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Duisburg 1566: Transferring a Historic 3D City Model from Google Earth into a Virtual Reality Application

  • Felix TschirschwitzEmail author
  • Christian Richerzhagen
  • Heinz-Jürgen Przybilla
  • Thomas P. Kersten
Original Article

Abstract

Physical and digital city models are idealized and simplified representations of spatial, social, economic and cultural structures of a city in a certain region for a specific (historical) timeframe. The presentation of historical city models as physical models in museums gives an overview of the urban situation at a given time in a specified scale, while the visualisation on the Internet permits a playful immersion into the past of a city. Historic city/town models are ideally suited both for thorough multi-dimensional geometric documentation and for realistic interactive visualisation in immersive virtual reality (VR) applications. VR is increasingly in use for visiting (historic) virtual places to enhance a visitor’s experience by providing access to additional materials for review and knowledge deepening. Using today’s available 3D technologies a virtual place is no longer just a presentation of geometric environments on the Internet, but with features—provided by game industry tools—an interactive visualisation of objects can be achieved. In this paper the conversion and adaptation of an existing virtual 3D model for a VR application is presented. The model of the city of Duisburg, Germany, is based on the year 1566 and exists as a physical model and was digitised for a Google Earth representation in 2007. The workflow from data acquisition using laser scanning in 2007 to the visualisation in 2018 using the VR system HTC Vive, including the necessary programming for user navigation and interactions, is described. Furthermore, the use (including simultaneous use of multiple end-users) of such a VR visualisation for historic city models is discussed.

Keywords

3D Historical city model HTC Vive Modelling Digital reconstruction Virtual reality 

Zusammenfassung

Duisburg 1566: Übertragung eines historischen 3D Stadtmodells von Google Earth auf eine Virtual Reality Anwendung. Physische und digitale Stadtmodelle sind vereinfachte und generalisierte Repräsentationen der räumlichen, wirtschaftlichen und kulturellen Strukturen einer Region für einen spezifischen (historischen) Zeitpunkt. Physische Modelle historischer Städte können als Darstellungsform in Museen verwendet werden, um urbane Situationen in einer definierten Skalierung abzubilden, während digitale Modelle im Internet ein spielerisches und interaktives Eintauchen in die Stadtgeschichte ermöglichen. Die historischen Modelle sind dabei sowohl für eine tiefgreifende multidimensionale Analyse als auch für das Begreifbarmachen durch Laiennutzer, z.B. in Virtual Reality (VR) geeignet. Die Darstellung von historischen Modellen in VR erlaubt dabei auch die Vermittlung von tieferem Verständnis durch das Einbinden historischer Quellen sowie deren Analyse und Bewertung. Mit den heute verfügbaren 3D-Techniken muss die virtuelle Repräsentation von historischen Orten nicht mehr nur eine Darstellung geometrischer Merkmale sein, sondern kann durch die technologischen Fähigkeiten der Computerspiel-Branche als interaktive Visualisierung aufgewertet werden. In diesem Beitrag wird die Überführung und Anpassung eines existierenden virtuellen Stadtmodells der Stadt Duisburg, Deutschland, aus dem Jahr 1566 beschrieben, welches als physisches Stadtmodell existiert, das für die Google Earth Engine 2007 digitalisiert wurde und heute als VR Applikation betrachtet und besucht werden kann. Der Arbeitsablauf von der Datenerfassung durch Laserscanning bis zur Visualisierung mit dem VR-System HTC Vive inklusive der notwendigen Programmierung von Navigations- und Interaktionslogik wird beschrieben. Das mögliche, gemeinsame Begehen virtueller Welten von historischen Stadtmodellen wird ebenfalls diskutiert.

Schlüsselwörter

3D Historisches Stadtmodell HTC Vive Modellierung Digitale Rekonstruktion Virtual Reality 

References

  1. Argelaguet F (2014) Adaptive navigation for virtual environments. In: IEEE symposium on 3D user interfaces (3DUI), MN, USA, pp 123–126Google Scholar
  2. Chevrier C, Jacquot K, Perrin JP (2010) 3D Modelling of a town scale model. In: EuroMed2010, 3rd international conference dedicated on digital heritage, Archaeolingua, Budapest, pp 99–107Google Scholar
  3. Deggim S, Kersten T, Lindstaedt M, Hinrichsen N (2017a) The return of the Siegesburg—3D-reconstruction of a disappeared and forgotten monument. In: Aguilera D, Georgopoulos A, Kersten T, Remondino F, Stathopoulou E (eds) 3D virtual reconstruction and visualization of complex architectures, 1–3 March 2017. ISPRS, Nafplio, pp 209–215Google Scholar
  4. Deggim S, Kersten T, Tschirschwitz F, Hinrichsen N (2017b) Segeberg 1600—reconstructing a historic town for virtual reality visualisation as an immersive experience. Int Arch Photogramm 42(2):87–94Google Scholar
  5. Edler D, Husar A, Keil J, Vetter M, Dickmann F (2018) Virtual reality (VR) and open source software: a workflow for constructing an interactive cartographic VR environment to explore urban landscapes Kartographische nachrichten. Kirschbaum Verlag, Bonn, pp 5–13Google Scholar
  6. Erikson C (2000) Hierarchical levels of detail to accelerate the rendering of large static and dynamic polygonal environments. https://wwwx.cs.unc.edu/~geom/papers/documents/dissertations/erikson00.pdf. Accessed 7 Nov 2018
  7. Freitag S, Weyers B, Kuhlen TW (2016) Automatic speed adjustment for travel through immersive virtual environments based on viewpoint quality. IEEE symposium on 3D user interfaces (3DUI), Greenville, SC, pp 67–70Google Scholar
  8. Gepp M (2017) Here are the VR system requirements needed to run the HTC VIVE. https://blog.vive.com/-us/2017/10/16/8697/. Accessed 8 Nov 2018
  9. Jedrzejas T, Przybilla H-J (2009) Aufbau historischer 3D-Szenarien am Beispiel der mittelalterlichen Stadt Duisburg. PFG 3:195–204Google Scholar
  10. Kersten T, Keller F, Saenger J, Schiewe J (2012) Automated generation of an historic 4D city model of Hamburg and its visualisation with the GE engine. In: Ioannides M, Fritsch D, Leissner J, Davies R, Remondino F, Caffo R (eds) EuroMed 2012—Int. Conference on cultural heritage, lecture notes in computer science (LNCS, vol 7616. Springer, Berlin, pp 55–65Google Scholar
  11. Kersten T, Tschirschwitz F, Deggim S (2017) Development of a virtual museum including a 4D presentation of building history in virtual reality. Int Arch Photogramm 42(2):361–367Google Scholar
  12. Kersten T, Tschirschwitz F, Deggim S, Lindstaedt M (2018) Virtual reality for cultural heritage monuments—from 3D data recording to immersive visualisation. In: Ioannides M, Fink E, Brumana R, Patias P, Doulamis A, Martins J, Wallace M (eds) Digital heritage—progress in cultural heritage: documentation, preservation, and protection, part ii. lecture notes in computer science. Springer, Berlin, pp 74–83CrossRefGoogle Scholar
  13. LaViola J Jr (2000) A discussion of cybersickness in virtual environments. SIGCHI Bull 32(1):47–56CrossRefGoogle Scholar
  14. Liarokapis F, Petridis P, Andrews D, de Freitas S (2017) Multimodal serious games technologies for cultural heritage. In: Ioannides M, Magnenat-Thalmann N, Papagiannakis G (eds) Mixed reality and gamification for cultural heritage. Springer, Berlin, pp 371–392CrossRefGoogle Scholar
  15. Nebiker S, Barmettler A, Fischer B, Weber E (2009) Vom physikalischen Stadtmodell zum historischen 3D-GIS—Anforderungen und Lösungsansätze am Beispiel des historischen Solothurns. PFG 3:205–219Google Scholar
  16. Random House Unabridged Dictionary (2018) Virtual reality. https://www.dictionary.com/browse/virtual-reality. Accessed 7 Nov 2018
  17. Sedlacek D, Zara J (2009) Graph cut based point-cloud segmentation for polygonal reconstruction. Lect Notes Comput Sci 5876:218–227CrossRefGoogle Scholar
  18. Virtuix Omni (2018) Cutting-edge VR for the commercial market. http://www.virtuix.com/. Accessed 29 May 2018

Copyright information

© Deutsche Gesellschaft für Photogrammetrie, Fernerkundung und Geoinformation (DGPF) e.V. 2019

Authors and Affiliations

  1. 1.Photogrammetry and Laser Scanning LabHafenCity University HamburgHamburgGermany
  2. 2.Department of GeodesyBochum University of Applied SciencesBochumGermany

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