickelte die Universität Washington gemeinsam mit Microsoft-Entwicklern - die setzten die Idee allerdings in einer eigenen Überblendmaschine namens Photosynth um, die ebenfalls im Netz als Technology Preview getestet werden kann.

Eine drastische Umwälzung kann man für Auto-Navigationssysteme voraussehen, bei denen die regelmäßig zu erwerbende Straßen-DVD bald der Vergangenheit angehören dürfte. Auf der CeBIT 2007 stellte der Navigations-Spezialist PTV eine Lösung vor, mit der sich inkrementelle Updates für kleinflächige Gebiete, etwa von einem Quadratkilometer, per Handy verteilen lassen. Mit dieser Technik könnte man für häufig befahrene Strecken einmal die geografischen Daten herunterladen und müsste dann nur noch handliche Datenhäppchen mit Stau-, Baustellen- und Neubau-Infos für dieses Areal abonnieren. Mit einem vergleichbaren Ansatz verfolgt VW ein Pilotprojekt, um dreidimensionale Google-Earth-Darstellungen auf den Schirm eines Auto-Navi zu laden.

Die Webdienste müssen übrigens keine Informations-Einbahnstraße sein: So könnte eine Autoversicherung ihren Kunden mit etwas Zusatzprogrammierung einen eleganten Weg zur elektronischen Schadensmeldung bieten. Dabei gäbe der Versicherungsnehmer zusammen mit seinen Vertragsdaten den Unfallort an und auf der Webseite erschiene dann der passende Kartenausschnitt. Dort könnte der Kunde einzeichnen, wie es zum Unfall gekommen ist. Über ähnliche Schnittstellen könnten etwa auch Bürger ihre Gemeinde auf verstopfte Gullis oder defekte Straßenlaternen aufmerksam machen.

So wie das Web zunehmend das heimische Lexikon ersetzt, mausern sich Webdienste wie Google Earth oder Virtual Earth zum Nachfolger von Globus, Fotoatlas und Luftbild-DVDs. Die Faszination der gebotenen Bilder und die darüber zu vermittelnden Begleitinformationen fesseln manchen Betrachter regelmäßig vor dem Bildschirm, außerdem paart sich das kostenlose Surf-Vergnügen mit unabsehbaren Geschäftsmöglichkeiten. Für Unternehmen zeichnet sich durch die Sortierung nach Ortsbezügen eine Revolution im Umgang mit ihren Daten ab, wenn auch nicht immer zum Wohl des Verbrauchers. Der kann sich andererseits auf attraktive neue Gelegenheiten zur Wohnungssuche, zum Verreisen und Einkaufen in der Nachbarschaft einstellen. (hps)

[1] Kartendaten per Newsfeed

[2] Peter Schüler, Zeig mir die Welt, c't 21/05, S. 61

[3] Dr. Claus Brenner, Dr. Thomas H. Kolbe, Neue Perspektiven, c't 15/05, S. 106

[4] 3D-Modell von Berlin

[5] CityGML

[6] OGC

[7] World Wind

[8] Map Server

Soft-Link

"Die ganze Welt in 3D"
Artikel zum Thema "Die ganze Welt in 3D" finden Sie in der c't 12/2007:
Globetrotting am PC S. 78
3D-Gebäudemodelle leicht selbst gemacht und platziert S. 88
Interaktiver Stadtplan nach Maß für die Homepage S. 94
Webservices für dynamische Landkarten

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