
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...
|