Liu Xiaoshenga, Liu Chuanli - ВИВЧЕННЯ ТРИМІРНОГО ПРОСТОРОВОГО МОДЕЛЮВАННЯ ОБ’ЄКТУ
Автор:Ліу Хіаошенга, Ліу Цхуанлі (Liu Xiaoshenga, Liu Chuanli)
Автор перекладу (з англійської):А.А. Паршутіна
Джерело:School of Environmental & Construction Engineering, Jiangxi University of Science and Technology, 86 HongQi Road, Ганчжоу, Jiangxi
Традиційна двовимірна їхнографія може запропонувати велику кількість географічної інформації та функцій аналізу цієї інформації. Але через обмеження моделі даних, двовимірна система має непереборні недоліки. Насамперед, двовимірна система використовує плоскі фігури: точки, лінії та площини, щоб описати реальну сутність. Але оскільки тривимірний світ, традиційні двовимірні системи зберігають неповний опис багатовимірних просторових даних. Оскільки двовимірна система ґрунтується на символах, віртуальну реальність вона описує дуже абстрактно і не має ефективних засобів для перекладу географічних даних та результатів аналізу в інформацію, яка явно зрозуміла користувачам, тому застосування двовимірної системи у багатьох галузях промисловості значно обмежена.
Тому створення реальних та відчутних тривимірних просторових моделей об'єкта та реалізація реалістичного відтворення тривимірної місцевості через знання про географічні інформаційні системи та комп'ютерні науки є надзвичайно актуальною роботою.
Існують різні об'єкти місцевості, такі як гірські райони, дороги, будівлі та рослинність і т. д. Для реалістичної реконструкції об'єктивного світу в комп'ютері одним видом тривимірного моделювання цих різноманітних об'єктів не обійтися. В даний час існує чимало видів тривимірних моделей: об'ємна, поверхнева модель таі т.д. Однак створити універсальну модель, щоб задовольнити різні вимоги системи дуже важко.
Тривимірне моделювання рельєфу
У тривимірних ГІС реконструкції місцевості здійснюється за цифровою моделлю рельєфу (ЦМР), яка включає: модель контурної лінії, модель регулярної квадратної сітки (RSG) і модель тріангульованої нерегулярної сітки (TIN).
Відмінності цих трьох моделей представлені у таблиці 1.
Таблиця 1 - Характеристики моделей місцевості
Модель контурної лінії
Модель регулярної квадратної сітки (RSG)
Модель тріангульованої нерегулярної сітки (TIN)
Оскільки контур моделі не може показати користувачу інтуїціоністської характеристики місцевості, то TIN і RSG прийнято використовувати як метод тривимірного моделювання.
У порівнянні з TIN, RSG має наступні переваги: проста структура даних, менше пам'яті, зручний та ефективний аналіз та розрахунок, прямий метод моделювання і так далі. З іншого боку, RSGмає свої недоліки, наприклад, невідповідність між характеристиками місцевості та звичайних даних.
TIN повною мірою відбиває властивості місцевості. Цю модель даних використовують із моделювання грубого рельєфу місцевості. TIN також знаходить апроксимуючу поверхню, яка буде зручною для спрощення моделі місцевості. Звичайно, ці переваги призвели до складності зберігання даних через велику кількість інформації.
Побудова виконується у два етапи:
1. Створення TIN з дискретних точок висоти чи контуру;
2. Створення RSG з TIN шляхом інтерполяції.
Усю територію, модель якої потрібно створити, ділимо на окремі ділянки.
Таким чином, отримуємо ділянки з однаковим рівнем висот та ділянки, на яких є значні зміни рельєфу.
Далі здійснюється моделювання за допомогою TIN для районів, де місцевість значно коливається, та за допомогою RSG рівнинних ділянок.
Даний спосіб дозволяє об'єднати високу точність побудови та невеликий обсяг даних.
Для створення TIN можна використовувати різні способи. Наприклад, можна отримати цю модель з дискретних точок висот чи контуру.
Це завдання можна виконати за допомогою 3D-модуля програмного продукту ArcGIS.
Для моделювання найбільш реалістичної місцевості слід застосовувати алгоритм інтерполяції.
Після моделювання окремих ділянок за допомогою TIN або RSG їх необхідно зібрати воєдино, а потім застосувати алгоритм згладжування поверхні.
Впровадження методу інтеграції моделі регулярної квадратної сітки (RSG) та моделі тріангульованої нерегулярної сітки (TIN) більш точно описує місцевість, а також займає менше оперативної пам'яті.
Список використаної літератури
1. LIQingquan. Real-time acquisition, modeling і visualization of 3D spatial data [M]. Wuhan: Wuhan University book concern, 2003. 2. LI Zhilin, ZHU Qing. Digital Elevation Model [M]. Wuhan: Wuhan University book concern, 2000.3, pp.1-2. 3. TAN Renchun, JIANG Wenping. Data acquirement and modelling of building in 3D GIS[J] Engineering of Surveying and Mapping, 2003, 12(1). - 20-23. 4. ZHOU Xue-mei, Du Shi-pei. Research on Data Model Construction and Algorithm Design of 3D GIS Visualization [J]. Journal of Guizhou University of Technology (Natural Science Edition). 2003, 32 (4). – 55–58.