به عنوان بخشی از پروژه “رودخانه ولتاوا”، قبل از ساخت به اصطلاح آبشار ولتاوا (نه سد ساخته شده در حوضه رودخانه ولتاوا بین سال‌های 1930 و 1992) تجسمی از دره رودخانه تاریخی ولتاوا ایجاد شد. بردارسازی آثار اجباری امپراتوری کاداستر پایدار ، و یک مدل زمین ایجاد شده از خطوط کانتور از نقشه دولتی 1:5000-مشتق شده (SMO-5) که در مرحله قبلی پروژه تهیه شده بود، به عنوان مبنایی برای این مورد استفاده شد. تجسم. با توجه به وسعت منطقه مدل شده که تقریباً 1670 کیلومتر مربع استو داده های زیربنایی موجود که به طور واقعی برای تجسم قابل استفاده هستند، عمدتاً مدل سازی رویه ای با استفاده از گرامر شکل CGA برای ایجاد اشیاء سه بعدی انتخاب شد. این مدل‌های سه‌بعدی ایجاد شده رویه‌ای با مدل‌های دقیق‌تر ساختمان‌های شاخص ایجاد شده در CAD تکمیل شدند. نتایج برای ایجاد یک برنامه واقعیت مجازی (VR) در نرم افزار Unreal Engine استفاده شد. نتایج یک صحنه 3 بعدی ایجاد شده به شکلی است که تقریباً با وضعیت دره رودخانه ولتاوا در قرن 19 مطابقت دارد، که برای مشاهده از طریق یک برنامه وب در دسترس است و یک صحنه واقعیت مجازی که برای نمایش در نمایشگاه ها استفاده می شود.

کلید واژه ها:

مدل سازی سه بعدی رویه ای ; مدل سازی سه بعدی در مقیاس بزرگ ؛ واقعیت مجازی (VR) ؛ موتور غیرواقعی ؛ CityEngine ; چشم انداز تاریخی ; تجسم سه بعدی مناظر و مناظر شهری

1. مقدمه

تجسم سه بعدی دره رودخانه ولتاوا بخشی از پروژه “رودخانه ولتاوا-تغییرات چشم انداز تاریخی به دلیل سیل، ساخت سدها و تغییر کاربری زمین با پیوند به فعالیت های فرهنگی و اجتماعی در اطراف” است (DG18P02OVV037) ) که از این پس “پروژه ولتاوا” نامیده می شود. پروژه ولتاوا بخشی از برنامه وزارت فرهنگ جمهوری چک “NAKI II-پشتیبانی از تحقیقات کاربردی و پیشرفت های تجربی هویت ملی و فرهنگی 2016-2022” است. ایجاد تجسم سه بعدی در پروژه ولتاوا عمدتاً بر روستاهای منقرض شده در دره رودخانه ولتاوا متمرکز است. علاوه بر این، چندین ساختمان مهم با جزئیات بیشتر با استفاده از رویکرد مدل‌سازی کلاسیک و نرم‌افزار CAD مدل‌سازی شدند. با توجه به ماهیت زمان‌بر مدل‌سازی سه‌بعدی دقیق و این واقعیت که برخی از ساختمان‌های مهم به طور قابل توجهی در طول دوره مورد بررسی تغییر کردند، صحنه سه‌بعدی به شکلی سازش‌آمیز و تقریباً مطابق با وضعیت قرن نوزدهم ایجاد شد. این فرم سازش ساختمان های مهم (مدل سازی شده در نرم افزار CAD) را به شکلی که در تصویر نشان داده شده است به تصویر می کشد.آثار اجباری امپراتوری کاداستر پایدار از 1826-1843. از آنجایی که هیچ نقشه قرن 19 با ارتفاع با دقت کافی برای پوشش کل دره ولتاوا وجود ندارد، نقشه های SMO-5 ایجاد شده پس از سال 1950 برای ایجاد DTM استفاده شد. به دلیل این تفاوت در سال‌های منشأ مواد مورد استفاده، ما به بردارسازی حاصل به عنوان یک شکل مصالحه اشاره می‌کنیم که تقریباً با وضعیت قرن 19 مطابقت دارد. تجسم‌های بعدی، که دوره‌های زمانی دیگری (در حین و پس از ساخت سدها) را نشان می‌دهند، که در آن تغییرات عمده در ساختمان‌های مهم، به‌عنوان مثال، به دلیل تأثیر جنگ قابل مشاهده خواهد بود، قبلاً به «شکل مناسب دولت در قرن بیستم».
تجسم سه بعدی دره رودخانه ولتاوا (هنوز در نسخه نهایی نیست) به صورت آنلاین قابل دسترسی است [ 1 ] و در نسخه نهایی مستقیماً از وب سایت پروژه [ 2 ] تا پایان سال 2022 در دسترس خواهد بود. علاوه بر این، در پروژه در وب‌سایت می‌توانید اطلاعاتی درباره نمایشگاه Vltava—Transformations of Historical Landscape [ 3 ] پیدا کنید که از 8 فوریه تا 7 آوریل 2022 در آتریوم دانشکده مهندسی عمران CTU در پراگ برگزار شد.
مطالعاتی که مستقیماً بر حوضه رودخانه ولتاوا متمرکز شده‌اند اغلب به سیل‌های (تاریخی)، تحقیقات شیمیایی و بیولوژیکی (محتوا و تغییرات در محتوای عناصر در رسوبات و خاک و غیره) اختصاص یافته‌اند، یا فقط بر بخش‌های کوچک‌تری از ولتاوا متمرکز شده‌اند. رودخانه و شاخه های آن. مطالعات رودخانه ولتاوا شامل «مدل سه بعدی دره تاریخی ولتاوا در منطقه مخزن اسلاپی» [ 4 ] است که می‌توان آن را پیشین پروژه ولتاوا در نظر گرفت، زیرا به مسائل مشابه می‌پردازد، اما فقط در مورد بخش کوچکی از ولتاوا؛ علاوه بر این، مطالعه توسط Yiou و همکاران. در مورد سیل در بوهمیا از سال 1825 [ 5 ]، که به سیل در رودخانه های ولتاوا و البه می پردازد.
پروژه‌های دیگری که شامل تحقیق بر روی بدنه‌های آبی می‌شود، شامل کارهای زلینسکی و تیمار [ 6 ] است که بر روی دریاچه بالاتون (597 کیلومتر مربع ) و حوضه آبخیز دریاچه بالاتون (5700 کیلومتر مربع ) با استفاده از داده‌های نقشه‌برداری مشابه، که از آنها اطلاعاتی را در مورد وضعیت به دست آوردند، تمرکز داشتند. دریاچه بالاتون در یک افق زمانی گسترده تر. مطالعه دیگری که به موضوع مشابهی پرداخته است، مطالعه موردی ایتالیایی Surian [ 7]. در این مطالعه، نویسندگان به تغییرات کانال رودخانه Piave (222 کیلومتر) در آلپ شرقی ایتالیا به دلیل ساخت نیروگاه های برق آبی نگاه کردند. با این حال، در حالی که تغییرات کانال رودخانه و سایر تغییرات هیدرولوژیکی ناشی از سدسازی و سایر فعالیت‌های انسانی در اینجا مورد بررسی قرار گرفت، تأثیرات این تغییرات بر روی منطقه در امتداد رودخانه و اطراف آن بررسی نشد. سایر مطالعات مشابه در بخش بحث تشریح و مقایسه شده است.
دو بخش اصلی آماده‌سازی صحنه سه‌بعدی ما شامل ایجاد یک مدل زمین دیجیتال (DTM) و مدل‌سازی اشیاء سه‌بعدی است که هر دو بر اساس بردارسازی نقشه‌های قدیمی هستند. بردارسازی نقشه ایالتی 1:5000-مشتق شده ، همراه با منابع دیگر، مانند نمایه طولی رودخانه، برای ایجاد یک DTM [ 8 ]، عمدتاً با استفاده از بردارسازی خودکار خطوط ارتفاعی از نقشه استفاده می‌شود [ 9 ، 10 ]. ]. بردارسازی نشانه های اجباری امپراتوری کاداستر پایدار 1:2880 [ 11 ] به عنوان پایه ای برای مدل سازی رویه ای استفاده می شود.
عمدتاً از دو فناوری برای ایجاد تجسم استفاده شده است. اولین فناوری مورد استفاده مدل سازی سه بعدی است. پروژه ما از یک رویکرد به خوبی تثبیت شده استفاده می کند، که در آن یک شهرک مشترک به صورت رویه ای بر اساس نقشه های قدیمی و مطالب نمادین تاریخی مدل سازی می شود. سپس ساختمان های شاخص با استفاده از نرم افزار ساده CAD با جزئیات بیشتری بازسازی می شوند. رویکرد مشابهی برای ایجاد بازسازی‌های سه‌بعدی معروف، مانند مدل رم باستان (لینک اصلی به وب‌سایت پروژه Rome Reborn: https://www.romereborn.org استفاده می‌شود؛ Rome Reborn اکنون در گردشگری مجازی گنجانده شده است. وب سایت: https://www.flyoverzone.com ) یا پمپئی [ 12 ، 13]. رویکرد مدل‌سازی رویه‌ای با ایجاد مدل‌های سه‌بعدی بر اساس مجموعه‌ای از قوانین (فایل‌های قوانین) سر و کار دارد که بر اساس آن این مدل‌ها به صورت الگوریتمی مدل‌سازی می‌شوند. در پروژه خود، ما از گرامر شکل CGA [ 14 ] استفاده می کنیم زیرا گرامرهای شکل به عنوان “در حال حاضر پیشرفته ترین، استفاده شده ترین و فشرده ترین روش برای نمایش ساختمان” [ 15 ] توصیف می شوند. این فناوری به طور گسترده در تجسم های تاریخی بر اساس داده های نقشه استفاده می شود [ 11 ، 16 ، 17 ]. طرح‌های آرشیوی، عکس‌ها و سایر مواد نیز می‌توانند به‌عنوان منابع داده مورد استفاده قرار گیرند، که از آنها می‌توان ویژگی‌های فردی را بهتر تعیین کرد و در یک فایل قانون برای ایجاد اشیاء خاص‌تر یا واقعی‌تر تنظیم کرد [ 17 ]]. همچنین به عنوان روشی برای تولید مدل‌هایی در مجاورت مناطق مورد علاقه استفاده می‌شود که دیگر نیازی به پردازش با جزئیات بالا ندارند و برای مثال به عنوان مکملی برای تجسم محیط اطراف عمل می‌کنند. اغلب تکنیک‌های مدل‌سازی رویه‌ای اغلب از نتایج سایر فناوری‌ها مانند GIS استفاده می‌کنند [ 11 ، 16 ]. برعکس، نتایج مدل‌های رویه‌ای توسط سایر فناوری‌ها مانند موتورهای بازی استفاده می‌شوند [ 18 ، 19 ]. حتی در کنفرانس‌های رسمی ESRI (اجلاس توسعه‌دهندگان Esri)، مشارکت‌های منظمی در رابطه با اتصال CityEngine (مدل‌ها و صحنه‌های سه بعدی ایجاد شده رویه) با موتورهای بازی (Unity و Unreal) برای بهبود تجسم صحنه‌ها و استفاده از واقعیت مجازی وجود دارد. 20، 21 ].
دومین فناوری مورد استفاده موتور بازی است که یک چارچوب نرم افزاری است که عمدتاً برای توسعه بازی های ویدیویی طراحی شده است و به طور کلی شامل کتابخانه های مرتبط و برنامه های پشتیبانی می شود که ممکن است شامل یک موتور رندر برای گرافیک های دو بعدی یا سه بعدی، یک موتور فیزیک، تشخیص برخورد، صدا باشد. اسکریپت نویسی، انیمیشن، هوش مصنوعی، شبکه، استریم، مدیریت حافظه، رشته ها، پشتیبانی محلی سازی، نمودار صحنه و پشتیبانی ویدیویی برای فیلمبرداری [ 20 ، 21 ]. با توجه به تعداد زیاد گزینه های پردازش، موتورهای بازی به طور فزاینده ای برای مدیریت داده ها استفاده می شوند [ 22 ]. در کارتوگرافی، یکی از پرکاربردترین عملکردهای موتورهای بازی، ایجاد برنامه های کاربردی VR است [ 19 ].]؛ آنها همچنین در پردازش مدل های سه بعدی و داده های GIS، با تمرکز بر تجسم (واقع بینانه) نتایج استفاده می شوند [ 23 ]. این بیشتر در بازسازی مجازی شهر باستانی قراقوروم [ 24 ] نشان داده شده است. از عملکرد موتورهای بازی می توان به طور کامل در بازسازی ساختمان های باستانی استفاده کرد، که اغلب اسناد کمی برای آنها باقی مانده است [ 25 ]. یکی از ایرادات موتورهای بازی ممکن است نیازهای سخت افزاری آنها باشد، اما می توان با استفاده از داده های ورودی مناسب این موارد را کاهش داد [ 26 ].

2. روش شناسی

این بخش بخش‌های اصلی پردازش را که عمدتاً با مدل‌سازی سه‌بعدی و ایجاد صحنه‌های وب سه‌بعدی سروکار دارد، شرح می‌دهد. این کار بخشی از یک پروژه بزرگتر به نام ولتاوا است که در طی آن بسیاری از کارهای دیگر قبل از مدل سازی سه بعدی و ایجاد تجسم های حاصله که در این مقاله توضیح داده شده است، انجام شد. این کار در فلوچارت زیر نشان داده شده است ( شکل 1 ).

2.1. مدلسازی رویه ای

بردارسازی دستی Imperial Obligatory Imprints of Stable Cadastre 1:2880 ( شکل 2 a) داده های ورودی را برای مدل سازی رویه ای اشیاء سه بعدی ارائه کرد. برای مدل‌سازی ساختمان، نه تنها از ردپای بردار ساختمان‌ها استفاده شد، بلکه از سایر داده‌های قابل خواندن از نقشه‌های زیرین، مانند انواع ساختمان‌ها نیز استفاده شد. مدل‌سازی رویه‌ای ساختمان‌ها و پوشش گیاهی متعاقبا بر اساس بخش‌هایی از این نقشه برداری، به‌ویژه بر روی ردپای بردار ساختمان‌ها و چندضلعی‌های جنگل‌ها، باغ‌های میوه و سایر مناطق با پوشش گیاهی متراکم انجام شد ( شکل 2).ب). بردارسازی خودکار خطوط ارتفاعی ( شکل 3 ب) از نقشه حالت 1:5000 مشتق شده ( شکل 3 الف)، همراه با منابع دیگر، مانند نمایه طولی رودخانه، برای ایجاد یک DTM تاریخی استفاده شد. بردارسازی برگه های نقشه اجباری امپراتوری ( شکل 4 الف) و SMO-5 ( شکل 4 ب) برای کل منطقه مورد نظر دره رودخانه ولتاوا انجام شد.
سایر داده‌های ورودی شامل داده‌های آرشیوی مانند منابع مکتوب، نقشه‌ها، عکس‌ها و کارت پستال‌ها بود که بر اساس آنها، داده‌های آماری اشیاء مدل‌سازی شده (میانگین تعداد طبقات، میانگین تعداد پنجره‌ها، نوع سقف، زوایای سقف و غیره) تعیین شد. . این پارامترها بیشتر در فایل قانون به عنوان مقادیر ویژگی برای مدل‌سازی رویه‌ای استفاده شدند ( شکل 5 ).
مدل‌سازی، آزمایش، ویرایش مجموعه‌های قوانین و سایر کارهای مدل‌سازی رویه‌ای عمدتاً در نرم‌افزار ESRI CityEngine انجام شد. این نرم افزار گرامر شکل CGA را پیاده سازی می کند و بنابراین برای مدل سازی رویه ای مناطق بزرگ شهری مناسب است. علاوه بر این، ArcGIS Pro عمدتاً برای ویرایش اشیاء مدل‌سازی شده رویه‌ای و برای انتشار در محیط آنلاین استفاده شد. با این حال، از آنجایی که ArcGIS Pro هنوز مجوز قوانین مدل‌سازی رویه‌ای را نمی‌دهد، بخش اصلی آماده‌سازی فایل‌های قوانین در CityEngine انجام شد.
هدف اصلی تجسم‌های ما ایجاد مدل‌های فوق‌العاده واقعی از هر خانه یا اشیاء دیگر نیست، بلکه ایجاد چنین اشیایی است که به فرد امکان می‌دهد در کل مدل دره رودخانه ولتاوا جهت‌گیری بهتری داشته باشد، به ویژه با تمرکز بر نسل قدیمی. که رودخانه ولتاوا را قبل از ساختن سدها و بر جوانان در زمینه آموزش جغرافیا تجربه کرد. علاوه بر این، به دلیل منطقه مورد علاقه زیاد، با مساحت تقریباً 1670 کیلومتر مربع، که شامل بیش از 28000 ساختمان بر اساس رویه تولید شده است، لازم بود به حجم داده ها نگاه کنیم . به همین دلیل، اشیاء مدل‌سازی شده رویه‌ای ماهیت ساده‌ای دارند ( شکل 6الف)، بدون مقدار زیادی از تکه تکه شدن فضایی؛ با این حال، این کاستی های ظاهری عمدتا با استفاده از بافت های با کیفیت بالا با وضوح بالا جایگزین می شوند.
استفاده از مدل‌های ساده با محدودیت‌های مدل‌سازی رویه‌ای نیز مرتبط است. از آنجایی که ما در حال مدل سازی بیش از 28000 ساختمان هستیم، یکی از محدودیت ها، الزامات سخت افزاری برای پردازش، تولید رویه، نمایش و ویرایش مدل های سه بعدی در چنین منطقه وسیعی است که شامل تعداد زیادی اشیا، دهکده ها و شهرها است ( شکل 6).ب). مدلسازی رویه ای در این مقیاس را نمی توان روی رایانه های معمولی انجام داد. استفاده از کامپیوتر ایستگاه کاری ضروری است. یک ایستگاه کاری با 32 گیگابایت رم برای انجام مدل‌سازی رویه‌ای استفاده شد. هر مقدار کمتری از RAM منجر به “انجماد” و “خراش” نرم افزار می شود و حتی در هنگام استفاده از این ایستگاه کاری، اقدامات مربوط به لایه مدل ها (مدل سازی، تغییرات اولیه، اعمال تغییرات فایل قانون، صادرات مدل ها و غیره) انجام می شود. ) تا ده ها دقیقه طول کشید. با توجه به فرآیند تکراری ویرایش فایل‌های قوانین، یافتن خطاها، آزمایش، انتشار و ویرایش برای استفاده بیشتر (مثلاً برای VR)، استفاده از مدل‌های پراکنده‌تر و پیچیده‌تر به معنای افزایش قابل‌توجهی در دشواری و طولانی‌تر شدن کار است.
یکی دیگر از محدودیت های مدل سازی رویه ای، کار با زمین، به ترتیب قرار دادن ساختمان های ایجاد شده بر روی مدل زمین تاریخی است. از آنجایی که منابع داده‌ای که برای مدل‌سازی رویه‌ای و برای ایجاد مدل زمین دیجیتالی استفاده می‌شوند، ناهمگن هستند، با سطوح مختلف دقت، این دو مدل (ساختمان‌های مدل‌سازی رویه‌ای و مدل زمین) ممکن است همیشه به درستی با هم تطابق نداشته باشند. این با این واقعیت مطابقت دارد که مدل‌های ساختمان اشیاء سه بعدی معمولی هستند که باید با مدل زمین دیجیتال 2.5 بعدی پیوسته هماهنگ شوند.
از آنجایی که گزینه‌های ویرایش محلی DTM در نرم‌افزار GIS محدود است (حداکثر روش‌های مختلف فیلتر برای هموارسازی زمین مناسب هستند)، باید از راه‌حل‌هایی استفاده کنیم. اگرچه نرم افزار CityEngine چندین عملکرد را برای کار با زمین ارائه می دهد (قرار دادن اجسام در پایین ترین، بالاترین و متوسط ​​ترین نقاط لمسی، تطبیق زمین با مدل ها)، این عملکردها نمی توانند به طور کامل مشکلات مربوط به تقاطع های زمین-مدل را برطرف کنند و برعکس، ممکن است اغراق کنند. این مشکلات (تغییر ارتفاع اجسام مشکلات تعبیه / شناور را از بین نمی برد، تطبیق زمین با اجسام بسیار مصنوعی و غیر واقعی به نظر می رسد). به منظور جلوگیری از شناور شدن مدل‌های ساختمان در بالای زمین یا برعکس، قرار گرفتن بیش از حد در آن، که اغلب در شیب‌ها، تپه‌ها اتفاق می‌افتد، صخره ها یا سواحل رودخانه ولتاوا، مجموعه دومی از مدل ها به صورت رویه ای مدل سازی شدند. این مجموعه جدید از مدل‌ها به سمت پایین، یعنی زیر زمین، جهت‌گیری شده‌اند و به عنوان پایه‌های ساختمان‌هایی عمل می‌کنند که مدل‌های خود ساختمان‌ها روی آن‌ها قرار دارند.شکل 7 ). این پی ها دارای بافت یکنواخت و زاویه سقف 0 درجه هستند. علاوه بر این تغییرات جزئی، آنها از مجموعه قوانین مشابه ساختمان های بالای زمین استفاده می کنند.
این راه حل کامل نیست، اما می توان آن را یک بار در کل منطقه دره ولتاوا اعمال کرد و اکثر مدل های ساختمانی به دلیل حذف شناورها که با فونداسیون ها جایگزین می شوند، ظاهر طبیعی تری پیدا می کنند. یکی دیگر از مزایای این راه حل این است که حتی در صورت تغییر مدل های ساختمان فقط یک بار باید اعمال شود که به دلیل تنظیم و بهینه سازی مداوم مدل ها به طور مکرر اتفاق می افتد.
یکی دیگر از محدودیت‌های روش مدل‌سازی رویه‌ای یا بهتر است بگوییم نرم‌افزار CityEngine که مدل‌سازی رویه‌ای در آن انجام شد، گنجاندن مدل‌های سه بعدی خارجی بود. CityEngine با وارد کردن مدل‌های سه بعدی خارجی (وارونگی بافت، وارد کردن مدل‌ها در مکان یا مقیاس نادرست)، و مشکلاتی در صادرات صحنه‌ها به ArcGIS Online، حتی اگر محصول ESRI است (پیام‌های خطای عمومی) مشکل دارد. به این دلایل، ترکیب این بخش‌های تجسم در ArcGIS Pro انجام شد.
به منظور ترکیب ساختمان‌ها و سایر اشیاء مدل‌سازی شده رویه‌ای با سایر مدل‌های سه‌بعدی (مدل‌های فتوگرامتری، مدل‌های ساختمان‌های مهم، کلیساها و غیره)، و وارد کردن آنها به ArcGIS Pro، باید در قالب پایگاه داده جغرافیایی (*.gdb) صادر می‌شدند. . با این حال، مدل‌های ساختمانی ایجاد شده به این روش بسیار بزرگ بودند، بیش از 90 گیگابایت، و بنابراین، بافت‌ها فشرده شدند. به دلیل انتخاب بافت های مرغوب، این کاهش کیفیت روی مدل ها محسوس نیست.
آخرین محدودیت مدل سازی رویه ای که با آن مواجه شدیم، ایجاد اشیاء پیچیده فضایی، مانند کلیساها و قلعه ها بود. از آنجایی که ایجاد آنها با مدلسازی رویه ای احتمالاً مستلزم ایجاد مجموعه قوانین جداگانه برای هر یک از این شیء است و از آنجایی که ما مستندات لازم را برای این اشیاء داریم، تصمیم گرفته شد که این اشیا با استفاده از نرم افزار CAD مدل سازی شوند. این روش در بخش بعدی توضیح داده شده است.

2.2. مدلسازی دستی دقیق در CAD

علاوه بر مدل رویه ای یک شهرک مشترک در کل منطقه مورد علاقه، ما همچنین مدل های دقیق تری از ساختمان های شاخص را در نرم افزار CAD ایجاد کردیم. از آنجایی که مدل سازی سه بعدی دستی نسبتاً وقت گیر است، ما با دقت ساختمان های خاصی را برای مدل سازی انتخاب کردیم. ابتدا، سیزده منطقه کلیسا، عمدتاً در شهرک های ناپدید شده، انتخاب شدند. کلیساها ترجیح داده می شدند زیرا آنها ویژگی های متمایز طبیعی شهرداری های فردی هستند.
دوم، ساختمان‌های تاریخی در شهر Český Krumlov و شهر České Budějovice نیز با جزئیات بیشتری مدل‌سازی شدند. دلیل این امر این است که شهرداری نامبرده شهرت جهانی دارد (از سال 1992 در فهرست میراث جهانی یونسکو) و لازم بود حداقل با جزئیات معقول به تصویر کشیده شود. در عین حال، امکان استفاده از مدل های موجود از بناهای میراثی موجود در شهر (فهرست قلعه و بنای تاریخی) وجود داشت که توسط شهرداری استفاده می شود. بنابراین، تغییر مدل‌های ساختمان کافی بود تا در وضعیتی مطابق با قرن 19 قرار گیرند ( شکل 8 a).
در نهایت، چندین ساختمان میراثی دیگر مانند قلعه‌ها، قلعه‌ها و صومعه‌ها در دره رودخانه ولتاوا انتخاب شدند که به طور مداوم مدل‌سازی می‌شوند. این کار توسط مدلسازهای سه بعدی مشتاق که مدل های خود را در اصل برای Google Earth آماده کرده بودند و با استفاده و اصلاح مدل های خود برای نیازهای صحنه سه بعدی ما موافقت کردند، تسهیل شد. بنابراین، نتایج ما با روش‌های مبتنی بر جمع‌سپاری همپوشانی دارند.
واضح است که مدل سازی سه بعدی دقیق به منابع داده ورودی دقیق تری نیاز دارد. بنابراین، ما تحقیقات آرشیوی دیگری را برای یافتن نقشه‌های آرشیوی و اسناد متنی موجود از بررسی‌های تاریخی ساختاری انجام دادیم. مقدار منابع داده یافت شده برای هر شی مدل شده متفاوت است. با این حال، مهم ترین ساختمان ها به طور معقولی به خوبی مستند شده بودند. به عنوان مثال، این مورد احتمالاً با ارزش ترین مجموعه محلی در Červená nad Vltavou (با یک کلیسای اصلی رومی یک شبه از اواخر قرن دوازدهم) بود که قبل از پر شدن سد در سال 1960 جابجا شد و وضعیت آن. قبل از اینکه جابجایی به خوبی مستند شود ( شکل 8 ب).
تمام نقشه های ورودی باید به دقت توسط کارتوگرافی دیجیتال پردازش می شدند. مواد به صورت کاغذی باید با وضوح کافی اسکن می شدند و سپس حداقل در یک سیستم مختصات محلی ارجاع داده می شدند. مورد دوم برای اندازه گیری ابعاد به طور مستقیم بر روی نقشه ها بسیار مهم بود. مدل سازی واقعی در نرم افزار سه بعدی CAD ساده انجام شد. تیم مدل سازی ما عمدتاً از برنامه Trimble SketchUp استفاده می کند که برای این کار بسیار مناسب است. یک جایگزین می تواند، برای مثال، Bentley MicroStation باشد، که با این حال، برای مدل سازی سه بعدی کمی دست و پا گیرتر است. برای وضوح نتایج ما، تقسیم تک تک قطعات ساختمان به اجزا و لایه‌های مناسب ضروری بود.
بافت‌های مدل‌های ساختمانی به‌دست‌آمده برای مطابقت با مواد نمادنگاری آرشیوی (کارت پستال‌های تاریخی و عکس‌ها) انتخاب شدند. متأسفانه، بیشتر عکس‌های دوره را نمی‌توان مستقیماً برای بافت‌دهی استفاده کرد، زیرا وضوح بسیار پایینی دارند، و اغلب از فاصله دور، اغلب از روی رودخانه ( شکل 9 الف) یا از نقاط دیدنی، مانند صخره‌ها، دره‌ها گرفته می‌شوند. تاپ و غیره ( شکل 9 ب). به همین دلایل، بخش‌هایی از ساختمان‌ها با بافت‌های مدرنی که با منبع آرشیوی همخوانی دارد، بافت شدند.

2.3. تبدیل به محیط GIS و انتشار صحنه وب سه بعدی

نتایج رویه‌هایی که در بخش قبل توضیح داده شد، مدل‌های سه‌بعدی بافت‌دار در قالب اصلی نرم‌افزار مدل‌سازی هستند (به عنوان مثال، فایل‌های SKP در مورد Trimble SketchUp). برای تبدیل آنها به فرمی مناسب برای انتشار در صحنه وب حاصل، ابتدا باید آنها را به پایگاه داده مکانی GIS صادر می کردیم. این مرحله با فرمت فایل KMZ تسهیل شد. فایل های KMZ ابتدا از SketchUp صادر شدند و سپس با استفاده از ابزار geoprocessing KML To Layer به پایگاه جغرافیایی فایل ESRI وارد شدند.
سپس ویژگی‌های چند وصله به‌دست‌آمده از نظر مکانی قرار گرفتند، زیرا موقعیت تقریبی SketchUp (ابزار مکان‌یابی جغرافیایی) دقیق نیست. ژئو ارجاع به صورت دستی بر اساس ردپای ساختمان به دست آمده از نقشه های قدیمی انجام شد. این برای هدف ما کافی بود، زیرا مدل‌های تفصیلی همان سطح دقت را برای ارجاع جغرافیایی به عنوان موقعیت محیطی مدل‌سازی شده رویه‌ای داشتند، که مدل‌سازی خودکار آن بر اساس داده‌های ورودی یکسان بود.
پس از ارجاع جغرافیایی، به مدیریت ویژگی ها پرداختیم. برای افزایش ارزش اطلاعاتی صحنه سه بعدی حاصل، ویژگی‌های اساسی را به تمام مدل‌های دقیق ساختمان‌های شاخص اضافه کردیم (نوع ساختمان، نام، تاریخ ساخت، بازسازی، یا ساختارشکنی، شرح متنی مختصری از تاریخچه شی، URL به منابع اطلاعات تکمیلی). مدل‌های ارجاع‌شده جغرافیایی غنی‌شده با داده‌های ویژگی در زمینه محیطی که به‌صورت رویه‌ای تولید شده است، جاسازی شده‌اند. تمام ساختمان‌های مدل‌سازی شده رویه‌ای نیز قابل شناسایی هستند و دارای ویژگی‌های اساسی هستند (بر اساس مشخصات مواد مورد استفاده برگرفته از Imperial Obligatory Imprints ). بنابراین کل صحنه سه بعدی به دست آمده سازگار بود و همه مدل ها قابل پرس و جو بودند ( شکل 10).
در حین انتشار مدل‌های سه‌بعدی، باید اطمینان حاصل می‌کردیم که نتایج به‌طور مستقیم از طریق یک مرورگر وب در دسترس طیف وسیعی از کاربران قرار می‌گیرد. تشویق کاربران به نصب هر افزونه مرورگر شخص ثالث دیگر قابل قبول نیست. در حال حاضر، فقط دو گزینه برای انتشار مدل‌ها از یک پایگاه جغرافیایی وجود دارد تا به صورت آنلاین قابل مشاهده باشند.
اولین جایگزین، صادرات کل صحنه سه بعدی به عنوان یک فایل فیزیکی (3WS) با استفاده از ابزار مدل‌سازی رویه‌ای CityEngine است. مزیت این انتخاب سهولت مدیریت و انتقال تک فایل است. با این حال، معایب غالب است. قبل از اینکه کاربران بتوانند آن را مشاهده کنند صحنه باید به طور کلی در حافظه بارگذاری شود و بارگذاری بسیار کند است. مربوط به این محدوده محدود منطقه نمایش داده شده است. علاوه بر این، صادرات سطوح بافت از CityEngine بسیار غیرقابل اعتماد است (بافت‌ها به طور تصادفی از دست رفته و/یا نرمال‌های معکوس شده)، و اصلاحات بعدی این روش انتشار را به کاری زمان‌بر تبدیل می‌کند.
بنابراین، تصمیم گرفتیم از جایگزین دوم استفاده کنیم و نتایج را با رویکرد مدرن تر، یعنی از طریق وب سرویس سه بعدی ArcGIS Pro منتشر کنیم. این گزینه بارگذاری محتوای پویا را بسته به قلمرو نمایش داده شده به روشی مشابه برنامه های نقشه برداری وب دوبعدی فعال می کند. به همین دلیل، این روش مانند مورد ما برای صحنه های سه بعدی مناطق بزرگ نیز مناسب است. مدل‌های ساختمان به‌عنوان بسته‌های لایه‌ی صحنه سه‌بعدی – SLPK صادر شدند. نشانه‌ها به‌صورت جداگانه صادر شدند، در حالی که شهرک‌نشینی مشترک با مدل‌سازی رویه‌ای به‌طور کلی صادر شد. اگرچه این از نظر قدرت محاسباتی بسیار سخت بود، اما به شخص اجازه می‌دهد تا مدل کامل شهرنشینی را به‌طور کامل‌تر در صحنه وب به‌طور واضح‌تر نمایش دهد. متعاقباً، تمام SLPK ها به عنوان خدمات میزبانی شده در ArcGIS Online منتشر شدند. مدل دیجیتال زمین در همانجا به عنوان یک سرویس تصویر (ارتفاع) منتشر شد. بافت‌ها برای زمین از نقشه‌های قدیمی بردار ایجاد شدند (آثار اجباری امپراتوری ). مدل برداری با بافت‌های نیمه‌فتورئالیستی نمادین شد و سپس در قالب کاشی‌های شطرنجی منتشر شد. لایه های منتشر شده جداگانه به صورت آنلاین در قالب یک صحنه وب سه بعدی از طریق Scene Viewer ترکیب شدند.

3. واقعیت مجازی (VR)

صحنه وب سه بعدی فوق برای ارائه به عموم مردم مناسب است، زیرا می توان به صورت آنلاین از طریق یک مرورگر وب به آن دسترسی داشت. از سوی دیگر، تنها به سطح محدودی از جزئیات دست می یابد. بنابراین، یک خروجی سه بعدی دیگر یک مدل سه بعدی واقعی است که توسط Unreal Engine (موتور بازی) ایجاد شده و برای ارائه در فاصله نزدیک در هدست واقعیت مجازی (VR) آماده شده است.
هدست واقعیت مجازی دستگاهی متشکل از یک نمایشگر روی سر و دو کنترلر است که حرکات سر و دست را حس می کند و تصویر را تغییر می دهد تا حس حضور در محیطی متفاوت را به کاربر القا کند. این یک تجربه همهجانبه از مشاهده مکان های موجود در اندازه واقعی را فراهم می کند. هدست واقعیت مجازی اصلی مورد استفاده در این پروژه Oculus Rift S ( شکل 11 a) بود که از دوربین‌ها برای ثبت حرکت سر (بدون نیاز به قرار دادن فانوس‌های به اصطلاح VR) استفاده می‌کرد. هدست های دیگری نیز در طول آزمایش مورد استفاده قرار گرفتند ( شکل 11 ب).
یک مدل سه بعدی واقع گرایانه از چشم انداز تاریخی با تسکین زمین، پوشش گیاهی و اشکال اولیه ساختمان ها (برای دید آسان، ساختمان های مدل سازی شده رویه ای فقط دارای بافت سفید هستند) در منطقه اطراف سه مخزن آب (Vrané، Štěchovice، Slapy) ایجاد شد. شکل 12). متأسفانه Unreal Engine در نسخه ای که استفاده کردیم (4.26) اکثر فرمت های GIS را مستقیماً پشتیبانی نمی کند و لازم است از افزونه های تخصصی استفاده شود. در این پروژه از پلاگین TerraForm Pro (نسخه 2.1.5، Horizon Simulation Ltd., Maidenhead, UK) برای وارد کردن داده های GIS در فرمت های فایل TIFF یا SHP (شامل سیستم مختصات) استفاده شد. داده‌های GIS زیر برای Unreal Engine استفاده شد: یک مدل زمین دیجیتال (رستر)، یک لایه چند ضلعی با ویژگی‌های متمایز بر اساس دسته‌های پوشش زمین و یک لایه خطی از محور رودخانه ولتاوا.
همچنین لازم است که منظره را با مواد پوشش دهیم. برای این منظور از مجموعه «اکوسیستم چشم‌انداز رویه‌ای» از فروشگاه اینترنتی UE Marketplace، حاوی مواد (بافت‌ها) و مدل‌های پیچیده واقع‌گرایانه از پوشش گیاهی اروپا در سطح بالایی از جزئیات و به شکل چند فصلی استفاده شد. یکی دیگر از مجموعه داده‌های مورد استفاده شامل نمایش‌های واقعی از آب ایستاده و جاری بود. پوشش گیاهی با استفاده از تولید رویه‌ای قرار گرفت – یعنی در مکان‌های تصادفی طبق قوانین تنظیم شده (فایل‌های قانون CGA توسط Unreal Engine پشتیبانی نمی‌شوند). سطح آب دو بار وارد شد – به شکل قبل ( شکل 13 الف) و بعد ( شکل 13)ب) مخزن پر شد. مدل همچنین با عناصر مصنوعی برای تسهیل جهت گیری تکمیل شد. به عنوان مثال، برچسب های نام روستا یا یک نقشه کوچک که مکان فعلی کاربر را نشان می دهد.
آخرین مرحله اتصال مدل با هدست واقعیت مجازی و تنظیم عملکردهای دکمه های کنترلر برای دستیابی به بهترین تجربه کاربری بود. نوع اصلی حرکت در VR “تله‌پورتشن” نامیده می‌شود (پرتویی که از کنترل‌کننده دست ساطع می‌شود، مکان جدیدی را تنظیم می‌کند). با این حال، پس از آزمایش اولیه کاربر، که بر روی همکاران دپارتمان ژئوماتیک در CTU انجام شد (تقریباً ده نفر، متشکل از دانشجویان فارغ التحصیل و اساتید بدون تجربه استفاده از واقعیت مجازی)، همانطور که بسیاری از کاربران دریافتند، این «انتقال از راه دور» نامناسب بود. کنترل ها غیر شهودی بودند و تجربه مشاهده منظره به شدت به خطر افتاد. در پایان، در ارتفاع حدود 500 متری (با قابلیت نگاه کردن به اطراف در همه جهات) یک پرواز با مسیر ثابت از چشم انداز انتخاب شد (کاربر فقط می تواند مکث کند و حرکت را از سر بگیرد). به دلیل نیازهای سخت افزاری، چندین سطح از جزئیات (LOD) باید ایجاد می شد. در ارتفاعات بالاتر، اشیاء کوچکتر (مخصوصاً پوشش گیاهی) در حافظه بارگذاری نمی شوند و این امر باعث کاهش قدرت کامپیوتر مورد نیاز برای عملکرد در واقعیت مجازی می شود.
با استفاده از تمام داده‌های جغرافیایی فوق و مدل‌های سه‌بعدی، یک مدل منظر با پوشش زمین با توجه به دسته‌بندی‌های متمایز شده در آثار اجباری امپراتوری (از جمله ساختمان‌ها) ایجاد شد. مشاهده منظره به شکل یک پرواز از طریق پرواز است که در طی آن می توان پرواز را متوقف کرد، سطح رودخانه فعلی را مشاهده کرد یا با استفاده از دکمه های روی کنترلرها نقشه را مشاهده کرد. همانطور که بخش‌های مختلف رودخانه مدل‌سازی شدند، یک اتاق خیالی اولیه ایجاد شد تا به عنوان مکانی برای کاربر برای یادگیری کنترل‌ها و انتخاب یکی از بخش‌های رودخانه برای پروازهای بعدی استفاده شود.

4. نتایج

در طول کار روی تجسم دره رودخانه ولتاوا، امکانات پردازش حجم وسیعی از داده‌ها مورد بررسی قرار گرفت، یعنی مدل‌سازی مساحت بزرگ اشیاء سه‌بعدی (بیش از 28000 مدل سه‌بعدی)، ایجاد DTM‌های گسترده از نقشه‌های قدیمی (حدود سال 1670). کیلومتر 2 )، مدل سازی CAD ساختمان های شاخص، و ادغام این مدل ها در یک صحنه.
مدل‌سازی رویه‌ای بر اساس گرامر شکل CGA در نرم‌افزار CityEngine برای مدل‌سازی رایج محله‌سازی استفاده شد، زیرا به ما امکان مدل‌سازی نسبتاً سریع و آسان را می‌دهد و همچنین، زیرا CityEngine با سایر نرم‌افزارهای مورد استفاده در پروژه Vltava سازگار است. ما مشکلات مربوط به این روش پردازش را شناسایی و حل کرده ایم، از مشکلات نرم افزاری، مانند نیازهای سخت افزاری، و مشکلات مربوط به واردات، صادرات و انتشار داده ها به صورت آنلاین (این مشکلات بیشتر با استفاده از نرم افزار ArcGIS Pro حل شده اند)، تا مشکلات فنی، اغلب. مربوط به زمین و تعاملات سه بعدی شی.
علاوه بر این، امکان استفاده از موتور بازی Unreal Engine برای کار با داده‌های GIS و مدل‌های سه‌بعدی ایجاد شده در پروژه نیز به منظور دستیابی به تجسم‌های واقعی‌تر و ایجاد واقعیت مجازی در چنین مقیاس بزرگی مورد بررسی قرار گرفت. به دلیل مشکلات زمانی و فنی، تنها چند محل انتخاب شده (Slapy، Štěchovice، Vrané) به شکل VR پردازش شدند. کار بیشتر روی واقعیت مجازی در پروژه برنامه ریزی شده Vltava 2 در نظر گرفته شده است.
نتایج این کار تجسم‌های سه بعدی از دره رودخانه تاریخی ولتاوا است که در نمایشگاه ولتاوا-تحول‌های منظره تاریخی نیز که در آتریوم دانشکده مهندسی عمران CTU در پراگ در تاریخ 8 تا 7 فوریه برگزار شد، ارائه شد. آوریل 2022 [ 3 ]. این نمایشگاه تجسم محلات منتخب دره رودخانه ولتاوا را در واقعیت مجازی ( شکل 14 و شکل 15 ) و یک مدل سه بعدی از دره رودخانه ولتاوا کامل در قالب یک برنامه وب ( شکل 16 ، شکل 17 و شکل 18) ارائه کرد. ).
تمام نتایج (یافته‌های تحقیقات اجتماعی-هیدرولوژیکی، مدل‌ها و صحنه‌های سه بعدی، عکس‌های تاریخی، عکس‌های ارتوپدی دوره، نقشه‌های پردازش شده و سایر اسناد) به صورت رایگان در وب‌سایت پروژه [ 2 ] در دسترس خواهند بود (سایت در حال حاضر آماده و راه‌اندازی شده است، اما تکمیل نشده) تا پایان سال 2022. این سایت همچنین حاوی مطالب تکمیلی دیگری در مورد رودخانه ولتاوا و تاریخچه آن است، مانند نقشه های ساختمان ها و سدها، اسناد تاریخچه، سیل، قایق سواری، حمل و نقل و اطلاعات جالب دیگر.
صحنه وب سه بعدی (هنوز در نسخه نهایی نیست و تا دسامبر 2022 تکمیل می شود) به صورت آنلاین در دسترس است [ 1 ] و در حال حاضر شامل چندین لایه با مدل های شاخص فردی، ساختمان های مدل سازی شده رویه ای، و یک مدل زمین دیجیتال با زمین نیمه عکاسی است. بافت های پوششی این صحنه وب سه بعدی با لایه های اضافی تکمیل خواهد شد که در قالب یک برنامه وب سه بعدی تکمیل می شود و در پروژه بعدی Vltava 2 کار روی آن ادامه خواهد یافت.
نتایج کل پروژه، از جمله تجسم‌های سه بعدی ایجاد شده، نه تنها برای عموم مردم در دسترس خواهد بود، بلکه توسط مورخان، موزه‌ها، حوزه رودخانه ولتاوا (شرکت دولتی)، وزارت فرهنگ، شهرهای محلی و همچنین مورد استفاده قرار خواهد گرفت. روستاها، و در آموزش تاریخ و سایر کاربردها استفاده خواهد شد. علاوه بر این، این پروژه و نتایج آن نیز به عنوان پایه/نمونه ای برای ایجاد سایر پروژه های مشابه در جمهوری چک خواهد بود.

5. بحث

این پروژه بر روی طولانی ترین رودخانه جمهوری چک، رودخانه ولتاوا و کل دره آن (1670 کیلومتر مربع ) تمرکز دارد که آن را به یکی از بزرگترین پروژه های نوع خود در جمهوری چک تبدیل می کند (اگر فقط قسمت چک را در نظر بگیریم. دومین رودخانه طولانی‌ترین رودخانه البه (294 کیلومتر) که کوتاه‌تر از رودخانه ولتاوا (434 کیلومتر) است.
اگرچه روش های جدید یا راه حل های نوآورانه ای برای تجسم مناطق بزرگ ایجاد نشده است، همانطور که در بخش نتایج ذکر شد، این کار هنوز در محافل تاریخ، علم و آموزش چک قابل توجه است. نتایج اولیه این پروژه در یک نمایشگاه یک ماهه ارائه شد و با استقبال بسیار خوبی از سوی نمایندگان شرکت ها و موسسات همکار (دولتی) و همچنین عموم مردم مواجه شد. به همین دلیل، پروژه های بلندپروازانه دیگری بر اساس پروژه ولتاوا شروع به ظهور کرده اند، مانند پروژه بعدی Vltava 2، پروژه Extinct Šumava – بازسازی مجازی مناظر و سکونتگاه ها، پروژه رودخانه Sázava (تاریخچه رودخانه، قایقران، مدیریت آب، ترمپ)، پروژه چشم انداز پیش صنعتی بوهمیا، و بسیاری دیگر.
تجسم سه بعدی دره رودخانه ولتاوا در ادامه پروژه “ولتاوا 2” ادامه خواهد یافت، که در آن صحنه های سه بعدی جدیدی ایجاد می شود که نتایج موجود را با دوره های زمانی جدید و خاص تری منطبق با دره رودخانه ولتاوا در منطقه توسعه می دهد. نیمه اول قرن 19 (حدود 1840)، و درست قبل از پر کردن سدها و سیل بخش هایی از دره رودخانه ولتاوا در نیمه اول قرن بیستم.
