Funkcjonalność 3D

Dane 3D – informacje ogólne

W celu wykorzystania funkcjonalności 3D oprogramowania Global Mapper, przetwarzane dane muszą posiadać przypisane wartości wysokości bezwzględnych lub względnych. Zarówno obiekty wektorowe, jak
i odpowiednio sformatowane warstwy rastrowe mogą zawierać wartość "Z" i mogą być modelowane
w perspektywie trójwymiarowej. Najpopularniejszą operacją przetwarzania danych 3D jest generowanie powierzchni terenu, która jest podstawą wielu funkcji analizy aplikacji Global Mapper. Jako przykład można wymienić wyznaczanie zlewni, czy też modelowanie poziomu wody.


Źródła danych 3D

Podobnie jak w przypadku standardowych formatów danych rastrowych i wektorowych, istnieje wiele źródeł danych wysokościowych lub 3D. Funkcja pobierania danych online programu Global Mapper zapewnia dostęp do kilku zestawów danych, które można pobrać bezpłatnie lub za pośrednictwem subskrypcji
z serwerów wymienionych dostawców danych. Global Mapper obsługuje również dziesiątki innych istniejących formatów danych wysokościowych, takich jak MNT oraz plików Arc/Info Grid, które importowane są za pomocą polecenia importu. Proste pliki tekstowe, które zawierają wartości współrzędnych wraz
z wysokościami można importować za pomocą polecenia menu Plik->Otwórz plik tekstowy ASCII Generic. Natomiast dane LiDAR (Light Detection and Ranging) mogą być importowane i przetwarzane
w celu stworzenia modelu powierzchni terenu o wysokiej rozdzielczości.


Tworzenie map terenu z obiektów wektorowych 3D

Proces generowania rastrowych warstw wysokościowych z obiektów wektorowych, które zawierają wartość wysokości wymaga griddingu danych. Procedura ta zazwyczaj następuje podczas importu pliku tekstowego XYZ lub pliku LiDAR. Aby utworzyć siatkę wysokościową wybranej warstwy należy kliknąć prawym przyciskiem myszy w Menadżerze warstw i wybrać polecenie SIATKA lub jeśli griddingowi poddawane jest kilka warstw opcję Utwórz siatkę wysokościową na podstawie danych wektorowych 3D. W obu przypadkach pojawi się okno dialogowe tworzenia siatki wysokościowej, który oferuje wiele opcji do konfigurowania procesu griddingu. Ustawienia i preferencje 3D Domyślnie warstwa wysokościowa będzie wyświetlana przy użyciu wielokolorowego cieniowania atlas, choć istnieje kilka dodatkowych opcji dostępnych poprzez listę rozwijaną Modułu cieniowania w pasku narzędzi. Możliwe jest podkreślenie cech terenu poprzez dobranie stosownego cieniowania.

Okno tworzenia siatki wysokościowej

Wizualizacja map w postaci modelu 3D

Dodatkowe okno mapy w programie Global Mapper zapewnia możliwość wyświetlania wszystkich danych wysokościowych jako trójwymiarowego modelu. To okno jest otwierane za pomocą ikony Pokaż widok 3D na pasku narzędzi. Wiele z funkcji zbliżania i oddalania w widoku mapy 2D jest dostępnych w oknie 3D. Dodatkowe narzędzia pozwalają na pionowe wyeksponowanie powierzchni terenu, czy zmienianie perspektywy w odniesieniu do poziomu wody. Okno 3D zawiera również funkcję, która pozwala na zapisywanie bieżącego widoku 3D jako obrazu.

Okno widoku 3D danych wysokościowych

Przetwarzanie danych LiDAR

Dane LiDAR (Light Detecting and Ranging) wykorzystywane są jako surowiec do tworzenia bardzo dokładnych odwzorowań powierzchni terenu lub innych, pochodnych warstw. W swoim oryginalnym formacie, dane LiDAR to seria ściśle rozłożonych punktów, z których każdy zawiera dokładne współrzędne, wysokość, klasę obejmującą dany typ obiektu (ziemia, roślinność, budynek, itp.) oraz kilka dodatkowych atrybutów. Poprzez ostatnio wprowadzone nowości w aplikacji Global Mapper, zwiększyło się wsparcie zarówno dla standardowych plików LiDAR (.las), jak również skompresowanej wersji tego formatu (.laz). Moduł LiDAR, jako opcjonalny dodatek do programu, oferuje zaawansowane narzędzia do przetwarzania danych LiDAR.

Dane LiDAR są importowane przy użyciu standardowej procedury importu (Ctrl + O), jednak okno dialogowe Opcji importu jest unikalne dla tego formatu. Poprzez to okno, dane mogą być filtrowane, pobierane i jeśli to konieczne, bezpośrednio poddawane griddingowi, unikając konieczności renderowania danego punktu. Jeśli zostanie zaimportowana chmura punktów i rzeczywiste wartości kolorów nie zostaną przypisane do każdego punktu, to punkty odziedziczą kolory aktualnie wybranego modułu cieniowania
i będą odzwierciedlać wartości wysokości. Kolory punktów mogą być zmieniane, aby reprezentować inne zmienne np. klasyfikacje lub intensywność. Specyficzna dla tego formatu jest funkcja edytowania, która jest dostępna poprzez kliknięcie prawego przycisku myszy i wybraniu na mapie jednego lub więcej punktów LiDAR.

Tworzenie powierzchni terenu z wczytanych danych LiDAR polega na zastosowaniu standardowych narzędzi griddingu programu Global Mapper. Dzięki temu wszelkie analizy cechują się wysoką precyzją.


Funkcje analizy 3D

Program Global Mapper oferuje wiele narzędzi analizy, które wykorzystują wczytane warstwy wysokościowe lub terenu. O ile nie zaznaczono inaczej narzędzia te dostępne są w menu Analiza:

Modelowanie zlewni To narzędzie jest wykorzystywane do wyznaczania potencjału terenu względem przepływu wód poprzez obiekty liniowe, które reprezentują strumień oraz poprzez obiekty obszarowe, które obejmują zlewnie. Profil ścieżki/widoczność bezpośrednia Profil ścieżki jest przekrojem widoku terenu wzdłuż zaznaczonej linii. Analiza widoczności bezpośredniej możliwa tylko dla jednego odcinka , pokazuje, jakie przeszkody zasłaniają widok lub transmisję ścieżki z jednego końca linii do drugiej. Analiza widoczności Narzędzie analizy widoczności określa, które obszary są widoczne lub, które znajdują się w zasięgu transmisji o określonej lokalizacji. Opcje takie jak zakres azymutu, odległość, czy wysokość punktu mogą być dostosowane przez użytkownika. Symulacja wzrostu poziomu wody/powodzi W oparciu o wybrany obszar lub obecny poziom morza, narzędzie to określa obszary, które są narażone ze względu na wzrost poziomu wody. Generowanie izolinii Tworzenie warstwic jest jedną z najbardziej użytecznych funkcji dla danych wysokościowych. Okno dialogowe Generowanie izolinii umożliwia wyznaczanie interwału pomiędzy warstwicami, tworzenie dodatkowych obiektów typu obszar oraz dostęp do innych ustawień. Obliczanie objętości między powierzchniami Z dwóch nachodzących na siebie, wczytanych warstw wysokościowych, na przykład w postaci warstwy na powierzchni i warstwy podpowierzchniowej, obliczana jest objętość materiału pomiędzy nimi. Porównywanie/łączenie powierzchni terenu Narzędzie to tworzy nową warstwę wysokościową na podstawie poleceń lub obliczeń zastosowanych do wartości wyniesień dla dwóch nachodzących na siebie warstw. Obliczanie objętości funkcją wytnij i wypełnij Funkcja dostępna po wybraniu obiektu liniowego lub obszarowego i kliknięciu prawym przyciskiem myszy. Narzędzie to oblicza kubaturę materiału, który musi zostać usunięty i/lub dodany w celu utworzenia sztucznie spłaszczonej powierzchni.

Profil wykonany wzdłuż ścieżki Profil wykonany wzdłuż ścieżki Mapa izolinii

Przypisywanie wysokości lub głębokości obiektom wektorowym

Każdy obiekt punktowy, liniowy lub obszarowy może posiadać powiązaną z nim wartość Z, co pozwala na modelowanie danych w środowisku 3D względem innych obiektów wektorowych lub względem wczytanych powierzchni terenu. Podczas importowania warstwy wektorowej, program Global Mapper automatycznie wyszukuje istniejącego atrybutu wertykalnego tj. wysokości względnej lub bezwzględnej. Aby ręcznie przypisać wartość Z, wystarczy dodać nowy atrybut do określonego obiektu lub obiektów i wprowadzić wartość wysokości względnej, bezwzględnej lub głębokości. Aby upewnić się, czy aplikacja Global Mapper rozpoznaje ten atrybut jako wartości Z, należy otworzyć okno dialogowe Opcje w Menadżerze warstw i wybrać odpowiednie pole atrybutu z rozwijanej listy wartości atrybutów.

Widok 3D obiektu wektorowego z dodanym atrybutem wysokości

Istnieje również możliwość dodawania różnych wartości Z do każdego wierzchołka, który jest obejmowany przez obiekt liniowy lub obszarowy. Procedura ta jest inicjowana poprzez kliknięcie przycisku Wierzchołki
w oknie dialogowym modyfikacji informacji o obiektach. Jeżeli wartości wysokości nie istnieją dla każdego wymienionego wierzchołka, kliknij opcję Dodaj wysokości. Renderowane obiekty wraz z przypisanymi wartościami Z pojawią się powyżej lub poniżej wczytanej warstwy powierzchni terenu. Ustawienia widoku 3D wykorzystywane są do kontroli opcji wyświetlania tych obiektów wektorowych.


Tworzenie nagrań w trybie przelotu 3D

Program Global Mapper zapewnia dostęp do prostego narzędzia do tworzenia plików video, które umożliwia rejestrowanie dowolnych ścieżek z tzw. lotu ptaka w środowisku 3D. Proces tworzenia ścieżki rozpoczyna się od narzędzia Digitizer, które wykorzystywane jest do narysowania linii lub importowania pliku ścieżki GPS.

Po zaznaczeniu linii, ikona Edytuj ścieżkę przelotu zostanie aktywowana w pasku narzędzi . Kliknięcie jej spowoduje otwarcie okna dialogowego, umożliwiającego konfigurację przelotu. Ustawienia te obejmują wysokość nad poziomem terenu, kąt kamery, czas trwania i pułap przelotu.

W oknie widoku 3D, seria narzędzi kontroluje podgląd, odtwarzanie i nagrywanie pliku video.