4. Vizualizacija u otvorenom softveru: VIRTUAL TERRAIN PROJECT

4.1. O projektu VTP

VTP (Virtual Terrain Project) je projekt u kojem je nastao softver čiji je cilj potaknuti stvaranje alata za jednostavno kreiranje bilo kojeg dijela stvarnog svijeta u interaktivnom trodimenzionalnom obliku (URL 3 ). VTP softver pomaže korisnicima da iz neobrađenih podataka - visina, točaka, vektora, tematskih slojeva, satelitskih i aerosnimki, kreiraju složeni oblik računalne simulacije pri kojoj korisnik ima iluziju da se kreće u virtualnom terenu. VTP softver radi na raznim operacijskim sustavima i ne zahtijeva posebno sklopovlje osim dobre grafičke kartice.

Postoje dvije osnovne aplikacije kreirane za 2,5D i 3D faze modeliranja: VTBuilder i Enviro. VTBuilder je alat sličan GIS alatima, a služi za uvođenje različitih formata geopodataka, njihovu obradu, te pripremu obrađenih podataka za vizualizaciju. Enviro je trodimenzionalna okolina, koja preuzima podatke obrađene u VTBuilderu i omogućuje korisniku interaktivnu trodimenzinalnu navigaciju kroz kreirani virtualni teren. U softver VTP ugrađeni su alati za izvršavanje raznovrsnih zadataka, uključujući i organizaciju trodimenzionalnih sadržaja modela.

Spomenute aplikacije namijenjene su korisnicima čiji je cilj kreirati vlastiti virtualni teren. Budući da je izvorni kod u cijelosti dostupan, razvojni programeri mogu osmisliti trodimenzionalnu okolinu prilagođenu specifičnom području primjene. Licenca je javna, te dopušta, pa čak i ohrabruje ljude da softver upotrebljavaju za vlastite potrebe i na taj način dodaju softveru novu vrijednost.

Otvoreni softver, kada se pokaže korisnim i upotrebljivim, stvara zajednicu korisnika koji brzo prepoznaju probleme i ulažu velike napore u pronalaženje najboljih rješenja. Ova zajednica predstavlja najviši stupanj besplatne podrške i jamči da softver neće biti napušten i izgubljen, što se često događa komercijalnim softverima kada licencna prava isteknu ili kada tvrtka završi sa poslovanjem. Dostupan izvorni kod, točnije otvorena licenca VTP-a, znači da svi korisnici posjeduju vlasnišvo nad softverom i slobodno odlučuju na koji način će koristiti, ili proširiti softver da najbolje zadovolji njihove potrebe.

Aplikacije VTBuilder i Enviro izgrađene su na grupi vrhunskih namjenskih programskih sučelja (Application Programming Interfaces) sa otvorenim pristupom. Prethodnih godina, namjenska programska sučelja VTP-a su sjedinjena i izgrađena na otvorenim namjenskim programskim sučeljima za specifična područja, uključujući GDAL (Geospatial Data Abstraction Library) za geoprostorno procesiranje i OSG (OpenSceneGraph) za trodimenzionalno automatsko iscrtavanje skica za stvaranje realističnijeg izgleda prikaza (engl. rendering). Mnoge od ovih biblioteka funkcija su usavršene i razvijene do stupnja koji zadovoljava, pa čak i premašuje mogućnosti zatvorenih softvera ( URL 4).

4.2. Izrada 3D modela upotrebom programa VTBuilder

Uobičajeni postupak upotrebe programa VTP može se podijeliti u nekoliko koraka. Neobrađeni podaci, prikupljeni iz raznih (javnih online ili komercijalnih) izvora, uvedu se u VTBulider ( Slika 39).

Iako podržava sve aktivne i zastarjele formate datoteka iz raznih domena, VTP je svojevremeno bio primoran osmisliti i neke nove formate. Na primjer, kada 1998. godine nije posojao kompaktan binarni format za razmjenu visinskih podataka, kreiran je BT format. Manjak djelotvornih standarda za pozicioniranje vegetacije doveo je do VF formata, a VTST format kreiran je za zgrade i ostale umjetno izgrađene građevine.

