CC BY
127
МЕЖДУНАРОДНЫЙ НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ «ИННОВАЦИОННАЯ НАУКА» №2/2016 ISSN 2410-6070
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
УДК 004.65
И.И. Андреева
студентка 4-го курса института математики и информационных технологий
Волгоградский государственный университет
М.В. Грицкевич
студентка 4-го курса института математики и информационных технологий
Волгоградский государственный университет
А.В. Хоперсков д. физ.-мат. н., профессор кафедры «Информационные системы и компьютерное моделирование» Волгоградский государственный университет, г. Волгоград, Российская Федерация
СОЗДАНИЕ 3Б-МОДЕЛЕЙ ОБЪЕКТОВ С УЧЕТОМ ЛАНДШАФТА ДЛЯ АРХЕОЛОГИЧЕСКОГО ГЕОПОРТАЛА
Аннотация
Рассматриваются методы создания 3Б-моделей археологических раскопов по их изображениям средствами ГИС Карта 2011 для публикации на GIS WebServer. Описаны процедуры построения матрицы высот для учета окружающего ландшафта. Целью построения 3 D-моделей является их публикация на археологическом геопортале.
Ключевые слова
Геоинформационные технологии, 3D-моделирование, археология, матрица высот, обработка изображений
Информационные и компьютерные технологии активно применяются в практике археологических исследований [1]. Особый интерес представляют специализированные геоинформационные системы [2, 3, 4], обеспечивающие удобство работы с картографическим материалом и возможность пространственного анализа.
В последние годы в археологии, и в целом в исторических дисциплинах, важным направлением становится 3D-моделирование раскопов, городищ, отдельных артефактов [5, 6, 7]. Такой подход позволяет решить сразу несколько задач. При проведении земляных работ происходит частичное или полное разрушение окружающего ландшафта и культурного слоя, изымаются археологические артефакты, фактически происходит сильное изменение или полное исчезновение археологического памятника, как комплексного феномена. Его 3 D-модель обладает многими новыми качествами по сравнению с традиционно используемыми текстовыми описаниями, схемами, планами, фотографиями. Наборы виртуальных 3D-моделей, относящиеся к различным моментам времени в процессе проведения археологического раскопа, фиксируют многие существенные детали для последующего анализа. Трудно переоценить возможности 3D-моделирования для сохранения объектов историко-культурного наследия [8], реконструкции памятников [9], мониторинга и охраны археологических объектов. К числу современных перспективных разработок отнесем использование дополненной реальности [10] и создание виртуальных музеев [11, 12].
Рассмотрим метод создания 3D-модели археологического раскопа, используя инструментальные средства ГИС Карта 2011 [13, 14], с целью дальнейшей публикации на GIS WebServer и археологическом геопортале [15]. 3D-модель является поверхностью, которая строится с учетом рельефа местности, на которую может быть наложено изображение векторной, матричной или растровой карты, также включающее объекты с 3 D-метрикой. На цифровой модели карты можно отобразить как наземные (выше исходного уровня поверхности рельефа), так и подземные объекты (ниже исходного уровня). Созданная таким образом
карта является полноценной трехмерной картой, позволяя выбирать объекты на модели с целью запроса информации об объекте, редактирования их внешнего вида и характеристик, находящихся в археологических базах данных раскопа [15]. При построении тематических карт можно создавать различные выборки объектов на карте с 3Б-моделями [4].
Имеется два способа задания объекта в 3D-пространстве: 1) в «метрику» объекта внести координаты в трехмерном пространстве; 2) характеристики высоты для 2D-объектов задавать через атрибуты семантики, например, через расположение относительно земли, абсолютную высоту, относительную высоту, глубину, отметку основания [14]. Используя библиотеку Standard.p3d можно придавать объем отображаемым фигурам. Первоначально строится векторная 2D-карта в форматах MAP или SIT, которая является основой для построения матрицы высот (MTW) или триангуляционной модели (Triangulated Irregular Network, TIN) [16]. Для построения 3D-модели можно использовать матрицу высот вида hj = h(xi-yj), i=1,...Nx, j=1,---Ny-Увеличивая параметры Nx и Ny можно улучшать качество графического материала.
Основной задачей является наложение фотоизображений на поверхность трехмерной цифровой модели рельефа местности (ЦМР). Создание такой модели проходит в несколько этапов:
1) Для векторизации карты необходимо провести классификацию объектов раскопа, ландшафта, артефактов и текстур (рисунок 1, могильная яма раскопок курганов у хутора Лагутники [17]).
2) Подготовить семантическую информацию об объекте.
3) Измерить координаты объектов раскопа, задать их размеры и ориентации.
4) Построить системы изолиний рельефа местности на растровом изображении (рисунок 2).
5) Разместить модели объектов ландшафта, раскопа, артефактов на карте.
6) Публикация семантики объектов (рисунок 2).
7) Согласование моделей объектов ландшафта, раскопа и артефактов. Если модели рассогласованы, следует вернуться на этап выбора объектов. Если модели согласованы, то можно в дальнейшем перейти к модулям визуализации и геоанализа (рисунок 3).
Рисунок 1 - Исходное растровое изображение участка могильной ямы
Рисунок 2 - Помещение изолиний ЦМР на растровое изображение и изменение семантики объекта
В качестве картографической основы следует выбрать план в масштабе 1:2000, наиболее удобный для представления небольших раскопов, могильников, артефактов с размерами в пределах 0.1 - 10 метров.
Рисунок 3 - Итоговая матрица высот
На рисунках 3 и 4 показаны изображения трехмерных моделей рельефа местности с растровым изображением, натянутым на цифровую модель рельефа. Для построения этих 3Б-моделей использовались типичные фотографии могильных ям раскопа. Разными цветами показаны различные значения высот рельефа местности в локальной системе координат. Система палитры цветов задается и может изменяться в зависимости от задачи. Используя сервис навигации можно менять высоту точки наблюдения, угол
наблюдения (угол над горизонтом) и угол поворота модели вокруг вертикальной оси.
Рисунок 4 -Отображение трехмерной модели могильной ямы Черноборского могильника [18]
Для отдельных артефактов (скелет, череп, кости, посуда, оружие, бревна и т.п.) можно создавать отдельные 3Б-модели, размещая их на поверхности ЦМР [13]. Для многих распространенных артефактов модели можно помещать в библиотеку трехмерных видов объектов P3D [14], и после подключения ее в классификаторе карты в дальнейшем можно выбирать из нее необходимые элементы.
Работа выполнена при финансовой поддержке РГНФ в рамках проекта №13-01-12015в «Геоинформационный портал для поддержки археологических и палеоантропологических исследований». Список использованной литературы:
1. Круг идей: Модели и технологии исторических реконструкций / Труды XI конференции Ассоциации «История и компьютер». Под ред. Л.И.Бородкина, В.Н.Владимирова, Г.В.Можаевой. - М., Барнаул, Томск, 2010. - 372 с.
2. Акашев А.А. Пространственный анализ данных в исторических науках. Применение геоинформационных технологий. - Нижний Новгород: Нижегородский госуниверситет, 2011. - 79 с.
3. Коробов Д.С. Основы геоинформатики в археологии. - М.: МГУ, 2011. - 224 с.
4. Краснопрошин А.И., Андреева И.И., Бурнос Д.В., Хоперсков А.В. Археологическая геоинформационная система: создание тематических карт // Современные информационные технологии. 2013. - .№18 (18). - С. 169-173.
5. Бородкин Л.И., Жеребятьев Д.И. Технологии 3D моделирования в исторических исследованиях: от визуализации к аналитике // Историческая информатика: Информационные технологии и математические методы в исторических исследованиях и образовании. 2012. - №2. - С. 58-67.
6. Андреева И.И., Грицкевич М.В., Хоперсков А.В., Храпов С.С. Модель сервиса «ГИС внутри раскопа» для Археологической геоинформационной системы // Современные информационные технологии. - 2014. - № 20.- 116-120 с.
7. Дрыга Д.О., Жеребятьев Д.И., Королева С.В., Малышев А.А., Моор В.В. Реконструкция антропогенного ландшафта полуострова Абрау I в. н. э.: Итинерарий и Перипл // Информационный бюллетень ассоциации История и компьютер. 2015. - №43. - С. 13-15.
8. Никонова А.А. Визуальные технологии и сохранение культурного наследия России // Вестник Санкт-Петербургского государственного университета культуры и искусств. 2014. - № 1 (18). - С. 49-53.
9. Borodkin L.I., Rumyantsev M.V., Lapteva M.A. All-Russian scientific and methodological workshop the virtual reconstruction of the objects of historical and cultural heritage in the format of the scientific research and educational process // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Гуманитарные науки. 2011. - Т. 4. - № 7. -С. 1039-1044.
10. Fernandez-Palacios B.J., Rizzi A., Nex F. Augmented Reality for Archaeological Finds // Lecture Notes in Computer Science. 2012. - V. 7616. - P. 181-190.
11. Aliaga D.G., Bertino E., Valtolina S. DECHO - A Framework for the Digital Exploration of Cultural Heritage Objects // Journal on Computing and Cultural Heritage, 2011, V.3, N 3, Article No. 12.
12. Никольский С.А. Виртуальная реконструкция утраченного объекта наследия на примере церкви св. Мирония лейб-гвардии Егерского полка // Ученые записки Петрозаводского государственного университета. Серия: Общественные и гуманитарные науки. 2013. - Т. 1. - № 7. - С. 23-28.
13. Андреева И.И., Грицкевич М.В., Хоперсков А.В., Храпов С.С. Сервис «ГИС внутри раскопа» для археологической геоинформационной системы: 3D-моделирование // Современные информационные технологии. 2014. - № 20. - 120-124 с.
14. Технология построения трехмерной модели. - Ногинск: Панорама, 2015. 52 с.
15. Андреева И.И., Краснопрошин А.И., Хоперсков А.В. Информационные модели баз данных геопортала для археологов // Южно-Сибирский научный вестник. 2014. - № 3 (7). - С. 65-69
16. Обработка матриц и TIN-моделей. - Ногинск: Панорама, 2015. 28 с.
17. Труды археологического научно-исследовательского бюро г. Ростов-на-Дону (Труды АНИБ). Том IV. Ростов-на-Дону. 2009.
18. Чибилев Е.А. Фотоальбом «Раскопки Черноборского могильника». 2011. URL: http://arch-mme.ru/mdex.php?name=Photos&photo=186 (дата обращения: 23.05.2015)
© Андреева И.И., Грицкевич М.В., Хоперсков А.В., 2016
УДК 69.04
А.А. Болгов
Начальник отдела
ООО «Экспертиз промышленной безопасности», г. Волгоград
E-mail: expertvolgograd@mail.ru М.В. Холодяков Инженер
ООО «Нижне-Волжская экспертная компания по промышленной безопасности» г. Волгоград E-mail: expertvolgograd@mail.ru М.А. Гронин Эксперт
ООО «Нижне-Волжская экспертная компания по промышленной безопасности», г. Волгоград E-mail: expertvolgograd@mail.ru
АНАЛИЗ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ДЫМОВОЙ ТРУБЫ ГАЗОВОЙ КОТЕЛЬНОЙ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ ЭКСПЕРТИЗЫ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
Аннотация
Изложена методика вероятностного расчета конструкции, находящейся в агрессивной среде.
