3. Технология создания библиотеки трехмерных знаков оперативно-тактической обстановки

3.1. Быстрое создание трехмерной модели местности на основе библиотеки трехмерных знаков

В комплекте ГИС «Оператор» вместе с классификаторами электронных векторных карт оперативной обстановки, которые могут иметь различное название (redForce.rsc, violit2014ВАС.rsc, и др) поставляется библиотека трехмерных знаков Military 3D.p3d. Пользователь так же может создать собственную библиотеку трехмерных знаков со своим названием, например, Military VAS 3D.p3d. Для получения объемного вида имеющихся электронных карт достаточно к классификатору карты подключить библиотеку трехмерных знаков. Для этого в меню задачи на главной панели ГИС выбирается
меню «Задачи», далее вкладка «Редактор классификатора» (рис. 3.1).

После чего открывается диалоговое окно «Редактора классификатора», при этом необходимо обратить внимание на вкладку «3D», если этой вкладки нет, то установленная версия ГИС «Оператор» или «Карта» на Вашем ПЭВМ не поддерживает работу с классификатором трехмерных знаков в режиме редактирования (рис. 3.2).

Рис. 3.1. Элементы управления для запуска функции «Редактор классификатора»

Рис. 3.2. Элементы управления функции «Редактор классификатора»

Далее переходим во вкладку «3D», если при открытии данной вкладки отсутствуют библиотеки 3D моделей, то поле количество используемых библиотек будет пусто (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Элементы управления вкладки «3D»

Рис. 3.4. Подключение к классификатору карты библиотеки трехмерных знаков

Для подключения библиотеки трехмерных знаков (классификатора 3D моделей) нажимает кнопку «Добавить» и указываем путь к файлу библиотеки трехмерных знаков которое должно иметь расширение p3d. (см. рис. 3.4).

После подключения библиотеки в диалоговом окне появляется название подключенной библиотеки и виды текстур 3D знаков (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Диалоговое окно «Редактор классификатора» с подключенными 3D знаками

Рис. 3.6. Диалоговое окно «Тактической обстановки»

После того как библиотека трехмерных знаков подключена, работа по созданию электронной карты с оперативной обстановкой осуществляется согласно порядку нанесения элементов обстановки на электронную карту подробно рассмотрено в источниках [1, 2, 8].

В дальнейшем при построении трех мерной модели нанесенной оперативной обстановки или обстановки по связи необходимо каждому нанесенному знаку на пользовательской карте подгрузить 3D – знак который будет отображаться на трехмерной модели обстановки.

Для этого каждому знаку подключаем 3D – знак который находится в библиотеки трехмерных знаков.

Рассмотрим последовательность подключения 3D – знака к знаку радиостанция, нанесённый на пользовательскую карту (см. рис. 3.6).

Далее подводим курсор к знаку радиостанции и двойным щелчком левой кнопки мыши открываем диалоговое окно объекта, в нашем примере «Выбор объекта радиостанция». В открывшейся вкладке «Выбор объекта» переходим во вкладку «3D», где появляется надпись «Не назначен 3D вид»
(рис. 3.7). Следовательно, данный знак не имеет подгруженной трехмерной его модели.

Рис. 3.7. Диалоговое окно «Выбор объекта»

Для подключения трехмерного знака нажимаем на кнопку «Параметр»
и открывается диалоговое окно для работы с 3D объектом (рис. 3.8).

Рис. 3.8. Диалоговое окно для работы с 3D объектом

Далее выбираем некоторые тип объекта и назначаем подходящее трехмерное изображение из имеющихся в библиотеке (рис. 3.9):

Выбираем 3D модель радиостанции Р-142, в окне «Вид объекта» включаем виды объекта при разных планах и нажимаем кнопку «Назначить».

Рис. 3.9. Назначение объекту трехмерного вида

Рис. 3.10. Назначение объекту трехмерного вида

При подключенном трехмерном знаке в диалоговом окне «Выбор объекта» во вкладке «3D» появляется надпись с данными прикрепленного объекта (см. рис. 3.10).

Далее переходим к подключению трёхмерных знакам к другим объектам.

После того как ко всем объектам нанесенной обстановки подгружены трехмерные знаки можно запустить функцию формирования 3D модели обстановки. Последовательность работы с «Навигатором 3D» описано в разделе 2.6 пособия.

Такой подход дает возможность быстрой подготовки карты к отображению в трехмерном виде (рис. 3.11).

