3D mapy jednoduše na webu

Tags: 3D GIS | 3D mapy | GIS | Mapy | T-Mapy | WebGL

Mapy ve 3D se v současné době již neodmyslitelně řadí mezi standardní nástroje GIS. Dostupné jsou supermoderní technologie pro tvorbu dat, zpracování i publikaci, stále však schází uspokojivé odpovědi na otázku „K čemu to vlastně je?". Pěkná vizualizace reálného světa je atraktivní, o tom pochyb není. Nicméně pokud uživateli nepřináší více, zpravidla nenachází důvod se k 3D mapám vracet. Kde se tedy skrývá skutečná síla 3D vizualizace?

K čemu uživatel laik využívá mapy na internetu? Vyhledání určitého místa, nalezení vhodné trasy, zobrazení alternativních mapových podkladů? Pro uspokojení těchto potřeb jistě postačuje současná nabídka mapových portálů. Využití dalšího rozměru s sebou přináší výhody přirozeného pohledu na krajinu včetně výškových poměrů. Takový pohled není omezen pouze na povrchovou situaci, tedy jednoduše řečeno, zda je naplánovaná cyklotrasa z kopce, nebo do kopce, ale umožňuje zobrazování objektů nad zemí i pod ní.

Oblasti využití 3D

Skutečné výhody přináší třetí rozměr až v oblastech konkrétního využití, ideálně v rámci relativně úzce zaměřených aplikací, které jsou speciálně vytvořeny pro pevně daný účel. Obecně lze říci, že 3D mapy mohou být využitelné všude tam, kde mají dnes místo mapy tradiční, tedy dvourozměrné. V mnoha případech však rovinná mapa neposkytuje potřebné podrobnosti. 3D zobrazení usnadňuje práci v oblasti vlastnictví nemovitostí, kde je potřebné viditelně oddělit patra budov, příp. odlišit vlastníka mostu od vodního toku, který pod ním protéká. Velkou výzvou pak je i schopnost analyzovat víceúrovňové objekty, které jsou obydleny jak nad parcelou, tak i pod ní. Třetí rozměr také poskytuje názornou a snadno pochopitelnou 3D viditelnost prvků technické infrastruktury (vodovod, kanalizace, elektrické vedení, plyn, telefonní linky) pod zemským povrchem. To například umožňuje lépe koordinovat výkopové práce při údržbě prvků technické infrastruktury v zájmovém území. 3D vizualizace dopravních staveb přispívá k lepšímu rozhodování při jejich navrhování i rekonstrukcích. Laikovi navíc umožní názornější pohled na celou problematiku i z pohledu širších vazeb. Přínosná je i integrace dopravní stavby do okolního prostředí a tím možnost zohlednění případných viditelných střetů s urbanistickými či přírodními prvky v krajině.

Zobrazení budov v 3D mapě (budovy: Jan Russnák)

Co data?

3D mapy běžně obsahují povrchový model, podkladové mapy a 3D objekty (např. budovy, vedení sítí, zeleň, automobily apod.). Povrchový model je základní součástí aplikace a poskytuje informaci o převýšení v terénu. Toto v kombinaci s libovolným natočením dodává mapě možnosti ve 2D dosažitelné jen stěží. Aby se byl návštěvník schopen v 3D mapě lépe orientovat, jsou využívány podkladové mapy. Často jsou použity ortofoto mapy (leckterý uživatel by použil termín letecké mapy), které souvisle pokrývají povrch a ve spojení s terénním převýšením a budovami vytváří atraktivní iluzi reálného světa. Touto podkladovou mapou mohou být svobodné mapy OpenStreetMap, veřejně dostupné Základní mapy z dílny ČUZK, příp. jakékoliv jiné tematické mapy (např. výstupy územního plánování). Budovy a ostatní objekty podávají tematickou informaci, tedy to, co chce autor mapou uživateli říci. Datová tvorba je sice náročná, nicméně databáze budov se s postupujícím časem rozšiřuje.

Napojme se na veřejné zdroje

Využitelnost aplikace je vždy kromě jednoduchého ovládání závislá na jakosti použitých dat. Kvalitní data jsou obsahově hodnotná, důvěryhodná, garantovaná a pravidelně aktualizovaná. Ideálním způsobem je napojení na centrální registry, resp. služby, které poskytují příslušné organizace. Typickým příkladem může být vyhledávání adres, ulic, obcí a dalších administrativních jednotek z RÚIAN včetně parcel se zobrazením informace o vlastnictví.

Vyhledávání v RÚIAN

Rozšíření tradičních aplikací do 3D

3D mapy mohou být vytvářeny tzv. na zelené louce, tedy společně s pořízením nových dat, příp. doprovodných datových zdrojů – evidencí, registrů, pasportů. Častější je však situace, kdy organizace již nějaký informační systém provozuje. V těchto případech jsou vytvářeny tzv. integrace, tedy taková propojení, kdy se pro stávající aplikace vytváří 3D vizualizace. Typickým případem jsou evidence, tedy aplikace spravující data v rámci určité agendy. Po zobrazení těchto dat ve 3D mapě má uživatel možnost zobrazit si k jednotlivým objektům více informací pocházejících z evidence, příp. se přímo z mapy do této evidence přepnout.

