"Панорама-Харьков"
Рус
Главная / Статьи

На главную страницу

Зачем нужны трехмерные модели

Толчевская А.Е., ООО "ГИСИНФО"

 

Есть много сфер деятельности, в которых при принятии управленческих решений необходимо хорошо представлять как выглядит сейчас определенная территория и как она будет выглядеть после реализации принятого нами решения. В таких случаях среди документов, которые изучаются перед принятием нужного решения, есть карта или план интересующей нас территории. Но эти документы описывают местность оперируя только двумя координатами, а геометрическому описанию нашего мира присуща и третья координата. Тогда на помощь приходит макет местности. Макеты территории используют архитекторы, военные, специалисты спасательных служб и многие другие, для кого важно иметь наглядное представление о местности. Однако у макета есть свои недостатки: он не позволяет детально представить значительные по площади территории, макет нужно подготовить заранее и его нельзя многократно изменять вслед за изменениями, которые происходят на местности с течением времени. А значит заменить его должен более современный и более мощный инструмент - компьютерные средства трехмерного моделирования местности.


Трехмерная карта территории. Демонстрация технологии компании КБ "Панорама"

Сегодня нам стали доступны компьютерные технологии, позволяющие не только увидеть как выглядит та или иная территория с нужной степенью детализации, но и смоделировать, как будет изменяться ее вид вследствие протекания каких-то процессов или реализации на практике принимаемых нами решений. Реализуемые в современных геоинформационных системах методы моделирования и визуализации трехмерных моделей позволяют:

А пользователю таких систем предоставляется возможность:


3D-модель г. Стокгольм. Демонстрация технологии от компании C3 Technologies

Трехмерные карты, созданные средствами ГИС, обеспечивают высокую наглядность и интерпретируемость данных, дают возможность наиболее полно передавать информацию об изменениях объектов и исследуемой среды с течением времени, а также позволяют реализовать ряд прикладных задач недоступных для решения с использованием традиционных двухмерных карт.

Где и для решения каких задач используются трехмерные модели местности?

 



Примеры 3D-модели зданий (КБ "Панорама")
 

Архитектура и строительство

Наиболее востребованы 3D-модели в архитектуре и планировании застройки городских территорий. Наличие 3D-модели населенного пункта значительно упрощает процесс анализа новых проектов и их оценки. Возможность наложения новых моделей на существующий ландшафт позволяет оценить взаимное влияние новых зданий и окружающих объектов еще на этапе проектирования. Интерактивные системы, которые позволяют наблюдать результаты влияния на городской ландшафт тех или иных изменений, являются эффективным средством планирования.

Создание трехмерных моделей городов может применяться для такого ряда целей:

  1. Анализ внешнего облика городской территории в случае реализации проекта застройки.
  2. Оценка влияния проектируемых зданий на архитектурный вид при планировании строительства в исторической части города.
  3. Презентация проектов застройки инвесторам и общественности.
  4. Оценка существующих и проектирование новых коммуникаций.

3d-моделирование населенного пункта позволяет реально представить расположение домов, дорог, коммуникаций, ландшафта. Трехмерные модели городов позволяют значительно упростить и облегчить ведение мониторинга городских объектов, мониторинга различных коммуникационных систем, транспортных систем, моделирование новых застроек, а также сохранение целостности старых. Так, например, трехмерная модель всех подземных и наземных коммуникаций (линии электропередач, газопроводные линии, подземные водопроводные системы и.т.д) позволит вести новую прокладку точнее и быстрее, зная, где идут пересечения с другими коммуникациями.


Подземные коммуникации в 3D-модели городской территории (КБ "Панорама")

Трехмерное моделирование в архитектурно-строительной отрасли позволяет повысить качество и скорость разработки проектов, увеличить рентабельность работ, минимизировать строительные и эксплуатационные риски, связанные с ошибками проектирования. С помощью этой технологии можно моделировать новые застройки и глобальные архитектурные сооружения ещё до их воплощения в реальность, тем самым оценить их расположение на местности с учётом рельефа местности.

Кроме того такие системы моделирования можно использовать в развлекательных и рекламных целях (например, для туристических фирм). Пользователям предоставляется возможность почти реально путешествовать по городам и интересным местам, которые находятся за несколько десятков километров от них. Таким образом туристические компании и владельцы различных развлекательных комплексов имеют возможность значительно повысить свою популярность. Кроме развлекательных и презентационных целей, технологии трехмерного моделирования можно использовать также и в научных целях (например, проводить различные исследования в области геологии, экологии, гидрогеологии и т. д.), проводя на них исследования, как технического так и социального характера.

 
Геология

Трехмерное моделирование различных геологических процессов происходящих в глубинах почв, а также мониторинг состояния недр имеет широкое применение в современном мире. Так, например, одной из важных задач геологии является задача ведения государственного мониторинга состояния недр - оперативная оценка состояния недр, прогноз изменения этого состояния во времени под воздействием динамично изменяющихся природных и техногенных факторов. Такую задачу можно производить с помощью трехмерного моделирования. Трехмерное отображение применяется для получения представления о геологическом строении среды и подразумевает создание некой модели послойного представления почв. Денная модель в трехмерном отображении поможет наглядно изучить состояние почв и спрогнозировать происходящие процессы, также поможет оперативно обследовать выявленные опасные и катастрофические изменения состояния недр и провести анализ по их предотвращению либо устранению.


Фрагмент 3D-модели верхнего слоя (КБ "Панорама")

Имея объемную цифровую модель, можно:

  1. построить разрез по любой вертикальной, горизонтальной или иной другой геометрии поверхности;
  2. выделить любое геологическое тело и рассмотреть его с любой точки (вращать, проникать вглубь так далее);
  3. строить объемные карты с показом литофаций и любых других характеристик (например, пористости, обводненности, геохимических характеристик, контуров рудных тел).

Еще одной популярной задачей геологии является трехмерное моделированиие мосторождения полезных ископаемых. Одним из полезных свойств 3D-моделей месторождений, с точки зрения геолога, является возможность построения по модели разрезов месторождения в любом желаемом направлении, спроектировать карьерную отработку залежей на месторождении. Такая модель значительно нагляднее сможет отобразить все основные особенности геологической структуры моделируемого участка месторождения.

На основе топологически-корректной цифровой карты месторождения и его трехмерной модели можно решать широкий круг задач, стоящих перед руководством и эксплуатационными службами предприятия:

Эта модель может быть использована и при подсчете запасов руды, металлов и других различных ископаемых в месторождении. С ее помощью могут быть решены многие вопросы проектирования очередных разведочных и выемочных подземных горных выработок.

 
Экология

Существует много проблем, связанных с региональной экологией, захоронение ядерных отходов и других вредных веществ, экологическая безопасность вдоль нефте-, газо- и амиакопроводов, загрязнение в районах крупных транспортных магистралей и вокруг промышленных объектов.

Технологии трехмерного моделирования позволяют:

  1. Оценить или спрогнозировать характер распространения загрязняющих элементов в грунте, в водной среде и разных слоях атмосферы.
  2. Выявить природные и исскуственные барьеры и проанализировать их влияние на распространения загрязняющих веществ.
  3. Учесть влияние рельефа на характер распространения загрязняющих веществ.
  4. Оценить возможности загрязнения территории в случаях аварий на трубопроводах, транспорте, промышленных предприятиях.
  5. Наглядно представить результаты оценки экологической ситуации.

Примером использования трехмерного моделирования в экологии является, например, моделирование экологических барьеров, препятствующих существованию и размножению некоторых видов растений и животных. Такие барьеры образовываются вследствие реализации проектов строительства автомагистралей, железных дорог, наземных трубопроводов, а также водных объектов. Вследствие чего происходит изоляция популяций животных и растений в пределах некоторой замкнутой территории. В этом случае 3D-модели помогают наглядно увидеть фрагментацию среды обитания, и как следствие принять необходимые меры по устранению возникших барьеров либо предупредить возникновение новых.

 
Черезвычайные ситуации

Особую актуальность 3D-технологии приобретают для моделирования развития черезвычайных ситуаций и оценки их последствий. Наводнения, лесные пожары и пожары на промышленных территориях, авариии на радиационно и химически опасных объектах, оползни, сели - все эти явления в ходе своего развития могут охватывать значительные территории, создавать угрозу населению либо угрозу возникновения аварии на других объектах, расположенных в зонах их воздействия, существенно изменять традиционную схему транспортных коммуникаций, и тем самым создавать препятствия для доступа аварийных служб или эвакуации населения.

В таких ситуациях актуальные трехмерные карты могут стать существенным подспорьем для принятия решений аварийными службами и спасателями. Трехмерная модель наиболее точно позволяет представить взаимное расположение объектов, их возможное влияние друг на друга и на характер развития ситуации. Что особенно актуально в случае черезвычайного проишествия в черте плотной городской застройки либо в промышленных зонах.

   
Моделирование наводнений (NEMAC)

Наличие трехмерной карты, позволяет:

  1. Оперативно оценить взаимное расположение объектов, их влияния на характер развития черезвычайной ситуации.
  2. Спрогнозировать возможный характер распространения опасного явления на данной территории.
  3. Оценить возможность возникновения новых аварий на коммуникациях и объектах, расположеных под либо в непосредственной близости к объекту, на котором развивается черезвычайная ситуация.
  4. Изучить возможность использования при необходимости находящихся рядом линий связи, энергоснабжения и водоснабжения.
  5. Проанализировать возможность оперативного доступа к аварийному объекту.
  6. Спроектировать резервные маршруты доставки к месту аварии специальной техники в случаях разрушения основных транспортных коммуникаций.
  7. Разработать маршруты эвакуации населения различными видами транспортных средств.
  8. Спрогнозировать возможный характер распространения опасного явления на данной территории.
  9. Проанализировать последствия черезвычайной ситуации.

 


Путешествие в г. Сан-Франциско (Microsoft)

Туризм

3D-моделирование территорий может поспособствовать развитию туристической сферы. Трехмерный вид местности на экране более понятен для людей, неискушенных в картографии, нагляднее и просто привлекательнее.

Размещение в Интернет трехмерной карты города либо курортной территории позволит:

  1. Эффектно представить город либо туристический объект их потенциальным посетителям
  2. Заинтересовать будущих туристов, проведя для них виртуальный тур и при этом акцентировав их внимание на самых привлекательных местах.
  3. Помочь им соориентироваться в незнакомом месте, так как уникальные своим обликом здания и объекты смогут служить для него ориентирами на местности.

Усилиями компаний Google, Microsoft, C3 Technologies и ряда других, занимающихся публикацией в Интернет трехмерных моделей городов, нам уже сейчас стали доступны виртуальные "путешествия" в самые разные уголки мира.

 
Обучение


3D-модели для военных учений (КБ "Панорама")

Трехмерные модели территорий уже сегодня находят широкое применение в подготовке различных специалистов. Они вкючаются в состав тренажеров для подготовки летчиков и водителей специальной техники, используются в ходе учений военными и специалистами различных силовых и спасательных служб.

Например, моделирование территории, над которой осуществляется учебный "полет", и особенно детальная модель аэродрома и прилегающей к нему местности, повышает реалистичность обучения, позволяет ознакомиться с определенной местностью и подготовиться к работе на ней.

С помощью трехмерной модели можно "оживить" изучение географии и истории, перенеся данные о состоянии, происходивших явлениях и события на трехмерные карты соответствующих территорий.

 

Есть еще множество других, не рассмотренных в этом материале сфер, где трехмерное моделирование может найти применение. Но в целом можно отметить, что в отличие от двухмерных объектов традиционных бумажных или цифровых карт, трехмерное изображение более привычно человеческому глазу и воспринимается более благосклонно. Трехмерное изображение не просто передает характеристики предмета или местности, оно приближает нас к реальности и создаёт ощущение сопричастности.

 

Использованы изображения с сайтов:


Другие материалы по теме на страницах сайта:

Касьянов О.В., Толчевская А.Е., Технология создания трехмерных навигационных карт

 

На главную страницу

Copyright: Касьянов О.В., 2007-2017
e-mail: info@panorama.kharkov.ua

bigmir)net TOP 100