Трехмерная визуализация.
Трёхмерная визуализация в ГИС является дополнительным иллюстративным средством, позволяющим интерактивно осмотреть цифровую модель местности с эффектом присутствия. Обычная ЦММ зачастую не несёт в себе достаточно информации для создания полноценного трёхмерного изображения. Такая ЦММ, дополненная вспомогательными сведениями, называется виртуальной моделью местности (ВММ) или иногда сценой. В настоящее время виртуальные модели местности отображаются на экране компьютера с помощью стандартных средств, имеющихся во всех современных компьютерах. Почти все современные компьютеры содержат в своём составе видеокарты, позволяющие работать в трёхмерном режиме. Почти все операционные системы содержат программные библиотеки для трёхмерной визуализации, среди которых наиболее известны OpenGL и DirectX. Использование той или иной программной библиотеки во многом накладывает определённые ограничения. В первую очередь, это ограничения по скорости, качеству и детальности визуализации. Виртуальная модель местности состоит из следующих видов данных: 1. Цифровой модели рельефа (ЦМР) в виде регулярной или нерегулярной сети отсчётов. С точки зрения качества трёхмерной визуализации наилучший результат обычно достигается с помощью нерегулярной (триангуляционной) модели рельефа, особенно при равном числе элементов ЦМР. Однако часто применяется и регулярная (растровая) модель, особенно для мелкомасштабных карт. Следует знать, что скорость трёхмерной визуализации (количество кадров, отрисовываемых ГИС за 1 секунду) модели рельефа обычно зависит только от числа элементов ЦМР, а потому выбор типа ЦМР обычно делается в пользу нерегулярной триангуляционной модели, несмотря на то, что файл нерегулярной модели занимает на диске существенно больше места, нежели файл аналогичной регулярной модели. На рис. 6.26 приведен пример трёхмерного изображения триангуляционной модели рельефа, а на рис. 6.27 - пример регулярной модели. 2. Растровые изображения земной поверхности. Это может быть космический или аэрофотоснимок, сканированное изображение карты либо изображение двумерной карты, автоматически сгенерированной обычными средствами ГИС. Такие растровые изображения накладываются (натягиваются) поверх модели рельефа методом текстурирования (рис. 6.28).
Рис. 6.26. Трёхмерное отображение триангуляционной модели рельефа: а - триангуляция; б - триангуляционная модель рельефа; в - трехмерное отображение рельефа
Рис. 6.27. Трёхмерное отображение регулярной модели рельефа: а - регулярная сеть; б - трёхмерное отображение рельефа
3. Векторные данные, которые путём выдавливания по вертикали приобретают объёмный вид. Например, слой зданий, представленный в виде полигонов, путём выдавливания вверх на некоторую высоту (в зависимости от значений атрибутов) приобретает вид многогранников. Стороны этих зданий могут быть окрашены одним цветом, либо на них можно нанести текстуру (рис. 6.28). 4. Подписи объектов. Трёхмерные подписи бывают двух видов: плоские и трёхмерные. Плоские подписи рисуются поверх готового трёхмерного изображения вблизи интересующих объектов. При этом недостатком является то, что такие подписи могут взаимно перекрываться, не давая читать текст, и не всегда ясно, к какому объекту они относятся.
Рис. 6.28. Трёхмерное изображение местности с натянутым на рельеф аэрофотоснимком и векторными данными (здания)
Трёхмерные подписи - это, по сути, полноценные трёхмерные объекты, являющиеся частью трёхмерной сцены. Трёхмерные подписи обычно подобны дорожным знакам, установленным в некоторых точках местности, но при этом они могут поворачиваться к зрителю. При необходимости можно приблизиться к этой подписи и рассмотреть её. 5. Трёхмерные объекты специального назначения. Обычно эти объекты импортируются из других программ в виде готовых моделей, представленных в некотором стандартном формате, при этом наиболее часто используются форматы 3D Studio (файлы с расширением .3DS) и Х-файлы (файлы с расширением Х). Таким способом можно, например, импортировать детальную трёхмерную модель здания и установить её в некотором месте на карте, при этом здание появится в окне трёхмерного вида. Некоторые геоинформационные системы предоставляют возможности автоматического создания трёхмерных моделей стандартных видов объектов, включая здания (имеющие крыши со скатами), автомобили, самолёты, трубопроводы, дорожные знаки, ограждения, заборы, зелёные насаждения и пр. (рис. 6.29).