U VTBuilder-u podaci se iznova projiciraju u važeći hrvatski državni koordinatni sustav (Besselov elipsoid i Gauss-Kr ügerova projekcija) i razvrstavaju po slojevima (engl. layers). Uvođenje podataka moguće je izvršiti na dva načina. Odabirom naredbe Layer > Import Data otvara se dijaloški okvir u kojem se odabere tip sloja u koji će podaci biti uvedeni. Drugi način je odabrati željene datoteke i metodom povlačenja i ispuštanja premjestiti datoteke iz odabranog direktorija u prozor VTBuilder-a. U oba slučaja, u glavnom prozoru pojavit će se ovakav prikaz ( Slika 40):

Slika 40. Sučelje VTBuilder-a sa prikazom unešenih podataka

Datoteka DMV-a i ortofotoslike ranije kreiranih u VirtuoZo-u preuzeti su kao polazni podaci za izradu virtualnog terena. DMV se unosi u sloj Elevation, a ortofotoslika u sloj Images. Budući da VTBuilder zna kakvi tipovi podataka se nalaze u kojem sloju, može nad njima izvršiti operacije zasnovane na visokom stupanju geoprostornih zanja. Svakom sloju pridružena je datoteka na disku. Datoteke mogu sadržavati unešene ili izvorne formate.

Nakon što su unešeni podaci razvrstani po slojevima, moguće je izvršiti različite operacije, poput prevođenja poligona u zgrade sa odgovarajućim atributima, neobrađenih vektora u granice, vegetacije u instance drveća, itd. VTBuilder, između ostalih, nudi i alate za ponovno uzorkovanje (engl. resampling). Najprije se odabirom naredbe Area Tool > Set to Full Extents odabere područje koje želimo prikazati. Odabrano područje označeno je iscrtkanim linijama. Postupak smanjivanja ili povećavanja razlučljivosti slike izvršava se naredbom Area Tool > Merge and Resample Elevation. U dijaloškom okviru ( Slika 41) u polju Output: To File odabere se ime izlazne datoteke koja se u formatu BT sprema u podatkovnu stazu: C:/Program Files/VTP/Data/Elevation.

Slika 41. Dijaloški okvir za smanjivanje ili povećavanje razlučljivosti slike

Budući da osim konfiguracije terena želimo prikazati i neke druge sadržaje, te zbog toga što točka promatranje nije statična, potrebno je teren pojednostaviti s obzirom na kretanje kamere. Program nudi dvije metode za pojednostavljivanje terena kako bi se ostvarilo brzo automatsko iscrtavanje slike: dijeljenje terena (Terrain Tiling) i modeliranje razine detalja (Level of Detail).

Primjenom prve metode, površina terena dijeli se na određeni broj pravokutnika, a zatim se svaki od pravokutnika modelira u dvije ili više rezolucija. Kada se kamera nalazi unutar granica pravokutnika, koristi se najveća rezolucija terena. Udaljavanjem kamere, teren se predstavlja korištenjem sve generaliziranijih pravokutnika. Nedostatak ove metode je u tome što je jako teško postići da se rubovi pravokutnika idealno podudaraju.

Prikazivanje terena kontinuiranom razinom detalja ( Slika 42) omogućava nam automatsko iscrtavanje u "realnom vremenu" (najmanje nekoliko okvira u sekundi). Gustoću poligona uvjetuju dva čimbenika: kompleksnost donjeg terena i udaljenost kamere. Ovaj prisup, za razliku od metoda koje se baziraju na dijeljenju terena, proizvodi vjerodostojne terene.

Slika 42. Prikaz terena modeliranjem razine detalja (engl. Level of Detail)

Obrađeni podaci organizirano se pohranjuju na disku i spremni su za prikaz u Enviro-u.

4.3. Interaktivna vizualizacija 3D modela u programu Enviro

Nakon pokretanja Enviro-a, pojavi se početni prozor ( Slika 43) u kojem se odabere opcija Terrain Manager.

Slika 43. Početno sučelje Enviro-a

U Terrain Manager prozoru postoji samo jedna podatkovna staza: /Data. Označi se spomenuta staza, odabere se naredba Add Terrain i upiše ime terena. Zadani teren poprima novu definiciju i sprema se sa ekstenzijom .xml.

Učitane podatke Enviro prevodi u trodimenzionalnu geometriju i nudi korisniku mnoštvo mogućnosti za manipliranje virtualnim terenom - od odabira načina navigacije i točaka pogleda, do uređivanja prikaza, "sađenja" drveća, konstruiranja kuća, mjerenja udaljenosti i sl. Snimke iz raznih izvora moguće je projicirati na model. Realisičnost prikaza postiže se dodavanjem neba, vegetacije i sjenčanjem. Položaj Sunca i sjene računaju se pomoću složenih algoritama, a vegetacija je izrađena precrtavanjem trodimenzionalne geometrije biljaka. Osim vidljivih podataka, apstraktni podaci, poput granica i toponima, mogu se učitati iz tradicionalnih GIS formata i ucrtati odabirom jednostavnih linija ili kao trodimenzionalni tekst.

Početna lokacija kamere nalazi se u sredini terena s pogledom na sjever. Moguće je koristiti jednostavnu navigaciju pomoću miša za kretanje terenom ( Slika 44).