O čom sú GISy ?

Internet a takmer všetky informačné systémy využívajú na ukladanie dát databázy. Tieto obsahujú ľubovoľné informácie
týkajúce sa čohokoľvek. Niektoré z týchto informácií nie sú všeobecného charakteru, ale
vzťahujú sa na určitú lokalitu
na Zemi
. A práve na zaznamenanie tohto priestorového vzťahu slúžia geoinformačné systémy. Sú to systémy,
pomocou ktorých sa dajú vytvárať a vizuálne prezentovať priestorové dáta (cesty, mestá, oblasti, štáty...) a spájať
tieto priestorové prvky so záznamami v databázach. Na takýchto dátach sa následne dajú vykonávať analýzy, ktoré
by sa v štandartných relačných alebo objektovo orientovaných databázach bez priestorovej lokalizácie vykonávať
nedali. Existuje množstvo modulov a nástrojov k týmto systémom, ktoré dokážu vytvárať priestorové modely podľa
reálneho sveta na základe dostupných informácií.

Nasledujúce ukážky sú
vytvorené v prostredí GISu ArcINFO Workstation a vizualizované pomocou ArcINFO 8.1
Desktop v module ArcSCENE. Ide o priestorovú reprezentáciu geodatabázy obsahujúcej údaje
Štátneho mapového diela SVM50 ( Z - reliéf je násobkom 2 - 3, výšky budov sú FAKE).
Modely
Bratislavy sú odvodené z mapy 1 : 10 000.



Bratislava

Počúvadlo

Počúvadlo

Počúvadlo
       

Bratislava

Zemplínska Šírava

Donovaly

Donovaly
       

Bratislava

Zemplínska Šírava

Vysoké Tatry

Vysoké Tatry
       

Bratislava

Malé Karpaty

Liptovská Mara

Dubník (Stará turá)
       

Bratislava

Malé Karpaty

Malé Karpaty

Malé Karpaty
       

Malé Karpaty

Nové Mesto nad
Váhom

Nové Mesto nad Váhom

Nové Mesto nad
Váhom
       

Ako sa dostanú klasické 2D mapové prvky do 3D ?
Prvá a najčastejšia možnosť je vektorizácia vrstevníc, priradenie výšky a následné vygenerovanie TIN
modelu, DEM modelu alebo ľubovolného rastrového formátu ako napríklad
GRID.

Druhá možnosť je generovanie výškového modelu z dvojice stereo snímok získaných z diaľkového
prieskumu pomocou lietadiel alebo družíc. Princípom je meranie paralaxy na ľavej a pravej snímke,
ktorá je závislá od vzdialenosti pozorovateľa - kamery na lietadle alebo družici.

Výškový model územia je týmto postupom vytvorený. Obtiažnejšie je ale určenie výškových pomerov
jednotlivých objektov ako sú budovy. Možnosti sú podobné, ako v predchádzajúcom prípade :
Prvá možnosť je každej budove v 2D mape prideliť výšku alebo počet podlaží ako atribút a ten využiť
pri 3D modelovaní jednotlivých domov a objektov (hodnota - EXTRUDE/PREVÝŠENIE v ArcINFO).
Výšky budov sa musia zisťovať priamo v teréne alebo z iných zdrojov, čo je dosť obtiažne.

Druhá možnosť je opäť využitie stereo snímok diaľkového prieskumu, no tieto musia byť s dostatoč-
ným
rozlíšením. Najčastejšie sa používajú letecké snímky, no najnovšie družicové technológie umožnili
používať aj satelitné stereo snímky (
satelity EROS, IKONOS...)
Z dvojice stereo snímok sa dajú pomocou špecializovaných softvérov (napr. od firmy
ERDAS) odvodiť
rozmery a výšky objektov.



Ako sa priraďujú textúry k budovám? Najideálnejšie by bolo odfotiť zodpovedajúce priečelia domov, no
tento postup je pracný a nákladný. Ak využívame na modelovanie domov letecké snímky a je z nich možné
približne zamerať textúru aspoň jednej steny domu (obr. hore), softvér túto textúru analyzuje a pokúsi sa podľa
nej vytvoriť novú textúru, alebo využije prednastavené vzory textúr a nalepí ich na steny budovy. Toto riešenie je
približné ale je rýchle a automatizované.



Ak sa textúry stien budov nedajú z nejakého dôvodu analyzovať (napr. malé rozlíšenie snímky alebo modelovanie
budov z 2D mapy), tak sa textúry vyberajú podľa prednastavených vzorov obsiahnutých v príslušnom softvéri. Typ
textúry stien sa priradí podľa veľkosti, výšky a pomeru strán budovy
(budova > rozmer 10* 40m, výška 20m,
pomer 1/4 > pravdepodobne
obytný dom, budova > 120*50m, výška 8m, pomer 2,2/1 > hala, sklad...).
Ak sú k dispozícii snímky diaľkového prieskumu (aj v malom rozlíšení) je možné pomocou rastrovej analýzy
určiť s určitou pravdepodobnosťou materiál striech budov a takto získať ďaľšiu informáciu, ktorá pomôže pri
identifikácii objektu. Týmto spôsobom sa dajú zistiť aj materiály ostatných prvkov snímky ako sú cesty, lesy,
polia, vodné plochy a taktiež skryté javy ako vlhkosť pôdy, znečistenie, zdravie poľn. rastlín, atď.....
Viac o identifikácii zo snímok nájdete
TU.