Рис. 6.29. Трёхмерное изображение местности с дорогой, зданиями, путепроводом и зелёными насаждениями
В настоящее время наиболее часто используются следующие способы просмотра виртуальных моделей местности: 1. Статический просмотр ВММ с определённой точки зрения. Данный способ наиболее прост и не требует больших мощностей компьютера. 2. Облет ВММ в реальном времени (в режиме самолёта). Этот способ позволяет наиболее полно осмотреть местность, однако он требует высокой мощности видеокарты и компьютера в целом, так как для обеспечения эффекта присутствия изображение должно пересчитываться в реальном времени со скоростью не менее 10-20 кадров в секунду. В этом режиме пользователь может передвигаться по трёхмерной сцене, используя клавиатуру или мышку. 3. Объезд ВММ в реальном времени (в режиме автомобиля или пешехода). Данный способ, по сути, эквивалентен предыдущему, за исключением того, что в этом случае высота точки зрения над поверхностью фиксирована. 4. Заранее записанный видео файл. Предыдущие два способа не всегда можно полноценно использовать из-за высоких требований к скорости работы видеокарты и компьютера в целом. Именно поэтому во многих трёхмерных ГИС существует возможность создания видеоролика, показывающего изображение вдоль некоторой заранее заданной траектории полета. ГИС просчитывает отдельные кадры изображения и сохраняет их в видеофайл, например в формате А VI. После этого полученный видеоролик можно прокручивать уже любыми средствами просмотра видеофильмов 11 обычных (не самых мощных) компьютерах. Отметим, что большинство ГИС не позволяет работать с реальными большими ВММ в реальном режиме времени. Это обычно связано с техническими особенностями реализации ГИС, когда ВММ целиком загружается в оперативную и видеопамять. В настоящее время средства работы с ВММ имеются во многих ГИС, однако, в большинстве с существенными ограничениями. Среди множества решений для работы с ВММ можно отметить программный продукт SiteBuilder 3D (производитель МultiGеп-Рагаdigm, еША), с помощью которого можно создавать виртуальные модели местности с огромным количеством объектов и высокой степенью детализации. Этот продукт реализован как программная надстройка для ArcView GIS 3.2 и для ArcGIS 8.х/9.х. SiteBuilder 3D по обычным (плоским) данным в ГИС самостоятельно создаёт необходимую ВММ с дополнительными структурами данных, позволяющими выполнять визуализацию трёхмерных карт в реальном режиме времени. На рис. 6.30 приведен пример ВММ, построенного с помощью SiteBuilder 3D на основе карты в ArcView GIS 3.2. В левой части экрана показана исходная двумерная карта, в правой - соответствующее трёхмерное изображение. Для удобства навигации в пространстве в левой части экрана двумя линиями показывается угол обзора.
Рис. 6.30. Трёхмерное изображение местности, построенное с помощью программы SiteBuilder 3D в среде ArcView GIS 3.2 Пространственный анализ геоданных. Основные этапы пространственного анализа. Измерительные операции. Векторный анализ. Анализ отношений. Отсечение и разрезание. Оверлейные операции. Буферные зоны, оболочки, зоны близости. Генерализация. Геостатистика. Сетевой анализ. Анализ поверхностей.
Популярное: Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... Как построить свою речь (словесное оформление):
При подготовке публичного выступления перед оратором возникает вопрос, как лучше словесно оформить свою... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (717)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |