Меню

Пещера 3d модель

Денисова пещера на Алтае — выдающийся природный и археологический памятник мирового значения. Регулярные раскопки здесь ведутся с 1982 г., выявлено более 20 культурных слоев, собрано более 80000 экспонатов.

Находки, сделанные в Денисовой пещере в 2008 г., привели к открытию новой эволюционной ветви в развитии человека [1]. Несомненную актуальность представляет сохранение информации об этом уникальном объекте с использованием современных методов 3D документирования: создание виртуальной (цифровой) 3D модели пещеры и наиболее интересных находок, визуализация результатов археологических исследований на основе созданной модели.

В августе 2012 г. было выполнено лазерное сканирование и детальная фотосъёмка пещеры. Было сделано 37 сканерных станций, полное облако точек содержит около 50 млн. точек. Затем по результатам лазерного сканирования и фотосъёмки была создана текстурированная полигональная модель. Модель содержит 88254 полигонов: 86000 – непосредственно пещера, 2254 – искусственные объекты (настилы, перила, лестницы). Разрешение текстуры составляет для разных участков от 30 до 100 тыс. пикселей на 1 кв м. поверхности модели. Таким образом, в результате выполнения проекта была создана детальная 3D модель пещеры, которая фиксирует её геометрию и внешний вид с высокой точностью.

Созданная 3D модель была привязана к археологической системе координат (АСК), которая используется археологами для пространственной привязки (фиксации местоположения) сделанных находок. Ось X АСК повёрнута на 62 градуса по часовой стрелке относительно направления на север, ось Y перпендикулярна оси X, ось Z направлена вертикально. Началом координат АСК является условная точка в пространстве недалеко от выхода из пещеры. АСК зафиксирована на объекте с помощью пяти реперов в стенах пещеры. Эти репера были отсняты в ходе сканирования. При обработке данных модель пещеры была переведена в координаты АСК, точность привязки составила около 5 см. Таким образом, была обеспечена возможность сопоставления созданной 3D модели с археологическими схемами, и непосредственного переноса массива имеющихся археологических данных в виртуальное пространство 3D модели.

Отдельно было проведено высокоточное лазерное сканирование, фотографирование и 3D моделирование нескольких образцов находок, сделанных в пещере (каменных орудий). Созданные модели предметов содержат порядка 50 тыс. полигонов. При их текстурировании использованы карты нормалей, полученные по более выскополигональным моделям (500 тыс. полигонов на предмет). Таким образом, была достигнута высокая визуальная реалистичность и детальность виртуальных моделей предметов, при относительно небольшом объеме модели и текстуры – что особенно важно для задач интерактивной визуализации в стерео режиме.

Для визуализации созданной 3D модели пещеры была создана интерактивная 3D презентация (программное обеспечение). Презентация реализована как в моно, так и в стерео режим отображения. Презентация обеспечивает визуализацию облака точек, 3D модели пещеры, 3D моделей находок, 3D моделей деревянных настилов, перил и лестниц, пространственного расположения находок в различных археологических горизонтах («облако находок»). Кроме того, реализована визуализация дополнительных данных: направлений на стороны света, осей и сетки АСК, местоположения реперов АСК. Поддержана возможность горизонтального среза виртуальной модели на любом уровне для удобства визуального анализа геометрии пещеры и расположения находок.

В презентации предусмотрено четыре окна: «Глобус», «Пещера», «Облако находок» и «3D модель находки», пользователь может переключаться между ними в произвольном порядке. В окне «Глобус» отображается виртуальный глобус с внедрённой на него трёхмерной моделью пещеры – таким образом, можно изучить расположение пещеры на местности и окружающий рельеф. В окне «Пещера» отображаются модели пещеры и других объектов. В окне «Облако находок» визуализируется только местоположение находок в археологических горизонтах. В окне «3D модель находки» отображаются модели отдельных предметов, с возможностью переключения между ними.

Созданные 3D модели и программное обеспечение могут использоваться как для презентационных, так и для исследовательских задач (например, визуального анализа стратиграфии и осадконакопления). Также презентация может использоваться для организации виртуальной экскурсии, в том числе, посредством общедоступного Интернет-ресурса. Это особенно актуально для Денисовой пещеры на Алтае, которая является труднодоступным для посещения объектом.

Офис: 620026, г. Екатеринбург, ул. Народной Воли, д.65, БЦ «НЕБО», офис 308\1

Офис: г.Кемерово

Офис: 350063, Краснодарский край, г. Краснодар, Кубанская Набережная ул., дом № 37, корпус 12, оф.42

Офис: 660077, г. Красноярск, ул. Алексеева, д. 49, ДЦ «Вертикали», офис 709

Офис: 127273, г. Москва, ул. Отрадная, д. 2Б стр. 9

Офис: 630132, г. Новосибирск, ул. 1905 года, д 85/1

Офис: г. Иркутск, ул. Красноармейская, д.7, офис 25

Офис: 443090, г. Самара, ул.Антонова-Овсеенко, д. 44Б, офис 709

Офис: 191014 Санкт-Петербург, Виленский переулок, дом 15, литера А

Офис: 355017, Ставропольский край, г. Ставрополь, ул. Мира, д.264а, оф.17

Офис: 625023, г. Тюмень, Бизнес-центр Golf Palace, ул. Харьковская, 75 к.1, офис 814 / 811 — Сервисный центр

ст. м. Алексеевская
129626, Москва, ул. Павла Корчагина, д.2.

Время работы:
c 9:30 до 18:00

Автор: Лаури Пилдре (менеджер по продажам компании 3D Technologies R&D)

Пещеры Пиуза – это система уникальных пещер, расположенная на юго-востоке Эстонии, в нескольких минутах езды на поезде от границы с Россией. Эти пещеры – результат ручной добычи кварцевого песка в период 1922 – 1966 гг., они представляют собой систему подземных галерей из песчаника с колоннами и арочными потолками, достигающими 10 м. в высоту. С 2006 г. пещеры были закрыты для посещения из соображений безопасности, и только одна маленькая, не представляющая опасности их часть доступна сегодня для посетителей. Компания 3D Technologies R&D провела сканирование пещер и создала виртуальную модель для туристов, используя новые интерактивные технологии.

Пещеры Пиуза стали важным туристическим аттракционом, поэтому местные власти решили найти способ их сохранить. Кроме того, в пещерах постоянно живут пять охраняемых в Эстонии видов летучих мышей. Компания 3D Technologies R&D (Таллин, Эстония) производит интерактивные программные приложения для 3D визуализации объектов. Специалисты компании создали решение, с помощью которого можно воспроизвести 3D модель системы пещер на сенсорном экране. Перед тем как пещеры были окончательно закрыты, с 3D Technologies R&D был заключен контракт на их однократное посещение для производства съемки.

Сканирование 20-километрового тоннеля за 3 дня

Для создания наиболее точной трехмерной модели пещер был необходим лазерный сканер. Так как пещеры состоят из колонн, они должны были быть отсканированы одна за другой, чтобы не пропустить ни одного, даже маленького уголка. По сравнению с традиционными методами съемки сканирование пещер создавало некоторые особые сложности. Что делало сканирование сложным процессом – это абсолютная темнота и низкие температуры: температура в пещерах держится на уровне + 5 °С круглый год. Тем не менее, съемка с использованием сканера Leica HDS3000 заняла всего три дня.

После сканирования облака точек были привязаны к системе координат, обработаны и преобразованы в триангуляционную модель. Затем они использовались для создания 3D модели пещер Пиуза. В дополнение к проведенному сканированию были сделаны фотографии пещер в высоком разрешении. Специалисты загрузили облака точек в программное обеспечение для создания 3D модели, на которую затем наложили фотографии и добавили текстурный рисунок. Оригинальная и детализированная 3D модель была текстурирована по технологии Normal mapping, что позволило выявить надписи, сделанные посетителями, и неровности на стенах.

Интерактивная 3D модель в режиме реального времени для посетителей

Пещеры были представлены в виде интерактивной 3D модели, по которой сегодня посетители могут «перемещаться» в режиме реального времени с помощью 32-дюймовой сенсорной панели. Стены пещер, оттенки песчаника и даже мельчайшие детали, вроде надписей на песке, сделанных предыдущими посетителями, отчетливо видны на компьютерной модели. Посетители могут прочитать дополнительную информацию о пещерах и совершить по ним виртуальный тур. Некоторые скульптуры, которые уже стали культовыми объектами, помечены иконками как достопримечательности, и туристы могут прочитать народные легенды о них.

На левой верхней части экрана подсвечена карта пещер с указанием текущего местоположения туриста на виртуальном маршруте. Тур помогает людям понять структуру и природу подземных галерей, несмотря на то, что в действительности они закрыты для посещения. Кроме того, тур иллюстрирует технологии добычи кварцевого песка, существовавшие в XX веке.

