4.6. Операции с трехмерными объектами

Наиболее эффектным направлением использования аналитических функций ГИС является работа с трехмерными моделями реальных географических объектов. Трехмерные поверхности часто используются в различных исследованиях. Особенно удобно трехмерное моделирование для отображения и анализа в таких сферах как: анализ рельефа; анализ результатов дистанционного зондирования; нефтегазоносные (подземные) исследования; окружающая среда; транспортные и другие коммуникации и др. Следует сразу уточнить понятие 3D. Хотя его часто переводят как трехмерное, трехмерный, трехмерная (изображение, объект, визуализация и т.д.), реально это не что иное, как представление трехмерных объектов или явлений в двухмерной среде. Третье измерение (высота, координата Z) при этом создается средствами перспективы или такими методами, как оттенение (отмывка) и равномерно сгущающийся цвет.

В качестве примера реализованных алгоритмов по представлению трехмерных моделей географических объектов можно указать на модуль расширения ArcView - 3D Analyst [57]. Данный модуль предоставляет сложные функции трехмерного и перспективного отображения, моделирования и анализа поверхностей. 3D Analyst позволяет добавлять в ArcView новый тип документов – 3D WOLD document, который доступен для перспективного и трехмерного просмотра территории. С помощью специальных инструментов можно вращать, а также просматривать поверхность “в полете” над ней. Как и к обычным темам, к 3D поверхностям можно осуществлять запросы и привязывать базы данных. 3D Analyst создает и поддерживает новые векторные шейп-файлы: 3D- точки, 3D- дуги, 3D- полигоны, которые кроме координат x,y хранят для каждой точки значение z. Модуль выполняет такие функции представления и аналитики для географических объектов, как создание реалистичных моделей поверхности по разного рода исходным данным; определение высот поверхности в любой ее точке; определение того, что можно увидеть из данной точки обзора (взгляда); расчет объемов между двумя поверхностями.

Для создания поверхностей могут использоваться разнообразные исходные данные. Можно создать регулярные модели поверхности, гриды, импортируя цифровые модели рельефа форматов USGS DEMS, файлы DTED, исходные ASCII файлы, или файлы других поддерживаемых форматов растровых изображений. По этим поверхностям 3D Аnalyst может рассчитывать и показывать высоты точек, профили, изолинии, рельеф с отмывкой, линии наибольших уклонов, и многое другое.

Эта новая информация, полученная с помощью функций анализа поверхности, может использоваться сама по себе или вместе с новыми пространственными данными и функциями являться источником данных для проведения продвинутого моделирования в ГИС системах.

Помимо средств создания и анализа поверхностей, модуль 3D Аnalyst предоставляет мощный инструментарий для создания и визуализации трехмерных перспективных изображений. Перспективные изображения более информативны, их легче воспринимать и интерпретировать. При показе географических объектов в 3D пространстве можно не только передвигать (панорамировать) изображение и изменять его масштаб, как это проводится в Виде ArcView, но также в интерактивном режиме изменять наклон и вращать данные, чтобы изменить перспективу рассмотрения изображаемой поверхности или объектов.