Modelling Railways in the Context of Interoperable Geospatial Data

In geospatial information, the interoperability term must be defined at different levels to fully consider the design of complex spatial infrastructures: sematic, schematic, syntax, and, above all, on processes and steps required to be shared in a common framework. The interoperability issue is the keystone of the research topic and is analysed through different aspects and points of view, with a focus on three relevant aspects. First of all, the 3D information: from the cartographic point of view (2.5D) to fully 3D models. Then, the link between reference geoinformation and geospatial thematic applications applied in the context of railway infrastructures. Finally, multi-source information in an integrated spatial database is analysed in management, validation, and update over time. The proposed approach starts from the reference data based on 3D geotopographic information. The research aims to devise a prototype process of a 3D data model able to describe firstly geospatial databases derived from cartography maps, then a spatial model shareable among different territorial applications and analysis. 3D city models and Building Information Model (BIM) connection has been considered. The case study refers to railway infrastructure contents. Consequently, the research objectives touch the following aspects: the evolution of base cartography toward spatial databases, the connection between a 3D geospatial database and a 3D city modelling, the connection between 3D city modelling and BIM, the connection between geo- reference and geo-thematic applications in the context of railways, the role of point clouds data within spatial databases, and the multi-source geospatial information management. To summarise, the thesis focuses on outlining a road map to keep interoperability using geographical standards and formal steps. Each step runs as a liaison point between different spatial data applications. Independence from technological platforms or application formats has been one of the mandatory requirements.
Bei Geoinformationen muss der Interoperabilitätsbegriff auf verschiedenen Ebenen definiert werden, um die Gestaltung komplexer räumlicher Infrastrukturen umfassend zu berücksichtigen: sematisch, schematisch, Syntax und vor allem über Prozesse und Schritte, die in einem gemeinsamen Rahmen geteilt werden müssen. Die Interoperabilitätsfrage ist der Grundpfeiler des Forschungsthemas und wird unter verschiedenen Aspekten und Sichtweisen analysiert, wobei der Fokus auf drei relevanten Aspekten liegt. Zunächst die 3D-Informationen: aus kartografischer Sicht (2,5D) bis hin zu vollständigen 3D-Modellen. Dann die Verbindung zwischen Referenzgeoinformationen und raumbezogenen thematischen Anwendungen, die im Kontext von Eisenbahninfrastrukturen angewendet werden. Schließlich werden Informationen aus mehreren Quellen in einer integrierten räumlichen Datenbank bei der Verwaltung, Validierung und Aktualisierung im Laufe der Zeit analysiert. Der vorgeschlagene Ansatz geht von den Referenzdaten aus, die auf geotopographischen 3D-Informationen basieren. Die Forschung zielt darauf ab, einen prototypischen Prozess eines 3D-Datenmodells zu entwickeln, das in der Lage ist, zunächst aus kartografischen Karten abgeleitete Geodatenbanken und dann ein räumliches Modell zu beschreiben, das von verschiedenen territorialen Anwendungen und Analysen geteilt werden kann. 3D-Stadtmodelle und die Anbindung von Building Information Models (BIM) wurden in Betracht gezogen. Die Fallstudie bezieht sich auf die Inhalte der Eisenbahninfrastruktur. Die Forschungsziele berühren daher folgende Aspekte: die Entwicklung der Basiskartographie hin zu räumlichen Datenbanken, die Verbindung zwischen einer 3D-Geodatendatenbank und einer 3D-Stadtmodellierung, die Verbindung zwischen 3D-Stadtmodellierung und BIM, die Verbindung zwischen Georeferenz und Geo- thematische Anwendungen im Eisenbahnkontext, die Rolle von Punktwolkendaten in räumlichen Datenbanken und das Multi-Source Geoinformationsmanagement. Zusammenfassend konzentriert sich die Dissertation darauf, eine Roadmap zu skizzieren, um die Interoperabilität mit geografischen Standards und formalen Schritten aufrechtzuerhalten. Jeder Schritt wird als Verbindungspunkt zwischen verschiedenen Geodatenanwendungen ausgeführt. Die Unabhängigkeit von technologischen Plattformen oder Anwendungsformaten war eine der zwingenden Anforderungen.