«Формирование трёхмерных моделей потенциальных зон с особыми условиями использования территорий» В современном мире наряду с промышленной революцией особую актуальность приобретает гуманизация современного общества, его ориентированность на сохранение окружающей среды и консолидацию при решении глобальных проблем человечества на межнациональном уровне были созданы организации, деятельность которых направлена на сохранение мира, социальных и культурных ценностей и экосистем, создана система мер защиты обеспечения жизнедеятельности граждан. Устойчивое региональное развитие в современном мире невозможно без создания системы таких мер. В данную систему входит создание охранных и защитных зон значимых объектов. Для того, чтобы обеспечить сохранность пункта государственной сети и стабильность его местоположения, запреты в его отношении должны распространяться не только на плоскость, но и в объемном пространстве. Эти построения должны выполняться перпендикулярно уровню земли относительно ограничений зон с особыми условиями использования территорий на плоскости. В качестве ограничивающих поверхностей должны быть использованы: снизу – горизонтальная плоскость, на глубине, соответствующей требованиям действующего законодательства о недропользовании; сверху – горизонтальная плоскость, на высоте, предусмотренной требованиями к использованию воздушного пространства территории, градостроительства и Воздушного кодекса РФ. Можно выделить три основных метода картографической визуализации трехмерных моделей. 1. Двухмерная визуализация на дисплее. 2. Трехмерная визуализация в виде физических макетов. 3. Трехмерная визуализация в виде голографического изображения. Выбор того или иного метода визуализации обусловлен требованиями к будущему геоизображению: его мерности, специфике, средствам отображения. Кроме того, процесс подготовки визуализации включает в себя настройку ряда параметров, оказывающих влияние на качество получаемого геоизображения, его наглядность и, следовательно, уровень его восприятия человеком. Двухмерная визуализация трехмерной модели предназначена для получения перспективного изображения участка земной поверхности на плоскости. Переход от трехмерной модели к плоскому изображению осуществляется с помощью проецирования. Быстрое развитие данного метода обусловлено доступностью технических средств визуализации. Графическая подсистема вывода любого современного компьютера способна обработать цифровую трехмерную модель местности и произвести ее визуализацию на дисплее. Существенное влияние на темп развития двухмерной картографической визуализации оказало широкое распространение портативной электроники. Компьютерная трехмерная визуализация в виде физических макетов стала возможна с появлением так называемых 3D-принтеров. 3D-принтер – устройство, использующее метод создания физического объекта на основе виртуальной 3Dмодели. Результатом работы 3D-принтера является трехмерный физический объект. В различных моделях 3D-принтеров печать может осуществляться разными способами и с использованием различных материалов (фотополимеров, термопластика). Принцип трехмерной печати заключается в послойном создании (выращивании) твердого тела. Получаемые макеты обладают высокой точностью и наглядностью. Одной из перспективных разработок в области визуализации трехмерных изображений является голография. Использование трехмерных голограмм в картографии существенно повысит наглядность картографических произведений, облегчит работу с ними. Восприятие картографической информации выйдет на новый уровень, поскольку человек будет взаимодействовать уже не с плоской проекцией трехмерного пространства на экране монитора, а с действительно трехмерной моделью. Развитие технологии трехмерной голографии является одним из наиболее важных и приоритетных направлений в области визуализации информации. И хотя в этом направлении имеются определенные достижения, современные средства формирования трехмерного голографического изображения все еще находятся на уровне экспериментальных разработок. Поскольку технические средства трехмерной картографической визуализации все еще остаются весьма дорогими и находятся на стадии начального развития, то наиболее актуальным является метод визуализации трехмерных моделей на плоскости. Одно из наиболее важных проявлений визуализации как процесса преобразования цифровой трехмерной модели в плоское геоизображение состоит в определении оптимального соотношения между наглядностью и знаковостью получаемого геоизображения. Геоизображение, построенное по реалистичной высоко детализированной трехмерной модели местности без использования условных обозначений, обладает максимальной наглядностью и сравнимо с обычной фотографией этой местности. Такое геоизображение передает форму объектов и их некоторые свойства, определяемые визуально, но не способно самостоятельно передать информацию о назначении, структуре, внутренних характеристиках этих объектов. Например, по изображению водоема, полученному при визуализации реалистичной трехмерной модели, нельзя определить его глубину, химический состав воды, происхождение. С другой стороны, условные знаки могут вовсе не иметь визуальной схожести с обозначаемыми объектами реального мира. Однако условный знак, благодаря графическим средствам (форма, размер, ориентировка, цвет, насыщенность цвета и внутренняя структура), способен отобразить дополнительную «невизуальную» информацию. Условный знак объекта является его семантической составляющей. Кроме этого, по сравнению с реалистичными изображениями объектов условные знаки обладают большей метричностью, то есть обеспечивают большее удобство измерения по геоизображению. Таким образом, можно утверждать, что стремление повысить наглядность за счет уменьшения знаковых средств изображения при