CC BY
104
УДК 528.926:004
Е.С. Утробина, В.С. Писарев
СГГ А, Новосибирск
РАЗРАБОТКА ТРЕХМЕРНОЙ МОДЕЛИ ТУРИСТИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА «ПИХТОВЫЙ ГРЕБЕНЬ»
В статье рассмотрен краткий анализ вариантов создания трехмерных моделей, на его основе предложена схема создания трехмерной картографической модели «Пихтовый гребень» с учетом ее дальнейшей реализации в виртуальной среде.
Ye.S. Utrobina, V.S. Pisarev
Siberian State Academy of Geodesy (SSGA)
10 Plakhotnogo UL., Novosibirsk, 630108, Russian Federation
DEVELOPMENT OF THE 3D MODEL FOR THE TOURIST COMPLEX «PIKHTOVY GREBEN»
The paper presents a brief analysis of the 3D model development variants. The scheme for the development of the 3D cartographic model “Pikhtovy greben” is offered. Its further application in the virtual net is considered.
В настоящее время, наиболее естественным способом визуализации является трехмерное моделирование, которое позволяет создать точную модель, максимально приближенную к реальности, в которую можно вносить практически любые изменения. Современное программное обеспечение позволяет достичь высокой степени детализации и наглядности, а также дает возможность интеграции с любыми другими профессиональными программными продуктами [1]. Расширение спектра задач, для решения которых используются геоинформационные технологии, повышение качества восприятия визуальной информации о пространстве, ведет к тому, что традиционное создание карт и атласов находит продолжение в современных мультимедийных технологиях и компьютерных трехмерных моделях с элементами виртуальной реальности.
Под виртуальным картографированием понимается процесс создания виртуальных геоизображений, которые сочетают в себе свойства карты, перспективного снимка, блок - диаграммы и компьютерной анимации. Визуализация этих геоизображений опирается на применение эффектов трехмерности и анимации, кроме того они характеризуются возможностью программного управления, интерактивным взаимодействием с геоизображением и окружающей его виртуальной средой, уменьшением свойств знаковости, условности за счет придания геоизображению реалистических черт, иллюзией полевого наблюдения и возможностью реализации измерительных свойств [2].
Разрабатываемая трехмерная модель туристического комплекса «Пихтовый гребень», предназначена для туристов и экстремалов. При ее реализации
предполагается использовать новейшие технологические решения ландшафтного трехмерного моделирования местности и методов визуализации. Примечательно, что трехмерные модели позволяют создавать гораздо более удобные, туристические путеводители упрощающие ориентирование на местности, одновременно их можно использовать как рекламные продукты. Трехмерное представление рельефа, зданий и сооружений, элементов инфраструктуры и других географических и пространственных объектов комплекса позволит воссоздать ландшафт, архитектуру сооружений и взаиморасположение объектов, сохранив при этом их географическую точность и достоверность.
Трехмерность представления общегеографической информации в сочетании с туристической нагрузкой будет проста и понятна даже для не владеющих картографией современных пользователей, которые уже подготовлены к восприятию пространства в 3 D, поскольку умеют быстро ориентироваться на местности, благодаря широко распространенным компьютерным играм с миром виртуальной реальности. Это наиболее наглядный способ визуализации, позволяющий пользователю отобразить модель так, как удобно, чтобы взглянуть на рельеф местности с высоты птичьего полета, проехать по маршруту, посмотреть расположение зданий и сооружений, оценить удобство размещения объектов относительно друг друга, осмотреть здания, планировку объектов, интерьер помещений.
Прежде чем создать трехмерную модель, необходимо определить ее назначение, должна ли она обладать высокими измерительными свойствами, или же основной акцент будет ставиться на ее реалистичности, наглядности и дизайне. В зависимости от этого следует подбирать подходящий программный продукт и вариант для ее воплощения. Выбор того или иного варианта обуславливается наличием, или возможностью получения, исходных материалов. В настоящее время известно несколько вариантов создания трехмерных моделей. С целью выявления общих и отличающихся технологических этапов реализации трехмерных моделей, особенностей их оформления, используемого программного обеспечения, достоинств и недостатков, а также для разработки оптимальной схемы создания трехмерной модели туристического комплекса «Пихтовый гребень», был выполнен сравнительный анализ, результаты которого представлены в виде табл. 1.
Для своевременного получения реалистичного изображения трехмерной модели с высокими измерительными свойствами, с помощью систем автоматизированного проектирования (САПР), цифровых фотограмметрических станций (ЦФС) и геоинформационных систем (ГИС), требуется дорогое специализированное программное обеспечение и высококвалифицированные специалисты, что ограничивает круг их пользователей. Формирование трехмерных моделей ребует определенных навыков и творческих способностей исполнителя, а также больших компьютерных ресурсов (объем памяти и быстродействие процессора), что увеличивает трудоемкость работ. Для воплощения трехмерной модели туристического комплекса «Пихтовый
гребень», а в дальнейшем ее реализации в виртуальную среду предлагается следующая схема создания (рис. 1).
