В. В. РЫЛЕЕВ
Научный руководитель – Н. И. ИЛЬИНСКЙ, к. т.н.
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ФОРМИРОВАНИЯ
И РЕДАКТИРОВАНИЯ ТРЕХМЕРНОГО ПРЕДСТАВЛЕНИЯ МОДЕЛИ МЕСТНОСТИ ПО ДАННЫМ ЭЛЕКТРОННЫХ ТОПОГРАФИЧЕСКИХ КАРТ
Представляется система генерации трехмерного представления местности по данным электронных топографических карт, с возможностью редактирования электронной карты и местности в реальном времени.
В настоящее время актуальной задачей является разработка компьютерных тренажеров для обучения персонала навыкам работы со сложной техникой. Подобные тренажеры позволяют, например, отрабатывать навыки вождения транспортных средств в среде, максимально приближенной к реальной, а для операторов боевых машин получить навыки ведения современного боя. Необходимым условием при разработке компьютерных тренажеров является обучение личного состава на виртуальной местности, построенной на основе реальных данных. Создание такой местности вручную требует большого количества временных и человеческих ресурсов.
Технология создания местности без использования данной системы состоит из шести основных этапов: создание модели рельефа, создание текстуры, добавление водных объектов, добавление наземных объектов, добавление объектов дорожной сети, создание 3D-объектов местности. С использованием системы, количество этапов создания модели местности, выполняемых в ручную, уменьшается до двух: создание 3D-объектов местности и доработки электронной карты, по которой впоследствии будет построена трехмерная модель местности. Другими словами в системе автоматизированы пять из шести этапов построения трехмерной модели местности.
Для удобства работы, объекты электронной карты было решено разбить на пять основных слоев: рельеф местности, растительностей ресурсы, дорожная сеть, водные ресурсы, наземные объекты. К объектам рельефа местности относятся основные и дополнительные линий уровня. Для создания модели рельефа местности по линиям уровня используется инкрементальный алгоритм триангуляции Делоне[1]. Добавление объектов дорожной сети и водных ресурсов происходит в три этапа: создание объекта необходимого типа, далее происходит встраивание объекта в модель рельефа местности, удаление наземных объектов, попавших в площадь объекта. Встраивание объектов происходит с использованием системы деформации трехмерных объектов, разработанной в ПФ «Логос»[2].
Наземные объекты добавляются на уже созданную модель рельефа местности. Данная модель состоит из набора полигонов. Каждый полигон представляет собой треугольник. Для наземного объекта, вначале, происходит поиск треугольника, которому данный объект принадлежит. Проверка на принадлежность объекта одному из треугольников происходит с использованием определения векторного произведения. Далее происходит определение высоты объекта с использованием уравнения плоскости.
Растительные объекты делятся на статические и динамически создаваемые. Добавление статических объектов происходит аналогично добавлению наземных объектов. К динамически создаваемым относятся объекты покрова земли, например, травяные объекты. Причиной выделения такого типа объекта, служит их огромное количество. Было решено разбить местность прямоугольной сеткой и отрисовывать только те объекты, которые находятся в непосредственной близости от точки обозрения. Из-за этого появилась необходимость разбивать крупные травяные объекты на подобъекты, каждый из которых не выходит за границы одной ячейки.
Визуализация электронной карты и также трехмерного представления местности реализована на основе системы визуализации, разработанной в ПФ «Логос». Основным достоинством системы является возможность редактирования электронной карты и построенной по ней трехмерной модели местности в реальном времени, благодаря чему при изменении свойств различных объектов не требуется полного перестроения модели местности. Реализована возможность сохранять полученные результаты в нескольких форматах, таких как VRML и OpenFlight, что позволяет использовать созданные модели в различных системах. Разработанная система была внедрена в производственный процесс ПФ «Логос», что привело к уменьшению временных затрат при формировании новых участков местности более чем в десять раз.
Список литературы
1. Скворцов Делоне и ее применение, Томск: Изд-во Томск. ун-та, 20с.
2. Плессер трехмерных объектов в системе визуализации
реального времени: Труды XVI Международного научно-технического семинара. Сентябрь 2007 г., Алушта. М.: МИФИ, 2007
