Представление трехмерных пространственных данных на мобильных устройствах и web-браузерах Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ТРЕХМЕРНЫХ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ДАННЫХ НА МОБИЛЬНЫХ УСТРОЙСТВАХ И WEB-БРАУЗЕРАХ

Евгений Владимирович Стоволосов

Московский государственный университет геодезии и картографии (МИИГАиК), аспирант, 105064, Россия, Москва, Гороховский пер., 4, +79263418199, e-mail: jacobsinger@yandex.ru

Игорь Сергеевич Кострюков

Московский государственный университет геодезии и картографии (МИИГАиК), магистрант, 105064, Россия, Москва, Гороховский пер., 4,e-mail: kostrukov@gmail.com

В настоящее время все более популярными становятся мобильные и Web-сервисы, предоставляющие доступ к пространственной информации не только в 2D-, но и 3D-режиме. Последнее может быть весьма полезным для оперативного принятия решений в условиях протекания чрезвычайных ситуаций (ЧС) различной природы или при устранении их последствий.

В статье пойдет речь о наиболее востребованных в настоящее время сервисах, предоставляющих возможность отображения пространственных данных в режиме 3D и пригодных для использования при решении задач реагирования на различного рода ЧС.

Среди рассматриваемых сервисов присутствуют как широко известные (например, Google Earth), так и относительно недавно заявившие о себе.

Ключевые слова: трехмерные пространственные данные, мобильные устройства, Web.

3D GEOSPATIAL DATA DISPLAY ON MOBILE AND WEB

Evgenii V. Stovolosov

Moscow state university of geodesy and cartography (MIIGAiK), graduate student, 105064, Russia, Moscow, Gorohovski lane, 4, +79263418199, email: jacobsinger@yandex.ru

Igor S. Kostryukov

Moscow state university of geodesy and cartography (MIIGAiK), postgraduate, 105064, Moscow, Russia, Gorohovski lane, 4, +79175965962, email: kostrukov@gmail.com

Nowadays, the increasing development of mobile and receive Web services that provide access to spatial information, not only in 2D, and 3D mode. The information display in 3D mode can also be useful in addressing emergencies.

This article will talk about the most popular at present services, which allow the display of spatial data in 3D, and can also be used to solve different kinds of emergencies.

Among these services are present well-known ones (Google Earth), and those that appeared quite recently and is gaining popularity.

Key words: 3D geospatial data, mobile, Web.

Введение

В рамках проекта «Исследование и разработка открытого сетевого геоин-формационного инструмента и образовательного контекста на основе применения данных и технологий дистанционного зондирования для поддержки принятия решений в чрезвычайных ситуациях природного и техногенного характера

(ГИОК ДЗЧС)», выполняемого МИИГАиК по гранту Министерства образования Российской Федерации и в сотрудничестве с университетом Мичиган Тек, решаются различные задачи, в том числе изучается возможность применения данных дистанционного зондирования Земли и геоинформационных технологий при подготовке специалистов в сфере реагирования на чрезвычайные ситуации. Зачастую обстоятельства развития ЧС складываются так, что возникает необходимость задействовать различные мобильные технические средства, в том числе смартфоны и планшеты (планшетные компьютеры), что, в свою очередь, ставит вопрос обеспечения доступа через них к пространственным данным разнообразных серверов.

Обзор существующих технологий

С точки зрения сказанного выше, идеальным выбором является кросс-платформенная JavaScript-библиотека для интерактивных карт Leaflet [1], которая одинаково хорошо взаимодействует как с десктопными браузерами, так и с мобильными устройствами, способна агрегировать из независимых источников произвольное количество пространственной информации в одной рабочей области.

Доступ к данным осуществляется путём запросов к распределённым серверам, хранящим картографические тайлы. Запросы различаются по структуре, но выдают в итоге идентичные по формату и свойствам растровые данные.

Полная свобода в выборе источников геоданных позволяет компоновать пространственную информацию, ориентируясь на условия конкретной задачи.

При необходимости представления информации в ЭБ-режиме в качестве основы могут использоваться цифровые модели рельефа (ЦМР) или спутниковые снимки, формирующие текстуры земной поверхности на различных геопорталах. Если речь идет о населенных пунктах, для достижения большей аутентичности на ЦМР можно разместить трехмерные модели строений и объектов, созданные автоматически или вручную пользователями.

Можно назвать несколько программных продуктов и сервисов, которые позволяют получить доступ к трехмерному отображению пространственной информации через мобильные устройства и Web-браузеры.

Первым в списке стоит сервис Google Earth [2], который доступен через Интернет, как со стационарных компьютеров, так и с планшетных. Существует возможность создавать модели строений и объектов и размещать их на местности, доступны образы нескольких городов, созданные полностью в автоматическом режиме с использованием технологии VRICON от Saab [3]. Эта же технология используется в картах Apple. К сожалению, модели, созданные в Building Maker или полученные с помощью VRICON, зачастую не могут похвастаться высоким качеством. В последнем случае это, скорее всего, обусловлено относительной «юностью» технологии.

