Handbuch für die Modellierung von 3D Objekten - Teil 2: Modellierung Gebäude (LOD1, LOD2 und LOD3)

Einleitung

Abgrenzung

INSPIRE, SIG 3D, OGC, AdV, CityGML 1.1, Building bis LoD3

Zielgruppe

Modellierer, Datenhalter, Entwickler

Erforderlich Vorkenntnisse

GML, CityGML, ALKIS

Weiterführende Referenzen

Handbuch Teil 1

Dokumentkonventionen

Features werden 'kursiv' und mit dem entsprechend vorgeschlagenen Namensraum geschrieben.

Gilt eine Aussage nicht für alle Levels of Detail (LoD), so ist dieses durch (LoD[1234][+]) gekennzeichnet. z.B. gilt der Hinweis (LoD1) nur für LoD1, der Hinweis (LoD2+) für alle LoD's ab LoD2 aufwärts

Abkürzungen

Abkürzung	Beschreibung
AdV	Arbeitsgemeinschaft der Vermessungsverwaltungen der Länder der Bundesrepublik Deutschland
ALKIS	Amtliches Liegenschaftskatasterinformationssystem
ATKIS	Amtliche Topographisch-Kartographische Informationssystem

Definitionen und Festlegungen

Allgemein

Fußboden

Wikipedia: Als Fußboden wird das Bauteil in einem Gebäude bezeichnet, das als begehbare Fläche auf einer statisch tragenden Schicht oder einem horizontalen Bauteil wie der Bodenplatte oder Geschossdecke ruht.

Wand

Wikipedia: Eine Wand ist ein vertikales Bauteil. Bei einer Wand ist die Ausdehnung in der Länge und Höhe sehr viel größer ist als in der Tiefe (auch (Wand)dicke oder (Wand)breite in Schnitt). Man spricht auch von einer Wandscheibe, analog zur Fensterscheibe, nicht zur allgemein runden Scheibe.

Geschoss

Wikipedia: Ein Geschoss (in Österreich und Süddeutschland Geschoß, langer Vokal) ist die Gesamtheit aller Räume in einem Gebäude, die auf einer Zugangsebene liegen und horizontal verbunden sind. Es ist möglich, dass ein Geschoss Höhenunterschiede aufweist. Entscheidend ist aber die horizontale Zusammengehörigkeit der Räume. Der Begriff wird heute unabhängig von der Art der Gebäudekonstruktion verwendet.

Dach

Wikipedia: Das Dach ist der obere Abschluss eines Gebäudes. Zusammen mit den Wänden trennt es Außenraum von Innenraum und schützt vor der Witterung. Seine Gestaltung ist prägend für das gesamte Bauwerk und abhängig von klimatischen Bedingungen, Baustoffen und Baustilen. Im Verlauf der Architekturgeschichte entwickelten sich unterschiedlichste Dachformen.

Tür

Wikipedia: Eine Tür, vor allem ober- und mitteldeutsch Türe, auch Tor für größere Exemplare, ist eine Einrichtung zum Schließen einer Öffnung in einer Wand oder Mauer.

Fenster

Wikipedia: Fenster haben den Zweck, natürliches Licht in Gebäude zu lassen und gleichzeitig das Innere der Gebäude vor den Einflüssen der Witterung abzuschirmen. Weitere Zwecke können sein, Belüftung zu ermöglichen oder Hinaus- und Hineinsehen zu ermöglichen.

Decke

Wikipedia: Eine Decke (auch Plafond) ist im Bauwesen ein (meist) horizontales Bauteil, das einen Raum nach oben abschließt. Als Geschossdecke bildet sie die begehbare Fläche von höherliegenden Geschossen.

Level of Detail

Definition SIG 3D

Referenzkoordinatensystem

Die CityGML 1.1 Spezifikation empfieht dringend die Angabe eines Referenzkoordinatensystems. Für Deutschland 
wird die Verwendung von folgendem Referenzkoordinatensystem vorgeschlagen: 
ETRS89 / UTM / Bezugsellipsoid GRS80 + DHHN92

Codelisten

Empfehlungen in diesem Handbuch beziehen sich auf den Codelisten Vorschlag der SIG 3D. Diese Codelisten sind unter " " zu finden.

