3D GIS: Κανονιστική Μοντελοποίηση του κέντρου της Θεσσαλονίκης

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΧΩΡΟΤΑΞΙΑΣ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ 3D GIS: Κανονιστική Μοντελοποίηση του κέντρου της Θεσσαλονίκης ΒΑΣΙΛΕΛΛΗ ΧΡΙΣΤΙΝΑ ΙΩΑΝΝΑ (488) ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ, 2017

2 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΧΩΡΟΤΑΞΙΑΣ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗΣ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ 3D GIS: ΚΑΝΟΝΙΣΤΙΚΗ ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ ΤΟΥ ΚΕΝΤΡΟΥ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΒΑΣΙΛΕΛΛΗ ΧΡΙΣΤΙΝΑ ΙΩΑΝΝΑ (488) ΚΑΡΑΝΙΚΟΛΑΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ ΕΠΙΒΛΕΠΩΝ, ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΑΠΘ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ, 2017

3 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΛΗΨΗ ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ ABSTRACT KEYWORDS ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΚΕΦΑΛΑΙΟ Α. ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΗΣ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΚΑΙ ΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ ΚΕΦΑΛΑΙΟ Β: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ ΣΕ 3D ΜΟΡΦΗ-3D GIS Οι βασικές αρχές της Γεωχωρικής Μοντελοποίησης Ορολογία 3D Τύποι τρισδιάστατων δεδομένων Τι είναι ένα Μοντέλο και τι σκοπούς εξυπηρετεί; Συστατικά μέρη ενός μοντέλου Στάδια Γεωχωρικής Μοντελοποίησης Τι είναι ένα 3D GIS μοντέλο Τύποι 3D GIS μοντέλων Γεωμετρικά μοντέλα Τοπολογικά μοντέλα Σημασιολογικά μοντέλα Τεχνικές μοντελοποίησης δεδομένων Μοντελοποίηση βάσει εικόνων Image Based Modelling (IBM) Αυτοματοποιημένη μοντελοποίηση Φωτογραμμετρική μοντελοποίηση Κανονιστική μοντελοποίηση Παραμετρική μοντελοποίηση Οργάνωση τρισδιάστατων δεδομένων Τρισδιάστατη Αναπαράσταση Αναδόμηση τρισδιάστατων αντικειμένων Τρισδιάστατη απεικόνιση Έλεγχος ποιότητας τελικού τρισδιάστατου μοντέλου Μέθοδοι προσδιορισμού ενός αντικειμένου

4 Ο σκοπός του αντικείμενου του μοντέλου Το υπολογιστικό κόστος του μοντέλου Πολυπλοκότητα μοντέλου Η συμμόρφωση και η άνεση του μοντέλου Η ευκολία διαχείρισης του μοντέλου Ανάγκη για Συστήματα Γεωγραφικών Πληροφοριών σε 3D μορφή Διαφορές ενός ΣΓΠ σε δισδιάστατη μορφή και ενός 3D GIS Δυσκολία μετάβασης από το δισδιάστατο χώρο στο χώρο του 3D GIS Επιλογή κατάλληλης τεχνολογίας για μοντελοποίηση σε 3D μορφή: CAD ή ΣΓΠ; Ο ρόλος του 3D GIS Τεχνολογική εξέλιξη - πλεονεκτήματα γεωαπεικόνισης στα 3D GIS Πλεονεκτήματα τρισδιάστατης απεικόνισης ΚΕΦΑΛΑΙΟ Γ: 3D GIS ΣΤΟΝ ΑΣΤΙΚΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟ D GIS αστικά μοντέλα Θέματα 3D GIS στον αστικό σχεδιασμό Οπτικοποίηση στον αστικό σχεδιασμό σε τρισδιάστατη μορφή Οπτικοποίηση των επιπέδων λεπτομέρειας