Visualización de CityGML en QGIS

CityGML (City Geography Markup Language) es un modelo de datos abiertos y un formato basado en XML para el almacenamiento e intercambio de modelos de ciudades virtuales en 3D. Se implementa como un esquema de aplicación para Geography Markup Language versión 3.1.1 (GML3), el estándar internacional extensible para el intercambio de datos espaciales emitido por Open Geospatial Consortium (OGC) y la ISO TC211.

CityGML es un estándar oficial de OGC y se puede utilizar de forma gratuita.

El objetivo del desarrollo de CityGML es llegar a una definición común de las entidades, atributos y relaciones básicas de un modelo de ciudad en 3D. Esto es especialmente importante con respecto al mantenimiento sostenible rentable de los modelos de ciudades en 3D, lo que permite la reutilización de los mismos datos en diferentes campos de aplicación.

CityGML es un concepto para el modelado e intercambio de modelos de ciudades y paisajes en 3D que se está adoptando rápidamente a nivel internacional. CityGML es un modelo para la representación de objetos urbanos 3D. Define las clases y relaciones para los objetos topográficos más relevantes en ciudades y modelos regionales con respecto a sus propiedades geométricas, topológicas, semánticas y de apariencia.

Las áreas de aplicación específicas incluyen:

  • La planificación urbana y paisajística.
  • Diseño arquitectónico.
  • Actividades turísticas y de ocio.
  • Catastros 3D.
  • Simulaciones ambientales.
  • Telecomunicaciones móviles.
  • Gestión de desastres,
  • Seguridad nacional.
  • Vehículos de navegación y navegación peatonal.
  • Simuladores de entrenamiento.
  • Robótica móvil.

CityGML y GIS

Como acabamos de ver, CityGML es el estándar más popular para la representación de modelos de ciudades en 3D. Aunque ha estado disponible durante más de una década, solo existe una cantidad limitada de soporte para manejar archivos CityGML con software GIS. Además, el soporte es principalmente a través de herramientas propietarias, como FME o ArcGIS, donde el alto coste de adquisición restringe el acceso de investigadores y profesionales.

Hasta el momento, añadir archivos CityGML con éxito en software GIS de código abierto requería procesos complicados que utilizan herramientas externas.

Una de las principales razones de la mala interoperabilidad de CityGML es la complejidad de la codificación principal, que se basa en GML. Por ejemplo, hay al menos 26 formas diferentes de representar un cuadrado simple a través de GML. La implementación de un software que pueda analizar de manera robusta este formato de datos es extremadamente desafiante.

CityJSON como solución

CityJSON se ha introducido recientemente como una codificación JSON del modelo de datos de CityGML para superar estos problemas. El objetivo del formato de datos CityJSON es proporcionar un soporte para casi todas las funciones de CityGML, mientras que al mismo tiempo se mantiene una estructura de archivos simples que permite a los desarrolladores manipular fácilmente archivos CityJSON.

Paralelamente, QGIS ha añadido soporte para una mejor manipulación y visualización de datos 3D, disponible desde la versión 3.0. Esto abre la posibilidad de soporte para modelos de ciudades en 3D en un SIG de código abierto con una amplia cantidad de usuarios.

El proceso de visualizar archivos CityGML en QGIS

El proceso de visualizar archivos CityGML en QGIS consiste básicamente en 3 pasos:

  1. Convertir los archivos CityGML a CityJSON.
  2. Utilizar el complemento CityJSON Loader de QGIS.
  3. Cargar los archivos CityJSON en QGIS.

1. Convertir de CityGML a CityJSON con citygmltools

citygmltools es un software desarrollado en Java que utiliza la librería citygml4j. Aunque se desarrolló principalmente como un conjunto de herramientas para manipular archivos CityGML, también nos proporciona soporte para analizar y guardar archivos CityJSON. Por lo tanto, se puede utilizar para convertir archivos CityGML a CityJSON y viceversa.

2. El complemento CityJSON Loader de QGIS

Para soportar la carga de modelos de ciudades 3D en QGIS, Stelios Vitalis de la Universidad Tecnológica de Delft, ha desarrollado el complemento CityJSON Loader, un complemento que permite cargar archivos CityJSON en QGIS. El software analiza un archivo CityJSON y analiza su estructura de árbol para identificar todos los objetos de la ciudad. Luego, la geometría y los atributos de cada objeto de la ciudad se transforman en objetos geográficos compatibles con QGIS. Finalmente, esos objetos geográficos se almacenan en capas, que luego se agregan al proyecto actual con estilos de renderizado 3D.

El desarrollo del plugin CityJSON Loader se ha realizado con la intención de hacer que CityJSON (y, por lo tanto, los modelos de ciudades en 3D) sea más accesible para investigadores y profesionales a través de un software GIS de uso general (en este caso, QGIS). La carga de CityJSON en QGIS permite utilizar su extenso y potente conjunto de herramientas de procesamiento en datos de modelos de ciudades en 3D. Además, QGIS puede actuar como una herramienta de transformación para modelos de ciudades en 3D, debido a su amplio soporte para formatos GIS a través de la utilización de GDAL.

3. Carga de los archivos en QGIS

Las siguientes capturas de pantalla muestras en complemento CityJSON Loader mientras se carga inicialmente el conjunto de datos de La Haya (o Den Haag en neerlandés) y contiene los edificios y el terreno de la ciudad:

(a) En el cuadro de diálogo, seleccionamos el archivo CityJSON que contiene el conjunto de datos de Den Haag. El CRS se analizó correctamente a partir de los metadatos.

(b) Dadas las opciones que proporcionamos, solo se cargó una capa en el proyecto. Esta capa contiene todos los objetos de la ciudad, independientemente de su tipo de objeto.

(c) La tabla de atributos muestra que todos los atributos  de ciudad (2,498 objetos) se añadieron correctamente.

Este artículo se basa en la publicación de Stelios Vitalis, Ken Arroyo OhoriJantien Stoter en el artículo CityJSON in QGIS: Development of an open‐source plugin.

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