визуализации может привести к потере информативности и метричности получаемого геоизображения, а следовательно, к сокращению сферы его научнопрактического использования. Возникает проблема сочетания наглядных высоко детализированных моделей и знаковых средств при картографической визуализации трехмерных моделей местности. В настоящее время можно выделить четыре основных подхода к решению сформулированной проблемы. Первый подход заключается в типизации визуализируемых моделей. В окружающем мире существует огромное количество одинаковых (родственных) объектов, отличающихся между собой лишь незначительными внешними или внутренними признаками. При моделировании и картографической визуализации трехмерных моделей потребуется большое количество ресурсов для воспроизведения индивидуальных особенностей родственных объектов, а результат такой работы может быть либо не востребован, либо вовсе не различим на фоне общих очертаний объекта. Поэтому имеет смысл проводить типизацию моделей, которая заключается в замене отдельных объектов их собирательными обозначениями, то есть заменять родственные объекты некоторыми типовыми моделями, обладающими основными хорошо различимыми визуальными признаками реального объекта без индивидуальных особенностей. Такой подход существенно сократит временные и трудозатраты на создание и визуализацию трехмерной модели местности. Вторым подходом к решению проблемы сочетания наглядных детализированных моделей и знаковых средств при картографической визуализации трехмерных моделей местности является установление зависимости уровня детализации моделей объектов от выбранного масштаба визуализации. При визуализации трехмерной модели местности в мелком масштабе площадной охват увеличивается, визуальный размер моделей объектов уменьшается. В этом случае высокой детализации не требуется, и модель объекта может быть замещена трехмерным условным знаком. Наоборот, при выборе крупного масштаба объекты желательно представлять детально проработанными моделями. Соотношение масштаба визуализации и детализации моделей третий подход к решению проблемы сочетания наглядных моделей и знаковых средств при картографической визуализации трехмерных моделей местности заключается в использовании условных знаков в качестве интерактивных элементов для визуализации отдельных реалистичных моделей объектов. То есть визуализация детализированной модели объекта осуществляется по запросу пользователя. Реализация данного подхода состоит из нескольких этапов. 1. Проектирование интерактивной трехмерной модели местности, содержащей трехмерные условные знаки реальных объектов. 2. Подготовка реалистичных трехмерных моделей объектов. 3. Обеспечение интерактивного перехода от условных знаков на модели местности к соответствующим трехмерным моделям объектов. 4. Визуализация знаковой модели местности. 5. При интерактивном выборе условного знака объекта происходит визуализация соответствующей реалистичной трехмерной модели. Таким образом, пользователь, работая со знаковым интерактивным геоизображением местности, может при необходимости получить реалистичное изображение любого выбранного объекта. И наконец, четвертый подход представляет собой использование комбинации условных знаков и реалистичных трехмерных моделей объектов. Каждый подход к решению проблемы сочетания наглядности и знаковости при картографической визуализации трехмерных моделей местности имеет свои преимущества и недостатки. Выбор необходимого подхода должен осуществляться индивидуально для каждого конкретного случая. Не исключается, что в некоторых случаях достижению оптимального результата при картографической визуализации трехмерной модели местности будет способствовать комбинированное использование нескольких подходов к решению проблемы сочетания наглядных моделей и знаковых средств. В заключение необходимо также упомянуть другие, не менее важные проблемы картографической визуализации трехмерных моделей местности на плоскости. К ним относятся: 1) выбор вертикального масштаба и масштаба в плане; 2) генерализация объектов при визуализации; 3) выбор проекции визуализации; 4) выбор формы области визуализации; 5) визуализация интерактивных элементов; 6) визуализация анимации; 7) выбор и настройка источников света при визуализации; 8) разрешение готового изображения. Использование трехмерной графики в картографии делает ее более адекватной окружающему нас миру и существенно повышает наглядность картографического произведения. Повышается качество восприятия информации о пространстве, объектах, процессах, которыми оно представлено. При этом особое место отводится картографической визуализации. В данный момент не существует единых методологических основ картографической визуализации трехмерных моделей местности. Поэтому решение перечисленных проблем в области картографической визуализации является одной из приоритетных задач картографии. Таким образом, охрана пунктов государственной сети состоит в первую очередь в профилактике их утраты и повреждения. Совершенствование режимов зон государственных сетей должно брать свое начало в геоинформационном ресурсе. 1. Берлянт А.М. Свойства визуализации как способа моделирования геоизображений // Геодезия и картография. – 2005. – № 12. – С. 43–52. 2. Берлянт А.М. Картографический словарь. – М.: Науч. мир, 2005. Картография 87 3. Геоинформатика. Толковый словарь терминов / Под ред. А.М. Берлянта, А.В. Каш_карева. – М.: ГИС-Ассоциация, 1999. – 204 с. 4. Берлянт A.M. Виртуальные геоизображения. – М.: Научный мир, 2001. 56 с.: 2 цв. вкл. 5. Берлянт А.М. Картография: учебник для вузов. – М.: Аспект Пресс, 2001. 6. Салищев К.А. Картоведение. 3-е изд. – М.: Изд-во МГУ, 1990. – 400 с. 7. Салищев К.А. Проектирование и составление карт. 2-е изд. – М.: Изд-во МГУ, 1987. 240 с
Постоянная ссылка
Ответить
