3 - 2008

Москва в 3D: еще одна игрушка или инструмент?

Евгений Уральский

Почему человек стремится представлять информацию в виде трехмерной модели? Почему взрослых так увлекают рассматривание макетов и полет над трехмерными городами, а дети так увлеченно строят домики и замки из песка? Да ведь это самый привычный для нас вид информации! Не потому ли мы стремимся к созданию 3D-систем? Такие системы вначале просто вызывают восторг, и только потом становится ясно, что подобный инструмент — единственно возможный для решения многих важных задач.

В детстве я тоже любил строить домики, нравится мне этим заниматься и сейчас, только не в песочнице, а в 3D ГИС с использованием современных web-технологий. Наше предприятие, ГУП г.Москвы «ГНПП «Гранит-Центр», около 10 лет занимается разработкой ГИС на платформе Autodesk MapGuide. За это время на предприятии разработано множество систем, которыми пользуются специалисты органов исполнительной власти столицы.

Что же особенного в разрабатываемой нами 3D-«игрушке»?

Web-архитектура

Это требование было главным при проектировании. Система, с которой нельзя работать через Интернет, серьезно ограничивает возможности пользователей.

Автоматическое построение 3D-сцены

Создавая строение с помощью программы трехмерного моделирования, мы указываем определенные параметры объекта: высоту, ширину, материал, цвет и т.п. Все эти данные можно структурировать, а затем «научить» систему применять их при автоматическом создании объектов.

Автоматическое построение эффективно для типовых объектов. Что же касается уникальных строений (таких как церкви, соборы и т.п.), то их можно выполнять в специализированном редакторе и загружать в сцену готовые модели. Аналогичным способом объекты загружаются в проекте Google Earth.

 

Наша система создает трехмерную модель именно по такому принципу. Средством визуализации является AciveX Cortona VRML Client, встроенный в web-приложение. Язык VRML был специально разработан для отображения и взаимодействия с 3D в интернет-приложениях. VRML — это обычный текстовый формат, и автоматически формировать его можно с помощью любого удобного средства. В нашей системе средством формирования VRML-потока служит СУБД Oracle 10g.

Плюсы такого подхода:

  • целостность данных — все данные можно поместить на сервер, в централизованное хранилище, а затем изменять атрибуты или добавлять новые объекты с помощью различных прикладных интерфейсов для доступа к СУБД. При добавлении в систему нового строения или другого объекта это избавляет от необходимости обращаться к разработчику и получать заново всю модель, как бывает в случае использования локальных 3D-систем, представляющих собой закрытые Windows-приложения;
  • актуальность — модель всегда строится на основе промышленных баз данных. При изменении атрибутов (этажность, высота и т.п.), участвующих в построении объекта, результат сразу отражается на модели;
  • расширяемость — система спроектирована таким образом, чтобы при поступлении в хранилище данные применялись для визуализации модели. Например, если у нас есть только контур строения с информацией о высоте, то в модели мы получим «коробочку». Добавив к объекту текстуры фасадов, увидим в модели «коробочку» с текстурами. Указав для объекта подробную информацию об этажах, геометрии и т.д., получим соответствующую данным модель строения;
  • гибкость и совместимость — сейчас экспериментальный образец системы интегрирован в одну из наших ГИС, разработанную на платформе Autodesk MapGuide для префектуры Центрального административного округа г.Москвы. В модели можно свободно перемещаться, подниматься над строениями, летать, изменять скорость движения. При перемещении точки наблюдения клиент получает с сервера новые данные для формирования модели. Любой объект модели система позволяет отобразить с различным уровнем детализации, зависящим от настроек и расстояния от точки наблюдения. Кроме того, каждый объект может быть связан с базой данных ГИС: указав на него мышью, можно вывести на экран имеющуюся семантическую информацию. Щелчок мышью на объекте в 3D-сцене позволяет вызывать из основной ГИС экранные формы с дополнительной информацией об этом объекте. Интеграция с основной ГИС обеспечивает двусторонний обмен данными, синхронизацию положения карты с расположением точки наблюдения в 3D-сцене. Выбранный в модели объект будет автоматически выделен на двумерной карте, и наоборот.

 

Задачи, решаемые с помощью 3D-моделей

Используя 3D-модель, можно решать целый ряд задач в разных областях:

  • градостроительство — визуальный контроль и мониторинг объектов строительства и реконструкции;
  • архитектура — использование модели как основы при проектировании новых архитектурных объектов;
  • праздничное и информационное оформление города, размещение рекламных конструкций;
  • строительство дорог;
  • экология, мониторинг количества растительности и высоты деревьев;
  • наглядное отображение подземных сооружений и коммуникаций;
  • МЧС — обеспечение безопасности города;
  • отображение пространственных запросов в трех измерениях. Скажем, при моделировании пожара в высотном жилом комплексе можно отобразить с учетом рельефа все жилые помещения, находящиеся в границах доступности пожарных лестниц. Другой пример: в модели можно отобразить только те строения, помещения которых расположены на определенном расстоянии от коллектора метро.

 

В трех измерениях хорошо заметны ошибки габаритов, возникающие при проектировании объектов. Достаточно поместить такой объект в 3D-модель, чтобы понять, как он взаимодействует с другими объектами, что перекрывает, как виден из других точек.

Возможности современной вычислительной техники с каждым днем расширяются. И очень скоро большинство ГИС и картографических web-сервисов будет обеспечивать возможность работы с данными в привычном для нас трехмерном пространстве. Надеюсь, что в руках специалиста наша система станет полезным инструментом обработки больших объемов информации.


Евгений Уральский

Евгений Уральский

Главный специалист отдела разработки прикладного программного обеспечения ГУП г.Москвы «ГНПП «Гранит-Центр».

В начало В начало

САПР и графика 3`2008