Виртуальные геоизображения
Виртуальное моделирование - одно из новых направлений внедрения геоинформационных технологий в науки о Земле и смежные с ними социально-экономические науки. Виртуальные геоизображения воспроизводят реальные или абстрактные объекты и ситуации в программно-упраляемой среде и обеспечивают интерактивное взаимодействие с наблюдателем. Они сочетают в себе свойства карт, космических снимков, блок-диаграмм и компьютерных анимаций. Погружаясь в виртуальную среду, исследователь получает полную иллюзию полевых наблюдений и непосредственного доступа к объектам разного размера - от небольших участков местности до всей планеты.
Чаще всего виртуальное изображение понимается как изображение, построенное с помощью ГИС, а иногда виртуальное моделирование напрямую связывают с мультимедийными технологиями. По-английски «virtual» означает «фактический», «действительный» в смысле, близком к слову «реальный». А вот с французского «virtuale»
переводится как «возможный», «потенциальный», a «virtualite» означает «скрытую возможность». В русском языке понятие «виртуальный» толкуют как не существующий, но «возможный», «способный к действию»
эффект
виртуальности возникает тогда, когда трехмерное геоизображение становится
программно управляемым.
Видный американский картограф Гарольд Моельринг одним из первых
ввел понятие «виртуальная карта»,противопоставив его «реальной
карте».Различия между ними определяются двумя признаками:
во-первых, возможностью непосредственно видеть картографическое
изображение и, во-вторых, материально осязаемой формой существования
карты. В соответствии с этими признаками были выделены четыре
типа карт:
• Реальная карта (R) любая видимая карта, постоянно существующая
в материальной форме (при этом не важно, создана она вручную,
механически или с помощью компьютерных средств)
• Виртуальная карта 1-го типа (V-1) - непосредственно видимое
изображение, но временно существующее только в электронной
форме на экране компьютера
• Виртуальная карта 2-го типа (V-2) постоянно и реально существующая,
но невидимая карта, для визуализации которой необходимы
дополнительные преобразования
• Виртуальная карта 3-го типа (V-3) - карта, не принадлежащая ни
к одному из названных выше типов, но полностью готовая к преобразованию
в любой из типов.
Виртуальная реальность - это некое искусственное построение, модель объекта или ситуации, которая позволяет взаимодействовать с этим объектом или ситуацией, управлять ими, проигрывать какие-то задачи и принимать решения.
Четыре свойства, объясняющие различия обычной и виртуальной карты:
• компьютерная генерированностъ виртуальной модели, сочетающее в одном геоизображении свойств карты, перспективного снимка, блок-диаграммы и анимации
• возможность программного управления этим синтезированным геоизображением
• интерактивное взаимодействие с самим геоизображением и окружающей его виртуальной средой
• уменьшение свойств знаковости и условности геоизображения, придание ему черт реалистической «портретности» и «натуральности»
Можно считать, таким образом, что виртуальное геоизображение – это особая пространственно-временная модель реальных или абстрактных объектов и ситуаций, формируемая и существующая в программно-управляемой среде и создающая возможность для интерактивного взаимодействия с наблюдателем. Как любое геоизображение, оно предстает в графической образной форме, имеет проекцию, масштаб и обладает свойством генерализованности.
Стереомодели, которые используют при дешифрированиии цифровой фотограмметрической обработке снимков для построения цифровых моделей рельефа, составляют основу виртуальных геоизображений, хотя они, конечно, не программно управляемы. Анаглифические карты и снимки, физиографические карты, блок-диаграммы и фотоблок диаграммы - несомненно можно рассматривать как прообразы виртуальных геоизображений. Они сделались таковыми, как только стали программно управляемыми.
Свойства виртуальных геоизображений:
свойства традиционных карт- пространственно-временное подобие, содержательное соответствие,абстрактность, избирательность и синтетичность, наличие масштаба и метричностъ, наглядность, обзорность, однозначность и непрерывность, а так же: реалистичность,
• программная управляемость
• анимационность (динамичность)
• обновляемость
• многомасштабность и мультиуровенная генерализация - переход с
одного масштабного уровня на другой за счет изменения уровня
детальности и текстуры изображения
• многотемноеть - изменение тематического содержания модели
путем замены или комбинации картографических и фотографических
слоев
• мультимедийность - сочетание трехмерного изображения с плоской
картой или снимком, профилями, разрезами, фотографиями,
звуковым сопровождением, что обеспечивает высокую информативность
виртуальных геоизображений.
Наибольшее применение они получили в следующих сферах:
• 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
Область приложения виртуальных технологий неуклонно расширяется,
новейшие достижения компьютеризации быстро находят в них применение.