Οπτικοποίηση των χρονικών μεταβολών Διαδικτυακή οπτικοποίηση των τρισδιάστατων αστικών μοντέλων Εφαρμογές για τρισδιάστατους αστικούς χάρτες και μοντέλα δεδομένων Τα ΣΓΠ ως εργαλείο λήψης αποφάσεων στον αστικό σχεδιασμό ΚΕΦΑΛΑΙΟ Δ: ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ 3D GIS ΣΤΟ ΕΞΩΤΕΡΙΚΟ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ CITY ENGINE Το παράδειγμα τoυ Swiss Village, στην πόλη του Masdar Το παράδειγμα της ιστορικής πόλης Leiria στην Πορτογαλία Περιοχή μελέτης και δεδομένα Μεθοδολογία Μοντελοποίηση εδάφους και κτιρίων D GIS : Το μοντέλο της πόλης Leiria Το παράδειγμα της πόλης του Nasiriyah του Ιράκ Το παράδειγμα της πόλης της Μασσαλίας ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ε: CITY ENGINE Εισαγωγή στο City Engine Χαρακτηριστικά του City Engine

5 5.3. Τύποι υποστηριζόμενων αρχείων προς εισαγωγή/εξαγωγή στο City Engine Αρχιτεκτονική συστήματος Περιβάλλον εργασίας λογισμικού του χρήστη (User Interface) Scene Editor Navigator Viewport Inspector Rule Editor Façade Wizard Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα του City Engine Πλεονεκτήματα City Engine Μειονεκτήματα City Engine ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΣΤ: ΤΡΙΣΔΙΑΣΤΑΤΗ ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΚΤΙΡΙΩΝ ΤΟΥ ΚΕΝΤΡΟΥ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ Περιγραφή της περιοχής μελέτης Δεδομένα Εισόδου και Λογισμικό Μεθοδολογική προσέγγιση Δημιουργία project και scene στο City Engine Εισαγωγή χάρτη υποβάθρου από το OpenStreetMap Εισαγωγή αρχείων shapefiles κτιρίων και οικοδομικών τετραγώνων Σχεδιασμός κτιρίων Εισαγωγή έτοιμων τρισδιάστατων μοντέλων κτιρίων στο σκηνικό Εισαγωγή αρχείου.osm από το OpenStreetMap Εξαγωγή τρισδιάστατων μοντέλων και συμβατότητα του City Engine με άλλα χαρτογραφικά προγράμματα Τελικό αποτέλεσμα τρισδιάστατου μοντέλου στο City Engine ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ Ξενόγλωσση Ελληνική Ιστότοποι

6 ΠΙΝΑΚΑΣ ΕΙΚΟΝΩΝ Εικόνα 1: Απεικόνιση δεδομένων Lidar Εικόνα 2: Ολοκληρωμένο πλέγμα τρισδιάστατων δεδομένων Εικόνα 3: Τρισδιάστατα δεδομένα από Drone Εικόνα 4: Φάσεις ενός Γεωχωρικού Μοντέλου Εικόνα 5: Στάδια Γεωχωρικής Μοντελοποίησης Εικόνα 6: Παράδειγμα μοντελοποίησης βάσει εικόνων IBM Εικόνα 7: Παράδειγμα υψηλής ανάλυσης αεροφωτογραφιών Εικόνα 8: Παράδειγμα χαμηλής ποιότητας εικόνων από δεδομένα Lidar Εικόνα 9: Διαδικασία μοντελοποίησης μιας πόλης με τη χρήση αεροφωτογραφιών Εικόνα 10: Παράδειγμα κατασκευής κτιρίου πολύπλοκου σχήματος Εικόνα 11: Παράδειγμα CGA κανόνα στο πρόγραμμα City Engine, και aαποτέλεσμα εκτέλεσης του κανόνα Εικόνα 12: Παράδειγμα μετατροπής απλών υφών προσόψεων αυθαίρετης ανάλυσης σε σημασιολογικά τρισδιάστατα μοντέλα υψηλής ανάλυσης Εικόνα 13: Ένωση, διχοτόμηση και διαφοροποίηση δεδομένων Εικόνα 14: Παράδειγμα τρισδιάστατης αναπαράστασης