Reliéf územia, tvar miest, domov, vodných plôch, polí, lesov a ich identifikáciu máme vymodelované v 3D priestore.
Teraz už len stačí využiť 3D engine na pohyb v tomto prostredí. Lietanie, prechádzka, jazda autom....

Podrobným modelovaním priestoru sa zaoberajú firmy
RapidSite a MultiGen.
RapidSite vytvoril E&S RAPIDsite Producer a MultiGen Site Builder 3D oba produkty
ako
nadstavbu nad ArcView GIS. Produkty slúžia na texturizáciu jednoduchých 3D modelov
a pridávanie reálnych prvkov do prostredia.



Pomocou 3D dát, leteckých alebo satelitných snímok sa vytvorí detailný priestorový model,
ktorého odlišnosť od reality je závislá na množstve vstupných dát. Na príkladoch boli lokalizované
zo snímok diaľkového prieskumu aj jednotlivé stromy a na základe rastrovej analýzy vo viacerých
pásmach boli na príslušné miesta osadené stromy z databanky porastov.
A ako to môže dopadnúť ?

 
 


Pekné, pekné, ale treba si uvedomiť, že tieto scény nie sú výsledkom podrobného konštruovania
v CAD systémoch, kde sa jedna scéna vytvára dlhý čas (aj keď dopodrobna), ale je to výsledok
prevažne automatizovaného modelovania v rozsahu 'ľubovoľných' území na podklade obmedzeného
množstva informácií a bez nutnosti byť priamo na mieste. Takže asi už naozaj stačí zopár preletov
lietadiel / satelitov a 3D model územia je Váš a môžete si s ním robiť čo chcete.

Stačí ešte použiť na modelovanie fraktály, pridať zopár fyzikálnych charakteristík, dynamické objekty, autá,
ľudí a pridať im umelú inteligenciu a správanie. A potom už len LOG-IN Cyberspace a môžete skúšať všetko,
čo by Vám v reálnom svete len tak neprešlo. Nepripomína Vám to
niečo...?


MultiGen Paradigm
patrí medzi vedúce firmy v oblasti real-time vizuálnych a audio simulácií, virtuálnej reality
a vizuálnych aplikácií. Firmou vyvinutý systém
VEGA spája pokročilú simulačnú funkcionalitu s jednoducho
použiteľnými nástrojmi a sofistikovanými aplikáciami. Systém VEGA je rozšíriteľný viacerými modulmi, ktoré
ho približujú k reálnemu prostrediu :

Modul LADBM slúži na plynulé zobrazovanie rozsiahlych území. Bežné systémy majú problém zobrazovať veľké celky, ktoré zaberú v pamäti veľa miesta. Pri rozdelení územia na bloky sa pri prechode medzi blokmi objavuje delay efekt spôsobený načítavaním dát do RAM. Modul LADBM tieto efekty eliminuje dynamickým presúvaním počiatku súradnicovej sústavy v priestore podľa polohy pozorovateľa.
   
Modul CloudScape slúži na real-time 3D renderovanie oblakov, dymových stôp, prachových mrakov, atď...
Generácia prebieha na viacerých vlnových dĺžkach (viditeľné, ultrafialové, infračervené). Zohľadnená je slnečná reflexia, transmisia, termálna radiácia...
Rendering prebieha plne v 3D pomocou polygónov.
   
Modul LightLobes je určený na real-time renderovanie svetelných efektov. Podporuje hardvérové svetelné zdroje (slnko, mesiac, uličné lampy) ako aj ľubovoľné množstvo softvérových zdrojov.
   
Modul Navigation & Signal Lighting ponúka realistické renderovanie navigačných a signálnych svetiel.
(pre koho asi? armáda...) Zahŕňa parametre ako svetelnosť, viditeľnosť podľa počasia a vzdialenosti...
   
Modul AudioWorks 2 umožňuje plynulý 3D waveform processing. Zohľadňuje fyzikálne charakteristiky prostredia a dopplerov posun.


Modulov je k dispozícii samozrejme viac a vznikajú nové. Takže ešte takých pár stoviek a potom
to už bude naozaj
Realita. Ak by ste si náhodou zmysleli, že si stiahnete Vega-DEMO a následne
nejaký ten patch, tak na to rovno zabudnite. VEGA je optimalizovaná pre mašinky typu SILICON
GRAPHICS Onyx II a podobne. Jedine, že by...

MaD