Лекция 4. Виртуально-реалистические изображения местности

Виртуальная модель местности (ВММ) – это математическая модель местности (содержащая в себе информацию о рельефе земной поверхности, ее спектральных яркостях и объектах расположенных на данной территории), предназначенная для интерактивной визуализации и обладающая эффектом присутствия на местности. В настоящее время возможен не только облет поверхности, но и движение в среде (например, погружение под воду). Однако, визуализация многослойных поверхностей (например, движение в грунте с визуализацией слоев пород пока не применяется).

Для создания и визуализации виртуальной модели местности с достаточно высокой степенью реалистичности требуется применение компьютерных программ, способных обрабатывать трехмерные объекты, «драпированные» («обтянутые») текстурой (растровыми кадрами или снимками). Все существующие программы, предоставляющие подобные возможности, могут быть разделены на 3 типа:

Тип А. CAD-пакеты, предназначенные для черчения или проектирования (не для картографии), содержащие встроенные функции для визуализации трехмерных объектов.

Тип Б. Программы для создания 3D-графики и видеоэффектов.

Тип В. Картографические программы.

CAD-пакеты (AutoCAD, MICROSTATION), как правило, не позволяют создавать полноценные модели местности, в силу того, что они не предназначены для этого, однако при необходимости в них можно создать трехмерную модель рельефа, драпированную текстурой, а также добавить в модель дополнительные объекты (дома, сооружения и пр.) Пакеты позволяют визуализировать модель с любого ракурса, либо вращать ее перед наблюдателем. Основным недостатком CAD-пакетов создания ВММ является чрезвычайная трудоемкость процесса, сложности с взаимном увязыванием растров, трехмерных объектов и пр. Подобные ВММ требовательны к ресурсам компьютера, и даже небольшая модель местности, например средняя карта масштаба 1: 200000 может оказаться громоздкой для ее обсчета на персональном компьютере. Кроме того, эти программы ограничены в своих возможностях и предоставляемых функциях.

Программы для создания трехмерной графики и видео (например, 3D-Studio MAX) не столь ограничены в функциях. В этих пакетах можно создать любую, сколь угодно близкую к действительности модель местности, хотя они специально не предназначены для выполнения картографических функций (не поддерживается привязка растров, проекции, послойное представление базы данных). К основным недостаткам этих пакетов относится невозможность облета местности в реальном времени, так как просчет каждого кадра может занимать от нескольких секунд до нескольких часов. Представляет затруднение создание обширных детальных моделей. Средняя карта в масштабе 1:200000 относится к большой модели. Качество графики очень высокое.

Картографические программы Virtual GIS, MultiGEN, ArcView 3D-Analyst позволяют текстурировать поверхности, наносить дополнительные объекты, проводить просчет сцены в реальном времени, поддерживать картографические системы координат и проекции. Потенциальные возможности программы ArcView 3D-Analyst сравнительно бедны, а качество и скорость обсчета сцен не велики. Из упомянутых программ MultiGEN, более богата возможностями, но затруднен обсчет больших, сложных схем. Возможности Virtual GIS меньше, однако она позволяет создавать наиболее крупные ВММ высокого разрешения, давая возможность обсчитывать их в реальном времени с хорошим разрешением. Сравнительная характеристика картографических программ приведена в табл. 1.

Дата добавления: 2014-01-03