Рис. 1. Google Earth

«Планета «СКАНЭКС» [4] - разработка ИТЦ «СКАНЭКС» - представляет собой геопортал с большим потенциалом. Он поддерживает несколько типов покрытия земной поверхности, три типа ЦМР, позволяет просмотреть снимки поверхностей Луны и Марса, траектории движения спутников. Есть возможность оценить области массовых очагов пожаров. Источником снимков выступает геопортал Kosmosnimki.ni. Кроме того, можно загружать пользовательские модели с последующей их анимацией.

Рис. 2. «Планета «СКАНЭКС»

Похожими возможностями обладает Skyline Globe Terra Explorer [5]. Данные доступны для просмотра на ПК и в Интернете через Web-браузер. Программа может с успехом использоваться для целей городского планирования, обеспечения системы охраны аэропортов, создания различного рода презентаций и т. д. Существует возможность виртуального полета по проложенному маршруту, поддержи-

вается анимация объектов. На планшетах доступна только 2D-версия, представляющая собой сервис, похожий на Google или «Яндекс.Карты».

Рис. 3. Skyline Globe Terra Explorer

Заслуживает внимания и активно развивающаяся в настоящее время технология представления SD-информации WebGL. Она представлена в режиме бета-тестирования на сервисе Google Maps и других сервисах, базирующихся на OpenStreetMap [6]. Названное решение уже поддерживается всеми действующими браузерами (т. е. нет необходимости в установке дополнительного стороннего программного обеспечения) и постепенно переносится на мобильную платформу.

У пі hXTIiHrrf КГП’ІІГГІ пугт о $ III

S і ? ^ / * * t 9 Ъ ducuillfefll.al.icn \ yJ • “ T

- ! А ішу 1 '

\ / .4-Х Tfr

/ W/ ^ 4

і Ч \ y* чУ./‘ • *• Ein.Ct.oimc.MA^iQ .>5£.І*и:тмлі?С№ЗД.Е:г .ар:л. VETl is СІ» а(ИО‘.з і.ц і •4..." Кии.-; и i’lliu «її і 11 • 1 • «її ‘ ■ 11 1 n:iV-i iIHiij« і »** ii: »:i: т'і

«э О S у л 2; -14.%*

Рис. 4. 3D-карта на основе OpenStreetMap в Firefox for Android Стоит признать, что технология находится в стадии становления и пока не может полностью заменить текущие решения в области трёхмерного представ-

ления ГИС-данных. Так, результаты сравнения производительности платформы Flash (Stage3D) и WebGL для стационарных ПК показали, что последняя имеет более низкий показатель FPS (frames per second - количество кадров в секунду) - 41 против 60, а также значительно (более чем в 60 раз) отстает по максимальному числу отображаемых объектов - 1331 против 42 875 [7]. На смартфонах и планшетах решение WebGL полностью загружает процессор и также демонстрирует низкий показатель FPS. Однако технология довольно быстро развивается и со временем вполне может стать конкурентоспособной.

Последняя из предлагаемых к рассмотрению в контексте статьи программ - 3D-GIS in the Cloud [8] - имеет ряд отличительных особенностей, которые позволяют ей претендовать на широкое применение при реагировании на ЧС. Имеется в виду ее ориентированность на сбор и представление информации о различных объектах городской среды. Пользователи могут обмениваться соответствующей информацией с помощью облачных технологий. Наведя камеру планшета на объект, можно вызвать окно, в котором будут отображены имеющиеся об объекте данные, причем они доступны для редактирования. В чем-то сервис схож с OpenStreetMap и аналогичными народными сервисами.

Рис. 5. 3D-GIS in the Cloud

Заключение и перспективные исследования

Число средств для представления трехмерной пространственной информации пользователям неуклонно растет. Доступ уже возможен не только через специальные программы, но и через Web-браузеры. Нет сомнений, что вскоре к подобному приобщатся и пользователи мобильных систем и планшетов.

При разработке ГИОК ДЗЧС предполагается использовать технологию Leaflet для двумерного представления информации. При необходимости трехмерной визуализации выбор, скорее всего, будет сделан в пользу 3D-GIS in the

Cloud, так как эта программа позволяет получать и размещать информацию об объектах, что является весьма полезной функцией в случае возникновении ЧС.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. http://leafletjs.com/

2. http://www.google.ru/intl/ru/earth/index. html

3. http://www.saabgroup.com/Campaigns/Rapid-3D-Mapping/VriconSystem/

4. http://maps.scanex.ru/

5. http://skylineglobe.com/ skylineglobe/corporate/products/skylineglobewebvie wer.aspx

6. http://habrahabr.ru/post/83513/

7. http://hghltd.yandex.net/yandbtm?text=flash%20vs%20webgl&url=http%3A %2F%2Fhabrahabr.ru%2Fpost%2F 166029%2F%2523comment_5731331%2F&fmode=inj e ct&mime=html&l10n=ru&sign=1c4765cf7a9fb048eddf97809e4c20d4&keyno=0

8. www. sivandesign. com/products/3dgis

© E.B. Стоволосов, И.С. Кострюков, 2013