Критерии анализа сравнения Варианты создания (исходные данные)
Наземных съемок Лазерного сканирования Аэро-космической съемки Картографические
аналоговые Цифровые
растровые векторные
Получение цифровых данных -Тахеометр; -GPS; - Цифровые камеры Лазерное сканирование - Сканирование аналоговых АКС; -АК съемка. Сканирование картматериалов Карта в растровом формате Карта в векторном формате
Обработка цифровых материалов для построения ЦМР и ЦММ -Переработка геодезических измерений; -Построение контуров; - Заполнение атрибутивных таблиц - Дешифрирование и стереорисовка контуров, заполнение атрибутивных таблиц -Векторизация общегеографической основы; - Формирование таблиц с атрибутивной информацией -Редактирование содержания и таблиц
Формирование 3D модели Средствами САПР или ГИС
Оформление АК снимками высокого разрешения, фотоснимками наземной цифровой съемки, использование стандартных эффектов ПО.
Точность Высокая Точность модели зависит от точности исходного материала
Недостатки - Ограниченность применения, высок. стоимость оборудования (GPS;) - Трудоемкость высок стоимость работ (тахеомер); - Ограниченность территории (цифр. камеры) -Избыточная детализация; -Высокие системные требования; -Трудоемкость; -Высокая стоимость работ и оборудования -Трудоемкость; - Высокая стоимость работ и оборудования. - Сложности при конвертации; -Трудоемкость; - Большой объем работ по редактированию.
Достоинства Высокая производительность, качество, точность. Высокая производительность, качество, точность. Качество и точность, большой охват территории при съемке. - Сравнительно недорогое программное обеспечение; - Нет необходимости в полевых работах
Сбор дополнительных мультимедийных элементов (текст, видео, фото, звук И т.д.)
Подготовительные работы
Сбор исходных данных для построения моделей
Программирование интерфейса и разработка дизайна
Составление оощегеографического содержания
Обработка и формирование данных для построения рельефа
Формирован ние ЦМР
Построение трехмерной модели местности
Составление-оформление и редактирование тематического содержания
Фото типовых и индивидуальных объектов
Создание библиотеки 3 О объектов
Типовые 3 О модели
Создание заливок
Анимация
Интеграция мультимедиа объектов Интерактивный интерфейс пользователя
Создание эффектов
Векторизация содержания и заполнение атрибутивных таблиц
Формировг іние ЦММ
Рис. 1. Предлагаемая схема реализации трехмерной модели туристического
комплекса «Пихтовый гребень»
Создание любых картографических произведений начинается с подготовительных работ. На этом этапе осуществляется сбор исходных материалов для построения трехмерной модели, собираются дополнительные мультимедийные элементы: звук, справочная информация, видео, фото и т. д., разрабатывается дизайн и программирование интерфейса.
На следующем этапе выполняется составление общегеографического содержания, где осуществляется формирование ЦММ, посредством векторизации содержания и заполнения атрибутивных таблиц. Для формирования ЦМР необходимо подготовить данные о рельефе (список точек местности с координатами Х, Y, 7).
Далее с помощью средств 3D моделирования строиться трехмерная модель местности.
В процессе составления - оформления тематического содержания одновременно осуществляется редактирование всей трехмерной картографической модели. Наносятся надписи. Здесь удобно формировать,
библиотеку 3D объектов, где будут содержаться текстуры типовых объектов и заливок, фото местности и типовые заготовки моделей 3D объектов, которые будут использоваться для оформления туристского содержания.
На этапе интеграции мультимедийных объектов осуществляется увязка всех мультимедийных элементов с трехмерным изображением. Для создания виртуальных карт дополнительно выполняется анимация изображения (определяются связующие сцены, и выбирается траектория вращения модели или движения). Создаются эффекты окружающей среды (солнечное освещение, туман, дождь, снег и т.п.) и средства интерактивного взаимодействия с ними, добавляется звуковое сопровождение (шум ветра, скрип снега и т. д.). Усилению реалистичности ситуации может способствовать анимация с видом лыжника спускающегося со склона горы.
Применение мультимедийных программ при виртуальном картографировании ведет к созданию синтетических произведений, которые содержат видео- и аудиосредства не только для показа самих картографируемых объектов, но и окружающей среды [2].
Далее формируется интерактивный интерфейс пользователя, т.е. возможность пользователей совершать с картографической моделью различные манипуляции (например, выполнить виртуальный облет территории, поворачивать модель к наблюдателю разными сторонами, рассматривать под разными углами зрения с различных расстояний в разное время суток, уменьшить или увеличить скорость полета, выполнять простейшие измерения и т.д.).
Таким образом, трехмерная картографическая модель туристического комплекса «Пихтовый гребень» будет представлять собой поверхность, построенную с учетом рельефа местности, на которую наложено изображение векторной карты, и расположенные на ней трехмерные объекты, соответствующие объектам двухмерной карты. Она позволит выбирать объекты с целью запроса информации об объекте, предусматривать возможность редактирования внешнего вида и характеристик, будет обеспечивать получение интерактивной справочной информации.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Обзоры и обозрения. Город XXL века: виртуальная среда обитания -[Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www. G:\CNews_.htm.
2. Берлянт, А.М. Виртуальное картографирование. - [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://vivovoco.rsl.ru/VV/JOURNAL/NATURE/07_02/VIR-MAP.HTM./
© Е.С. Утробина, В.С. Писарев, 2010
