1.2.Сферы применения виртуальных моделей
Область создания виртуальных моделей на сегодняшний момент является одной из самых быстрорастущих областей информатики. Прибыль с создания виртуальных сред ежегодно увеличивается на 60%.
Основными сферами применения виртуальных моделей являются:
Архитектура, инженерное проектирование, гражданское, дорожное и гидротехническое строительство;
Воздушный, водный, наземный, подземный транспорт и навигация;
Создание тренажеров;
Моделирование катастроф и чрезвычайных ситуаций, в том числе с применением робототехнических устройств;
Военные учения;
Обучение и образование;
Медицина, в особенности хирургия;
Кино, телевидение и реклама;
Художественный дизайн, презентации;
Компьютерные игры, индустрия развлечений.
Виртуальные модели, являющиеся трехмерными динамическими участками местности, получили наибольшее распространение в сферах образования, обучения, моделирования природных процессов и явлений, телевидение и развлечение.
Особенно следует отметить возможность использования виртуальных геоизображений, как средств для наблюдения над природными процессами. Трехмерность и наглядность позволяет в более привычной форме воспроизводить какие-либо явления, упрощает восприятие, делает их понятнее для людей, не знакомых с процессом и не имеющих нужные навыки. Возможность напрямую взаимодействовать с созданной средой позволяет менять цель исследования прямо во время работы с моделью, без предварительного изменения всей программы.
В сфере образования, виртуальные геоизображения лучше двухмерных карт, так как они более привычны для современной молодежи, во время развития компьютерных игр и сферы развлечения в целом. Однако роль обычной карты все еще велика, так как она является наиболее простой формой отображения действительности, и в тоже время она позволяет производить нужные измерения и вычисления, которые пока еще невозможно произвести над виртуальными моделями.
В дальнейшем с развитием компьютерных технологий ожидается увеличение сфер применения виртуальных моделей и в частности геоизображений.
Глава 2. Особенности технологийвиртуального моделирования
2.1. Процесс моделирования
Основными этапами создания виртуального геоизображения являются:
Создание цифровой модели рельефа (рис 2.1);
Совмещение фотоизображения с рельефной моделью и получение фото-блок-диаграммы;
Нанесение знаковой нагрузки и надписей;
Цветовое оформление и редактирование всего изображения;
Выбор траектории движения или вращения модели;
Выбор кадров;
Расчеты промежуточных кадров для создания анимацаи;
Формирование внешних эффектов окружающей среды и средств взаимодействия с ними;
Визуализация;
Добавление мультимедийных эффектов.
Рис. 2-3 Создание виртуальной модели [3]
При создании виртуальной модели отдельные этапы, как добавление мультимедийных файлов или формирования окуржающей среды, могут отсутствовать, однако в зависимости от цели виртуальной модели могут присутствовать и другие стадии.
Особое место при создании виртуального геоизображения занимает создание анимации. При этом в основном используется интерполяция сцен по известным конечным кадрам. Кроме того в анимации присутствует и морфинг. Морфинг - технология в компьютерной анимации, визуальный эффект, создающий впечатление плавной трансформации одного объекта в другой [3].
Таким образом, виртуальная модель состоит из изображения объекта и окружающей его среды, средств их взаимодействия между собой и с наблюдателем, который может взаимодействовать со средой.
В результате проведения выше описанных этапов получается подробные крупномасштабные виртуальные изображения рельефа и ландшафта. Таким же способом может быть созданы модели геологического строения, водных объектов, растительного покрова, городов и т.п. Интеграция различной тематической информации позволяет детально рассматривать различные особенности среды и взаимоотношения между различными объектами.
При виртуальном моделировании нередко используется мультиуровенная аппроксимация (замена сложных полей совокупностью более простых), т.е. для отображения одного и того же объекта используется кривые различной формы и степени кривизны. Таким образом, работая с моделью возможен переход от одного уровня детальности в другой. Возникла своеобразная многоуровенная генерализация.
В настоящее время для разработчиков главным является решение практических задач при помощи моделей, таких, например, как мониторинг районов природного риска, строительство зданий и автострад, прокладка трубопроводов, оценка загрязнения среды и распространения шумов от аэропортов и т.п. Вполне возможно создание средне- и мелкомасштабных виртуальных геоизображений, показывающих, скажем, природную зональность Земного шара, ход климатических процессов, сезонные изменения растительного покрова и ландшафта, миграции населения, движение транспортных потоков и т.д. Сюжеты виртуальных геоизображений столь же разнообразны, как и при 'градационном тематическом картографировании.
Наиболее распространенной сегодня программой для моделирования виртуальных геоизображений является ArcView® 3D Analist™, которая способна создавать динамические трехмерные модели различной сложности.