Beispiel: [[1]]

Geometrie

gml:MultiGeometry --> ja/nein

Dateinamen

Empfehlungen für Dateiendungen

Modellierung

Basismodellierung

Gebäude (Building)

Geometrie

1a. (LoD1)

  gml:Solid empfohlen
  gml:MultiSurface nicht empfohlen
  gml:MultiCurve nicht empfohlen

1b. (LoD2)

  gml:Solid mit Grenzflächen als XLINK empfohlen

2. Koordinatensystem (LoD1+)

  Koordinatensystem muss angegeben werden.
  Empfehlung Koordinatensystem D: ETRS89 / UTM / Bezugsellipsoid GRS80 + DHHN92

3. Grundfläche (LoD1+)

  Geländeanschnitt einheitlich für das ganze Gebäude, 
  dabei ist der Gebäudeeckpunkt mit niedrigster absoluter Geländehöhe maßgebend

4. Grundriss (LoD1+)

  abgelotete Dachüberstände werden NICHT dem Grundriss zugeschlagen;
  maßgebend ist der Gebäudeumring ( ALKIS: AX_Gebäude );
  Bauteile ( ALKIS: AX_Bauteil ) werden berücksichtigt;

5. Dachüberstände (LoD2+)

  Dachüberstände werden nur dann modelliert, wenn Daten vorliegen;
  Dachüberstände werden als EIN zusätzliches RoofSurface modelliert, Dachvorsprung geometrisch separat;
  RoofSurfaces müssen in einer Ebene liegen 
  ( Normalen der Teilfächen dürfen nicht mehr als eps Grad abweichen --> Planaritätsformulierung Gröger );
  Schwellenwert: Projektion Dachüberstände > 0,5 m;

6. Höhe (LoD1+)

  Höhe = mittlere Dachhöhe (arithmetisches Mittel zwischen Firsthöhe und Traufhöhe, 
  entspricht nicht measured height !!)
  Genauigkeit der erfassten Höheninformation: maximal +/- 30cm

7. Dach (LoD2+)

  Ein Dach wird als Fläche modelliert, wenn die Dicke der Dachkonstruktion <= 0,5 m.
  Ein Dach wird als Volumenkörper modelliert, wenn die Dicke der Dachkonstruktion > 0,5 m
  Schwellenwert: Dicke Dachkonstruktion  > 0,5 m ;

8. Traufpunkt (LoD2+)

  Traufpunkt = Differenz zwischen Geländeoberkante und Unterkante Dach bei flächenhafter Modellierung 
  des Daches;
  Unterscheidung zwischen "oberem" und "unterem" Traufpunkt bei volumenhafter Modellierung des Daches möglich,

9. Zurückspringende / auskragende Bauteile (LoD2+)

  übereinanderliegende Bauteile werden miteinander verschmolzen;

bldg:boundedBy siehe Kapitel 4.1.2 bis 4.1.9

Attribute

bldg:roofType

Dachform (LoD2+); Attribut Dachformen muss belegt werden; siehe Codeliste

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Grundflächen (GroundSurface)

Definition

KHH: Die Grundfläche (GroundSurface) eines Gebäudes ist die äußere Fläche eines Bauteils Fußboden, das das Gebäude nach unten gegen Erde oder Wasser begrenzt. Die Normalen die Grundflächen zeigt in der Regel nach unten.

CityGML Feature

bldg:GroundSurface

Geometrie

gml:MultiSurface

Attribute

bldg:lod2MultiSurface

Zeigt auf die LOD2 Geometrie

bldg:lod3MultiSurface

Zeigt auf die LOD3 Geometrie

bldg:opening

Zeigt auf ein CityGML feature bldg:Opening (bldg:Door oder bldg:Window)

Beispiele

Einfache Bodenplatte ohne Keller (1x bldg:GroundSurface)	Einfache Bodenplatte im Keller (1x bldg:GroundSurface)	Zwei getrennte Bodenflächen bei teilweise unterkellerten Gebäude (2x bldg:GroundSurface)	Zwei Bodenflächen mit unterschiedlicher Orientierung bei Rampen (2x bldg:GroundSurface)	Bodenflächen durch Verschnitt mit dem Gelände (1x bldg:GroundSurface)

Wandflächen (WallSurface)

Definition

KHH: Die Wandfläche (WallSurface) eines Gebäudes ist die äußere Fläche eines Bauteils Wand, das das Gebäude seitlich gegen Erde, Wasser und Luft begrenzt. Die Normalen die Wandflächen liegen in der Regel in der Horizontalen (+45 / -45).