Příklady využití 3D vizualizace v aplikacích

Pasportní aplikace

• komunikace a dopravní značení
• zeleň
• veřejné osvětlení
• sítě
• památky, hřbitovy

Evidenční aplikace

• majetkové aplikace
• uzavírky
• kulturní objekty

Mapové aplikace

• katastrální mapy
• blokové mapy
• digitální povodňové plány
• úplná aktualizace ÚAP

Obory

• systémy veřejné správy
• územní plánování
• GIS pro složky IZS
• dispečink pro dopravu
• lokalizační systémy
• tepelná hospodářství
• mobilní aplikace
• turistické portály
• dopravní stavby
• správci inženýrských sítí
• areály průmyslových podniků

Pasportní aplikace provázaná s 3D mapou (Pasport zeleně)

Pod povrchem

Práce ve 3D se nemusí vždy omezovat pouze na objekty nad zemským povrchem. Například v oblastech správy podzemních sítí je využíváno 3D pohledu pro rozlišení vedení v různých hloubkách pod povrchem, kdy systém umožňuje jejich přehlednou vizualizaci. Podzemní 3D mapy rovněž mohou znázorňovat strukturu geologického podloží, vodní zásoby, podzemní prostory, kanalizace apod.

Analytické úlohy

Primárním cílem 3D map je sice zobrazení modelu reálného světa, to však nepředstavuje náležitou přidanou hodnotu. Vyšší stupeň využití spočívá v možnosti provázání s ostatními aplikacemi a provádění komplikovanějších analytických úloh. Tyto úlohy využívají právě 3D složku dat. Základním úkolem může být prosté měření vzdálenosti a plochy s uvažováním terénu, příp. vytvoření výškového profilu. Vyspělejší systémy poskytují analýzy viditelnosti mezi objekty, zastínění objektů, zobrazení povodňové vlny apod.

Měření plochy v 3D

Jak je to technologicky

Do nedávné doby byly možnosti webové prezentace 3D map velmi omezené. Častým problémem byla výkonnostní omezení a nutnost instalace doplňků webového prohlížeče. S příchodem technologie WebGL, která je dnes již standardní součástí moderních webových prohlížečů, se objevila možnost publikovat 3D data bez výše zmíněných problémů. Současné 3D mapy fungují rychleji, příliš nezvyšují výpočetní výkon a především nevyžadují instalace doplňků webového prohlížeče. Tyto limitace jsou již minulostí, prostor pro rozšíření 3D mapových aplikací je tedy široký. V moderních 3D aplikacích je využito konceptu tzv. vektorových dlaždic, což je obdoba tradičních 2D dlaždic. Těmito dlaždicemi však nejsou rastrové obrázky, nýbrž textové soubory s popisem části 3D scény. Nynější 3D aplikace také zpravidla nevyžadují přítomnost mapového serveru. Pokud k dispozici je, lze využít napojení na jeho služby (např. podkladové mapy). Technologická infrastruktura se výrazně zjednodušila a kompletní 3D řešení je teď nasazeno buď na vlastní webový server, příp. je využito služeb hostování.

Ať to funguje rychle

Největší úsilí představuje pro tvůrce technologií vytvořit aplikaci tak, aby fungovala rychle. 3D mapy mají nevýhodu nutnosti zvýšeného výpočetního výkonu, nároky na objem přenesených dat jsou vyšší. Komplikací je náročnost grafických operací. 3D GIS aplikace pracují s tzv. LOD, což jsou definované úrovně detailu. Jedná se o zobecnění a s úspěchem je lze využít pro optimalizaci přenosů dat. Zjednodušeně řečeno jsou v mapě zobrazovány s největší podrobností pouze blízké objekty a ty vzdálené jsou zobrazovány v malé podrobnosti, příp. vůbec. Výše zmíněná koncepce vektorových dlaždic navíc umožňuje načítat pouze ta data, která uživatel zrovna prohlíží. Veškerá stahovaná data jsou zároveň ukládána do mezipaměti webového prohlížeče, což znamená, že v případě opakovaného zobrazení určitého místa se již data nestahují znovu a zobrazí se bez čekání.

Vyzkoušejte naživo

Společnost T-MAPY, jedna z největších firem v oblasti geoinformačních technologií na českém trhu, již několik let pracuje na vývoji nového webového 3D GIS. Chcete-li se podívat, jak vypadá moderní 3D webové řešení, navštivte 3d.tmapy.cz/. Máte 3D data a potřebujete vytvořit jejich webovou prezentaci? Chcete provázat Vaše aplikace s 3D daty, příp. vytvořit úplně novou mapu? Obraťte se na nás:

martin.maly@tmapy.cz.