I. Explorarea 3D a realităţii geografice folosind VTP. Primii paşi.

Introducere

VTP, o aplicaţie cu “vechime” în domeniu, ce trece peste peste limitările specifice Google Earth sau Virtual Earth, oferind utilizatorului control total asupra modului în care sînt afişate şi integrate informaţiile în cadrul scenei 3D. În continuare vom încerca să parcurgem paşii necesari pentru a construi şi explora o scenă 3D folosind instrumentele suitei VTP.

Datele brute

Pentru exemplificare vom folosi o serie date de rezoluţie medie, disponibile gratuit. În primul rînd vom avea nevoie de un model numeric altimetric de teren. Apoi vom folosi date satelitare pentru a obţine o textură potrivită. Ambele seturi de date pot fi obţinute gratuit de pe site-ul GLFC (Global Land Cover Facility) al Universităţii din Maryland. Folosind interfaţa ESDI (Earth Science Data Interface), de căutare şi descărcare a datelor, am selectat o imagine LANDSAT ETM+, din anul 2000, şi un model altimetric SRTM (Shuttle Radar Topography Mission), “tăiat” după scena LANDSAT (Figura 1).

Figura 1. Interfaţa Mapserver de căutare a datelor pe site-ul GLCF.

Deschiderea datelor cu VTBuilder

Modelul numeric altimetric de teren a fost descărcat în format GeoTiff şi poate fi deschis direct în aplicaţia VTBuilder folosind comanda Layer/Import data/Elevation (Figura 2) sau simplu, prin drag-and-drop.

Figura 2. Comanda de import a datelor în aplicaţia VTBuilder.

În cazul formatului de fişier GeoTiff, informaţia referitoare la sistemul de coordonate al datelor este stocată într-un header intern. În cazul în care aduceţi date dintr-un alt format de fişier, care nu conţine un asemenea header sau un fişier extern, tip .prj (Projection File), VTBuilder va cere să indicaţi manual sistemul de coordonate ale datelor. Rezultatul importului datelor de elevaţie ar trebui să fie similar cu cel din Figura 3.

Figura 3. Afişarea MNAT-ului în VTBuilder.

Imaginile satelitare distribuite prin GLCF vin tot în format GeoTiff, doar că fiecare bandă spectrală este stocată separat. În acest fel se face economie la lăţimea de bandă, utilizatorul putînd descărca doar benzile de care este interesat, introducînd însă şi o procesare suplimentară, necesară pentru a aduce benzile într-un singur fişier. Imaginile LANDSAT ETM+ (Enhanced Thematic Mapper Plus) sînt compuse din 8 benzi spectrale, caracteristicile fiecăreia fiind listate în Tabelul 1:

Banda	Domeniu	Interval spectral (microni)	Rezoluţie (metri)
Banda 1	Albastru (vizibil)	0.45-0.52	30
Banda 2	Verde (vizibil)	0.53-0.61	30
Banda 3	Roşu (vizibil)	0.63-0.69	30
Banda 4	Infaroşu apropiat	0.75-0.90	30
Banda 5	Infaroşu mediu	1.55-1.75	30
Banda 6	Infaroşu termic	10.4-12.5	60
Banda 7	Infraroşu mediu unde scurte	2.09-2.35	30
Banda 8	Pancromatic	0.52-0.90	15

Tabelul 1. Caracteristicile benzilor spectrale ale imaginilor LANDSAT ETM+.

Combinarea benzilor nu poate fi realizată în cadrul suitei VTP, fiind necesară utilizarea unei aplicaţii de prelucrare a imaginilor satelitare sau chiar a unei obişnuite aplicaţii de editare grafică. Utilizatorul mai poate opta pentru imbunătăţirea rezoluţie spaţiale a imaginilor LANDSAT prin fuzionarea benzilor 1 – 7 cu banda 8. Această operaţiune poate fi realizată în aplicaţiile specializate de prelucrare a imaginilor satelitare (Ex: ERDAS Imagine, Envi, OSSIM, ILWIS). Rezultatul importului datelor satelitare în VTBuilder ar trebui să fie similară cu cea din Figura 4.

Figura 4. Afişarea imaginii LANDSAT (combinaţie spectrală 5-7-3) în VTBuilder.

O alternativă comodă la utilizarea datelor descărcate via FTP şi stocate local, o reprezintă accesarea acestora prin intermediul serverelor de servicii WMS (Web Map Services). Cel mai cunoscut serviciu WMS, pentru imagini LANDSAT, este oferit de NASA (http://wmt.jpl.nasa.gov/wms.cgi). VTP oferă suport nativ pentru accesarea datelor via WMS.

Re-eşantionarea şi salvarea datelor

Pentru a putea fi integrate şi vizualizate în Enviro, datele trebuiesc salvate în formate compatibil. Pentru aceasta este necesară definirea unei zonei de interes. Aceasta poate fi definită automat la extinderea maximă a unui strat anume sau a tuturor straturilor încărcate în VTBuilder (Figura 5), manual, prin introducerea coordonatelor (Figura 6), sau interactiv, prin trasarea cu mouse-ul pe ecran (Figura 7) .

Figura 5. Comenzile de definire a zonei de interes în VTBuilder.

Figura 6. Definirea manuală a zonei de interes în VTBuilder.

Figura 7. Definirea interactivă a zonei de interes în VTBuilder.

O dată stabilită zona de interes, se poate apela comanda Merge and Resample Elevation din meniul Area Tool, pentru salvarea MNAT-ului în format .BT. Acesta trebuie plasat în sub-folderul Elevation din cadrul spaţiului de lucru VTP (Ex: C:\Program Files\VTP\Data). Pentru a putea beneficia de avantajele utilizarii algoritmilor de gestionare continuă a nivelulul de detaliu (CLOD – Continuous Level of Detail) va trebui să bifaţi opţiunea Size Constrain (Figura 8).

Figura 8. Fereastra de salvare a MNAT-ului în format BT.

Comanda Merge and Resample Imagery face acelaşi lucru dar pentru imagini satelitare sau hărţi. Acestea vor fi salvate în folderul GeoSpecific. Formatul poate fi JPEG, BMP sau TIFF. Ca şi în cazul MNAT-urilor, este necesară bifarea opţiunii Size constrain (Figura 9).

Figura 8. Fereastra de salvare a imaginilor.

Construcţia scenei 3D

Următorul pas îl constituie crearea fişierului de configurare (format XML). Enviro va folosi informaţiile din acest fişier pentru iniţializarea scenei 3D. Crearea fişierului se poate face cu ajutorul unui editor de text sau folosind interfaţa Enviro. La final, fişierul va fi stocat în folderul Terrains. Adăugarea unui fişier de configurare nou, folosind interfaţa Enviro, se face din cadrul ferestrei Terrain Manager (Figurile 9 – 10).

Figura 9. Accesarea ferestrei Terrain Manager.

Figura 10. Crearea unui fişier de configurare nou.

Fişierul de configurare nou creat va fi adăugat la lista fişierelor existente. Editarea acestuia poate fi făcută prin apăsarea butonului Edit Parameters. De aici (fereastra Terrain Creation Parameters) pot fi modificaţi parametri referitori la elevaţie (selectare MNAT, factor de exagerare, algoritm LOD), textură, vegetaţie, structuri (clădiri, garduri, stîlpi), cameră, vectori, etc. Pentru început vă recomandăm atribuirea unui nume scenei, folosind caseta Name .

Adăugarea MNAT-ului

Selectarea MNAT-ului, salvat anterior cu VTBuilder, se face folosind folosind caseta Grid Filename, din tabul Elevation. Tot din această casetă se poate stabili factorul de exagerare verticală (opţiunea Vertical Exaggeration) şi algoritmul de gestiune a nivelului de detaliu (Terrain LOD Method – noi vă recomandăm metoda selectată în mod implicit, şi anume Rottger).

Figura 11. Caseta de editare a datelor de elevaţie.

O dată selectat, modelul numeric altimetric de teren poate fi vizualizat în Enviro. În lipsa unei texturi, priveliştea nu ste una spectaculoasă, dar ne permite să observăm modul în care Enviro gestionează nivelul de detaliu (Figura 12).

Figura 12. Vizualizarea MNAT-ului în Enviro (mod Wireframe).

Adăugarea texturii

Pentru a face scena ceva mai atractivă, vom merge mai departe pentru a adăuga o textură. Parametrii de configurare a texturii se găsesc tot în caseta Terrain Creation Parameters, în tab-ul Texture (Figura 13).

Figura 13. Caseta de configurare a texturii.

Se poate opta pentru generarea unei rampe artificiale (opţiunea Derive texture from elevation Figura 14).

Figura 14. Vizualizarea în Enviro cu textură artificială, derivată din MNAT.

Sau, aşa cum intenţionam de la început, se poate folosim textura derivată din imaginea LANDSAT (Figura 15).

Figura 14. Vizualizare în Enviro, folosind textura derivată din imaginea LANDSAT.

Adăugarea de etichete

VTP oderă suport pentru adăugarea de etichete în cadrul scenei tridimensionale. Un bun exemplu în acest sens, care ar face scena mai explicită, îl reprezintă numele localităţilor. Cea mai buna sursă gratuită pentru toponime este portalul geonames.org. De aici, datele pot fi descărcate şi încărcate relativ uşor într-o aplicaţie GIS. Pentru exemplul nostru am filtrat baza Geonames, reţinînd doar localităţile. Adăugare acestora în scena 3D se face din fereastra Terrain Creation Parameters, tab-ul Abstract Layers (Figura 14). În prealabil, fişierul sursă pentru etichete (format ESRI Shapefile, tip punct) trebuie copiat în sub-folderul PointData din cadrul spaţiului de lucru VTP (Ex: C:\Program Files\VTP\Data\PointData).

Figura 14. Caseta Abstract Layers.

Modul în care vor fi afişate etichetele poate fi controlat din caseta Feature Style, apăsînd butonul Style. Printre parametrii ce pot fi modificaţi se numără: culoarea, cîmpul ce va fi folosit pentru etichetare, înălţimea la care se afişează eticheta, înălţimea etichetei, font-ul etc. (Figura 15).

Figura 15. Caseta Feature Style.

Rezultatul poate fi observat în Figura 16.

Figura 16. Vizualizarea în Enviro a etichetelor obţinute din baza de date Geonames.

Navigarea în cadrul Enviro

Utilizatorii se pot deplasa cu uşurinţă în cadrul scenei 3D, folosind doar mouse-ul. Enviro oferă mai multe stiluri de navigare predefinite:

• Normal Terrain Flyer (Navigaţie normală)
• Flyer with Velocity (Navigaţie accelerată)
• Grab-Pivot (Rotire punctuală)
• Panoramic Flyer (Rotire panoramică)

Noi vă recomandăm stilul Normal Terrain Flyer, cel selectat în mod implicit (Tabelul 2)

Buton mouse	Gest	Descriere
		Click şi menţinere apăsare buton mouse stînga
		Click şi menţinere apăsare buton mouse dreapta
		Click şi menţinere apăsare simultană buton mouse stînga şi buton mouse dreapta

Tabelul 2. Stilul de navigare Normal Terrain Flyer.