CityGML Feature

bldg:WallSurface

Geometrie

gml:MultiSurface

Attribute

bldg:opening

Zeigt auf ein CityGML feature bldg:Opening (bldg:Door oder bldg:Window)

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Dachflächen (RoofSurface)

Definition

KHH: Die Dachfläche (RoofSurface) eines Gebäudes ist die äußere Fläche eines Bauteils Dach, das das Gebäude seitlich gegen Luft begrenzt. Die Normalen die Dachflächen zeigen in der Regel nach oben.

CityGML Feature

bldg:RoofSurface

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Äußere Bodenflächen (OuterFloorSurface)

Definition

KHH: Die Äußere Bodenfläche (OuterFloorSurface) eines Gebäudes ist die äußere Fläche eines Bauteils Fußboden, das das Gebäude nach oben gegen Luft begrenzt. Die Normalen die Grundflächen zeigt in der Regel nach oben.

CityGML Feature

bldg:OuterFloorSurface

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Äußere Deckenflächen (OuterCeilingSurface)

Definition

KHH: Die Äußere Deckenfläche eines Gebäudes ist die äußere Fläche eines Bauteils Decke, das das Gebäude nach unten gegen Luft begrenzt. Die Normalen die Grundflächen zeigt in der Regel nach unten.

CityGML Feature

bldg:OuterCeilingSurface

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Türen

CityGML Feature

bldg:Door

Geometrie

gml:MultiSurface

Attribute

bldg:lod3MultiSurface

Zeigt auf die LOD3 Geometrie

bldg:address

Zeigt auf eine Adresse

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Fenster

CityGML Feature

bldg:Window

Geometrie

gml:MultiSurface

Attribute

bldg:lod3MultiSurface

Zeigt auf die LOD3 Geometrie

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Virtuelle Begrenzungsfläche (ClosureSurface)

Definition

KHH: Die virtuelle Begrenzungsfläche (ClosureSurface) eines Gebäudes oder eines Raumes ist die Fläche, die das Gebäude oder den Raum begrenzt, um ein legales Volumen zu bilden.

CityGML Feature

bldg:ClosureSurface

Geometrie

gml:MultiSurface

Attribute

bldg:opening nicht empfohlen

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Erweiterte Modellierung

Balkone

Definition

Wikipedia: Ein Balkon [balˈkɔŋ, auch, süddt./österr. nur: bal'ko:n, schweiz. 'balko:n oder 'bau̯ko:n; Plural: Balkone, norddt. Balkons] ist eine Plattform an einem Gebäude, die über dem Geländeniveau liegt und aus dem Baukörper hinausragt. Ein Balkon wird von einer Brüstung oder einem Geländer eingefasst. Das Wort geht auf das italienische Wort balcone zurück, dieses seinerseits auf das althochdeutsche (möglicherweise durch die Langobarden vermittelte) Wort balko „Balken“.

CityGML Feature

bldg:BuildingInstallation

Geometrie

1. Voraussetzungen(LoD2+)

Nur darstellbar, wenn Höheninformationen für Lage der Balkone vorliegen.

2. Modellierung (LoD2+)

 Modellierung als BuildingInstallation mit Grundfläche und Seitenflächen.
 Dabei entsprechen 
    Grundfläche=OuterFloorSurface und 
    Seitenflächen=WallSurfaces
 Schwellenwerte:
    Modellierung nur, wenn Tiefe des Balkons >= 0,5 m
    Grundfläche flächig, wenn Dicke des Bauteils <= 0,5 m
    Seitenwände flächig, wenn Dicke des Bauteils <= 0,5 m

gml:Geometry empfohlen

bldg:boundedBy nicht empfohlen

Attribute

bldg:BuildingInstallation

class

outer characteristics (1000); siehe SIG 3D Codelistenvorschlag für bldg:BuildingInstallation --> class

function

balcony (1000); siehe SIG 3D Codelistenvorschlag für bldg:BuildingInstallation --> function

usage

balcony (1000); siehe SIG 3D Codelistenvorschlag für bldg:BuildingInstallation --> usage

ALKIS Modellierungstabelle

Beispiele

Einfacher Balkon	Eckbalkon
Beispiel herunterladen	Beispiel herunterladen

siehe auch Söller/Altane

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Loggien

Definition

Wikipedia: Als Loggia (aus dem Italienischen) wird in der Architektur ein Raum in einem Gebäude bezeichnet, der sich mittels Bögen oder anderer Konstruktionen zum Außenraum öffnet. Auf der Erdgeschossebene schaffen Loggien einen Übergangsbereich zwischen Außen- und Innenraum, im Obergeschoss werden sie als Verbindungsgang oder Freisitz genutzt.

Geometrie

1. Voraussetzungen(LoD2+)

  Nur darstellbar, wenn Höheninformationen für Lage der Grundfläche und Decke vorliegen.

2. Modellierung (LoD2+)

  Modellierung als BuildingInstallation mit Grundfläche, Seitenflächen und Decke.
  Dabei entsprechen 
     Grundfläche=OuterFloorSurface ( ALKIS: AX_Bauteil ), 
     Seitenflächen=WallSurfaces und 
     Decke=OuterCeilingSurface (CityGML 1.1) bzw. WallSurface (CityGML 1.0)
  Schwellenwerte:
     Modellierung nur, wenn Tiefe der Loggia >= 0,5 m
     Grundfläche flächig, wenn Dicke des Bauteils <= 0,5 m
     Seitenwände flächig, wenn Dicke des Bauteils <= 0,5 m
     Decke flächig, wenn Dicke des Bauteils <= 0,5 m

3. ALKIS (LoD2+)

  Um ein geschlossenes Volumen zu erzeugen, ist die Grundfläche des Objekts = AX_Gebäude - AX_Bauteil

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Durchfahrten

ALKIS Modellierungstabelle

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Dachgauben

Definition

Wikipedia: Eine Dachgaube, kurz Gaube, vereinzelt auch Dachgaupe bzw. Gaupe, ist ein Dachaufbau im geneigten Dach eines Gebäudes. Die Dachgaube dient zur Belichtung und Belüftung der Dachräume. Zu diesem Zweck befinden sich in den Gauben von Wohngebäuden im Allgemeinen Fenster. Gleichzeitig vergrößert eine Gaube den nutzbaren Raum im Dachgeschoss.

ALKIS Modellierungstabelle

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Erker / Auslucht

Definition

Wikipedia: Ein Erker (mhd. erker[e], ärker, wohl ein Lehnwort aus nordfrz. arquière „Schützenstand, Schießscharte“ (eigentlich „Mauerausbuchtung“)) ist ein geschlossener, überdachter, über ein oder mehrere Geschosse reichender Vorbau an der Fassade eines Hauses. Im Gegensatz zur Auslucht steigt er nicht vom Boden auf, sondern wird von einer auskragenden Balkenlage oder Konsolen getragen.

Wikipedia: Die Auslucht (Niederdeutsch Utlucht) ist ein befensterter Vorsprung aus der Gebäudefront als Teil des Innenraumes. Als Sonderform des Erkers beginnt sie nicht auskragend, sondern ebenerdig. Daher spricht man auch von einem Standerker. Allseits mit großen Fenstern ausgestattet, ermöglichte sie einen Einblick in die Straße.

Geometrie

1. Voraussetzungen(LoD2+)

Nur darstellbar, wenn Höheninformationen für Lage der Erker bzw. auskragenden Geschosse vorliegen.

2. Modellierung (LoD2+)

Schwellenwerte:
   Modellierung nur, wenn Tiefe des Erkers bzw. der auskragenden Geschosse >= 0,5 m

ALKIS Modellierungstabelle

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Söller/Altane

Definition

Wikipedia: Ein Söller oder Altan (seltener auch: die Altane) ist eine offene, auf Stützen oder Mauern ruhende Plattform in einem Obergeschoss eines Gebäudes. In einigen südwestdeutschen Städten kennt man auch die umgangssprachliche Bezeichnung Aldene für die meist als Trockenplatz genutzte Dachterrasse von Altstadtgebäuden; vermutlich geht diese Bezeichnung auf dieselben Wurzeln zurück.

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Keller

Definition

Wikipedia: Ein Keller (von lat. cella; auch Kellergeschoss, Untergeschoss oder Souterrain genannt) ist ein geschlossenes Gebäudebauteil, das sich ganz oder zumindest überwiegend unterhalb der Erdoberfläche befindet. Zweck des Kellers war ursprünglich die Lagerung von Lebensmitteln in kühler Umgebung, da ein Keller eine gleichmäßigere Temperatur aufweist als ein oberirdisches Bauwerk.

ALKIS Modellierungstabelle

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Arkaden / Architrav

Definition

Wikipedia: Eine Arkade (lateinisch arcus: Bogen) bezeichnet in der Architektur einen von Pfeilern oder Säulen getragenen Bogen. Der Bogen lässt wesentlich größere Spannweiten zu als dies beim Architrav möglich ist.

Wikipedia: Der Architrav (von italienisch architrave, aus griechisch ἀρχι, archi-, Ober-, Haupt- und lateinisch trabs, Balken) ist ein auf einer Stützenreihe ruhender Horizontalbalken. In der Antike wurde der Architrav auch Epistyl genannt, da er hier meist auf Säulen ruht (Epistyl von griechisch auf den Säulen liegend).

Geometrie

1. Geometrie (LoD2+)

  Modellierung als BuildingInstallation 

  Schwellenwerte:
     alle Seiten der BoundingBox der Stütze >= 0,5 m

ALKIS Modellierungstabelle

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Auskragende / zurückspringende Geschosse

ALKIS Modellierungstabelle

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Schornsteine im Gebäude

Definition

Wikipedia: Ein Schornstein, auch Schlot genannt, ist eine meist senkrechte Konstruktion auf und neben Gebäuden oder Anlagen, auf Dampflokomotiven oder auf Schiffen, die Rauchgase (bzw. bei Aufwindkraftwerken die Warmluft) ins Freie abführt. Bei Gebäuden wird er in Österreich und Süddeutschland auch „Rauchfang“ oder „Kamin“, ostmitteldeutsch „Esse“ und in der Schweiz ebenfalls „Kamin“ genannt.

ALKIS: 'Schornstein in Gebäude' ist ein über das Dach hinausragender Abzugskanal für die Rauchgase einer Feuerungsanlage oder für andere Abgase.

Geometrie

1. Modellierung (LoD3+) (?)

Modellierung als BuildingInstallation. (?)

Schwellenwerte:
   Modellierung nur, wenn 
     alle Seiten der BoundingBox des Schornsteins >= 0,5 m (?)

ALKIS Modellierungstabelle

-

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Türme im Gebäude

Definition

Wikipedia: Ein Turm ist ein Bauwerk, dessen Höhe ein Mehrfaches seines Durchmessers bzw. seiner Stärke beträgt. Er kann für sich stehen oder Teil eines größeren Gebäudes sein. Türme können aus Steinen, aus Holz, Stahl oder Stahlbeton errichtet sein.

ALKIS: 'Turm im Gebäude' ist ein hochaufragendes Bauwerk innerhalb eines Gebäudes.

ALKIS Modellierungstabelle

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Überdachungen / Unterstand

Definition

Wikipedia: Ein Unterstand ist ein überdachter offener Platz als Schutz vor der Witterung.

CityGML Feature

bldg:Building, wenn der Unterstand ein eigenständiges Gebäude ist (z.B. offene Hallen, Hangar)

bldg:BuildingPart, wenn der Unterstand / die Überdach einen selbständigen Gebäudeteil darstellt (z.B. angebaute offener Schuppen)

bldg:BuildingInstallation, wenn Unterstand / Überdachung ein untergeordneter Teil des Gebäudes darstellt (z.B. Vordächer)

Geometrie

1. Stütze (LoD2+)

  siehe unter Stütze

Attribute

bldg:Building

bldg:BuildingPart

bldg:BuildingInstallation

class

outer characteristics (1000); siehe SIG 3D Codelistenvorschlag für bldg:BuildingInstallation --> class

function

? (?); siehe SIG 3D Codelistenvorschlag für bldg:BuildingInstallation --> function

usage

? (?); siehe SIG 3D Codelistenvorschlag für bldg:BuildingInstallation --> usage

ALKIS Modellierungstabelle

Beispiele

Einfache Überdachung (bldg:BuildingInstallation)
Reales Beispiel	ALKIS	CityGML LoD 0	CityGML LoD 1	CityGML LoD 2

Offene Halle (bldg:Building)
Reales Beispiel	ALKIS	CityGML LoD 0	CityGML LoD 1	CityGML LoD 2

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Stützen

Definition

Wikipedia: Eine Stütze ist ein (meist) vertikales Bauteil, das Lasten hauptsächlich in Richtung seiner Längsachse aufnimmt und weiterleitet. Die Beton-, Stahlbeton- und Spannbetonnorm DIN 1045-1 definiert eine Stütze als stabförmiges Druckglied, dessen größere Querschnittsabmessung – in Abgrenzung zu einer Wand – das Vierfache der kleineren Abmessung nicht übersteigt.

CityGML Feature

bldg:BuildingInstallation

Geometrie

1. Modellierung (LoD2+)

Modellierung als BuildingInstallation.

Schwellenwerte:
   Modellierung nur, wenn 
     alle Seiten der BoundingBox der Stütze >= 0,5 m

ALKIS Modellierungstabelle

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Äußere Treppen und Rampen

Definition

Wikipedia: Eine Treppe (süddt. und österr. Stiege) ist ein aus Stufen gebildeter Auf- oder Abgang, der es ermöglicht, Höhenunterschiede bequem und trittsicher zu überwinden. Eine Treppe besteht aus mindestens drei aufeinander folgenden Stufen. Häufig sind auch Kombinationen aus Treppenläufen und Treppenabsätzen sowie, für die sichere Benutzung, Geländer als Absturzsicherung und ein Handlauf zum Festhalten.

Wikipedia: Rampe (von französisch rampe, aus ramper „klettern, kriechen“) steht für eine i.d.R. geneigte Auffahrt oder einen geneigten Aufgang zum Überwinden eines Höhenunterschiedes.

CityGML Feature

bldg:BuildingInstallation

Attribute

class

outer and inner characteristics (1000)

function

stairs (1060)

usage

stairs (1060)

ALKIS Modellierungstabelle

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Portikus

Definition

Wikipedia: Als Portikus (der oder die Portikus) wird in der Architektur ein Säulengang oder eine Säulenhalle mit geradem Gebälk bezeichnet. Während im Bereich der antiken römischen Architektur mit der Bezeichnung Säulengänge beliebiger Länge (also lineare Bauteile) beschrieben werden, bezeichnet Portikus in der neuzeitlichen Architektur vor allem die als Säulenhalle gestaltete Vorhalle als punktuellen Bauteil.

Wintergärten

Definition

Wikipedia: Als Wintergarten bezeichnet man einen Anbau an ein Gebäude oder ein selbständiges Bauwerk, dessen Dach und Seitenwände größtenteils aus Glas bestehen. Der richtig konstruierte Wintergarten nutzt den Glashauseffekt (Treibhauseffekt) anstelle konventioneller Heizungstechniken zum Erreichen einer Raumtemperatur, die das Überwintern von geeigneten Pflanzen ermöglicht. Die passive Sonnenenergienutzung führt selbst bei geringer direkter Sonneneinstrahlung bzw. Streulicht zu einer spürbaren Aufheizung der Innenraumluft gegenüber der Außenluft. Um diesen Effekt zu optimieren, muss ein Großteil der Glasfassade nach Süden ausgerichtet sein.