Виртуальная модель местности (ВММ) - модель местности, содержащая информацию о рельефе земной поверхности, ее спектральных яркостях и объектах, расположенных на данной территории, предназначена для интерактивной визуализации. ВММ позволяет обеспечить эффект присутствия на местности, может быть отображена в виде трехмерной статической сцены (3D-вид) или в режиме имитации полета над местностью, когда наблюдатель находится в точке с заданными координатами.
Программы:
Хорошим примером может служить технология «Виртуальные границы
» (Virtual Frontier™) [45], разработанная фирмой Northwood Geoscience
Ltd. Вначале по топографической карте строится цифровая модель,
затем - 3-мерное изображение местности, его можно окрасить в
цвета гипсометрической шкалы, совместить с фотоизображением ландшафта
и далее совершить облет полученного геоизображения
ESRI (США) разработала специальный очень удачный ГИС-
пакет Arc View® 3D Analist™. Это программное обеспечение обладает
большой гибкостью и многофункциональностью и в настоящее время
широко внедряется для создания вирутальных геоизображений городов,
горных выработок, инженерных сооружений и даже для моделирования
вполне реалистичных перспективных изображений материков и
других обширных участков нашей планеты. Программное обеспечение
3D Analist™ позволяет весьма эффектно представлять их под разными
ракурсами, обозревая словно с высоты орбитального полета. При этом
в специальном окне на экране компьютера приводится карта обозреваемой
области земного шара и указывается направление осмотра.
Веб-картография, Интернет-ГИС и геотелекоммуникация
веб картография это одно из направлений гис, призванное обеспечивать доступ к
пространственным данным через интернет. Наиболее простое применение интернет картографии
– поиск и получение необходимой картографической информации частным пользователем.
Важнейшей функцией интернет картографии является сбор и предоставление геоданных,
распределенных по всему миру. Профессиональные пользователи на основе сетевых сервисов
создают базу данных оцифрованной картографической информации. Направления разработок:
Развитие технологий работы с геоданными, создание специальных программных средств
для серверов где они хранятся и обрабатываются, пользовательских программ где они
анализируются и используются.
Стандартизация разнородной географической информации для полноценного и
эффективного использования геоданных на различных платформах и системах.
Повышение скорости обработки запросов, формирования и передачи картографических
изображений; повышение функциональности предлагаемых сервисов; улучшение систем
хранения больших объемов геоданных, повышение качества визуализации и т. д.
8-2 интернет-гис представляет собой систему способную представить пользователю требуемые
пространственные данные через html интерфейс, которая в начале своего развития предоставляла
развлекательный интерес и постепенно становится пригодной для профессионального
использования. По мнению тов. Берлянта интернет-гис это геотелеинформационная система,
использующая телекоммуникационные сети как средство передачи информации, доступа
к удаленным базам данныхи программным модулям для анализа, принятия решений и
презентации результатов. Главное достоинство интернет-гис заключается в предоставлении
в общее пользование «распределенной географической информации» (Брендон Плеве) –
разбросанной по разным точкам земного шара. Преимущество интернет-гис в представлении
всех сервисов через обычный интернет браузер, а не специальные коммерческие гис-оболочки.
Направления функционального применения интернет-гис по Тикунову:
справочно-информационное картографическое обслуживание
справочно-аналитическое картографическое обслуживание
тематико-картографическое обслуживание
визуально-картографическое представление цифровых баз геоданных в интересах их
распространения
Существуют клиентосторонние и серверосторонние технологии встраивания геоинформационных
функций в web технологии. Клиентосторонние технологии позволяют пользователю производить
манипулирование и анализ геоданных на мощностях собственного компьютера, при этом снимая
часть нагрузки с сервера. Преимущества:
пользователь получает больший контроль над обработкой данных
в зависимости от конфигурации пользовательского компьютера может возникнуть
выигрыш во времени обработки информации
пользователь получает от сервера необходимую информацию и ему больше не требуется
подключаться к серверу повторно для получения той – же нформации.
Недостатки:
большие объемы данных передаются по сети
необходимость наличия мощного пользовательского компьютера, способного
обрабатывать данные в приемлемые сроки
8-3 геотелекоммуникация это технический процесс передачи геоинформации и восприятия
ее человеком по цепочке от гис до пользователя, включая передачи метеоканала и
рекламу армянского вина (in medved’s honest opinion). По мнению тов. Берлянта суть
геотелекоммуникации заключается в реализации «трех желаний» геоинформатиков:
1. оперативная передача данных между исследователями
2. доступ к глобальным геоинформационным ресурсам
3. публикация собственных данных с целью заинтересовать потенциальных партнеров и
клиентов
Формирование
глобального
геоинформационного
пространства
входит
в
пятую
коммуникационную революцию. Кроме глобальной сети существуют региональные (научные сети
стран Европы), локальные (сети Новосибирского академгородка).