Model 3D PPNT Gdynia
Jak powstał model 3D Pomorskiego Parku Naukowo-Technologicznego w Gdyni?
Model 3D Pomorskiego Parku Naukowo-Technologicznego tworzyliśmy w dwóch programach służących do generowania produktów fotogrametrycznych: 3DF Zephyr i Agisoft Metashape. Dodatkowo wersja minecraft model PPNT wygenerowaliśmy przy użyciu programu FEMAP, w którym użyto dodatkowe procedury stworzone w module API Programming.
Jak wyglądała ścieżka wykonania takiego modelu 3D?
Generowanie modeli fotogrametrycznych rozpoczynamy od przelotu fotogrametrycznego wokół skanowanego budynku lub nad skanowanym terenem. Podczas powyższego przelotu rejestrujemy zdjęcia, w możliwie, jak najwyższej rozdzielczości. W naszym przypadku zdjęcia miały rozdzielczość 5280 x 2917 pikseli (15.6 mln pikseli). Użyto 177 zdjęć PPNT zarejestrowanych podczas pojedynczego przelotu drona.
Dodatkowo zdjęcia posiadają geolokalizację. W metadanych plików zapisane są współrzędne geograficzne miejsc, w których zdjęcia te były rejestrowane oraz wysokości drona AGL – powyżej poziomu gruntu, a dokładniej powyżej miejsca startu UAV. Następnie, po ocenie przydatności do obliczeń fotogrametrycznych, zdjęcia zostały wczytane do programów 3DF Zephyr i Agisoft Metashape.
W pierwszym etapie obliczeń wyznaczyliśmy rzadką chmurę punktów obejmującą punkty charakterystyczne rejestrowanych obszarów w miejscach pokrycia (nadchodzenia się na siebie) kolejnych zdjęć. W trakcie tych obliczeń wyznaczyliśmy orientacje zewnętrze kamery drona, czyli współrzędne lokalizacji UAV w trakcje rejestracji zdjęć oraz orientacje kamery. Wyznaczone przez program współrzędne porównaliśmy ze współrzędnymi geograficznymi zapisanymi w metadanych plików zdjęć, co poprawiło dokładność modelu budynku.
Następnie wygenerowaliśmy gęstą chmurę punktów obejmującą punkty charakterystyczne wyznaczone w całym rejestrowanym obszarze, a nie tylko w miejscach pokrycia zdjęć. W rezultacie wygenerowano chmurę składająca się z 1.7 mln punktów.
Kolejnym etapem było wygenerowanie siatki trójkątów łączącą poszczególne punkty oraz naniesienie na nią teksturę. W rezultacie powstał numeryczny model terenu NMT, a dokładnie model 3D Pomorskiego Parku Naukowo-Technologicznego o dokładności określonej przez wielkość piksela terenowego (piksel terenowy jest to obszar terenu odpowiadający jednemu pikselowi matrycy kamery) równą 2.77 cm/piksel, czyli o dokładności akceptowalnej w zastosowaniach geodezyjnych. Następnie wygenerowaliśmy ortofotomapę PPNT oraz model minecraft-owy budynku.
Ile czasu zajmuje stworzenie takiego modelu 3D?
Czas obliczeń zależy od użytego sprzętu komputerowego. Na komputerze ASUS TUF Gaming F17 z 16 GB pamięci operacyjnej (jedynie 😊, procesorem i5-11400H 11-tej generacji 2.70 GHz, kartą graficzną NVIDIA GeForce RTX 3050) czas obliczeń siatki trójkątów z naniesioną teksturą wyniósł około 3 godzin.
Co to jest za model 3D? Do czego można go wykorzystać?
Wygenerowana w końcowym etapie obliczeń ortofotomapa przedstawia obraz terenu powstały z przetworzenia zestawu 177 zdjęć PPNT. Charakteryzuje się ona brakiem zniekształceń terenu, jednorodną tonacją kolorów oraz jednolitą skalą dla całego obszaru przestawionego na obrazie. Takiej mapy możemy użyć do dokonywania pomiarów budynku i otoczenia wokół niego oraz do sporządzania planów zagospodarowania terenu.
Ortofotomapy wykorzystujemy w analizach własności i cech gruntów (rolnictwo i leśnictwo), w pozyskiwaniu i wizualizacji informacji dotyczących bezpieczeństwa publicznego i kontroli ruchu drogowego. Dodatkowo służy przy określaniu stref zagrożonych wystąpieniem pożaru lub stref narażanych na zalanie. W przeprowadzonych analizach korzystaliśmy również z algorytmów sztucznej inteligencji, określając przy pomocy klasyfikatorów, obszary gruntu wokół budynku PPNT, miejsca, w których występuje niska i wysoka roślinność oraz miejsca zaparkowania poszczególnych samochodów.
Model 3D budynku PPNT, będący w tym przypadku szczególnym przypadkiem numerycznego modelu terenu NMT, stanowi numeryczną reprezentacją jego powierzchni. Numeryczne modele tereny NMT wykorzystujemy w wyznaczaniu kubatury budynków, sprawdzaniu widoczności obiektów, czy reklam w obrębie terenów miejskich. Sprawdzają się również przy wizualizacji budynków i rzeźby terenu, tworzeniu warstwic, wyznaczaniu spadków i kątów nachylenia terenu. W gospodarce zasobami wodnymi numeryczne modele terenu są wykorzystywane w określaniu wielkości terenów zalewowych, projektowaniu systemów przeciwpowodziowych i inwentaryzacji wałów przeciwpowodziowych. W przypadku architektury krajobrazu numeryczne modele terenu pozwalają na odróżnienie elementów naturalnych od wytworów ludzkich rąk. Umożliwiają także przeprowadzenie analiz porównawczych zmian historycznych zagospodarowania terenu.
Więcej o zastosowaniu dronów przeczytasz tutaj.
Gdzie można się nauczyć tworzyć takie modele 3D?
Jeżeli jesteś zainteresowany tworzeniem takich map to mamy dla Ciebie szkolenie z teledetekcji. To bardzo szerokie spektrum wiedzy o praktycznym wykorzystaniu pomiarów fotogrametrycznych takich jak ortofotomapy i modele 3D oparte na zdjęciach z drona.