κόμβων που χρησιμοποιούνται για τη διχοτόμηση, την ένωση και τη διαφοροποίηση Εικόνα 15: Παραδείγματα τρισδιάστατης ψηφιδωτής αναπαράστασης Voxel Εικόνα 16: Παράδειγμα τρισδιάστατης αναπαράστασης με τη χρήση τετράεδρου Εικόνα 17: Παράδειγμα τρισδιάστατης αναπαράστασης αμαξώματος με τη χρήση ορίων ( Εικόνα 18: Γυαλιά Εικονικής πραγματικότητας που παρέχουν διαδραστικότητα με τρισδιάστατο σκηνικό Εικόνα 19: Παράδειγμα τρισδιάστατης απεικόνισης στην Augmented Reality (AR) Εικόνα 20: Augmented Reality, εφαρμογή Pokemon GO Εικόνα 21: Φωτορεαλιστική απεικόνιση κτιρίων Εικόνα 22: Παράδειγμα τρισδιάστατης χαρτογραφικής απεικόνισης Εικόνα 23 : Παράδειγμα απεικόνισης στο ArcScene Εικόνα 24: Παράδειγμα τρισδιάστατης απεικόνισης στο City Engine Εικόνα 25:Αεροφωτογραφία (αριστερά), Χάρτης (δεξιά) Εικόνα 26:Παράδειγμα κτιρίων στο περιβάλλον του City Engine (αριστερά), Μοντέλο Κτιρίου (δεξιά) Εικόνα 27: Παράδειγμα τρισδιάστατου μοντέλου της πόλης Masdar Εικόνα 28:Περιοχή Μελέτης για την ανάπτυξη του μοντέλου στην πόλη Leiria Εικόνα 29:Εικονική διαδρομή (κίτρινη γραμμή). Τα κόκκινα σημεία αναφέρονται στην τοποθεσία κτιρίων που αναπτύχθηκε λεπτομερές μοντέλο στο εσωτερικό τους

7 Εικόνα 31:Κτίρια που μοντελοποιήθηκαν με το επίπεδο λεπτομέρειας LOD Εικόνα 32:Casa de Eça de Queirós, Κτίριο Hingas, Κτίριο Ateneu, Salgueiro Baron Palace (LOD3, LOD4) Εικόνα 33: Τρισδιάστατο μοντέλο του Baron of Salguiero Palace με LOD Εικόνα 34:Διαλειτουργικότητα προγραμμάτων για τη δημιουργία του τρισδιάστατου μοντέλου Εικόνα 35:Παράδειγμα τελικού αποτελέσματος Εικόνα 36: Πρόταση κατασκευής μεγάλου εμπορικού κέντρου στην πόλη Nasiriyah Εικόνα 37: Προβολή λεπτομερειών του μοντέλου Εικόνα 38: Σχέδιο πόλης Nasiriyah Εικόνα 39: Σενάριο πυκνότητας πόλης Εικόνα 40: Τρισδιάστατο μοντέλο Μασσαλίας Εικόνα 41: Τρισδιάστατο μοντέλο Μασσαλίας (2) Εικόνα 42: Επεξεργασία μοντέλου στο Sketch Up Εικόνα 43: Στάδια δημιουργίας τρισδιάστατου μοντέλου από δισδιάστατα δεδομένα Εικόνα 44: Αρχιτεκτονική συστήματος City Engine Εικόνα 45: Περιβάλλον εργασίας City Engine, Εικόνα 46: Ιεραρχική κατάτμηση προσώπων Εικόνα 47: Πρόσοψη κτιρίου (αριστερά), Οριζόντια κατάτμηση πρόσοψης σε ορόφους και πλάκες (δεξιά) ( Εικόνα 48: Ορισμός λεπτομερειών στην πρόσοψη (αριστερά), Διάσπαση της πρόσοψης σε πλάκες (δεξιά) ( Εικόνα 49: Σταδιακή κατάτμηση των πλακών με τις μπλε γραμμές Εικόνα 50: Τελικό αποτέλεσμα τρισδιάστατου μοντέλου Εικόνα 51: Περιοχή μελέτης εργασίας Εικόνα 52: Αεροφωτογραφία κέντρου Θεσσαλονίκης Εικόνα 53: Δημιουργία project και scene στο City Engine Εικόνα 54: Αυτόματη δημιουργία υποφακέλων Εικόνα 55: Εισαγωγή χάρτη υποβάθρου Εικόνα 56: Αποτέλεσμα εισαγωγής χάρτη υποβάθρου Εικόνα 57: Εισαγωγή αρχείων shapefiles Εικόνα 58: Αποτέλεσμα εισαγωγής κτιρίων και οικοδομικών τετραγώνων Εικόνα 59: Στοιχεία αποτυπωμάτων κτιρίων Εικόνα 60: Δείγματα φωτογραφικών λήψεων περιοχής μελέτης Εικόνα 61: Εξώθηση αποτυπώματος κτιρίου σε δοσμένο ύψος Εικόνα 62: Εύρεση εργαλείου Crop Image Εικόνα 63: Εργαλείο Crop Image

