Виртуальное картографирование

Дальнейшее развитие геоинформационных технологий приве­ло к созданию изображений, сочетающих свойства карты, перс­пективного снимка, блок-диаграммы и компьютерной анимации. Такие изображения получили название виртуальных. Этот термин имеет несколь­ко смысловых оттенков: возможный, потенциальный, не существующий, но способный возникнуть при определенных услови­ях, временный или непродолжительно существующий, а главное — не реальный, но такой же, как реальный, неотличимый от реально­го. В машинной графике визуализация виртуальной реальности предполагает, прежде всего, применение эффектов трехмерности и ани­мации. Именно они создают иллюзию присутствия в реальном про­странстве и возможности интерактивного взаимодействия с ним.

В картографии виртуальные модели понимаются как изображе­ния реальных или мысленных объектов, формируемые и суще­ствующие в программно-управляемой среде. Как любое кар­тографическое изображение, они имеют проекцию, масштаб и обладают генерализованностью. Сама же виртуальная реаль­ность — это интерактивная технология, позволяющая воспроиз­водить реальные и (или) мысленные объекты, их связи и отноше­ния в программно-управляемой среде.

Считается, что отказ от условных знаков, стремление придать виртуальным изображениям «натуральность», объемность, есте­ственную окраску и освещение создает иллюзию реального суще­ствования объекта. Тем самым ускоряется процесс коммуникации, и повышается эффективность передачи пространственной инфор­мации.

Технологии создания виртуальных изображений моногообразны. Обычно вначале по топографической карте, аэро- или косми­ческому снимку создается цифровая модель, затем — трехмерное изображение местности. Его окрашивают в цвета гипсометричес­кой шкалы либо совмещают с фотоизображением ландшафта и далее используют как реальную модель.

Одна из наиболее распространенных виртуальных операций — «облет» полученного изображения. Специальные программные модули обеспечивают управление полетом: движение по избран­ному направлению, повороты, развороты, изменение скорости, показ перспективы. С помощью клавиатуры и джойстика (манипу­лятора в форме рукоятки с кнопками) можно выдерживать полет на заданной высоте, с установленной скоростью, над точками с заранее избранными координатами. Кроме того, предусмотрены возможности выбора состояния неба (облачности), тумана, усло­вий освещения местности, высоты Солнца, времени дня, эффек­тов дождя или снегопада и т.п. Модули редактирования позволяют дополнительно наносить новое тематическое содержание, менять текстуру местности, использовать цветные сетки и подложки, размещать надписи, выбирая размер и цвет шрифтов, добавлять тек­сты и даже звуки.

Крупномасштабные тематические виртуальные изображения дают довольно подробное представление о рельефе и ландшафте, геологическом строении, водных объектах, растительном покро­ве, городах, путях сообщения и т.п. Возможность интеграции раз­ной тематической информации в единой модели — одно из глав­ных достоинств виртуального изображения. Пролетая и «зависая» над горами, можно детально рассмотреть террасированность их склонов, провести морфометрические измерения, определить ха­рактер эрозионных и оползневых процессов, а двигаясь над город­скими территориями, — оценить особенности застройки и рас­пределения зеленых массивов, спроектировать размещение новых зданий и транспортных магистралей.

При виртуальном моделировании часто используют многоуров­невую аппроксимацию. По одной и той же цифровой модели рель­ефа, ландшафта или растительного покрова выполняют несколько аппроксимаций с разными уровнями детальности. Это позволяет не ограничиваться увеличением или уменьшением масштаба, а переходить при необходимости на иной уровень детальности. Так возникает своеобразная мультиуровневая генерализация.

Наибольшее применение виртуальные изображения имеют при решении таких практических задач, как мониторинг районов при­родного риска, строительство зданий и автострад, прокладка тру­бопроводов, оценка загрязнения среды и распространения шумов от аэропортов и т.п. Возможно использование аналогичных техно­логий в научных и учебных целях, например для создания средне- и мелкомасштабных виртуальных изображений, в том числе гло­бусов. На глобусах изображают, скажем, природную зональность земного шара, ход климатических процессов, сезонные измене­ния растительного покрова и ландшафта, миграцию населения, движение транспортных потоков и т.д. Сюжеты виртуальных тема­тических карт столь же разнообразны, как и в традиционном кар­тографировании.