این مراحل هم با وضعیت توسعه مشترک و هم با ظاهر ساختمان های مهم در اطراف رودخانه مطابقت دارد که در صحنه با جزئیات بیشتری نیز نشان داده خواهد شد. در بیشتر موارد، تغییرات در ساختمان‌ها نسبتاً جزئی خواهد بود (معمولاً یک نوع سقف متفاوت برای ساختمان‌های مقدس)، از سوی دیگر، ساختمان‌هایی در نزدیکی رودخانه نیز وجود دارند که بین دو مرحله دستخوش تغییرات عمده شده‌اند. این امر برای مثال در مورد قلعه‌های هلوبوکا ناد ولتاوو و اورلیک ناد ولتاوو صدق می‌کند، که ظاهرشان قبل از بازسازی‌های نئوگوتیک در قرن نوزدهم برای عموم مردم شناخته شده نیست. برای انجام تنظیمات، لازم است یک بررسی آرشیوی دقیق انجام شود تا ظاهر مشخص شده اشیاء در این دوره مشخص شود. بررسی بایگانی‌ها در قلعه‌های Hluboka و Orlík ذکر شده بسیار مهم خواهد بود. تصویر در نیمه اول قرن بیستم به صورت رویه ای تولید خواهد شد، احتمالا بر اساس اولین نسخه ازMap State 1:5000-Drived و مدل های دقیق ایجاد شده در یک فرم خاص در دوره معین به صحنه منتقل می شوند. این پروژه از یک مدل دیجیتال پیشرفته توپوگرافی پیش سد به عنوان مبنایی برای قرار دادن مدل های سه بعدی استفاده خواهد کرد.
در مقایسه با سایر پروژه‌های متناظر، پروژه ولتاوا نه تنها بر تجزیه و تحلیل و تحقیق تأثیر سدسازی بر حوضه رودخانه تمرکز دارد، همانطور که در مطالعه موردی ایتالیایی Surian [ 7 ]، بلکه همچنین بر مدل‌سازی گسترده از آب‌گرفتگی‌های کنونی تمرکز دارد. مناطق و کل دره ولتاوا. در مقایسه با مطالعه موردی سوریان، پروژه ولتاوا به خودی خود تغییرات هیدرولوژیکی (رژیم جریان و تامین رسوب) را شامل نمی شود، اما عمدتاً بر تغییرات در اطراف رودخانه (تغییر کاربری اراضی، تشکیل و ناپدید شدن / جاری شدن سیل شهرداری ها) و استفاده از خود رودخانه (قایق سواری با چوب).
موضوع دیگری که در پروژه ظاهر می شود، سیل است (به معنای سیل به دلیل ساخت سد نیست، بلکه سیل به عنوان یک بلای طبیعی است). اگرچه سیل در پروژه مستند شده است، اما موضوع تحقیق عمیق نیست، به عنوان مثال، در کار Yiou [ 5 ].
به طور مشابه، در کار Zlinszky و Timár [ 6 ]، نقشه های تاریخی نیز ارجاع جغرافیایی شدند و بیشتر به عنوان منبع اطلاعاتی برای تحقیق و تحلیل و به عنوان پایه ای برای مدل سازی سه بعدی دره ولتاوا مورد استفاده قرار گرفتند. تفاوت در اینجا عمدتاً در نقشه های مورد استفاده است، جایی که Zlinszky و Timár از نقشه کریگر و بررسی های نظامی اول، دوم و سوم هابسبورگ استفاده می کنند. از آنجایی که در پروژه ولتاوا، ما در حال کاوش در دره ولتاوا قبل از ساخت آبشار ولتاوا (ساخت 1930-1992) هستیم، از نقشه‌های تاریخی جدیدتری استفاده می‌کنیم که جانشین نقشه‌های بررسی نظامی هابسبورگ، آثار اجباری امپراتوری هستند. کاداستر پایدار 1:2880 . سپس روش های ارجاع جغرافیایی این نقشه ها را می توان مشابه در نظر گرفت.
در قسمت بعدی کار، مدل سازی سه بعدی اشیا انجام شد. این شبیه به پروژه معروف Rome Reborn بود که بر بازسازی روم باستان به شکل دیجیتال متمرکز بود. همانطور که در Rome Reborn، ما یک رویکرد مدل‌سازی اثبات شده را اتخاذ کردیم، که در آن یک شهرک مشترک به صورت رویه‌ای بر اساس نقشه‌های قدیمی و مطالب نمادین تاریخی مدل‌سازی می‌شود. سپس ساختمان های شاخص با استفاده از نرم افزار ساده CAD با جزئیات بیشتری بازسازی شدند. لازم به ذکر است که کیفیت مدل های داخل Rome Reborn به طور قابل توجهی بالاتر از ما است. بنابراین، بهتر است مدل‌های ایجاد شده رویه‌ای را با کارهای D. Kitsakis، E. Tsiliakou، T. Labropoulos و E. Dimopoulou مقایسه کنیم [ 17 ].]. در این اثر، نویسندگان ایجاد یک مدل سه بعدی از یک سکونتگاه سنتی در منطقه زاگوری مرکزی در یونان را توصیف می کنند. مدل های ایجاد شده توسط این نویسندگان نیز بسیار ساده است. با این حال، جزئیات فضایی بیشتری دارند، مانند طاقچه، بالکن و غیره. با این حال، آنچه ما علاوه بر کار ذکر شده داریم، راه حل ما برای تلاقی ساختمان ها با زمین است. می توانید متوجه شوید که مدل های ایجاد شده توسط آنها کاملاً در زمین جاسازی شده است. ما این را (همراه با ساختمان‌های شناور) با ایجاد پایه‌هایی که اکنون ساختمان‌ها روی آن‌ها قرار دارند، حل کردیم. آخرین بخش کار ما شامل ایجاد یک برنامه واقعیت مجازی با استفاده از موتور بازی Unreal Engine بود.26 ]، کار ما عمدتاً مربوط به ایجاد تجسم‌ها بود، در حالی که بهینه‌سازی عملکرد فقط در طول مدل‌سازی رویه‌ای انجام شد. اگرچه توانایی وارد کردن داده‌های GIS به موتورهای بازی برای مدت طولانی وجود داشته است [ 23 ]، ما با یک مشکل نسبتاً منحصربه‌فرد مواجه بودیم. اگرچه Unreal Engine به صورت بومی از وارد کردن داده‌های GIS پشتیبانی نمی‌کند، این مشکل با نصب افزونه‌ها قابل حل است. با این حال، از آنجایی که جمهوری چک از سیستم مختصات S-JTSK خود (EPSG 5514) استفاده می کند که دارای مقادیر مختصات X = -430,000 تا -905,000 و Y است.= −935,000 تا −1,230,000، اکثر این افزونه‌ها کار نمی‌کنند، یا داده‌های وارد شده در مکان‌های مناسب نبوده‌اند. خوشبختانه، این مشکل با نصب یک افزونه تخصصی TerraForm Pro (نسخه 2.1.5، Horizon Simulation Ltd., Maidenhead, UK) حل شد. مشابه Khorloo O.، Ulambayar E. و Altantsetseg E. [ 24 ]، ما داده های GIS، مدل های سه بعدی و زمین را به Unreal Engine وارد کردیم، جایی که این داده ها در یک محیط واقعیت مجازی تعاملی پردازش شدند. با این حال، بر خلاف این نویسندگان، ما سه منطقه روستایی با چندین روستای کوچک را در مقابل یک شهر بزرگ و دقیق تجسم کردیم. علاوه بر این، برای بخش بزرگی از این روستاها، اطلاعات کمی در قالب داده های اساسی حفظ شده است، و بنابراین بازسازی آنها را می توان با کار Günay S. [ 25 ] مقایسه کرد.]، جایی که بسیاری از اشیاء آنها نیز از منابع داده محدود ایجاد می شوند.

منابع

  1. تجسم سه بعدی دره رودخانه ولتاوا. در دسترس آنلاین: https://arcg.is/1yDr9i0 (در 3 ژوئیه 2022 قابل دسترسی است).
  2. وب سایت رسمی پروژه ولتاوا. در دسترس آنلاین: https://vltava.fsv.cvut.cz (در 3 ژوئیه 2022 قابل دسترسی است).
  3. وب سایت نمایشگاه ولتاوا – دگرگونی های چشم انداز تاریخی. در دسترس آنلاین: vltava.fsv.cvut.cz/VYSTAVA/ (در 3 ژوئیه 2022 قابل دسترسی است).
  4. کانتال، جی. توبیاش، پ. Kratochvílová، D. مدل سه بعدی از دره تاریخی رودخانه ولتاوا در منطقه Slapy Reservoir. در پیشرفت ها و روندها در علوم و فناوری های مهندسی III ; CRC Press: بوکا راتون، فلوریدا، ایالات متحده آمریکا، 2019؛ صص 679-684. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  5. ییو، پی. ریبرو، پ. ناو، پ. نوگج، م. Brázdil، R. تجزیه و تحلیل آماری سیل در بوهم (جمهوری چک) از سال 1825. Hydrol. علمی J. 2006 ، 51 ، 930-945. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  6. زلینزکی، آ. تیمار، جی. نقشه های تاریخی به عنوان منبع داده برای هیدرولوژی اجتماعی: مطالعه موردی سیستم تالاب دریاچه بالاتون. هیدرول. سیستم زمین علمی 2013 ، 17 ، 4589-4606. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  7. Surian، N. تغییر کانال به دلیل تنظیم رودخانه: مورد رودخانه Piave، ایتالیا. زمین گشت و گذار. روند. Landf. 1999 ، 24 ، 1135-1151. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  8. پاکینا، جی. Cajthaml، J. کراتوچویلووا، دی. پوپلکا، جی. دوورژاک، وی. جاناتا، تی. بازسازی دره پیش از سد بر اساس منابع داده های فضایی آرشیوی – روش ها، دقت و امکانات چاپ سه بعدی. ترانس. GIS 2022 ، 26 ، 385-420. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  9. Cajthaml، J. توبیاش، پ. Kratochvílová، D. ایجاد مدل سه بعدی منظر تاریخی از خطوط کانتور نمایش داده شده بر روی نقشه های قدیمی: دره رودخانه ولتاوا. در ESaT ؛ Technická univerzita v. Košiciach, Stavebá Fakulta: Košice, Slovakia, 2018; صص 1-4. شابک 978-80-553-2982-6. [ Google Scholar ]
  10. کراتوچویلووا، دی. Cajthaml, J. استفاده از روش بردارسازی خودکار در تولید ارتفاع سنجی برداری دره تاریخی رودخانه ولتاوا. Acta Polytech. 2020 ، 60 ، 303-312. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  11. یانوفسکی، م. جاناتا، تی. Cajthaml, J. تجسم دره رودخانه ولتاوا: تصویری از رویه های کاری بر روی داده های اطراف مخزن کامیک. در مجموعه مقالات بیستمین کنفرانس بین المللی ژئوکنفرانس علمی چند رشته ای SGEM STEF92، آلبنا، بلغارستان، 18 تا 24 اوت 2020؛ Technology Ltd.: صوفیه، بلغارستان، 2020؛ صص 469–476، ISBN 978-619-7603-07-1. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  12. واتسون، بی. مولر، پی. ونکا، پی. سکستون، سی. Veryovka، O. فولر، الف. مدلسازی شهری رویه ای در عمل. محاسبات IEEE. نمودار. Appl. 2008 ، 28 ، 18-26. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  13. هیگلر، اس. مولر، پی. گول، مدل‌سازی رویه‌ای LV برای میراث فرهنگی دیجیتال. EURASIP J. فرآیند ویدئو تصویر. 2009 ، 2009 ، 852392. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ نسخه سبز ]
  14. شوارتز، ام. مولر، پی. مدلسازی رویه ای پیشرفته معماری. ACM Trans. نمودار. 2015 ، 34 ، 107. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  15. اسملیک، آر.ام. توتنل، تی. بیدارا، ر. Benes, B. A Survey on Procedural Modeling for Virtual Worlds. محاسبه کنید. نمودار. انجمن 2014 ، 33 ، 31-50. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  16. جان، DMA; دان، ال. ایجاد یک مدل سه بعدی طولی و مبتنی بر داده از تغییر در طول زمان در یک چشم انداز فراصنعتی با استفاده از GIS و CityEngine. J. Cult. میراث. مدیریت حفظ کنید. توسعه دهنده 2018 ، 8 ، 434-447. در دسترس آنلاین: https://www.historicalgis.com/uploads/6/8/8/2/68821567/arnold_and_lafreniere_2018.pdf (دسترسی در 10 مه 2022). [ CrossRef ]
  17. کیتساکیس، دی. تسیلیاکو، ای. لابروپولوس، تی. دیموپولو، ای. مدلسازی سه بعدی رویه ای برای سکونتگاه های سنتی. مطالعه موردی زاغری مرکزی. بین المللی قوس. فتوگرام حسگر از راه دور اسپات. Inf. علمی 2017 ، 42 ، 369-376. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  18. پاسکال، ام. تجسم سه بعدی پیشرفته با CityEngine، Unity و Unreal. در مجموعه مقالات اجلاس توسعه دهندگان Esri 2017، پالم اسپرینگ، کالیفرنیا، ایالات متحده آمریکا، 7 تا 10 مارس 2018؛ در دسترس آنلاین: https://proceedings.esri.com/library/userconf/devsummit18/index.html ; https://www.youtube.com/watch?v=qdo2WSm_5UU (در 8 مارس 2022 قابل دسترسی است).
  19. پاسکال، ام. استفان، A. ایجاد تجربیات VR/AR با CityEngine، Unity و Unreal. در مجموعه مقالات اجلاس توسعه دهندگان Esri 2020، پالم اسپرینگ، کالیفرنیا، ایالات متحده آمریکا، 10 تا 13 مارس 2020؛ در دسترس آنلاین: https://proceedings.esri.com/library/userconf/devsummit20/index.html ; https://www.youtube.com/watch?v=c1wq1wy01b4 (در 8 مارس 2022 قابل دسترسی است).
  20. مستندات Unreal Engine 4. در دسترس آنلاین: https://docs.unrealengine.com/4.27/en-US/ (در 28 نوامبر 2021 قابل دسترسی است).