8 Εικόνα 64: Εργαλείο Crop Image (2) Εικόνα 65: Εμφάνιση Facade Wizard Εικόνα 66: Ορισμός πλάτους περιοχής Εικόνα 67: Κατάτμηση πρόσοψης κατά τον οριζόντιο άξονα Εικόνα 68: Κατάτμηση πρόσοψης κατά τον κάθετο άξονα Εικόνα 69: Εφαρμογή κανόνα γραμματικής σχήματος Εικόνα 70: Αποτέλεσμα εφαρμογής κανόνων Εικόνα 71: Αρχείο Κανόνα Γραμματικής Σχήματος Εικόνα 72: Κανόνας γραμματικής σχήματος με επαναλαμβανόμενο μοτίβο Εικόνα 73: Απόδοση υφής για την οροφή του μοντέλου του κτιρίου Εικόνα 74: Εργαλείο απόδοσης υφών Εικόνα 75: Τελικό αποτέλεσμα μοντέλου κτιρίου Εικόνα 76: Αποτέλεσμα παραγωγής περίπλοκων δομών κτιρίων Εικόνα 77: Εισαγωγή δεδομένων Εικόνα 78: Εισαγωγή KMZ δεδομένων Εικόνα 79: Εισαωγή τρισδιάστατων μοντέλων και πως φαίνονται στην πραγματικότητα Εικόνα 80: Πλατεία Αριστοτέλους Εικόνα 81: Εισαγωγή έτοιμου τρισδιάστατου μοντέλου Εικόνα 82: Εισαγωγή δικτύου δρόμων Εικόνα 83: Τελικό αποτέλεσμα εισαγωγής δικτύου δρόμων Εικόνα 84: Εξαγωγή και ρυθμίσεις στη μορφή COLLADA Εικόνα 85: Χρήση εργαλείου Import to 3d Files Εικόνα 86: Τελικό αποτέλεσμα απεικόνισης στο ArcScene Εικόνα 87: Εξαγωγή KML δεδομένων Εικόνα 88: Χρήση εργαλείου KML To Layer Εικόνα 89: Τελικό αποτέλεσμα απεικόνισης στο ArcGlobe Εικόνα 90: Λιμάνι Θεσσαλονίκης σε 3D Εικόνα 91: Πλατεία Αριστοτέλους σε 3D Εικόνα 92: Λεωφόρος Νίκης σε 3D Εικόνα 93: Περιοχή Λαδάδικων σε 3D Εικόνα 94: Πλατεία Ναβαρίνου σε 3D Εικόνα 95: Ευρύτερη περιοχή μελέτης Εικόνα 96: Παράδειγμα φωτισμού του σκηνικού το μήνα Ιούνιο, στις 7 το πρωί Εικόνα 97: Παράδειγμα φωτισμού του σκηνικού το μήνα Ιανουάριο, στις 7 το πρωί Εικόνα 98: Έλεγχος υπέρβασης ύψους κτιρίου Εικόνα 99: Απόδοση χρωμάτων για τις διαφορετικές χρήσεις ορόφων κτιρίου

9 ΠΕΡΙΛΗΨΗ Στη συγκεκριμένη εργασία μελετώνται τα Συστήματα Γεωγραφικών Πληροφοριών σε θεωρητικό επίπεδο αρχικά, ξεκινώντας από την ιστορία τους και καταλήγοντας στην τρισδιάστατη μορφή τους και στη συνέχεια παρουσιάζεται η τρισδιάστατη αναπαράσταση του κέντρου της Θεσσαλονίκης με τη βοήθεια του προγράμματος City Engine. Γεγονός είναι ότι τα ΣΓΠ διαδραματίζουν πρωτεύοντα ρόλο σε πολλές πτυχές της καθημερινότητας και για αυτό και παρατηρείται η ραγδαία ανάπτυξη τους ανά τον κόσμο, αλλά και η επιτακτική ανάγκη για την αξιοποίηση της τεχνολογίας που προσφέρουν. Μετά την αναφορά των ιστορικών στοιχείων γίνεται μια πρώτη γνωριμία με τα ΣΓΠ στην τρισδιάστατη μορφή τους, δηλαδή αναφέρονται τα κύρια συστατικά τους μέρη, ο ρόλος τους και η ανάγκη για αξιοποίηση τους σε πληθώρα εφαρμογών, καθώς και στις εκάστοτε δυσκολίες που παρατηρούνται στη διαδικασία της μετάβασης από το δισδιάστατο στον τρισδιάστατο χώρο με την αντίστοιχη ανάπτυξη της τεχνολογίας. Στην τρίτη ενότητα εξετάζονται τα τρισδιάστατα αστικά μοντέλα και η συμβολή τους στη γενικότερη διαδικασία του αστικού σχεδιασμού, καθώς και τα θέματα που αντιμετωπίζουν αυτά στις διάφορες εφαρμογές τους στον αστικό σχεδιασμό για και κυρίως η συμμετοχή τους στη διαδικασία λήψης αποφάσεων. Στην επόμενη ενότητα αναφέρονται ενδεικτικά κάποια παραδείγματα εφαρμογής των ΣΓΠ σε τρισδιάστατη μορφή με τη χρήση του χαρτογραφικού προγράμματος City Engine, ώστε να γίνει μια εισαγωγή για την εφαρμογή που πραγματοποιήθηκε στα πλαίσια αυτής της διπλωματικής εργασίας. Στο τελευταίο τμήμα της εργασίας, αναφέρεται ορισμένα βασικά στοιχεία για το πρόγραμμα που χρησιμοποιήθηκε, το City Engine, καθώς και μια εκτεταμένη ανάλυση της διαδικασίας που ακολουθήθηκε για την τρισδιάστατη αναπαράσταση της περιοχής μελέτης, δηλαδή του κέντρου της Θεσσαλονίκης, καθώς και μερικές μικρές εφαρμογές με την αξιοποίηση των πλεονεκτημάτων της κανονιστικής μοντελοποίησης του προγράμματος City Engine, το οποίο δημιουργεί αστικά περιβάλλοντα, βασισμένα σε μια ιεραρχική σειρά από κανόνες γραμματικής σχήματος, οι οποίοι μπορούν να επεκταθούν ανάλογα με τις ανάγκες των χρηστών. ΛΕΞΕΙΣ ΚΛΕΙΔΙΑ: Τρισδιάστατα, Συστήματα, Γεωγραφικών, Πληροφοριών, ΣΓΠ, 3D GIS, City, Engine, Κανονιστική, Μοντελοποίηση σελ

10 ABSTRACT In this paper, GIS systems are examined in theory, from their history to their transition into 3D GIS systems. Following this analysis is the 3d representation of the center of Thessaloniki, using the procedural modeling that comes with the ESRI program, City Engine. It s a fact that GIS systems play a very significant role in various forms of our everyday lives and that s why their rapid development is quite striking. With that being said, one can easily understand that there is a crucial need for the exploitation of their offered technology. After the quick mention of their history, their basic components, their role and their need in many applications in their 3d form are mentioned, as well as the upcoming difficulties in the transition from 2d to 3d with the corresponding evolution of their technology. In the third section 3d city models are examined and their contribution to the urban planning process, in general. Special attention is given to the role of 3D GIS systems in the decision making plans of the urban planning process with the use of three dimensional data models. Coming next is the section where some specific, vividly sketched and extensively described examples of applications of 3D GIS systems with the use of the cartographic program, City Engine. Last, but definitely not least, section is where the whole project of this paper is described, along with some basic features of the program City Engine. In order for this extensive analysis to be comprehensible, a large number of screenshots is used, that describe the process of 3d representing the center of Thessaloniki, every step of the way, to the results on our computer screen, as well as some mini applications that take advantage of the benefits of procedural modeling of Esri s software, City Engine. This program is responsible for creating urban environments from scratch, based on a hierarchical set of CGA rules, which can be extended depending on the needs of each user. KEYWORDS: Three Dimensional, Geographic, Information, Systems, 3D, 3D GIS,, City, Engine, Procedural, Modeling σελ

11 ΕΥΧΑΡΙΣΤΙΕΣ Με το πέρας της διπλωματικής αυτής εργασίας αυτής ολοκληρώνονται οι προπτυχιακές σπουδές μου στο Τμήμα Μηχανικών Χωροταξίας και Ανάπτυξης του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης και για αυτό το λόγο θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τους ανθρώπους που συνέβαλαν σε αυτή μου την προσπάθεια. Αρχικά, θέλω να ευχαριστήσω τον επιβλέποντα καθηγητή μου, κ. Νικόλα Καρανικόλα, για την καθοδήγηση του, την πολύτιμη βοήθεια του, αλλά και την εμπιστοσύνη που μου έδειξε για τη διεκπεραίωση αυτής της εργασίας, καθ όλη τη διάρκεια συγγραφής της, καθώς και για τη διάθεση των δεδομένων προς επεξεργασία. Θα ήθελα επίσης να ευχαριστήσω την οικογένεια μου, η οποία μου στάθηκε σε όλα τα στάδια εκπόνησης της εργασίας, από τη συλλογή των δεδομένων μέχρι το τέλος της. Ειδικότερα, θέλω να ευχαριστήσω τον πατέρα μου, διότι χωρίς τη βοήθεια, τη στήριξη οικονομική και ψυχολογική και την υπομονή που μου έδειξε, δεν θα μπορούσα να ολοκληρώσω τη διαδρομή των σπουδών μου από το πρώτο έτος, μέχρι και σήμερα. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω τους κοντινούς μου φίλους και συγγενείς για την υπομονή και για την ανεξάντλητη ψυχολογική και συναισθηματική στήριξη τους, που ήταν κάτι παραπάνω από πολύτιμη για εμένα όλον αυτόν τον καιρό. σελ

12 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Τα ΣΓΠ στη σημερινή εποχή αποτελούν βασικά εργαλεία για πολλούς τομείς της καθημερινότητας, είτε στη δισδιάστατη είτε στην τρισδιάστατη μορφή τους. Λόγω των περιορισμών, όμως, που παρουσιάζουν στη δισδιάστατη μορφή τους, καθίσταται επιτακτική ανάγκη να αξιοποιηθεί και η τρίτη διάσταση, καθώς ο κόσμος στον οποίο ζούμε σήμερα δεν είναι μονοδιάσταστος. Πλέον, με την ύπαρξη των κατάλληλων στοιχείων καθίσταται δυνατή η ανάπτυξη τρισδιάστατων μοντέλων ολόκληρων πόλεων, γεγονός που συμβάλλει στην επίτευξη της επιθυμητής ακρίβειας αλλά και θα έχει άμεσες επιδράσεις σε διάφορους κλάδους και επιστήμες. Με την αντίστοιχη εξέλιξη της τεχνολογίας και των διαθέσιμων δεδομένων κρίνεται πλέον απαραίτητη η γνώση για κατασκευή μοντέλων για μια ρεαλιστική αναπαράσταση της πραγματικότητας στην οποία ζούμε, έτσι ώστε να βελτιωθεί η ποιότητα ζωής των ανθρώπων και να αξιοποιηθούν κατά το βέλτιστο τρόπο τα διαθέσιμα μέσα. Καθώς λοιπόν ο κόσμος δεν αποτελείται από δυο διαστάσεις και η μελέτη διάφορων φαινομένων δεν αρκεί να αποτυπώνεται σε ένα χαρτί, επιβάλλεται η χρήση προγραμμάτων που θα βοηθήσουν με τη σειρά τους στη δημιουργία μιας εικονικής πραγματικότητας με πληθώρα εφαρμογών στην καθημερινότητα. Τέτοιου είδους πρόγραμμα αποτελεί και το χαρτογραφικό πρόγραμμα της ESRI, το City Engine. Με τη δυνατότητα κανονιστικής μοντελοποίησης που διαθέτει, καθιστά δυνατή την τρισδιάστατη αναπαράσταση τμημάτων ή ολόκληρων πόλεων και έτσι δίνεται η δυνατότητα στο χρήστη να μελετήσει διαφορετικά σενάρια εξέλιξης μιας περιοχής, να επεξεργαστεί τα τρισδιάστατα δεδομένα και να παράγει μια πρακτική και καλαίσθητη αναπαράσταση της πραγματικότητας. Στόχος της συγκεκριμένης διπλωματικής εργασίας είναι η τρισδιάστατη αναπαράσταση τμήματος του κέντρου της Θεσσαλονίκης και η περεταίρω διερεύνηση αξιοποίησης του τελικού παραγόμενου μοντέλου σε διάφορες εφαρμογές. σελ

13 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Α. ΙΣΤΟΡΙΑ ΤΗΣ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΣ ΚΑΙ ΤΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ Η εξέλιξη της γεωγραφικής πληροφορίας ανά τους αιώνες παρουσιαζόταν με τη μορφή δισδιάστατων χαρτών στην καλύτερη περίπτωση, επίπεδων δηλαδή απεικονίσεων της επιφάνειας της γης, αρχικά χαραγμένοι στο χώμα, σε δέρματα ζώων και σε σπηλιές, χειρόγραφοι σε περγαμηνές και στη συνέχεια σε εκτυπωμένο χαρτί για να καταλήξουν να αποτυπώνονται στην οθόνη ενός υπολογιστή σε διάφορα μεγέθη και σχήματα. Συμπεραίνεται λοιπόν, ότι ανεξάρτητα τον τρόπο παραγωγής και απεικόνισης της γεωγραφικής πληροφορίας και του τελικού μέσου αναμετάδοσης της, το αποτέλεσμα ήταν πάντα μια επίπεδη αναπαράσταση του κόσμου. Η απεικόνιση σε τρεις διαστάσεις των γεωγραφικών δεδομένων υπήρχε εδώ και δεκαετίες. Για παράδειγμα, η εναέρια άποψη του κόσμου ή αλλιώς bird s eye ήταν πολύ δημοφιλής ως τρόπος σχεδιασμού πόλεων και τοπίων μικρής έκτασης, αλλά καθώς αυτού του τύπου η απεικόνιση ήταν στατική και δεν μπορούσε να γίνει άμεση η χρήση της για μέτρηση ή ανάλυση δεδομένων, δεν θεωρούνταν αξιόπιστο εργαλείο για τους χαρτογράφους. Παρόλα αυτά, το περιβάλλον των προγραμμάτων ΣΓΠ παρουσίασε την ιδέα του «σκηνικού» ή αλλιώς scene, που αποτελεί πολλά περισσότερα από έναν τρισδιάστατο χάρτη. Σε ένα σκηνικό υπάρχει η δυνατότητα αλλαγής φωτισμού, κλίσης της κάμερας και της γωνίας θέασης. Επιπλέον, μπορεί να αποτελέσει μια πολύ ρεαλιστική αναπαράσταση της γεωγραφικής πληροφορίας σε τρεις διαστάσεις, γεγονός που συμβάλλει σε έναν πιο εύκολο τρόπο διαδραστικότητας του κοινού με το γεωγραφικό περιεχόμενο. Η χωρική τρισδιάστατη πληροφορία, όπως η τοπογραφία ενός τοπίου, καθώς και η υποεπιφανειακή γεωλογία μπορούν πλέον να απεικονιστούν όχι μόνο ενστικτωδώς και οπτικώς αλλά και με ποιοτικό και μετρήσιμο τρόπο, ώστε να καταστεί