3D лазерное сканирование позволило сохранить наследие для туриндустрии и последующих поколений. Этот инновационный проект привлек внимание к туристическому центру, в котором теперь туристы могут совершить виртуальную прогулку по пещерам, не беспокоя летучих мышей. Кроме того, проект показал историческую значимость уникального объекта – пещер Пиуза.

Компания 3D Technologies R&D была основана в 2006 г. группой квалифицированных разработчиков программного обеспечения с целью развития платформы для визуализации 3D объектов в web-среде, а затем – создания ликвидных программных приложений для конечного пользователя, основанных на этой платформе.

Самым значительным проектом была разработка 3DMLW (3D Markup Language for Web) на платформе Open Source, которая позволяла представлять 3D объекты в режиме реального времени в браузере либо в пользовательских приложениях.

Ключевые продукты компании, основанные на 3DMLW, – это интерактивные приложения для 3D визуализации в режиме реального времени на сенсорных панелях. Эти приложения были созданы на основе предпочтений клиентов.

Смотрите так же:  Пещера прометея в кумистави

Клиенты 3D Technologies R&D – музеи, муниципалитеты, производители сенсорных панелей и все компании, которые получают доход от интерактивных 3D решений.

3D ДОКУМЕНТ — НОВЫЙ ТИП НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ДОКУМЕНТАЦИИ

Автор: А.В. ЛЕОНОВ, Ю.М. БАТУРИН | 04 Апреля 2013

Законодательство Российской Федерации определяет документ как информацию, зафиксированную на материальном носителе, с реквизитами, которые позволяют ее идентифицировать. Это определение выделяет два аспекта документа: технический и организационный. С технической точки зрения, документ тоже имеет двойственную природу — во-первых, это информация, зафиксированная на материальном носителе с достаточно большим временем жизни, чтобы обеспечить возможность ее длительного хранения и использования, во-вторых, документ является материальным объектом или системой таких объектов.

С организационной точки зрения, документ — это информация, снабженная реквизитами, то есть некоторым обязательным набором идентификаторов, который определяется законом или ГОСТом. Отметим, что объектом нормативно-правового регулирования являются системы документов, а не индивидуальные документы, поэтому в организационном смысле документ существует только как часть системы документов. Но и с технической точки зрения, каждый конкретный документ является системой формирующих его элементов, связей между ними, то есть обладает некоторой структурой. В данной статье речь пойдет о техническом аспекте документа.

Исторически, разнообразные способы фиксации информации на различных носителях использовались для сохранения текстов и рисунков. Принципиальный шаг вперед был сделан в XIX в. с изобретением фотографии, которая обеспечила возможность объективной фиксации изображения, полученного оптической системой, и фонографа, позволившего зафиксировать звук. Дальнейшее развитие техники в рамках этих идей привело к появлению киносъемки, которая по существу является динамической фотографией с синхронным звуком. Массовое использование фотографии, звукозаписи и киносъемки для сохранения информации привело к появлению понятий фото-, фоно- и кинодокументов.

Следующий важный переход произошел в конце XX в. с развитием общедоступной компьютерной техники. Одним из следствий «компьютерной революции» стало массовое создание, хранение и использование информации в цифровом электронном виде, что привело к появлению понятия электронного (цифрового) документа.

Сегодня мы являемся свидетелями очередного качественного продвижения: все шире применяются технологии фиксации информации об объектах в виде виртуальных (цифровых) 3D моделей. К таким технологиям относятся, прежде всего, лазерное сканирование, фотограмметрия, различные виды томографии, а также 3D моделирование. Виртуальная 3D модель сохраняет пространственные характеристики объекта (геометрию, текстуру, структуру и другие) в некоторой трехмерной системе координат, связанной с объектом. В этом состоит ее качественное отличие от фото- и киносъемки, сохраняющих двумерные изображения объекта.

Массовое создание и использование цифровых 3D моделей реальных объектов и процессов в качестве способа сохранения информации о них привело к появлению понятия 3D документа, которое употребляется в научной литературе, по меньшей мере, с 2007 г.

Важно подчеркнуть, что ни один из перечисленных способов фиксации информации об объектах не отменяет предыдущие, а дополняет их. Действительно, каждый из них имеет свои преимущества перед другими, но и свои недостатки. Поэтому на практике необходимо применять все доступные способы закрепления информации об объекте. В статье рассматривается структура 3D документов, обсуждается их отображение и восприятие, а также приводятся примеры 3D документов и основанных на них информационных систем.

Структура и отображение 3D документа. Информация о геометрии объекта может храниться в виде точечной или полигональной модели. Например, результатом лазерного сканирования является облако точек: текстовый файл, каждая строка которого определяет положение одной точки в пространстве (координаты x, y, z в некоторой системе координат). Если с помощью компьютера изобразить эти точки одновременно в трехмерном пространстве, они «оконтурят» поверхность объекта, и зритель увидит на экране виртуальную точечную 3D модель объекта. Геометрическая точность такой модели может быть очень велика, составляя тысячные доли процента от размеров объекта. Точечная модель не обеспечивает фотореалистичной визуализации и не удобна для анализа, поэтому на ее основе могут строиться полигональные 3D модели, в том числе текстурированные, с сохранением геометрической точности или с разной степенью огрубления. В полигональной модели поверхность объекта задается набором многоугольников (полигонов), обычно треугольников.

Структура объекта может быть представлена как в виде геометрии составляющих его элементов, так и в виде непрерывного распределения некоторого параметра (например, плотности). В последнем случае для хранения информации может применяться трехмерная матрица значений, в каждой ячейке которой задано значение параметра.

Виртуальная 3D модель позволяет зафиксировать и сохранить качественно больший объем информации о пространственных характеристиках объекта, чем текстовое описание, рисунок (схема), фото- и киносъемка. Особенно ярко это преимущество проявляется для крупных объектов со сложной геометрией и пространственной структурой. Поэтому цифровые 3D модели находят все более широкое применение, в том числе, в задачах научно-технической документации.

Как и любой электронный документ, виртуальная 3D модель объекта может быть связана посредством взаимных ссылок с другими типами электронных документов — текстовыми, графическими, аудио- и видеофайлами, сохраненными в базах данных или файловых системах, в том числе на удаленных серверах, доступных через интернет. Под 3D документом часто понимается не только 3D модель объекта, но и весь комплекс данных, представленный на основе этой модели. Таким образом, можно сказать, что с технической точки зрения 3D документ — это особо организованная информация, предназначенная для представления пользователю трехмерного (пространственного) визуального образа (3D модели) объекта или процесса, а также разнообразной дополнительной информации на основе этого визуального образа.

Для отображения цифровой 3D модели объекта на экране компьютера и манипуляций с ней используется соответствующее программное обеспечение — как и для любых других электронных документов. Существуют стандартные форматы 3D моделей, просмотр которых поддерживается многими свободно доступными программными средствами. Развитый 3D документ, включающий в себя набор взаимосвязанных 3D моделей и связанную с ними дополнительную информацию, может требовать специализированного инструментария для просмотра. Однако такой 3D документ может быть интегрирован с инструментарием его просмотра в единое пользовательское приложение (программу, которую пользователь устанавливает на свой компьютер) или веб-приложение (для просмотра через браузер). Таким образом, использование 3D документов на сегодняшний день практически не ограничивается возможностями современных персональных компьютеров, и связано лишь с теми техническими и правовыми решениями, которые принимают их авторы (производители).

Правовой режим 3D документа. Правовой режим 3D документов в российском законодательстве на сегодняшний день не определен. Это тема отдельного исследования, отметим лишь, что развитый 3D документ может объединять элементы с разными правовыми режимами. В частности, интеллектуальные права на 3D модель, связанные с нею данные и программный инструментарий могут принадлежать частным лицам или организациям, как российским, так и зарубежным. Порядок использования таких моделей, данных и программного кода может определяться как общими условиями части IV Гражданского кодекса Российской Федерации (или соответствующим законодательством других стран), так и различными лицензионными договорами, в том числе допускающими свободное или относительно свободное использование (GNU GPL, Creative Commons и другие). Объединение столь разнородных элементов в едином продукте (например, пользовательском приложении) может существенно затруднять четкую формализацию его правового режима. Тем не менее, мы обозначаем здесь эту важную задачу, которую необходимо решать.

Восприятие 3D документа. Основная информация из рисунка ли, из фотографии, из чертежа или виртуальной модели поступает через зрение. Несколько огрубляя ситуацию, будем говорить, что глаз — это часть мозга, имеющая выход вне черепной коробки. Именно мозг создает (или воссоздает) внешний мир (объективную реальность) в виде некоторого представления о нем, причем отсутствующие или не увиденные детали, будут включены в это представление самим мозгом. То, что мы «видим» посредством сложной физики формирования визуального образа, далеко выходит за пределы оптических способностей наших глаз: световые узоры (паттерны) на сетчатке (детекторе света) мозг перерабатывает в представления об объектах.

Двумерный (2D) рисунок состоит из линий, мазков, цветовых пятен, но они дают мозгу представление об изображенном трехмерном (3D) объекте. Инженеры умеют «читать» чертежи и даже радиоэлектронные схемы, весьма далекие от внешнего образа объекта — результат работы мозга в чистом виде. Фотография, безусловно, дает более точную картину, чем схема или картина художника, но менее интересна. Для фотографии все детали равнозначны, художник же может что-то выделить, обратить внимание исследователя на ту или иную деталь. В кинодокументах двойное движение оптических систем — глаз и объектива — позволяет дать более адекватное представление о глубине пространства. Стереоскопическая киносъемка обеспечивает еще более реалистичное представление об объекте за счет фиксации двух различных изображений, соответствующих левому и правому глазам наблюдателя.

Формат 3D документа позволяет зафиксировать намного более полную информацию о геометрии, структуре и внешнем виде объекта, чем набор чертежей или фото/кинодокументов. Более того, 3D документ позволяет пользователю самостоятельно «исследовать» объект: рассматривать 3D модель в разных ракурсах, менять параметры отображения, изучать связанную с визуальным образом дополнительную информацию. 3D документ может отображаться на экране как в моно-, так и в стереорежиме.

Смотрите так же:  Симеиз пещеры

Наибольший эффект «погружения» обеспечивается при интерактивном стереоскопическом режиме отображения, когда пользователь может свободно перемещаться в виртуальном пространстве модели и взаимодействовать с ней подобно взаимодействию с реальным объектом (технология «виртуальной реальности»). При создании и восприятии виртуальной модели зрительная система пользователя работает не с рисунками, чертежами, фотографиями, а с 3D моделью в виртуальном пространстве. Поэтому роль мускульных усилий, помогающих нам воспринимать третье измерение, возрастает по сравнению со зрительными ощущениями восприятия первого и второго измерения. При этом мускульные усилия глаз механически отличаются от усилий, привычных в реальном мире. Поэтому перед тем, как мы начинаем рассматривать 3D документ в стереорежиме, в течение нескольких десятков секунд (меньше минуты) требуется некоторая «настройка» глаз. Отметим, что характер искажений (модификаций), которые вносит мозг в восприятие виртуальных моделей при стереорежиме их отображения, пока не изучен.

Примеры 3D документов. В обзоре примеров 3D документов мы ограничимся направлением виртуального наследия (Virtual Heritage), наиболее тесно связанном с научно-технической документацией. Виртуальное наследие — это цифровые копии, модели памятников культуры и природных объектов. Идея виртуального наследия состоит в сохранении, фиксации информации об уникальных объектах, обеспечении широкого доступа к ней. 3D моделирование позволяет точно воспроизводить, а иногда и воссоздавать утраченные объекты и сохранять их для последующих поколений.

Первыми появились работы по виртуальному наследию в области скульптуры, архитектуры, археологии (виртуальные музеи и экскурсии, археологические и архитектурные реконструкции), затем по природному наследию (уникальные природные ландшафты, в том числе, находящиеся под угрозой необратимых изменений). Виртуальное наследие в области истории науки и техники, включая моделирование и виртуальную реконструкцию памятников техники — самая молодая область в этом ряду.

Направление виртуального наследия, 3D документирования уникальных рукотворных и природных объектов активно развивается в мире. Регулярно проводятся научные конференции по этой тематике, публикуются статьи в ведущих научных журналах. В фокусе внимания исследователей находится применение современных технологий (фотограмметрии, лазерного сканирования, томографии) для моделирования различных объектов, сравнение их эффективности, попытки применения созданных 3D моделей для научных задач (оценки состоянии объектов, численных расчетов), попытки создания информационных систем на основе коллекций 3D документов, развитие интерфейса таких систем.

Ряд отечественных разработок в этой сфере выполняется в Центре виртуальной истории науки и техники Института истории естествознания и техники им. С.И. Вавилова РАН (ИИЕТ РАН).

Виртуальная Шуховская башня. В качестве примера 3D документирования памятника техники можно привести проект по лазерному сканированию и 3D моделированию Шуховской башни на Шаболовке, выполненный в рамках развития Постоянно действующей выставки достижений РАН.
Радиобашня на Шаболовке, построенная в 1919—1922 гг. — всемирно известный памятник архитектуры русского авангарда. Сегодня ее чаще называют Шуховской башней, по имени ее создателя — выдающегося русского инженера В.Г. Шухова (1853—1939). В связи с 90-летним юбилеем башни в 2012 г. и 160-летним юбилеем В.Г. Шухова в 2013 г., в ИИЕТ РАН было принято решение о создании точной цифровой 3D модели башни.

Проектная и рабочая документация по башне практически не сохранилась, в Архиве РАН и РГАНТД находятся четыре разрозненных чертежа. В 1947 г. был выполнен подробный обмер конструкции башни. В последующих проектах 1973 и 1991 гг. основные геометрические размеры башни принимались в соответствии с обмером 1947 г. Эти сведения не отражают современного состояния башни: в частности, многие дополнительные элементы были установлены после 1947 г.

Для создания современной 3D модели башни в 2011 г. было выполнено ее лазерное сканирование, которое позволило зафиксировать геометрию конструкции с высокой точностью и пространственным разрешением. По облаку точек лазерного сканирования была построена полигональная 3D модель, точность которой составила около 1 см в единой системе координат (при высоте башни 160 м). Созданный 3D документ — виртуальная модель башни — сохраняет детальную информацию о шуховской гиперболоидной конструкции и обеспечивает доступ к этим данным для широкого круга исследователей.

Виртуальная Долина гейзеров. В качестве примера 3D документирования природного объекта можно привести проект «Виртуальная Долина гейзеров», выполненный при поддержке РФФИ (проект № 10-07-00407-а).

Долина гейзеров, расположенная в Кроноцком заповеднике на Камчатке — уникальный природный объект, одно из крупнейших гейзерных полей мира. В 2007 г. здесь произошел катастрофический оползень, изменивший рельеф территории и уничтоживший часть гейзеров. После оползня было принято решение о создании виртуальной 3D модели Долины гейзеров для сохранения информации о ней.

В результате проекта была создана модель территории высокого разрешения, внедренная на виртуальный глобус; каталог объектов с информацией о них, включая стереокино; пользовательское приложение для просмотра виртуальной модели и связанной с ней информации, свободно доступное для научных и образовательных целей. Таким образом, информация об уникальном природном объекте была сохранена в виде набора 3D моделей и связанной с ними информационной системы, что можно рассматривать как пример развитого 3D документа.

Виртуальная Денисова пещера. В качестве примера 3D документирования археологического памятника можно привести проект «Виртуальная Денисова пещера», выполняемый в рамках развития Постоянно действующей выставки достижений РАН.

Денисова пещера на Алтае — выдающийся природный и археологический памятник мирового значения. Регулярные раскопки здесь ведутся с 1982 г., выявлено более 20 культурных слоев, собрано более 80 000 экспонатов. Находки, сделанные в Денисовой пещере в 2008 г., привели к открытию новой эволюционной ветви в развитии человека.

В 2012 г. был начат проект по созданию виртуальной 3D модели пещеры: выполнено лазерное сканирование пещеры, ведется создание текстурированной полигональной модели. Построенная 3D модель фиксирует геометрию пещеры с высокой точностью. Модель привязана к археологической системе координат, что обеспечивает возможность ее сопоставления с археологическими схемами и переноса в модель массива имеющихся данных. На основе этой 3D модели планируется представить основные результаты 30-летних систематических археологических исследований в пещере, включая 3D модели наиболее интересных находок и информацию о них.

3D моделирование все шире применяется для фиксации информации об объектах, их документирования. Развитие технологий лазерного сканирования, фотограмметрии, томографии дало в руки ученым, инженерам, медикам новые мощные инструменты сохранения информации об объектах исследования в формате цифровых 3D моделей. Эти технологии качественно отличаются от прежних способов документирования объектов (текст, рисунок, схема, фото- и киносъемка), существенно расширяют возможности сохранения и дальнейшего использования информации о пространственных характеристиках объекта. Таким образом, можно говорить о появлении нового типа научно-технической документации: 3D документа.

Эта тенденция ставит ряд вопросов по организации архивного хранения и публичного доступа к 3D документам, а также их правовому режиму. Своевременный ответ на эти вопросы – одна из актуальных задач современного документоведения и архивоведения.

Полностью материал публикуется в российском историко-архивоведческом журнале ВЕСТНИК АРХИВИСТА. Ознакомьтесь с условиями подписки здесь.

Leonov Andrey Vladimirovich, Baturin Yuri Mikhaylovich. 3D document — the new type of the scientific and technical documentation

В статье рассматриваются особенности 3D документа — особо организованной информации, предназначенной для представления пользователю трехмерного (пространственного) визуального образа (3D модели) объекта или процесса, а также разнообразной дополнительной информации на основе этого визуального образа. В статье рассматривается структура 3D документов, обсуждается их отображение и восприятие, а также приводятся примеры 3D документов и основанных на них информационных систем.

3D document is specially organized information that is intended for presentation of a three-dimensional (spatial) visual image (3D model) of an object or a process to a user, as well as for presentation of different additional information on the basis of this image. The article describes structure of 3D documents, discusses their presentation and perception, and presents examples of 3D documents and information systems based on them.

Ключевые слова / Keywords

3D документ, 3D моделирование, виртуальное наследие. 3D document, 3D modeling, Virtual Heritage

Українська спелеологічна Асоціація

Форум офіційного сайту УСА

  • Темы без ответов
  • Активные темы
  • Поиск

3-х мерная модель пещеры с рельефом и текстурой поверхности

3-х мерная модель пещеры с рельефом и текстурой поверхности

Сообщение ngry » 30 окт 2019, 16:00

Пошаговая инструкция как сделать 3-х мерную модель пещеры с рельефом и текстурой поверхности на примере пещеры Байдар-Чокрак.

Подразумевается что работа будет выполняться на компьютере с операционной системой Windows, все те же действия можно выполнять и в других операционных системах, например Linux или Mac OS X, в этом случае будет немного отличаться ход установки необходимых программ и данных, однако основной принцип работы и выполняемые действия останутся такими же.

Необходимые программы и данные

  • Therion
    SAS.Planet
    GDAL
    Java
    TerrainTool
  • Установка и настройка программ и данных.
    Установка программ, оснащённых автоматическими инсталяторами не вызывает затруднений. Программы, идущие в архивах, и TerrainTool нуждаются в небольших дополнительных инструкциях.

    SAS.Planet. Архив с программой распаковывается в любом удобном месте. Стоит учитывать, что программа из интернета может скачать достаточно большое количество данных – растровых тайлов космо-снимков, карт, поэтому диск куда распакована сас-планета должен иметь запас свободного места.
    GDAL. Распаковываем архив, в любом удобном месте. Запускаем SDKShell.bat, в появившемся окне командной строки уже можно использовать единственно-необходимую нам программу преобразований координат gdaltransform.
    Java. После установки необходимо убедиться, что путь к программе java присутствует в переменной окружения PATH: Computer->Properties->Advanced System Properties->Environment Variables->System PATH. Если всё в порядке то запуск программы java в коммандной строке cmd.exe будет успешным, иначе нужно добавить путь к программе java в переменную PATH (у меня это C:\Program Files\Java\jre1.8.0_25\bin)

    Модель земной поверхности как результат работы проекта SRTM программа TerrainTool скачает из интернета сама. Способ получения данных земной поверхности проекта ASTER GDEM v2 описан на сайте программы TerrainTool. Вкратце: нужно зарегистрироваться на сервере , предоставляющем данные NASA и скачать нужные вам «гранулы» — участки земной поверхности размером 1х1 градус. Можно скачать нужные данные с торрента , или воспользоваться данными, которые для Крыма, Абхазии, Грузии или Лаоса скачал я (но пока не знаю где разместить примерно 1.5 гигабайт данных).
    Программа TerrainTool по-умолчанию располагает данные в папке C:\Users\ \.terraintool. Туда нужно положить нужные вам гранулы данных ASTER GDEM.

    Работа с данными топосъёмки
    Предполагается, что работа с программой therion усвоена на базовом уровне, в наличии имеется топосъемка пещеры в виде гео-привязанной нитки хода, и, очень желательно, замеров стен (лево-право-верх-низ). Наличие абрисов, плана, сечений, вертикальных проекций или разреза-развёртки желательно, но не обязательно. Чем больше данных имеется – тем точнее модель, однако для демонстрационных целей, достаточно и нитки хода со стенами.

    1. Экпорт нитки хода в гео-формат.

    В конфиг-файле к вашему проекту добавляем строчку, указывающую, что на выходе хотим получить kml-файл:

    Компилируем, файл baydar.kml появляется в директории проекта.