  21. سند وحدت. در دسترس آنلاین: https://docs.unity.com (در 28 نوامبر 2021 قابل دسترسی است).
  22. ما، Y.-P. بسط مدل‌های منطقه‌ای 3D-GIS و مدل‌های ساختمانی مبتنی بر BIM در محیط بازی‌های رایانه‌ای برای گردش کار بهتر حفاظت از میراث فرهنگی. Appl. علمی 2021 ، 11 ، 2101. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  23. مت، RC; شریف، ARM; زولکیفلی، ع. رحیم، MSM; Mahayudin، MH استفاده از موتور بازی برای تجسم زمین سه بعدی داده های GIS: بررسی. IOP Conf. سر. محیط زمین. علمی 2014 ، 20 ، 012037. موجود به صورت آنلاین: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1755-1315/20/1/012037 (در تاریخ 16 مارس 2022 قابل دسترسی است). [ CrossRef ]
  24. خورلو، ا. اولامبایار، ای. Altantsetseg, E. بازسازی مجازی شهر باستانی قراقوروم. محاسبه کنید. Anim Virtual Worlds 2022 ، e2087. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  25. Günay، S. واقعیت مجازی برای تجسم میراث معماری گمشده با استفاده از داده های محدود. بین المللی قوس. فتوگرام حسگر از راه دور اسپات. Inf. علمی 2022 ، 253-257. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  26. کرستن، تی. درنخان، دی. دگیم، S. کاربرد واقعیت مجازی قلعه الزباره در قطر شامل تحلیل عملکرد تجسم بلادرنگ. KN J. Cartogr. Geogr. Inf. 2021 ، 71 ، 241-251. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Ijgi 11 00376 g001 550
شکل 1. فلوچارت که روند پردازش را با مثال های تصویری نشان می دهد.
Ijgi 11 00376 g002 550
شکل 2. نشان‌های اجباری امپراتوری کاداستر پایدار 1:2880 : ( الف ) نمونه‌ای از اسکن جغرافیایی مرجع از یک صفحه نقشه که برای بردارسازی استفاده می‌شود. ( ب ) برداری از صفحه نقشه نشان داده شده در ( الف ).
Ijgi 11 00376 g003 550
شکل 3. نقشه حالت 1:5000-مشتق شده : ( الف ) نمونه ای از بخشی از اسکن جغرافیایی مرجع یک صفحه نقشه که برای بردارسازی خودکار خطوط ارتفاعی استفاده می شود. ( ب ) خطوط ارتفاعی بردار از قطعه نقشه نشان داده شده در ( a ) [ 10 ].
Ijgi 11 00376 g004 550
شکل 4. نمایش برگه های نقشه نقشه های قدیمی در دره رودخانه ولتاوا از پایتخت جمهوری چک، پراگ، تا منطقه هم مرز با آلمان و اتریش، که برای برداری استفاده می شود. ( الف ) آثار اجباری امپراتوری کاداستر پایدار 1:2880 که به عنوان داده‌های ورودی برای مدل‌سازی رویه‌ای استفاده می‌شود. ( ب ) نقشه حالت 1:5000-مشتق شده به عنوان داده ورودی برای ایجاد یک DTM استفاده می شود.
Ijgi 11 00376 g005 550
شکل 5. نمونه ای از ویژگی های مورد استفاده برای مدل سازی رویه ای ساختمان ها.
Ijgi 11 00376 g006 550
شکل 6. نمونه ای از ساختمان های مدل سازی شده رویه ای: ( الف ) صحنه آزمایش برای اشکال زدایی فایل قانون. ( ب ) ساختمان‌ها و دیوارهای شهر České Budějovice، که به‌طور رویه‌ای بر اساس بردارسازی آثار اجباری امپراتوری کاداستر پایدار 1:2880 مدل‌سازی شده‌اند .
Ijgi 11 00376 g007 550
شکل 7. پایه های مدل سازی شده رویه ای برای ساختمان ها.
Ijgi 11 00376 g008 550
شکل 8. مدلسازی سه بعدی دستی در نرم افزار CAD (Trimble SketchUp): ( a ) Český Krumlov Castle; ( ب ) ساختمان مدرسه ناپدید شده در مجتمع محلی در Červená nad Vltavou.
Ijgi 11 00376 g009 550
شکل 9. ( الف ) Těchce از بیشه کاج در ساحل راست، دهه 1930، عکس Plichta Pečice، کارت پستال دوره، آرشیو Vojtěch Pavelčík، ( ب ) نمای کلی Orlice Zlákovice از دامنه تپه در ساحل چپ، 1930، عکس از Plichta Pečice، کارت پستال دوره، آرشیو Vojtěch Pavelčík.
Ijgi 11 00376 g010 550
شکل 10. هر دو مدل CAD و رویه ای برای داده های ویژگی قابل پرس و جو هستند (مقادیر ویژگی های متنی به زبان چک هستند).
Ijgi 11 00376 g011 550
شکل 11. ( الف ) عکس پرکاربردترین هدست VR—Oculus Rift S. ( ب ) Vojtěch Cehák با هدست VR.
Ijgi 11 00376 g012 550
شکل 12. نمای نزدیک از پوشش گیاهی در صحنه واقعیت مجازی.
Ijgi 11 00376 g013 550
شکل 13. مدل منظر مجازی ( الف ) قبل و ( ب ) پس از پر کردن مخزن.
Ijgi 11 00376 g014 550
شکل 14. یکی از نویسندگان Vojtěch Cehák در حال نمایش واقعیت مجازی در طی بازدید از یک مدرسه ابتدایی در نمایشگاه Vltava-Transformations of Historical Landscape .
Ijgi 11 00376 g015 550
شکل 15. یکی از نویسندگان Vojtěch Cehák در حال کمک به بازدیدکننده در نمایشگاه ولتاوا – دگرگونی های چشم انداز تاریخی .
Ijgi 11 00376 g016 550
شکل 16. نمایش یک برنامه وب سه بعدی ایجاد شده توسط یکی از اعضای پروژه ولتاوا.
Ijgi 11 00376 g017 550
شکل 17. استفاده از یک صفحه نمایش لمسی برای کنترل یک نقشه وب سه بعدی در طول بازدید از یک مدرسه ابتدایی در نمایشگاه Vltava-Transformations of Historical Landscape .
Ijgi 11 00376 g018 550
شکل 18. پیش نمایش بخشی از صحنه وب سه بعدی حاصل – شهر České Budějovice در سواحل رودخانه ولتاوا در قرن 19. برج استحکامات برای دسترسی به اطلاعات ویژگی آن شناسایی شد. مدل‌سازی شهر بر اساس نقش‌های اجباری امپراتوری کاداستر پایدار 1:2880 و نقشه‌ها و عکس‌های دوره انجام شد.

مقالات داخلی و بین المللی

مطالب مرتبط ...

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید