Rapport gebruikersonderzoek Virtual Reality maquettes

Rapport gebruikersonderzoek Virtual Reality maquettes VR4GI stedelijke planning en veiligheid RGI projectnummer: RGI-013 Oranjewoud projectnummer: 18830 - 160705 Versie 2.3 31 maart 2006

Auteur(s) ir. W.J.A. Jansen

Opdrachtgever Consortium VR4GI

datum vrijgave

beschrijving revisie

goedkeuring

31-03-2006

Definitieve versie

W.J. Jansen

vrijgave H. Versluijs

projectnr. 18830 - 160705 31 maart 2005

Rapportage gebruikersonderzoek Oosterhout

Inhoud

Blz.

1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

Inleiding Samenvatting onderzoeksproject VR4GI Probleemstelling / doelstelling VR4GI Op te leveren producten onderzoeksproject VR4GI Consortium VR4GI Afbakening VR4GI

2 2 2 3 3 4

2 2.1 2.2

Werkwijze "Gebruikersonderzoek VR4GI" Processchema Planning

5 6 7

3 3.1 3.2 3.2.1 3.2.1.1 3.2.1.2 3.2.1.3 3.2.1.4 3.2.1.5 3.2.1.6 3.2.2 3.2.2.1 3.2.2.2 3.3 3.3.1 3.3.2 3.3.3 3.3.4 3.3.5 3.3.6

Gebruikersonderzoek Onderzoeksvragen Intern onderzoek Oranjewoud Ervaring Doel Gebruik Detaillering Budget Overige Intern Onderzoek Cebra Purpose / goal Level of detail Extern onderzoek Ervaring Doel Gebruik Detaillering Budget Overige

8 8 9 9 9 10 10 11 13 13 13 13 15 15 16 16 17 18 19 20

4 Conclusies 3DVR eisen Bijlage 1 Begrippenlijst Bijlage 1 Begrippenlijst

21 23 23

blad 1 van 23

Ruimtelijke Informatie

projectnr. 18830 - 160705 31 maart 2005


versienr. 1.01 1.02 2.01 2.02 2.03

1

Opmerkingen Aanvullingen en opmerkingen door P. Mestrum Verwerking opmerkingen P. Mestrum door W.J.Jansen Toevoegen gebruikersresultaten Toevoegen Cebra resultaten Definitief document

Inleiding In Fase 1 van het BSIK/RGI onderzoeksproject: "Virtual Reality for Geo-Informatie (VR4GI)" is een marktonderzoek uitgevoerd m.b.t. de eisen en wensen met betrekking tot 3DVRmodellen, die (potentiële) gebruikers op het vlak van stedelijke planning en veiligheid stellen. Het verslag is op de volgende wijze opgebouwd: • De inleiding geeft achtergrond informatie bij het project. • Hoofdstuk 2 beschrijft de werkwijze waarmee het gebruikersonderzoek is uitgevoerd. • Het onderzoek is beschreven in hoofdstuk 3. • De conclusies van het uitgevoerde gebruikersonderzoek hoofdstuk 4.

1.1

Samenvatting onderzoeksproject VR4GI Virtual Reality (VR) is een krachtig hulpmiddel voor de communicatie tussen overheid en burgers, respectievelijk andere belanghebbenden voor het verschaffen van inzicht in het plannen en vernieuwen van de openbare ruimte, bijvoorbeeld bij stedelijke planning, herinrichting/reconstructies en vraagstukken rondom veiligheid. Om VR voor dit doel in te kunnen zetten, is de beschikbaarheid van een 3D-model van de omgeving essentieel. Ook is het van belang dat het model aan de eisen van de betreffende toepassing voldoet. De kosten van de vervaardiging van een VR-omgeving zijn hoog waardoor deze communicatievorm op dit moment niet op grote schaal toegepast wordt. Het doel van dit project is de inzetbaarheid van VR voor communicatie te verbeteren door enerzijds een inventarisatie en analyse uit te voeren van de (kwalitatieve) eisen die aan een VR-omgeving gesteld worden en anderzijds methoden te ontwikkelen voor een snellere en goedkopere productie van VR-omgevingen. De resultaten van het project bestaan uit een programma van eisen dat het onderzoek naar een efficiëntere productie van VR-omgevingen zal sturen. Dit onderzoek resulteert in kennis, methoden en software.

1.2

Probleemstelling / doelstelling VR4GI Het inzicht in ruimtelijke situaties aan de hand van geo-informatie is doorgaans beperkt. Dit geldt zowel voor het inzicht van overheids- en hulpverleningsinstanties voor rampenpreventie of –bestrijding als voor het inzicht van betrokkenen bij planvorming met 2D ontwerpen. De beschikbaarheid van een 3D model van de oude en/of de nieuwe situatie verhoogt dit inzicht in grote mate. De communicatie wordt hierdoor in belangrijke

blad 2 van 23


projectnr. 18830 - 160705 31 maart 2005


mate ondersteund, zowel voor de professional/ bestuurder, als voor de burger/ belanghebbende. Inzicht in de ruimtelijke situatie is essentieel voor het maken van goede veiligheidsanalyses en trainingen, vooral waar het gaat om de fysieke veiligheid (risico’s bedrijvigheid en veiligheid van infrastructuur) en sociale veiligheid (leefbaarheid, veiligheidsgevoel). VR-technologie is uitermate geschikt om deze ruimtelijke informatie te presenteren. 3D VR voor stedelijke planning en veiligheid wordt echter nog weinig toegepast. Een belangrijke reden is de hoge kosten van de productie van de VR-omgeving, terwijl bij gebruik van Internet de kosten voor verspreiding van de informatie minimaal zou zijn. Vooral het proces van de modellering van de bestaande (stedelijke) omgeving vraagt (te) veel handwerk en is hierdoor bijzonder kostbaar. Als gevolg hiervan is deze dienstverlening commercieel nauwelijks haalbaar. Een eerste doelstelling is het gebruik maken van "state of the art" dataopname technologie i.c.m. het automatiseren van de dataverwerking voor modellering. Dit vormt een belangrijke wetenschappelijke uitdaging op het grensvlak van fotogrammetrie en computer vision. Door het gebruik van laserdata ontstaan mogelijkheden tot automatisering van de modellering. Positieve resultaten op dit gebied zijn noodzakelijk om dit soort dienstverlening commercieel haalbaar te maken. De genoemde efficiëntieverbetering in de productie van de VR-informatie is een tweede doelstelling die wordt bereikt door een vergaande automatisering van de geïntegreerde verwerking van verschillende gegevensbronnen. Deze bronnen zijn terrestrische ingewonnen laserdata, digitale beelden en kaartmateriaal. In welke mate efficiëntieverbetering bereikt is, wordt geanalyseerd aan de hand van een pilot project, die concrete praktijksituaties zal omvatten.

1.3

Op te leveren producten onderzoeksproject VR4GI Het project resulteert in de verwerving van kennis die vastgelegd wordt in publicaties (artikelen en een proefschrift) en gerepresenteerd wordt in de vorm van: • Rapport gebruikersonderzoek • Vastgelegd productieproces (opname + verwerking) • Productietools (software)

1.4

Consortium VR4GI Het project wordt binnen een consortium van bedrijven uitgevoerd. Partner ITC Technische Universiteit Delft Cebra B.V. Cyclomedia B.V. Ingenieursbureau Oranjewoud

blad 3 van 23


Rol financier/uitvoerder, tevens penvoerder financier/uitvoerder financier/uitvoerder/gebruiker financier/uitvoerder/gebruiker financier/uitvoerder/gebruiker, tevens coördinerend projectleider

projectnr. 18830 - 160705 31 maart 2005


Oranjewoud, Cebra en Cyclomedia hebben ervaring met de opname en verwerking van 3Dgeoinformatie ten behoeve van het ontwikkelen van 3D VR-modellen. Bij de TU Delft en het ITC is onderzoek gedaan naar verbetering van de efficiëntie van de modellering uit een combinatie van beeld en laser data.

1.5

Afbakening VR4GI De toepassingen beperken zich tot stedelijke planning en veiligheid. Vanwege de gereduceerde projectomvang t.o.v. het oorspronkelijke voorstel, worden de volgende onderdelen niet uitgevoerd: • registratie t.o.v. RD-NAP; • activiteiten m.b.t. een render-engine; • specifieke aandacht voor de sensorconfiguratie; • meerdere levels of detail m.b.t. de modellering; • modelleren van binnenruimten in gebouwen.

blad 4 van 23


projectnr. 18830 - 160705 31 maart 2005


2

Werkwijze "Gebruikersonderzoek VR4GI" Door het uitvoeren van het "Gebruikersonderzoek VR4GI" zijn de eisen waaraan 3DVRmodellen voor verschillende toepassingen dienen te voldoen geïnventariseerd en vastgelegd. Hiervoor is de kennis en ervaring van Oranjewoud en Cebra met hun 3DVRprojecten gerapporteerd. Aanvullend zijn (potentiële) gebruikers van 3DVR-modellen benaderd. De resultaten van het "Gebruikersonderzoek VR4GI" zullen worden gebruikt bij het opstellen van de functionele eisen van de te ontwikkelen modelleringstools. Opstart • Opstellen preconcept "Eisen 3DVR-modellen"op basis van kennis en ervaring uit projecten en klantcontacten; • Opstellen concept begrippenlijst; • Opstellen definitieve vragenlijst voor gebruikersonderzoek; • Afstemming resultaten met projectpartners. Realisatie • Uitvoeren gebruikersonderzoek; • Opstellen concept "Eisen 3DVR-modellen"; • Afstemming resultaten met projectpartners. Rapportage • Opstellen definitief rapport "Eisen 3DVR-modellen" als resultaat van de activiteit "Gebruikersonderzoek VR4GI"; • Opstellen definitieve begrippenlijst. Rolverdeling en uitvoering binnen consortium Bedrijf / instelling Oranjewoud Cebra Cyclomedia TU Delft ITC

Rol Uitvoerder / Trekker Uitvoerder/ Klankbordgroep Uitvoerder / Klankbordgroep Klankbordgroep Klankbordgroep

Naast het verzamelen van de ervaring opgedaan in klantcontacten en uitgevoerde projecten, is het rapport onderbouwd door het gebruikersonderzoek onder diverse gebruikers. Het gebruikersonderzoek is een significante steekproef van de complete gebruikersgroep van GeoVR-gebruikers. De gebruikers zijn geselecteerd op hun werkveld in de ruimtelijke inrichting en veiligheid. Op 3 manieren zijn deze eindgebruikers benaderd: • telefonisch • via e-mail De vragenlijst in de bijlage heeft de basis gevormd voor het gebruikersonderzoek. Afstemming van het onderzoek binnen het consortium is zoveel mogelijk bilateraal en telefonisch of per e-mail afgehandeld. Met behulp van een afstemmingsoverleg in januari 2006 zijn tussenresultaten met de verschillede projectpartners doorgenomen.

blad 5 van 23


projectnr. 18830 - 160705 31 maart 2005


2.1

Processchema OPSTART

Plan van Aanpak

Input per partner

Preconcept

"Eisen 3DVRmodellen"

Definitieve vragenlijst

Concept begrippenlijst

Afstemming

REALISATIE Gebruikersonderzoek

Concept


RAPPORTAGE Definitief


blad 6 van 23


Afstemming

Definitieve begrippenlijst

projectnr. 18830 - 160705 31 maart 2005


2.2

Planning Onderstaande tabel geeft de volgorde van werkstappen en de beschikbare doorlooptijd aan.

Fase 1 - Werkstappen

Actie

Definitief PvA

OW

Stap 1 Preconcept "Eisen 3DVR-modellen" Leveren input begrippenlijst/ vragenlijst Concept begrippenlijst Concept vragenlijst

Cebra, OW allen OW OW

Stap 2 Gebruikersonderzoek Concept "Eisen 3DVR-modellen"

OW, CM OW

Stap 3 Definitieve versie "Eisen 3DVR-modellen" Definitieve begrippenlijst

OW OW

blad 7 van 23


40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 1 2 3 4 5

projectnr. 18830 - 160705 31 maart 2005


3

Gebruikersonderzoek Het gebruikersonderzoek bestaat uit 2 delen: 1. Intern onderzoek bij de leden van het consortium die ruime ervaring hebben bij het uitvoeren van projecten bij gebruikers; 2. Extern onderzoek bij gebruikers van virtual reality in de geo-informatie sfeer. De gebruiker is in dit onderzoek gedefinieerd als de persoon of instantie die gebruik maakt van virtual reality toepassingen bij de uitvoering van hun werk. Het werk dient sterke raakvlakken te hebben met ruimtelijke inrichting of veiligheid. De eindgebruiker in de vorm van de doelgroep waarvoor virtual reality toepassingen worden ontwikkeld wordt niet in dit onderzoek betrokken. Uitgegaan wordt van het feit dat de persoon die een virtual reality toepassing ontwikkeld of laat ontwikkelen een goed beeld heeft van de wensen en eisen van de eindgebruiker.

3.1

Onderzoeksvragen De volgende vragen zijn gebruikt in het gebruikersonderzoek. Algemeen • Welke ervaring heeft de gebruiker met 3DVR (3D visualisaties)? Toelichting Score Zeer ruime ervaring Maakt wekelijks deel uit 5 van werk Ruime ervaring Maakt maandelijks deel 4 uit van werk Ervaring Maakt jaarlijks deel uit 3 van werk Weinig ervaring Incidenteel mee te 2 maken Nauwelijks ervaring Ooit mee te maken 1 gehad Doel • Voor welk doel wordt 3DVR gebruikt? (Informatiebehoefte; archivering, invulling communicatie vraagstuk, ontwerpevaluatie, voorlichting, inzicht in ontwikkeling...) • Geef een beschrijving van de doelgroep van de 3DVR? (bijvoorbeeld: technici, multidisciplinaire teams van specialisten, burgers of management) • Welke argumenten hebben de keuze voor inzet van 3DVR bepaald? Gebruik • Geef een beschrijving van de wijze waarop de 3DVR gebruikt wordt? (o.a. hardware, software) • Is de 3DVR een eindproduct of wordt deze gebruikt als basis voor andere producten? (als basis voor; afbeeldingen, animaties, internet of interactieve presentaties) • Wordt de 3D visualisatie voor een specifiek project gemaakt of als generieke product? (Project als de N340 of een stadsmaquette als basis voor stedelijke ontwikkelingsprojecten) Detaillering • Welke detaillering wordt door de doelgroep vereist? (beschrijf op objectniveau) Typering Geometrie Materiaal

blad 8 van 23


projectnr. 18830 - 160705 31 maart 2005


•

• • • • •

Fotorealistisch exact Foto Sfeermatig Hoofdvorm Foto Blokmatig Hoofdvorm Materiaalkleur Massa-ruimte model blokmatig materiaalkleur Hoe nauwkeurig (tolerantie) dient een 3DVR zijn? Toelichting Score tolerantie 0 - 5 cm 5 tolerantie 5 - 20 cm 4 tolerantie 20 - 50 cm 3 tolerantie 50 - 100 cm 2 tolerantie 1 - 5 m 1 Mag vereenvoudiging door hergebruik van objecten in repeterende patronen worden uitgevoerd? Wat is het belang van textuur op de 3D modellen? Dienen gebouwen rondom gemodelleerd te zijn of is alleen het deel dat vanaf de straat gezien kan worden relevant? Zijn hoogteverschillen in het maaiveld in een 3DVR relevant? Geef een beschrijving van onmisbare informatie in een 3DVR. (Gebouwen, kruispunten, spoorwegovergangen, tunnels, rotondes, bomen, straatmeubilair, enz.?)

Budget • Hoeveel kosten zijn voor een 3DVR acceptabel? (benoem eventueel een potentieel project met voor de gebruiker acceptabele kosten of een prijs per ha) Toelichting Score kosten € 0 - € 5.000 1 kosten € 5.000 - €10.000 2 kosten € 10.000 - €25.000 3 kosten € 25.000 - € 100.000 4 kosten meer dan € 100.000 5 • Zijn de acceptabele budgetten tevens eventueel beschikbare budgetten bij projecten? Overige vragen • Welk (digitaal) bronmateriaal is aanwezig om een 3DVR mee te ontwikkelen? (Top10, GBKN, AHN, DTB, MX-model, ontwerp 2D, GIS-beheerkaarten, Luchtfoto's, AHN, …) • Wat is de kwaliteit van het bronmateriaal? (Compleet, actueel, digitaal, objectgericht) • Is het in VR gerepresenteerde gebied normaliter met een auto bereikbaar?

3.2 3.2.1

Intern onderzoek Oranjewoud Oranjewoud is vanaf de introductie van de 3D functionaliteit in CAD software werkzaam op het gebied van 3D visualisatie.

3.2.1.1

Ervaring Oranjewoud heeft meerdere jaren ruime ervaring bij het gebruik van virtual reality toepassingen in de ruimtelijke inrichting . De adviseurs bij Oranjewoud in het team waar VR gerelateerde projecten worden uitgevoerd hebben zelfs nog meer ervaring door eerdere dienstbetrekkingen.

blad 9 van 23


projectnr. 18830 - 160705 31 maart 2005


Op het gebied van VR zijn diverse projecten uitgevoerd. De meeste van de projecten die door Oranjewoud worden uitgevoerd hebben met infrastructurele ingrepen te maken. Echter ook ontwikkeling van VR voor informatiesystemen komt voor. Voor AKZO is een 3D informatiesysteem ontwikkeld, met vooral informatie over de zoutwinning onder de grond. Op het gebied van veiligheid heeft Oranjewoud enige ervaring op het werkveld van sociale veiligheid. Met VR voor veiligheid op het gebied van analyse, training en calamiteit registratie is minimale ervaring bij Oranjewoud aanwezig. Projecten die worden uitgevoerd op dit gebied zijn vaak in de pilot -achtige sfeer. Toepassingen in de veiligheid sfeer hebben o.a. te maken met het analyseren van VR-modellen op aspecten van het politiekeurmerk, het gebruik als 3D aanvalsplan, toetsing op sociale veiligheid en het gebruik in simulatoren. 3.2.1.2

Doel 3D modellen worden voor de volgende doelen ontwikkeld: • Ruimtelijke informatievoorziening middels visualisatie; • Ruimtelijke analyses (zichtlijnen en beslotenheid); • Audiovisuele analyses (combinatie van geluidseffecten en ruimtelijke ingrepen); • 3D informatiesystemen met database koppelingen; • Als basis voor trainingstimulatoren. Visualisaties worden hoofdzakelijk gebruikt om eenduidig inzicht te verkrijgen van ruimtelijk complexe situaties. Het voordeel van de inzet van een 3D visualisatie is de grote hoeveelheid informatie die wordt gepresenteerd. Vaak betreft de visualisatie een representatie van een omgeving waarin een inpassing plaats vindt van een nieuw ontwerp. 3D maquettes worden gepresenteerd aan vaak uiteenlopende gezelschappen. Vertegenwoordigers van de gemeente, provincie, wijkraden, belangengroeperingen, politieke groeperingen, politie, wijkraden, brandweer en politie, etc. hebben allen een andere achtergrond en referentiekader. Niet iedereen van deze gevarieerde groep van mensen kan ontwerptekeningen goed interpreteren. Het gebruik van een 3D maquette in de communicatie met deze doelgroep minimaliseert interpretatiefouten en onduidelijkheden als gevolg van onvolledige voorlichting.

3.2.1.3

Gebruik VR modellen worden door Oranjewoud ontwikkeld om de volgende eindproducten mee te maken: • afbeeldingen (stills); • films (animaties); • interactieve presentaties; • 3D GIS applicaties. De eindproducten worden op verschillende wijze gepresenteerd. De volgende wijze van presentatie kunnen worden gebruikt: • Computerbeeldscherm in combinatie met stand-alone computer; • VR helm in combinatie met stand-alone computer; • Beamer in combinatie met stand-alone computer; • Stereo (3D) projectie met beamers in combinatie met meerdere computers in een netwerk;

blad 10 van 23


projectnr. 18830 - 160705 31 maart 2005


• Panoramische projectie (180 graden of met een "Dome") in combinatie met meerdere computers in een netwerk; • Video productie; • Internet; • Posters, flyers en overig drukwerk. Voor zeer indrukwekkende presentaties kan gebruik worden gemaakt van de "Cave", in de praktijk wordt zelden hiervan gebruik gemaakt door de geringe toegevoegde waarde en hoge kosten t.o.v. (3D) presentaties met beamers op grote schermen. Bij projecten wordt van te voren nagedacht over de wijze van presentatie van de projecten. De optimale wijze van presentatie is sterk afhankelijk van het aantal eindgebruikers waaraan simultaan gepresenteerd wordt. Ook is van invloed of deze personen thuis of op een specifieke locatie de presentatie al dan niet interactief bijwonen. De wijze van presentatie geeft technische beperkingen aan de gebruikte 3D maquettes: • Interactieve presentatie middels Internet vereist de minst gedetailleerde modellen (m.b.t. gebruik van texturen en polygonen); • Voor drukwerk en videoproductie kan gebruik gemaakt worden van zeer gedetailleerde 3D maquettes; • De overige toepassingen vallen tussen de genoemde uitersten. 3.2.1.4

Detaillering De detaillering van de maquette is een afgeleide van de beoogde doelstellingen in een project, de beschikbare middelen en eventuele technische beperkingen. In een inrichtingsproject geld in het algemeen dat de behoefte aan gedetailleerde informatie naar mate het project de realisatiefase nadert steeds groter wordt. Visualisaties in de ontwerpfase hebben een laag detailleringniveau. De gebruikte maquettes lijken nog het meeste op blokkenmodellen. In de presentatiefase van een project is er meer behoefte aan zeer gedetailleerde modellen. (liefst fotorealistische modellen) Onderstaande afbeeldingen betreffen een situatie waarbij de herkenning van de gebouwen minder relevant is. Inzicht in de omvang van de ruimtelijke ingreep is de belangrijkste doelstelling bij de ontwikkeling van de 3D maquettes geweest. In een dergelijk geval wordt gekozen voor een mix van detailleringniveaus.

Bij een ingreep in een stedelijke omgeving is het projectgebied vaak een maatschappelijk-, cultuur- en of historisch waardevol gebied. Veel mensen hechten dan waarde aan een herkenbare gedetailleerde visualisatie. Bij het presenteren van mogelijke ingrepen in een stedelijk landschap is het belangrijk dat mooie films en afbeeldingen worden getoond. Een mooie weergave van bijvoorbeeld een gebouw wordt namelijk

blad 11 van 23


projectnr. 18830 - 160705 31 maart 2005


eerder geaccepteerd dan een weinig gedetailleerde weergave. Het minimale vereiste detailleringniveau is dan vergelijkbaar met onderstaande afbeeldingen.

Kenmerken detaillering virtuele maquettes: • De bestaande omgeving, m.n. de infrastructuur wordt modelmatig met een visueel realistische vorm opgenomen in de maquette met texturen verkregen uit foto's van de specifieke objecten; • De 1ste bebouwingrij (bestaande bebouwing) wordt met een realistische vorm opgenomen in de visualisatie; • Het groen binnen het projectgebied wordt als massa opgenomen in de visualisatie. Enkel solitaire bomen worden daadwerkelijk als solitaire bomen opgenomen. De plaatsen van de bomen worden overgenomen uit luchtfoto's of GBKN bestanden. In de meeste gevallen worden niet meer dan 3 soorten verschillende bomen worden opgenomen. • Uitwerken bestaande infrastructuur met herkenbare profielen; • In het virtuele model worden van de bestaande omgeving de volgende objecten opgenomen indien deze relevant zijn voor de beeldvorming; • verkeerregelinstallaties • wegmarkeringen (niet realistisch) • verlichting • verkeersborden (geen straatnaamborden en ANWB wegwijzers) • Aanbrengen weggebruikers zoals: fietsers, wandelaars, auto’s, bussen, trams en taxi’s

blad 12 van 23


projectnr. 18830 - 160705 31 maart 2005


Bij het ontwikkelen van een zeer gedetailleerde maquette kan de techniek een beperkende factor spelen in de presentatie. Te veel detaillering heeft tot gevolg dat de capaciteit van de computers niet toereikend is voor het gebruikte textuurgeheugen en de hoeveelheid polygonen. In dat geval worden de texturen teruggeschaald en de hoeveelheid polygonen teruggeschroefd. Vooral bij het gebruik van de 3D maquette in interactieve applicaties kan dit probleem optreden. Bij interactieve presentaties van 3D maquettes gelden overigens over het algemeen de volgende beperkingen: • geen slagschaduwberekening door belichting (zon); • geen reflecties (in bijvoorbeeld water); • beperkingen met het gebruik van bewegende objecten in de 3D maquette (animatie van bijvoorbeeld massa's mensen). Dit zijn wel wensen waarin projecten geregeld om gevraagd wordt. Met de huidige technieken wordt dit middels softwarematige- en modelmatige trucage opgelost. 3.2.1.5

Budget Over het algemeen zijn de kosten benodigd voor de ontwikkeling van 3D maquettes hoger dan de beschikbare (acceptabele)middelen. Uiteindelijk wordt vaak een compromis gevonden waarin de detaillering van de maquette naar een acceptabel minimum wordt teruggebracht. Overigens blijkt wel dat in projecten waarin de belangen groot zijn het budget geen struikelblok vormt. Het budget kan dan boven de €100.000 uitkomen. Gemiddelde projecten hebben de omvang van €20.000.

3.2.1.6

Overige De volgende bronbestanden zijn vaak beschikbaar bij het maken van 3D visualisaties: • Top10 of GBKN; • AHN of DTB; • Foto's van projectgebied (Cyclorama foto's) • Luchtfoto's. De kwaliteit van deze bronbestanden is over het algemeen goed, met uitzondering van de luchtfoto's. De luchtfoto's zijn vaak gecomprimeerd met kwaliteitsverlies tot gevolg. In veel projecten is het projectgebied per auto bereikbaar. Het komt voor dat binnenplaatsen of parken niet toegankelijk zijn.

3.2.2 3.2.2.1

Intern Onderzoek Cebra Purpose / goal Up to now 3d models are mostly used as a means for (static) visualization of objects. The model is being rendered and available for one person at the time to navigate through the object. In addition, the model is often used to produce a film. Nowadays, 3d models are increasingly used in all kind of applications, such as: a. Communication of city restoration project b. Collaborative design projects c. Analysis/synthesis of application for traffic, disaster prevention and security systems d. Trainings- and education support

blad 13 van 23


projectnr. 18830 - 160705 31 maart 2005


e. Municipal GIS infrastructures Each of these applications has different users and stakeholders. Also the requirements imposed on the 3d element of the application vary significant a. Communication for city restoration processes An example of such an application is Virtual Helmond allowing, using the VirtuoCity technology, many people at the same time to communicate with each other and with the city staff using chat- and/or forum-functionality. In this application, the 3d model constitutes as a matter of speaking, the decorum for the actions and activities that takes place at the virtual location. Target-group for this application are all inhabitants of the city of Helmond. The evaluation of a peer group of inhabitants revealed that, in order to achieve a right impression of the environment, it is more important to add traffic, noises, movements etc., then to further detail the 3d representation of the buildings. Moreover actual information and the possibility to communicate are considered very important. There are many stakeholders, dependent on the specific stage of development of the project. For the example of Virtual Helmond, the DSO project team and the communication department, together with project developers, construction companies and the housing corporations are all stakeholders in the project and together assigned the project to Cebra. It should be noticed that the purpose of the application changes as a function of time. During the design stage, the architects located at different locations and in different countries heavily used the application. In a later stage the application is used to support the communication processes with the inhabitants. Up front there were no requirements imposed on the 3d model in terms of level of detail and accuracy. In general this applies for most innovative applications, because it does not make sense to come up with requirements for something that you don’t know of, or does not have experience with! b. Collaborative design projects The experience of Cebra with this type of applications is limited to the application mentioned above, where architects were using the application to resolve the final design errors and to decide on things like color schemes etc. c. Analysis/synthesis of applications for traffic, disaster prevention and security systems To our (limited) knowledge, quality of the 3d model does not play an important role. At best, for example in the analysis and simulation of traffic streams, the 3d part is used for animation purposes. d. Training- and education support Idem dito e. Municipal GIS infrastructures In two cities (Apeldoorn and Tilburg) 3d models of neighborhoods, in addition to a bird’s eye view of the city, are components of a municipal GIS infrastructure. This infrastructure is also used as a means for navigation, since all kind of information is being connected to the objects In these cities, information from the community systems is used to automatically generate the ground plate, and all kind of objects that are present at street level such as trees, streetlights, trash cans etc. There are all kind of requirements that are imposed on components that are part of the GIS infrastructure. These requirements are related to subjects like:

blad 14 van 23


projectnr. 18830 - 160705 31 maart 2005


• • • • • • •

Coordinate-system and unit measures used Assigning names for objects, materials, textures, groups Connecting parts that form an object Centering objects in relation to minimizing bounding boxes Illumination aspects Video and audio standards etc.

The quality-aspects of the 3d model; in the end, these will be provided by the producers of the application who in turn will derive them from the requirements of their end-users. We notice the following: 1. The quality will be determined mostly by the specification of the input data 2. Various quality aspects can be reduced relatively easy 3. The statement “the nicer the better” still applies 4. Trade-off is determined by the performance-requirements of the end-users together with the production cost. For the automatic tools like the VR4GI tools, applies that the cost of producing a 3d model is relative little affected by an increasing “quality” of the input data (f.e. 4x the amount of samples). In the end, this does not hold for the performance criteria but this can be controlled relative easily during the pre-processing stage with the VR4GI tools. Therefore we conclude Let’s design the VR4GI tool(set) in such a way, that it operates very flexible on various “quality-levels” of the input data. For example, algorithms do not need to change as a function of sample rate.Let us use the input data as they are generated now normally. Let us pay attention to the functional requirements for the users of the tool(set), and to the standards used to describe the 3d model. 3.2.2.2

Level of detail Starting point for most of the end-users will be “the nicer the better”. However, there are certain limitations determining the final quality of the 3d part of an application. Those limitations are for example: a. the cost associated with the production of 3d models b. the performance of the application c. the requirements imposed on the system use to execute the application (supercomputer?, 10 GB broadband Internet?) Therefore a trade-off point has to be determined. The rapid developing technologies will keep pace relative easily with the ever-increasing requirements.

3.3

Extern onderzoek Het extern onderzoek is uitgevoerd onder diverse (eind)gebruikers van 3D maquettes, zoals o.a.: • Gemeente Utrecht; • Provincie Overijssel; • Bouwdienst RWS; • Politie Utrecht; • Politieregio Zuid Holland Zuid; • E-semble • Literatuur.

blad 15 van 23


projectnr. 18830 - 160705 31 maart 2005


3.3.1

Ervaring Een enkele onderzochte gebruiker typeert zich als incidentele gebruiker. De meeste zijn ervaren tot ruim ervaren gebruikers, bij wie 3DVR wekelijks deel uit maakt van het werk.

3.3.2

Doel De volgende doelen worden benoemd: • communicatie. Bij communicatie wordt het verbeelden van concepten en processen bedoeld. Het gaat niet per definitie om het zo goed mogelijk verbeelden van de werkelijkheid maar om het communiceren van een concept of een proces. Zoals bijvoorbeeld een nieuw concept voor een autoweg.

Ook het schematisch verbeelden van situaties kan zeer effectief zijn in de communicatie.

• voorlichting. Vooral presentaties aan burgers en of gebruikers van toekomstige ruimtelijke plannen worden genoemd bij voorlichting. De gemeente Utrecht, Provincie Overijssel en Rijkswaterstaat hebben alle 3D maquettes voor dit doel ontwikkeld.

blad 16 van 23


projectnr. 18830 - 160705 31 maart 2005


• simulatie Oefenen. O.a. E-Semble maakt "Computer ondersteunde oefentoepassingen voor rampenbestrijding." Het gaat daarbij om de keuzes die deelnemers maken in een gegeven situatie en daarmee het oefenen van officieren van dienst. Scenario's bijvoorbeeld: incidenten op rijkswegen, zoals een gekantelde tankwagen schietincidenten op de rijksweg Doel van de oefening: prioriteit in aanpak eerste maatregelen nemen handelen volgens protocol opschalen aanrijdroutes. De volgende doelgroepen worden onderscheiden: • bestuur, management, decision makers; • burgers, bewoners van een buurt, leken; • vakwereld (ook soms leken), ontwerpers; • eindgebruikers (gebruikers van simulatoren): o bestuurders van legervoertuigen; o officieren in het leger (Strategische en tactische simulatoren); o hulpverlening; o officieren van dienst van politie (samen met de officier van dienst brandweer en GHOR), dus tactisch leidinggevenden. Beslissingscriteria: • ontwikkelingstijd; • presentatie kwaliteit, beeldkwaliteit (die de werkelijkheid zoveel mogelijk benaderd); • mogelijkheden: o virtuele werelden zijn volledig te ensceneren (Bijvoorbeeld zoveel mogelijk informatie aanbieden over een incident, in een zo kort mogelijke tijd, zoals wat voor een auto, wat voor gevaarlijke stoffen. Middels VR kan dit efficiënter dan via een verbale situatieschets); o voortbewegen in veilige en soms ontoegankelijke werelden; o simulatie; o animatie; o tijd (4D); o informatiedrager. • flexibiliteit in ontwikkeling; • kosten.

3.3.3

Gebruik Op de volgende manieren worden VR-modellen gebruikt: • gebruik op laptop; • computer met monitor of beamer; • computer met head mounted display (VR-helm) en motion tracking (zodat rond gekeken kan worden); • passief stereo projectie of de "Cave"; • op internet (in definitief stadium); • basis voor afbeeldingen en interactieve presentaties;

blad 17 van 23


projectnr. 18830 - 160705 31 maart 2005


• in simulatoren, zoals: o Diabolo VR (E-Semble systeem) o CrisisSim (E-Semble systeem); o IntraSim (Green Dino systeem); o Tactis (Defensie simulator); • alternatieve projectiesystemen, zoals o.a. een FATS scherm. In projecten wordt bijna altijd naar een eindproduct toegewerkt. Een project start met wensen en eisen zonder ruimtelijke uitwerking. De uiteindelijke realisatie van de ruimtelijke ingreep volgens wensen en eisen het uiteindelijk doel van de meeste projecten. Soms is de procedure om te komen tot het eindproduct een doel op zich, dit is bijvoorbeeld het geval bij ontwerpprojecten. Via een iteratief proces is het de bedoeling te komen tot een hoogwaardig eindproduct. In de meeste gevallen is het 3D model voor een specifiek project ontwikkeld. Uitzonderingen zijn gemeente Apeldoorn, Maastricht, Gent en woningbouwstichting Tiwos. Hier zijn 3D modellen ontwikkeld van de steden, die een basis vormen voor diverse (toekomstige) inrichtingsprojecten. Bij toepassing van 3DVR in simulatoren vormt de 3DVR een generiek product, dat in de loop van de tijd wordt doorontwikkeld. Echter lang niet altijd is een 3DVR een representatie van een werkelijk bestaande wereld. Eventueel is het in de toekomst mogelijk om een specifieke 3DVR te ontwikkelen voor een specifiek opleidingproject over Plaats Delict (LPD, Leider Plaats Delict en BPD, Beheerder Plaats Delict). Het gebruik van specifieke situaties is het meest relevant bij: • Bedrijfshulpverlening, in de industrie • Gemeenten • Commandant niveau, boven officiers: die maken bijvoorbeeld een keuze tussen de inzet van manschappen bij het blussen of voor evacuatie van omliggende gebieden.

3.3.4

Detaillering De mate van detaillering wordt volgens de meeste onderzochten afgeleid uit het doel van het project. De volgende opmerkingen zijn naar boven gekomen in het onderzoek: • sfeer/blokmatig; • op 1 a 2 meter nauwkeurig; • vereenvoudiging mag, m.n. in de achtergrond; • textuur is belangrijk voor herkenbaarheid. Bij het gebruik van 3DVR in simulatoren geld dat de 3DVR aan de volgende detaillering moet voldoen: • Fotorealistisch tot sfeermatig; • hoofdvorm; • foto. Het is vooral van belang dat de presentatie van de auto's en de figuren niet 'houterig' is, maar vloeiend en realistisch. Het lijkt een trend/wens om meer fotorealistische 3DVR te gebruiken in toepassingen. De nauwkeurigheid (tolerantie) van een 3DVR hoeft zelden nauwkeuriger dan 10 cm te zien. In veel gevallen voldoet een optische nauwkeurigheid, waardoor 1 meter afwijking zelfs geen probleem is. Bij vastleggen van een plaats delict, in een 3DVR t.b.v. training in een simulator, is een tolerantie van 5 tot 20 cm voldoende. Onderscheid wordt gemaakt tussen objectnauwkeurigheid en omgevingsnauwkeurigheid. Een stoep mag bijvoorbeeld

blad 18 van 23


projectnr. 18830 - 160705 31 maart 2005


geen 4 meter breed zijn terwijl deze in werkelijkheid 2 meter breed is. De ligging van de stoep hoeft echter niet op de meter nauwkeurig te zijn. Kloppende verhoudingen in objecten lijken dus belangrijker te zijn dan nauwkeurige plaatsing. Het hergebruik van texturen in 3DVR's is in specifieke toepassingen een probleem. Vooral bij gebruik in trainingsimulatoren mag niet zonder meer gebruik worden gemaakt van repeterende patronen. Fototexturen op 3D modellen is niet altijd relevant. Patronentexturen zijn vaak al voldoende. Fototexturen zijn belangrijk voor: • herkenning; • sfeer; • middel om grote detaillering te suggereren. Een werkelijke situatie getextureerd met fotomateriaal is wel wenselijk. Een trend wordt voorzien waarin het werken met werkelijke situaties steeds meer gevraagd zal worden in de nabije toekomst. Gebouwen hoeven in veel toepassingen niet rondom te worden gemodelleerd en getextureerd. Vaak is een soort van Hollywoodscène al voldoende. Enkel een plaats delict of specifiek studieobject vormt hierop een uitzondering. Enkel als er grote hoogteverschillen zijn die buiten de acceptabele tolerantie vallen, dan mag niet met een vlak maaiveld gewerkt worden. Hoogteverschillen zijn relevant waar nodig, zoals in tunnels en greppels. Bij vastlegging van incidenten zijn hoogteverschillen zeer relevant. Bijvoorbeeld in verband met eventuele sporen van strafbare feiten (waar heeft een auto door het gras gereden?). Het doel en de doelgroep waar een 3DVR voor wordt ontwikkeld bepalen welke informatie onmisbaar is: • gebouwen; • kruispunten; • spoorwegovergangen; • tunnels; • rotondes; • bomen; • middenbermen. In specifieke projecten is tevens onmisbaar: • Straatmeubilair; • Voertuigen; • lantarenpalen; • hectometerpaaltjes; • kruiswegvakken (= rode kruisjes / groene pijlen boven de snelweg).

3.3.5

Budget Afhankelijk van de scope en de markt is het besteedbaar budget vaak tussen de € 10.000 en € 25.000. Aangegeven wordt dat er binnen de overheidsmarkt vaak 2 plafonds aanwezig zijn om opdrachten te mogen verstrekken, hierdoor is het beschikbaar budget vaak gelimiteerd tot € 10.000 of € 50.000.

blad 19 van 23


projectnr. 18830 - 160705 31 maart 2005


In de industrie wordt aangegeven dat budgetten van € 25.000 tot € 100.000 geen uitzondering zijn. De beschikbaarheid van de budgetten hangt af van de omvang van het project en de bestuurlijke druk. Voor veel projecten waarin de inzet van 3DVR een meerwaarde zou hebben is te weinig budget beschikbaar om goede 3DVR modellen te bouwen.

3.3.6

Overige Beschikbaar bronmateriaal voor projecten is over het algemeen: • top 10 of GBKN • luchtfoto's Over het algemeen is beschikbaar (digitaal) bronmateriaal van goede bruikbare kwaliteit. Vaak geld dat infrastructurele projecten een gebied betreffen dat goed bereikbaar is met een auto. Bij het vastleggen van incidenten is de bereikbaarheid met de auto afhankelijk van de plaats van het werkelijke incident. Bij simulatoren is er de wens om gebruik te maken van bestaande omgevingen. Om kostentechnische en efficiëntie redenen wordt daar nu geen gebruik van gemaakt. Een wens is bijvoorbeeld om ooit een bestaand stuk binnenstad te modelleren, dan wel een deel dat met de auto bereikbaar is. Met Rijkswaterstaat is er de wens om een tunnelscenario uit te werken. Dan wel een bestaande omgeving, in het kader van o.a. terreurbestrijding, maar ook bijvoorbeeld een aanrijding. Ook een herkenbare situatie in spoortunnels HSL wenselijk.

blad 20 van 23


projectnr. 18830 - 160705 31 maart 2005


4

Conclusies 3DVR eisen De onderzochte klanten hebben uiteenlopende eisen/wensen m.b.t. de 3DVR alhoewel het doel van vervaardiging, de informatievoorziening, wel gelijk is. De verschillen worden veroorzaakt door verschil van inzicht en/of kennis van de techniek. In veel gevallen blijkt dat de gebruikers een voldoende realistisch beeld van minimaal een deel van het studiegebied wensen. In de praktijk betekent dit dat de ontwikkelaars van 3DVR's in ieder project de bestaande omgeving op die relevante plaatsen zo gedetailleerd mogelijk uitwerken. Dit houdt in dat fotomateriaal van de hoogst haalbare kwaliteit wordt gebruikt. De geometrie van de modellen bevatten in ieder geval de relevante vormen, die nodig zijn voor een correcte visuele weergave van de ruimtelijke situatie. In bijna alle gevallen resulteert de combinatie van gebruikte texturen en geometrie een te omvangrijk model op, afhankelijk van de wijze waarop het model wordt gepresenteerd. Indien het model te omvangrijk is dan worden de geometrie en de texturen achteraf vereenvoudigd. Ook kan van speciale VR technieken zoals detailniveaus (LOD) gebruik worden gemaakt om goede presentatie mogelijk te maken. Dit kunnen modelmatige technieken zijn zoals het aanbrengen van Levels Of Detail en of softwarematige technieken zoals Frustum Culling (het uitsluiten van objecten in een scène op basis van voorkomen in het zichtsveld). Uitgaande van het feit dat een deel of het geheel van een 3DVR zo realistisch mogelijk dient te zijn, zijn de volgende eisen te definiëren: • Herkenbaarheid van de gerepresenteerde omgeving is cruciaal (gebouwen, infrastructurele knooppunten, beekdalen, enz.; • Een 3DVR dient te kunnen worden gemaakt van een willekeurige omgeving. Dus zowel van een stedelijk als landelijke omgeving. Ook 3DVR's van de inrichting in gebouwen kunnen waardevol zijn m.n. voor veiligheid, maar worden niet meegenomen in dit project; • Een 3D maquette bevat altijd een grondvlak met significante hoogteverschillen zoals, stoepranden, trapjes en taluds; • Niet geometrische objecten zoals bomen en struiken mogen vervangen worden door objecten uit objectbibliotheken; • Generiek voorkomende objecten zoals voertuigen en straatmeubilair mogen vervangen worden door objecten uit objectbibliotheken; • Maximale onnauwkeurigheid van plaatsing van objecten in het 3D model van 30 cm is acceptabel (in de toekomst t.b.v. breder gebruik is een lagere tolerantie van 5 cm of minder wenselijk); • Maximale onnauwkeurigheid van vormgeving van objecten in het 3D model van 10 cm is acceptabel; • De 3DVR moet in een aantal situaties geogerefereerd zijn (i.v.m. eenvoudig samenvoegen van verschillende 3DVR's; • Het model behoort een hiërarchie te bezitten met onderverdeling (minimaal) op objectniveau (o.a. i.v.m. de mogelijkheid om naar objecten te kunnen "warpen" in interactieve 3D viewers en Levels of Detail te kunnen maken); • Objecten in de 3DVR dienen geoptimaliseerd opgeslagen te worden (geen onnodige vertexes, aangrenzende vlakken met een gelijke normaalvector dienen te worden samengevoegd tot 1 vlak), echter binnen toegestane tolerantie; • Opslag van getextureerde objecten; (eventueel multi-getextureerde objecten)

blad 21 van 23


projectnr. 18830 - 160705 31 maart 2005


• Gebruik van texturen van standaard formaten zoals tga en of jpg, bij voorkeur met een vaste pixeldichtheid en een willekeurige grootte (size); • Wenselijk is de mogelijkheid voor optimalisatie t.b.v. gebruik: o automatisch terugbrengen van textuurgrootte; o automatisch terugbrengen van vertexnodes; o automatisch aanmaken van LOD's.

blad 22 van 23


projectnr. 18830 - 160705 31 maart 2005


Bijlage 1 Begrippenlijst VR (3DVR)

Level of detail

Render-engine

Frame rate VRML

Scanworld Puntenwolk

blad 23 van 23


Simulatie van de werkelijkheid met behulp van computers. Kenmerkend voor Virtual Reality is het driedimensionale karakter. Externe instrumenten zoals een datahandschoen of helm maken het gebruikers mogelijk om met de simulatie te interacteren. Gebruikers bewegen zich door virtuele omgevingen alsof zij in lokale werelden navigeren, zij lopen door structuren en interacteren met objecten in de omgeving. Het begrip Virtual Reality wordt ook wel gebruikt als tegenovergestelde van Real Life. Een level of detail is een vereenvoudigde weergave van een (complex) origineel. Levels of detail worden gebruikt bij VR toepassingen om acceptabele framerates te verkrijgen. Levels of detail kunnen opgeslagen worden in een VR-model. Sommige render-engines ondersteunen automatic LODDING , waardoor opslag van LOD's in een VR-model onnodig zijn. Software waarmee een VR-model op een monitor of ander output device real time kan worden bekeken. (Wordt niet ontwikkeld in dit onderzoek) Aantal frames (beeldjes) per seconde dat door een renderengine als output kan worden geleverd Een script-taal die gebruikt wordt om 3D 'werelden' te definiëren. Met VRML worden ruimtelijke objecten gemaakt waarin de gebruiker kan bewegen en van perspectief kan wisselen. Eén puntenwolk van (een deel van) de omgeving die vanuit één scanpositie is opgenomen. Alle gemeten punten (x,y,z) op een object of in een omgeving. Door middel van de puntenwolk kan de omgeving of het object zichtbaar gemaakt worden.

Rapport gebruikersonderzoek Virtual Reality maquettes

Recommend Documents