    2. Просмотр нитки хода и выбор участка земной поверхности для экспорта 3d-модели в программе Sas.planet.

    Запускаем Placemark Manager,

    добавляем нитку хода в базу данных сас-планеты: Placemark Manager->Import, указываем путь к файлу baydar.kml. В появившемся окне Import Parameters указываем путь импорта, по-умолчанию это New Category. Сас-планета представляет средства катологизирования ваших треков, точек итд, поэтому выбор пути импорта зависит от имеющейся у вас иерархии данных, пример моей организации на картинке ниже:

    Теперь с помощью инструмента Add Polygon

    рисуем прямоугольную область земной поверхности, которую мы захотим увидеть в качестве текстуры земной поверхности 3d модели. Для того чтоб прямоугольная область была «более прямоугольной», можно помочь себе, включив отображение границ тайлов, например 19-го уровня: View->Tile Boundaries-> For z19.

    После успешного завершения рисования прямоугольника (кликом левой кнопки мыши последовательно указываются положение его вершин) нажимаем на кнопку Add to Database

    сохраняем полученный гео-объект в вашей иерархии данных, не забыв дать ему осмысленное имя:

    3. Сохранение выбранного участка земной поверхности в виде гео-привязанного растра.

    Отискав в данных Сас-планеты нужный участок (у меня это только что сохранённый surface selection по пути Crimea\Baydarian Valley\Baydar\ в Placemark Manager), выбираем его и запускаем инструмент Selection Manager

    В появившемся окне, выбираем вкладку Download, выбираем слой (Yandex.Satellite) уровень детализации (19) и жмём Start.

    После завершения закачивания данных из интернета (в заголовке появившегося очередного окошка красуется надпись Download complete) можно переходить к экспорту. Кстати, таким нехитрым способом можно скачать в кеш программы нужные вам участки земной поверхности в автоматическом режиме, только не злоупотребляйте 🙂
    Вызвав ещё раз Selection Manager для нашего участка вокруг пещеры, выбираем вкладку Stitch, указываем уровень детализации (19), указываем путь к получаемому растру (с помощью проводника, нажав на кнопку . ), указываем что хотим получить файлы гео-привязки – ставим галочки напротив нужного формата (я выбрал tab для Map Info и map для Ozi Explorer):

    По завершению генерации гео-привязанного растра можно перейти к работе с данными digital elevation model, но пока открыта сас-планета, можно получить из неё дополнительно нужные в дальнейшем данные:
    а) линейные размеры участка (ширину и высоту)

    при помощи инструмента «линейка» (437.27 м ширина и 328.38 высота)

    б) координаты левого верхнего (северо-западного) угла выбранной области в формате deg.min.sec. Формат отображения координат устанавливается Settings->Options->View->Coordinate representation. Переместив указатель мыши в нужный угол считываем координаты внизу в статусной строке программы: N44?26’36.12” E33?47’48.08”. Эти же координаты можно получить при помощи сторонних программ или веб-страниц для конвертации формата координат, взяв данные из map- или tab- файла привязки для первой точки, но, получить их из сас-планеты в нужном формате, не прибегая к помощи дополнительных программ мне кажется более удобным.

    4. Создание модели поверхности в TerrainTool.

    Подразумевается, что java и данные поверхности успешно установлены (если это не так, программа подскажет чего не хватает).
    Запускаем TerrainTool из коммандной строки: java -jar TerrainTool.jar. Выбираем File->Lat/Long куда указываем координаты северо-западного угла нашей области:

    Жмём Ок. В Options выбираем SRTM+Aster, Autodownload. Переходим File->Create вводим в поля E-W range N-S range ширину и высоту выбранного участка в метрах, шаг сетки (Spacing) и точку привязки, в нашем случае – северо-запад (N-W). В Options Therion вводим epsg:32636 (это EPSG-код проекции UTM зона 36, куда попадает весь Крым) жмём Ok:

    Дождавшись создания модели поверхности видим окошко с результатом, где высота закодирована цветом:

    Жмём сохранить File->Save As. Указываем путь к получаемому файлу с данными поверхности в формате терион:

    Теперь всё готово для включения данных поверхности в генерируемый терионом 3d-файл.

    5. Интеграция данных поверхности и текстуры к проекту.

    Французы помогут создать 3D-модели Денисовой пещеры и других памятников археологии Сибири