При необходимости более детального и индивидуального отображения обстановки можно создавать свои объемные модели объектов. Подробнее об этом рассказано в следующем разделе

Рис. 3.11. Трехмерная модель обстановки на основе библиотеки 3D знаков

3.2. Редактирование библиотеки трехмерного вида объектов

При необходимости изменения существующих, либо добавления новых моделей, возможно редактирования библиотеки трехмерных знаков.

Редактирование библиотеки трехмерного вида объектов осуществляется в режиме «Редактор классификатора» порядок его включения описан в
разделе 3.1. настоящего пособия.

В диалоговом окне «Редактор классификатора» отрываем вкладку «Объекты», при открытии данной вкладки отображаются условные векторные знаки объектов и их описание. Если объект имеет 3D модель, то во вкладке «3D» будут стоять галочки в окнах «3D вид» (рис. 3.12).

Для редактирования 3D модели нажимаем клавишу «Редактирование 3D – вида» (рис. 3.12). После нажатия появляется диалоговое окно трёхмерного изображения (рис. 3.13), и переходим во вкладку «Шаблоны»

Рис. 3.12. Элементы управления функции «Редактор классификатора»

Рис. 3.13. Редактирования библиотеки трехмерных знаков

Для имеющихся в библиотеке знаков, которые импортированы из формата VRML, допустимо редактирования размера, цвета, ориентации (по осям X, Y, Z). Для внесения изменений конкретной модели необходимо вызвать соответствующее меню путем нажатия кнопки «Свойства» в разделе редактирования шаблонов (рис. 3.13).

Редактирование размера знаков производится в меню редактирования знака во вкладке «Размеры» (рис. 3.14) путем изменения значений размера в соответствующих полях (с обязательным сохранением пропорций).

При необходимости, возможно задавать смещение трехмерной модели знака по осям относительно истинного расположения объекта. Также в данном меню можно редактировать положения трехмерной модели знака относительно метрики объекта.

Изменение параметров ориентации узлов модели относительно осей производится путем нажатия в меню редактирования размеров знака кнопки «Параметры».

Рис. 3.14. Меню редактирования размеров знака

Вращение и смещение узлов относительно осей производится путем манипуляции соответствующими кнопками (рис. 3.15).

Шаг вращения либо смещения задается ползунками (верхний в метрах для смещения, нижний в градусах для вращения).

При необходимости можно скопировать в буфер обмена активную модель нажатием кнопки «Сохранить знак в буфер».

Редактирование оформления знаков производится в меню редактирования знака во вкладке «Оформление» (рис. 3.16).

Внешний вид отдельного узла модели можно задавать тремя видами: цветом; материалом; наложением ранее загруженной текстуры (рис. 3.16).

Рис. 3.15. Редактор трехмерного знака

Рис. 3.16. Меню редактирования оформления знака

Материал узла можно выбрать как из предложенных (бронза, золото, латунь и т.д.) кнопка «Параметры материала» (см. рис. 3.16), так и задать свой путем выбора параметров (цвет при освещении, цвет в тени, цвет блика, интенсивность блеска) (рис. 3.17). Параметр прозрачности редактируется соответствующим ползунком. При выборе внешнего вида по текстуре, возможно, задать параметры повторения текстуры как по заданному количеству, так и по размеру текстуры (в зависимости от размеров знака в метрах).

При создании модели знака путем наложения текстуры (например, объемного условного знака) есть возможность делать ненужные части текстуры (должны быть черного цвета) прозрачными (параметр «черный - прозрачный»).

Рис. 3.17. Меню редактирования материала оформления знака.

Рис. 3.18. Редактирования библиотеки трехмерных знаков

После завершения редактирования сохраняем изменения путем нажатия на кнопку «Сохранить» и в шаблоне трехмерной модели произойдут изменения (см. рис. 3.18).

При необходимости добавления в библиотеку новых трехмерных моделей знаков, необходимо добавить новый шаблон в соответствующем разделе
путем нажатия на тип модели правой кнопкой мыши (рис. 3.19).

Далее в появившимся окне «Новый шаблон» необходимо вписать название нового трехмерного знака. После чего в списке шаблонов появляется название созданного трехмерного знака.

Стоит учитывать, что локализация шаблона модели зависит от типа двухмерного вида объекта (для точечных объектов – одноточечная метрика, для векторных объектов – двухточечная метрика, для линейных – многоточечная метрика, для площадных – многоточечная замкнутая метрика, для подписей-метрика подписи) (рис. 3.20).

Рис. 3.19. Добавление нового шаблона

Рис. 3.20. Выбор локализации шаблона

После создания шаблона и выбора его типа настает этап непосредственного создания вида трехмерной модели.

Далее рассмотрим несколько вариантов для разных типов объектов. Модели с одноточечной и двухточечной метрикой можно объединить, так как они схожи. Основное отличие в том, что модели объекта с двухточечной метрикой можно задать параметр расположения знака относительно метрики – по метрике текущего отрезка. В таком случае, ось Х модели будет направлена в сторону второй точки отрезка. Основной частью моделей с одноточечной и двухточечной метрикой является знак (рис. 3.21).

Модель знака одноточечной/двухточечной метрикой можно создать двумя основными способами: путем «конструирования» необходимого трехмерного объекта встроенными шаблонами редактора знака, либо путем импортирования готового знака из формата VRML, метод детально описан в руководстве «Технология построения трехмерной модели» [2].

Рис. 3.21. Выбор и создание частей модели

Во втором случае, модель рисуется в одном из многочисленных редакторов трехмерной графики (3D Max, Blender, SketchUp и др.) и экспортируется в формат VRML/WRL. Так память под количество координат одного узла ограничена, не стоит загружать высоко качественные (так называемые
hi-poly) модели. Если же это необходимо, стоит разбить модель на несколько частей (например, для танка – башню отделить от корпуса).

Далее рассмотрим пример построения модели для линейных объектов. Для данных видов объектов (шаблоны с многоточечной метрикой) вид модели можно условно разделить на два типа:

1. С использованием трехмерных знаков: знак по линии, знак по точкам.

В первом случае (рис. 3.22), знаки будут расставляться вдоль отрезка линейного объекта через заданный интервал.

Во втором – по узловым точкам линейного объекта.

2. С использованием линий и полос: вертикальная полоса, горизонтальная полоса, плоская линия, линия с заданным сечением, полоса по рельефу
(рис. 3.23).

Следует помнить, что возможно сочетание обоих вариантов (например, знак по точкам и вертикальная полоса).

Рис. 3.22. Выбор и создание частей модели знака с многоточечной метрикой

Рис. 3.23. Выбор и создание частей модели знака с многоточечной

метрикой замкнутой

Для площадных объектов используемые части модели также можно условно разделить на несколько подгрупп с использованием:

трехмерных знаков: знак по линии, знак по точкам, знак по площади.
В третьем случае, знаки будут расставляться по указанным интервалу и
дистанции равномерно по площади объекта;

линий и полос: вертикальная полоса, горизонтальная полоса, плоская
линия, линия с заданным сечением, полоса по рельефу;

плоскостей: горизонтальная плоскость, поверхность по рельефу;

геометрических объектов: крыша над плоскостью, цилиндр, лежащий над площадью, склон над плоскостью. Возможно использование шаблонов,
созданных для линейных объектов.

3.3. Назначение трехмерного вида типу объектов

В данном разделе более детально рассмотрим процесс назначения трехмерного виду типу объектов. В качестве примера рассмотрим создание трехмерной модели объекта «ПУ (штаб) бригады». Первым делом, необходимо нанести объект на карту оперативной обстановки, объект в виде значка пункта управления бригады наносится согласно порядку нанесения знаков, на пользовательскую карту рассмотренного в [1, 7] (рис. 3.24).

Рис. 3.24. Нанесение объекта на карту оперативной обстановки

Рис. 3.25. Создание шаблона и части трехмерной модели

Работа с библиотекой трехмерного вида объектов осуществляется в
режиме «Редактор классификатора» порядок его включения описан в
разделе 3.1 настоящего пособия.

В диалоговом окне «Редактор классификатора» отрываем вкладку
«Объекты», при открытии данной вкладки отображаются условные векторные знаки объектов и их описание. Находим векторный знак нужного нам объекта, в нашем примере это знак «ПУ (штаб) бригады», переходим во вкладку «3D» и нажимаем на кнопку «Редактирование 3D вида».

Далее в редакторе библиотеки знаков создаем шаблон объекта с двухточечной метрикой, присваиваем ему название и создаем часть «знак»
(рис. 3.25).

Затем, в меню редактирования знака в его параметрах, создаем непосредственно сам знак (рис. 3.26), либо загружая из VRML формата, либо создавая шаблонами встроенного редактора (рис. 3.27).

При создании модели знака в иных редакторах трехмерной графики, целесообразнее задавать внешний вид узлов (цвет, материал) перед экспортом в VRML формат. После импорта в знак редактора ГИС «Оператор», цвет узлов сохранится.

Рис. 3.26. Создание модели знака встроенным редактором ГИС «Оператор»

Рис. 3.27. Создание модели знака путем импорта из VRML формата

На следующем этапом редактирования определяем необходимый для данного масштаба карты размер модели, расположение объекта относительно метрики (в данном случае – по метрике текущего объекта), также оформление.

Затем в редакторе классификатора (либо редактировании активного объекта) в разделе «3D» путем нажатия кнопки «параметры» в разделе «3D вид объектов» назначаем ранее созданную модель для ближнего, среднего и дальнего планов.

3.4. Подготовка исходных данных для построения

трехмерной модели оперативно-тактической обстановки

Для эффективного применения трехмерной модели обстановки, кроме непосредственно векторных карт, стоит использовать матрицы высот и растровые космоснимки. Наиболее простым, на данный момент, способом внедрения космоснимков является импортирования данных из WEB, используя сервер Google (рис. 3.28).

Рис. 3.28. Импортирование растровых космоснимков с сервера Google

Построение матрицы высот позволит отображать модель рельефа местности. Матрица высот создается на основе векторных данных рельефа местности (горизонтали, изобаты, отметки высот, глубин). Для создания матрицы высот необходимо вызвать панель инструментов «Расчеты по карте» (вызывается комбинацией клавиш Shift+F5), далее – набор инструментов «Работа с матрицей высот», «Создать матрицу высот по данным векторной карты». В открывшемся меню необходимо выбрать необходимые параметры и нажать кнопку «Построить» (рис. 3.29).

Доступно несколько типов вида матрицы: цветной, полутоновой, только тени. Для цветного и полутонового видов возможен выбор палитры отображения высот (рис. 3.30). Для этого необходимо в разделе «Матрицы» списка данных электронной карты нажатием правой кнопкой мыши на матрице вызвать раздел «Яркость/контраст».

Рис. 3.29. Построение матрицы высот

Рис. 3.30. Выбор палитры отображения высот матрицы

При отображении модели обстановки с использованием моделей элементов топографической основы, а также растровых космоснимков, будет удобнее отключить отображение матрицы высот, дабы не перенасыщать карту.

При необходимости, на карту можно добавить растровые карты (например, сканированные номенклатурные листы топографических карт), аэрофотоснимки (с дальнейшей их привязкой) и так далее. После добавления необходимых растровых данных, если они не имели файлов привязки, их будет необходимо привязать (трансформировать) (рис. 3.31).

Для выполнения этой задачи существуют несколько функций: привязка, привязка по одной точке, привязка по двум точкам (с масштабированием, с непропорциональным масштабированием, с масштабированием и поворотом, поворот без масштабирования, горизонтальное выравнивание, вертикальное выравнивание), трансформирование по рамке, подвинуть в юго-западный угол, изменение привязки на dX, dY, поворот.

Также, имеется возможность установить рамку отображения растра как по объекту карты, так и по произвольному контуру, настройка яркости и контраста, прозрачности и так далее.

Рис. 3.31. Выбор типа привязки растра

3.5. Построение трехмерной модели обстановки

После того, как всем необходимым для отображения объектам карты
будут назначены трехмерные модели, создана матрица высот, добавлены
необходимые растровые данные, можно приступить к построению модели обстановки. Создание трехмерной модели обстановки производится нажатием кнопки «Построение трехмерной карты» (рис. 3.32).

Рис. 3.32. Диалоговое окно для построения трехмерной карты

После процесса построения модели, который может занять несколько
минут, при этом появляется окно «отображение трехмерной модели»
(рис. 3.33).

Перемещение по модели и манипулирование осуществляется мышью
(зажатием левой кнопки – перемещение, правой – поворот, колесом–
масштабирование).

Рис. 3.33. Отображение трехмерной модели обстановки

Для более качественного отображения модели обстановки необходимо настроить состав отображения 3D модели. Принцип его действия аналогичен редактированию состава отображения векторной карты.

Отличие в том, что создаются списки отображения модели для двухмерных и трехмерных объектов. Основной задачей этой функции является
отключение отображения двухмерного вида объектов, которые имеют трехмерный вид. Для настройки состава отображения необходимо нажатием
соответствующей кнопки вызвать меню «выбор и настройка модели»
(рис. 3.34).

Далее добавить две модели (назвав их, например, 2D и 3D). В нашем случае в модели 3D все слои, типы и объекты остаются активными, а в модели 2D активные остаются только те, которые необходимы для отображения, но не имеющие трехмерного вида (например, элементы гидрографии, дорожной сети). После завершения отбора, модели присваиваются для отображения в соответствующих полях в нижней части меню.

Рис. 3.34. Редактирование состава отображения трехмерной модели обстановки

После внесение изменений в состав отображения, размер знаков, для обновления трехмерной модели обстановки следует обновить модель нажатием соответствующей кнопки.