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11.2. 3D-Kartenansicht

3D-Visualisierungen werden durch die 3D-Kartenansicht unterstützt. Sie können 3D-Kartenansichten über das Menü Ansicht ► 3D-Kartenansichten ► erstellen, verwalten und öffnen:

  1. Mit einem Klick auf new3DMap Neue 3D-Kartenansicht können Sie eine neue 3D-Kartenansicht erstellen. Es erscheint ein schwebendes und andockbares QGIS Bedienfeld (siehe Die 3D-Kartenansicht). Diese hat die gleiche Ausdehnung und Hauptkartenansicht und bietet eine Reihe von Navigationswerkzeugen, um die Ansicht in eine 3D-Ansicht zu überführen.

  2. Wenn Sie auf 3D-Kartenansichten verwalten klicken, gelangen Sie in die 3D-Kartenansichtsverwaltung. Hier haben Sie die Möglichkeit, 3D-Kartenansichten zu öffnen, zu duplizieren, zu entfernen und umzubenennen.

  3. Wenn Sie eine oder mehrere 3D-Kartenansichten erstellt haben, werden diese in 3D-Kartenansichten aufgelistet. Sie können sie ein- und ausschalten, indem Sie darauf klicken. Die Karten werden beim Speichern des Projekts gespeichert, auch wenn sie nicht aktiv sind.

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Abb. 11.23 Die 3D-Kartenansicht

Am oberen Rand des Bedienfelds für die 3D-Kartenansicht befinden sich die folgenden Werkzeuge:

  • pan Kamerasteuerung: bewegt die Ansicht, wobei der gleiche Winkel und die gleiche Richtung der Kamera beibehalten werden

  • zoomFullExtent Volle Ausdehnung: Ändert die Größe der Ansicht auf die gesamte Ausdehnung des Layers, oder auf die Referenzausdehnung, falls gesetzt

  • 3dNavigation Bildschirmnavigation umschalten: zeigt/versteckt das Navigations-Widget (das die Steuerung der Kartenansicht erleichtern soll)

  • identify Abfragen: liefert Informationen über den angeklickten Punkt des Geländes oder die angeklickten 3D-Elemente – Mehr Details unter Identifying Features

  • measure Maßlinie: misst den horizontalen Abstand zwischen Punkten

  • play Animation: zeigt/versteckt das Animationsspieler Widget

  • saveMapAsImage Als Bild speichern…: exportiert die aktuelle Ansicht in eine Bilddatei

  • 3d 3D-Szene exportieren: exportiert die aktuelle Ansicht als 3D-Szene (.obj-Datei), was eine Nachbearbeitung in Anwendungen wie Blender ermöglicht. Das Gelände und die Vektor-Objekte werden als 3D-Elemente exportiert. Sie haben die folgenden Einstellungsmöglichkeiten für den Export (die Einstellungen hier überschreiben die in den Layereigenschaften und in der 3D-Konfiguration:

    • Szenenname und Ziel- Ordner

    • Geländeauflösung

    • Geländetexturauflösung

    • Modellmaßstab

    • checkbox Kantenglättung

    • checkbox Normale exportieren

    • checkbox Texturen exportieren

  • showPresets Kartenthema der Ansicht setzen: Ermöglicht die Auswahl der Layer, die in der Kartenansicht angezeigt werden sollen, aus einem vordefinierten :ref:Kartenthema <map_themes>`.

  • Das Menü options Optionen bietet die folgenden Möglichkeiten:

  • dock 3D Kartenansicht andocken: Wechselt vom angedockten Fenster zum Fenster in der obersten Ebene

11.2.1. 3D-Konfigurationen

Die 3D-Kartenansicht wird mit einigen Standardeinstellungen erstellt, die Sie anpassen können. Öffnen Sie dazu das Menü options Optionen oben auf dem Bedienfeld der 3D-Kartenansicht und drücken Sie die Schaltfläche options Konfigurieren, um das Fenster 3D-Konfigurationen zu öffnen.

Im Fenster 3D-Konfiguration gibt es verschiedene Optionen zur Feinabstimmung der 3D-Szene:

11.2.1.1. Allgemein

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Abb. 11.24 Der 3D-Konfigurationen Dialog

Unter dem Reiter general Allgemein, können Sie:

  • Begrenzen Sie den Ausschnitt der 3D-Szene auf eine 2D-Kartenausdehnung, indem Sie die Ausdehnungsauswahl verwenden: Gelände und Features werden an der angegebenen Ausdehnung beschnitten und nur die Teile, die innerhalb der Ausdehnung liegen, werden in die Szene geladen. Der Höhenbereich der Gelände-, Mesh- und Pointcloud-Layer wird ebenfalls berücksichtigt, sodass die Kamera nicht unter dem Inhalt der Szene positioniert wird, insbesondere wenn die vertikale Skalierungseinstellung des Terrains verwendet wird, um die Höhenunterschiede zu verstärken.

    Die eingestellte Ausdehnung wird auch als Referenzausdehnung verwendet, wenn Sie die Schaltfläche zoomFullExtent Volle Ausdehnung in der 3D-Kartenansicht drücken.

  • Aktivieren Sie das Kontrollkästchen In 2D-Kartenansicht anzeigen, um in der Kartenansicht ein Gummiband anzuzeigen, das der aktuellen Ausdehnung der 3D-Szene entspricht.

11.2.1.2. Gelände

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Abb. 11.25 Der Reiter Gelände des 3D-Konfiguration-Dialogs

  • Gelände: Bevor wir ins Detail gehen, sei darauf hingewiesen, dass das Gelände in einer 3D-Ansicht durch eine Hierarchie von Geländekacheln dargestellt wird. Wenn sich die Kamera näher an das Gelände heran bewegt, werden vorhandene Kacheln, die nicht genügend Details aufweisen, durch kleinere Kacheln mit mehr Details ersetzt. Jede Kachel hat eine Netzgeometrie, die aus dem Höhenraster-Layer abgeleitet ist, und eine Textur aus 2D-Karten-Layern.

    • Für das Gelände kann ein Typ angegeben werden:

    • Höhe: Raster- oder Mesh-Layer, der für die Erstellung des Geländes verwendet werden soll. Der Raster Layer muss ein Band enthalten, das die Höhe darstellt. Bei einem Mesh Layer werden die Z-Werte der Knotenpunkte verwendet.

    • Vertikaler Maßstab: Skalierungsfaktor für die vertikale Achse. Wenn Sie den Maßstab erhöhen, wird die Höhe der Landformen überhöht dargestellt.

    • Kachelauflösung: stellt ein, wie viele Samples aus dem Terrain Raster Layer für jede Kachel verwendet werden sollen. Ein Wert von 16px bedeutet, dass die Geometrie jeder Kachel aus 16x16 Erhebungssamples besteht. Höhere Werte erzeugen detailliertere Geländekacheln auf Kosten einer höheren Rendering-Komplexität.

    • Randhöhe: Manchmal bilden sich kleine Risse zwischen den Geländekacheln. Wenn Sie diesen Wert erhöhen, werden vertikale Wände um die Geländekacheln hinzugefügt, um die Risse zu verbergen.

    • Versatz: verschiebt das Gelände nach oben oder unten, z. B. um seine Höhe in Bezug auf das Bodenniveau anderer Objekte in der Szene anzupassen.

      Dies kann nützlich sein, wenn es eine Diskrepanz zwischen der Höhe des Geländes und der Höhe der Layer in Ihrer Szene gibt (z. B. bei Punktwolken, die nur eine relative vertikale Höhe verwenden). In diesem Fall kann die manuelle Anpassung der Geländehöhe an die Höhe der Objekte in Ihrer Szene die Navigation verbessern.

  • Wenn ein Netz-Layer als Gelände-Typ verwendet wird, können Sie die Dreieckseinstellungen (Drahtgitter anzeigen, Dreiecke glätten, Detailtiefe) und die Darstellungsfarbeinstellungen (als Einzelfarbe oder Farbrampen-basiert) konfigurieren. Weitere Einzelheiten finden Sie im Abschnitt Mesh Layer 3D Eigenschaften.

  • unchecked Geländeschummerung: Hier können Sie festlegen, wie das Gelände dargestellt werden soll:

    • Schummerung deaktiviert - die Farbe des Geländes wird nur von der Kartentextur bestimmt

    • Schattierung aktiviert - die Farbe des Geländes wird mit Hilfe des Phong-Schattierungsmodells bestimmt, wobei die Stimmung, die Farbe der Spiegelung sowie der Glanz eingestellt werden können.

11.2.1.3. Leuchten

Wenn Sie auf dem the Leuchten Reiter das symbologyAdd Plus drücken, können Sie folgendes hinzufügen:

  • bis zu acht Punktlichter: strahlt Licht in alle Richtungen aus, wie eine Lichtkugel. Objekte, die sich näher am Licht befinden, werden heller, weiter entfernte Objekte werden dunkler. Ein Punktlicht hat eine bestimmte Position (X, Y und Z), eine Farbe, eine Intensität und eine Dämpfung

  • bis zu vier Gerichtete Lichtquellen: ahmt die Beleuchtung nach, die man von einer riesigen Lichtquelle erhalten würde, welche sehr weit von den Objekten entfernt und immer zentriert ist (wie z. B. die Sonne). Sie sendet parallele Lichtstrahlen in eine Richtung aus, wobei das Licht bis ins Unendliche reicht. Ein gerichtetes Licht kann mit einem Azimut gedreht werden, hat einen Höhenwinkel, eine Farbe und eine Intensität.

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Abb. 11.26 Der Reiter Leuchten des 3D-Konfiguration-Dialogs

11.2.1.4. Schatten

Aktivieren Sie Schatten anzeigen, um Schatten in Ihrer Szene anzuzeigen, wobei Sie die folgenden Optionen haben:

  • ein Gerichtetes Licht auswählen

  • maximaler Abstand für Schattendarstellung einstellen: um die Darstellung von Schatten zu weit entfernter Objekte zu vermeiden, insbesondere wenn die Kamera entlang des Horizonts nach oben schaut

  • Schattenverzerrung: zur Vermeidung von Selbstverschattungseffekten, die einige Bereiche aufgrund von Unterschieden in der Kartengröße dunkler machen könnten als andere. Je niedriger, desto besser

  • Schattenkartenauflösung: um Schatten schärfer aussehen zu lassen. Es kann zu Leistungseinbußen führen, wenn der Auflösungsparameter zu hoch ist.

11.2.1.5. Kamera & Skybox

In diesem Reiter können Sie verschiedene Parameter wie Kamera, 3D-Achse, Navigationssynchronisation und Skybox einstellen.

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Abb. 11.27 Der Reiter Kamera des 3D-Konfiguration-Dialogs

  • Mit den Einstellungen im Abschnitt Kamera werden einige Standardkameraeinstellungen überschrieben, die im Dialog Einstellungen ► Optionen ► 3D vorgenommen werden können.

  • Aktivieren Sie 3D-Achse anzeigen, um das 3D-Achsenwerkzeug zu aktivieren. IN diesem Bereich können Sie den Achsentyp und seine Position festlegen.

    • Bei Auswahl des Achsentyps Koordinatenbezugssystem wird eine orthogonale Achse dargestellt.

    • Mit dem Typ Würfel wird ein 3D-Würfel dargestellt. Die Würfelseiten können verwendet werden, um die Kameraperspektive zu ändern: Klicken Sie z. B. auf die Nord-Seite, um die Kamera so einzustellen, dass sie von Norden sieht.

Tipp

Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf die 3D-Achse, um deren Position und Typ sowie die Kameraansicht schnell festzulegen.

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Abb. 11.28 Das 3D-Achse Kontextmenü

  • Im Bereich Navigationssynchronisation können Optionen zur Synchronisation der 2D-Ansicht mit der 3D-Kameraposition oder der 3D-Kameraposition mit der 2D-Ansicht oder der bidirektionalen Synchronisation hinzugefügt werden. Die letzte Option zeigt den von der 3D-Kamera sichtbaren Bereich über der 2D-Kartenansicht an.

  • Aktivieren Sie Skybox anzeigen, um die Darstellung der Skybox in der Szene zu aktivieren. Der Skybox-Typ kann sein:

    • Panoramatextur mit einer einzigen Datei, die Sicht auf 360° bietet

    • Einzeloberflächen, mit einer Texturdatei für jede der sechs Seiten eines Kastens, der die Szene enthält

    Texturbilddateien der Skybox können Dateien auf der Festplatte, Remote-URLs oder in das Projekt eingebettet sein (more details).

11.2.1.6. Erweitert

  • Kartenkachelauflösung: Breite und Höhe der 2D-Kartenbilder, die als Texturen für die Geländekacheln verwendet werden. 256px bedeutet, dass jede Kachel in ein Bild von 256x256 Pixeln gerendert wird. Höhere Zahlen erzeugen detailliertere Geländekacheln auf Kosten einer höheren Rendering-Komplexität.

  • Max. Bildschirmfehler: Bestimmt den Schwellenwert für den Austausch von Geländekacheln gegen detailliertere Kacheln (und umgekehrt) - d.h. wie schnell die 3D-Ansicht höherwertige Kacheln verwendet. Niedrigere Zahlen bedeuten mehr Details in der Szene auf Kosten einer erhöhten Rendering-Komplexität.

  • Max. Grundfehler: Die Auflösung der Geländekacheln, bei der die Aufteilung der Kacheln in detailliertere Kacheln aufhört (die Aufteilung würde ohnehin keine zusätzlichen Details liefern). Dieser Wert begrenzt die Tiefe der Kachelhierarchie: niedrigere Werte machen die Hierarchie tiefer, was die Komplexität des Renderings erhöht.

  • Zoomstufen: Zeigt die Anzahl der Zoomstufen an (abhängig von der Kartenkachelauflösung und dem maximalen Grundfehler).

  • unchecked Beschriftungen anzeigen: Schaltet die Kartenbeschriftungen ein/aus

  • unchecked Kartenkachelinfo anzeigen: Umrandung und Kachelnummern für die Geländekacheln anzeigen (hilfreich bei der Fehlersuche in Bezug auf das Gelände)

  • |unmarkiert| Boundingboxen anzeigen: 3D-Begrenzungsrahmen der Geländekacheln anzeigen (hilfreich bei der Fehlersuche in Bezug auf das Gelände)

  • unchecked Sichtzentrum der Kamera anzeigen

  • unchecked Drehzentrum der Kamera anzeigen

  • unchecked Lichtquellen anzeigen: zeigt eine Kugel an den Ursprüngen der Lichtquellen, was eine einfachere Neupositionierung und Platzierung der Lichtquellen relativ zum Szeneninhalt ermöglicht

  • unchecked Einzelbilder pro Sekunde anzeigen (FPS)

  • unchecked Debug-Overlay anzeigen: visuelles Overlay, das einige nützliche Debugging- und Profiling-Informationen anzeigt. Dies ermöglicht insbesondere die schnelle Anzeige des Frame-Graphen und des Szenen-Graphen.

  • unchecked Eye Dome Lighting (EDL) anzeigen: ein Post-Processing-Effekt, der die Tiefenwahrnehmung verbessert. Die Tiefe jedes Pixels (Abstand von der Kamera) wird mit der Tiefe der benachbarten Pixel verglichen und entsprechend dieser Tiefendifferenz hervorgehoben, wodurch die Kanten betont werden. Wirkt sich auf die gesamte Szene aus und kann mit Screen Space Ambient Occlusion (Umgebungslicht) kombiniert werden. Die folgenden Parameter können eingestellt werden:

    • Beleuchtungsstärke: erhöht den Kontrast und ermöglicht eine bessere Tiefenwahrnehmung

    • Beleuchtungsabstand: stellt den Abstand der verwendeten Pixel vom mittleren Pixel dar und bewirkt, dass die Kanten dicker werden.

  • unchecked Umgebungsverdeckung (engl.: „screen-space ambient occlusion“ kurz: SSAO): ein Nachbearbeitungseffekt, der die Tiefenwahrnehmung verbessert, indem er eine dunklere Schattierung auf Bereiche anwendet, die dem Umgebungslicht weniger ausgesetzt sind. Wirkt sich auf die gesamte Szene aus und kann mit Eye-Dome_lighting kombiniert werden. Die folgenden Parameter können eingestellt werden:

    • Radius: wie weit die Umgebungsverdeckung berechnet werden soll

    • Intensität: wie stark der Effekt sein soll (höhere Werte machen Objekte dunkler)

    • Verdeckungsschwelle: wie viele benachbarte Punkte verdeckt sein müssen, damit der Effekt erscheint (niedrigere Werte als 50% machen die Darstellung dunkler, bieten aber möglicherweise einen größeren Bereich der Verdeckung)

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Abb. 11.29 Darstellung von Punktwolken-Layern in 3D-Karten mit Eye Dome Lighting (EDL) und/oder Umgebungsverdeckung

Von oben, von links nach rechts: Kein Effekt – Nur Umgebungsverdeckung – Nur EDL – Umgebungsverdeckung und EDL

  • unchecked Schattenkarte debuggen: rendert die Szene als rot-schwarzes Bild aus der Sicht des für Schatten verwendeten Lichts (zur Fehlersuche). Das Widget wird mit einer proportionalen Größe zur 3D-Kartenansicht gesetzt und in einer Ecke angedockt.

  • unchecked Kartentiefe debuggen: stellt die Kartentiefe der Szene als Bild dar, wobei nähere Pixel dunkler sind (zur Fehlersuche). Das Widget wird mit einer proportionalen Größe zur 3D-Kartenansicht gesetzt und in einer Ecke angedockt.

11.2.3. Eine Animation erstellen

Eine Animation basiert auf einer Reihe von Schlüsselbildern - Kamerapositionen zu bestimmten Zeitpunkten. So erstellen Sie eine Animation:

  1. Aktivieren Sie das Werkzeug play Animation damit das das Animations-Widget angezeigt wird.

  2. Klicken Sie auf die Schaltfläche symbologyAdd Schlüsselbild hinzufügen und geben Sie eine Schlüsselbildzeit in Sekunden ein. Das Auswahlfeld Schlüsselbild zeigt nun die eingestellte Zeit an.

  3. Bewegen Sie die Kamera mit den Navigationswerkzeugen an die Position, die mit der aktuellen Schlüsselbildzeit verknüpft werden soll.

  4. Wiederholen Sie die vorherigen Schritte, um so viele Schlüsselbilder (mit Zeit und Position) wie nötig hinzuzufügen.

  5. Klicken Sie auf die Schaltfläche play, um eine Vorschau der Animation zu erhalten. QGIS generiert Szenen, indem es die Kamerapositionen und -drehungen zu bestimmten Zeiten verwendet und sie zwischen diesen Schlüsselbildern interpoliert. Es stehen verschiedene Interpolation-Modi für Animationen zur Verfügung (z.B. linear, inQuad, outQuad, inCirc… – mehr Details unter https://doc.qt.io/qt-5/qeasingcurve.html#EasingFunction-typedef).

    Die Animation kann auch durch Verschieben des Zeitreglers in der Vorschau angezeigt werden. Wenn Sie das Kontrollkästchen Schleife aktivieren, wird die Animation wiederholt ausgeführt, während ein Klick auf play eine laufende Animation anhält.

Klicken Sie auf fileSave Animationsbilder exportieren, um eine Reihe von Bildern zu erzeugen, die die Szene darstellen. Neben dem Dateinamen Vorlage und dem Ausgabeverzeichnis können Sie die Anzahl der Einzelbilder pro Sekunde, die Ausgabebreite und die Ausgabehöhe einstellen.

11.2.4. 3D-Vektor-Layer

Ein Vektorlayer mit Höhenwerten kann in der 3D-Kartenansicht angezeigt werden, indem Sie das Kontrollkästchen 3D-Ansicht aktivieren im Abschnitt 3D-Ansicht der Eigenschaften des Vektorlayers aktivieren. Es gibt eine Reihe von Optionen zur Steuerung der Darstellung des 3D-Vektorlayers.