Скачать учебники

Тикунов В. С. Геоинформатика. Визуализация ВММ. Трехмерная статическая сцена (3D-вид). Облет в реальном времени. Объезд в реальном времени

Скачать полную версию учебника (с рисунками, формулами, картами, схемами и таблицами) одним файлом в формате MS Office Word Скачать книгу

Визуализация ВММ. В настоящее время наиболее популярными являются следующие способы визуализации трехмерных моделей местности:
A. Трехмерная статическая сцена (3D-вид).
Б. Облет в реальном времени.
B. Объезд в реальном времени.
Г. Запись полета по траектории с возможностью смены направления полета в любой момент.
Д. Запись полета в видеофайл без возможности изменения направления полета.

А. Трехмерная статическая сцена (3D-вид). Подобная визуализация является самой распространенной. ArcView 3D Analyst AutoCAD, 3D-Studio MAX, MultiGEN и прочие программы, упоминавшиеся выше, позволяют визуализировать модели местности (рельеф с нанесенными на него объектами). Данный вид визуализации не требует большой вычислительной мощности компьютера и может происходить в течение нескольких минут (3D-Studio MAX)

Б. Облет в реальном времени. Облет местности осуществляется в Erdas Imagine Virtual GIS по аналогии с полетом на вертолете т.е. возможна остановка, зависание и разворот на одном месте' однако направление полета при этом идет только вперед по направлению обзора — таким образом, смотреть вперед и лететь вбок нельзя. В MultiGEN существует целый набор моделей движения — аналогов ракеты, самолета, вертолета и даже летающей тарелки.
Данный вид визуализации наиболее требователен к ресурсам компьютера, так как для его реализации необходим просчет 15-25 кадров в секунду. Написание программ для обработки трехмерных сцен в реальном времени значительно сложнее, и потому реализовано только в двух из упоминавшихся программ — в Erdas Imagine Virtual GIS и MultiGEN. Кроме того, поскольку мощности современных компьютеров пока что недостаточны для полноценной визуализации неограниченных наборов данных, приходится прибегать к различного рода ухищрениям, позволяющим не просчитывать несущественно влияющие на вид сцены данные. При недостаточной мощности компьютера облет становится «рваным», количество кадров, отображающихся на экране за 1 с, начинает падать — с 15-25 до 1 кадра в секунду и менее.

Основными методами увеличения скорости обработки моделей и их визуализации являются следующие: 1) ограничение радиуса видимости; 2) понижение степени детализации модели; 3) уменьшение размера кадра; 4) сегментация; 5) применение TIN-моделей. Рассмотрим их более подробно.
1. Ограничение радиуса видимости позволяет не анализировать все данные модели, а ограничиваться частью, увеличивая скорость счета в несколько раз (на крупных моделях).
2. Понижение степени детализации модели. В ряде случаев степень детализации модели может оказаться излишне подробной. Такая ситуация может возникнуть при облете местности на большой высоте (когда отдельные элементы рельефа становятся меньше размера 1 пиксела кадра) или при разрешении модели, большем ее действительной наполненности данными — такая ситуация может возникнуть, если по векторным данным о рельефе карты масштаба 1:200 000 была построена регулярная модель рельефа с размером ячейки 30 м (см. выше). В этом случае уровень детализации может быть снижен в 3,3 раза (до 100 м), что увеличит скорость работы в 10 раз.
3. Уменьшение размера кадра. Уменьшение размеров кадра вызывает пропорциональное уменьшение времени, необходимого для вычислений. Так, изменение размера кадра с 800х600 до 1024х768 пикселов вызовет замедление работы в 1,63 раза. Для достижения необходимого эффекта «большого экрана» можно также применить следующий способ: понизить разрешение самого монитора (тогда картинка останется большой, слегка уменьшив детальность), либо просчитывать «широкоформатные кадры» — кадры, в которых отношение ширины кадра к его высоте равно не 4: 3, а 16 :9.
4. Сегментация. В настоящее время сегментация дает наиболее впечатляющий прирост скорости. Суть метода состоит в разбиении ЦМР и наложенных на нее растров на фактически независимые сегменты небольшого размера (512x512, 1024x1024, 2048x2048 пикселов). Для каждого сегмента записываются исходные данные с начальным разрешением, а также копии этих данных с разрешением, падающим в 2, 4, 8, 16 и более раз. При визуализации сцены сегменты, находящиеся близко от наблюдателя, визуализируются с полным разрешением, а сегменты, находящиеся дальше — со все понижающейся детальностью. Однако из-за влияния перспективы понижение разрешения модели с увеличением отдаленности от наблюдателя остается незаметным. Таким образом, изначальный объем данных фактически затрагивается лишь частично. Такой способ требует дополнительной подготовки данных, и реализован в настоящее время в Erdas Imagine Virtual GIS и MultiGEN.
5. Применение TIN-моделей как правило дает неоднозначный результат, зависящий от типа местности, степени ее регулярности и «разорванности» форм рельефа. Суть метода состоит в том, что изначальная регулярная модель данных разбивается на сеть мелких треугольников, после чего грани, угол между которыми становится меньше некоторой величины, сливаются в одну плоскость. Такой метод позволяет отображать только действительно важные формы рельефа, экономя память на больших однородных поверхностях (склонах, плоских участках). Однако в ряде случаев подобный подход не дает ощутимой экономии (крайне нерегулярная местность) либо приводит к вырождению рельефа. Алгоритмы визуализации нерегулярных моделей работают в несколько раз медленнее аналогичных алгоритмов для визуализации ЦМР регулярного типа. Кроме того, следует отметить, что ЦМР регулярного типа обычно выглядит более естественно, тогда как TIN-модель оставляет ощущение искусственности. Все это приводит к тому, что TIN-модели редко применяются при визуализации.

Совокупное использование первых четырех методов дает хорошие результаты, позволяя уже в настоящее время моделировать облет местности на вертолете с высоким пространственным разрешением рельефа и наложенных на него растровых карт либо космических снимков.

В. Объезд в реальном времени. Эта функция предлагается пользователям Erdas Imagine Virtual GIS и MultiGEN. Режим объезда в реальном времени отличается от облета в реальном времени только высотой расположения наблюдателя (при полете она может меняться а при объезде остается постоянной и очень малой — несколько метров над землей). Этот режим позволяет имитировать нахождение наблюдателя на земле без риска «врезаться» в нее при неаккуратном маневре. Методы ускорения просчета те же, что упоминались выше.

< Компоненты виртуальной модели местности. Векторные данные. Подписи.

Содержание книги "Тикунов В. С. Геоинформатика."

Визуализация ВММ. Запись полета. Использование специальных объектов. Использование специальных эффектов. Использование векторных объектов (Erdas Imagine Virtual GIS). Ориентирование на модели. >

Скачать полную версию учебника (с рисунками, формулами, картами, схемами и таблицами) одним файлом в формате MS Office Word Скачать книгу

При копировании информации обязательны прямые ссылки на сайт, а также на авторов книг.
Все книги являются собственностью их авторов и служат исключительно для ознакомления.
© Edu-Knigi.ru, 2011. © Дизайн и программирование от студии "ПСГ".