εφικτή η πραγματική ανάλυση με τη χρήση τρισδιάστατων δεδομένων. (Harder,2015) Σχετικά με την πρώτη εμφάνιση των Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών με τη βοήθεια του ηλεκτρονικού υπολογιστή, αυτή παρατηρήθηκε γύρω στα τέλη της δεκαετίας του 60, την ίδια περίπου περίοδο που εμφανίστηκε και η ιδέα της συστηματοποίησης και οργάνωσης της γεωγραφικής πληροφορίας. (ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΚΟΙΝΟΤΗΤΑ ΔΑΣΟΛΟΓΩΝ) Οι πρώτοι χάρτες κατασκευάστηκαν λόγω της ανάγκης των ανθρώπων για συστηματική ταξινόμηση των ιδιαίτερων χαρακτηριστικών της επιφάνειας της γης, στοιχεία που είχαν να κάνουν με τη χωρική κατανομή και τη ζήτηση για εξειδικευμένους θεματικούς χάρτες. Αυτοί, λοιπόν, οι χάρτες αποτέλεσαν και την πρώιμη μορφή των Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών. Οι περισσότερες εξελίξεις των ΣΓΠ προήλθαν από την πρώτη προσπάθεια μιας πιο συστηματικής χρήσης των χαρτογραφικών δεδομένων στην Αμερική, το Μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 80, εκτιμήθηκε ότι υπήρχαν πάνω από 1000 συστήματα στη Βόρεια Αμερική, αναλογία μεγάλη σε σχέση με την ύπαρξη συστημάτων ανά σελ

14 τον κόσμο. Στα τέλη της δεκαετίας αυτής άρχισαν να κάνουν την εμφάνιση τους στο Ηνωμένο Βασίλειο και σε άλλες ευρωπαϊκές, καθώς και στις αναπτυσσόμενες χώρες. Η προετοιμασία του άτλαντα πανίδας του Ηνωμένου Βασιλείου οδήγησε στην αυτοματοποίηση της διαδικασίας παραγωγής χαρτών, καθώς κατά τη διάρκεια δημιουργίας του έγινε χρήση ενός ειδικού ηλεκτρικού μηχανήματος για τη συλλογή στοιχείων με διάτρητα μηχανογραφικά δελτία. Η όλη αυτή προσπάθεια έγινε με σκοπό να παραχθούν χάρτες σε επανεκτυπώσιμο χαρτί και αν και δεν παρατηρήθηκε ξανά τέτοιου είδους προσπάθεια, επικράτησε η χρήση του ηλεκτρονικού υπολογιστή και η συμβολή του στην ανάλυση μεγάλου όγκου δεδομένων με πιο γρήγορο και εύκολο τρόπο. Για αυτό το λόγο, μέχρι το τέλος της δεκαετίας του 60 διαδόθηκε η χαρτογράφηση με εκτυπωτές γραμμής (line printers) (Coppock και Rhind,1991) και η χρήση του ηλεκτρονικού υπολογιστή. Κίνητρα για την εξέλιξη και ανάπτυξη των ΣΓΠ και των συνιστωσών τους αποτελούν το ακαδημαϊκό ενδιαφέρον, η πρόκληση της πιθανότητας χρήσης νέων πηγών δεδομένων ή τεχνικών, μέσω της επιθυμίας για μεγαλύτερη ταχύτητα, η αποτελεσματικότητα κατά την καθοδήγηση δραστηριοτήτων σε χωρικά γεωαναφερμένα δεδομένα καθώς και η συνειδητοποίηση ότι αυτές οι δραστηριότητες δεν μπορούν να αναληφθούν με άλλον τρόπο. Παρότι τα στάδια εξέλιξης των ΣΓΠ επικαλύπτονται στο χρόνο και πιθανόν να συμβαίνουν σε διαφορετικές χρονικές περιόδους και να διαφέρουν κατά τόπους, μπορούν να προσδιοριστούν ως εξής: «πρωτοποριακή» εποχή, από τις αρχές της δεκαετίας του 60 μέχρι περίπου το 1973, κατά τη διάρκεια της οποίας το άτομο διαδραμάτισε μεγάλο ρόλο στον καθορισμό των διάφορων επιτευγμάτων, στη δεύτερη φάση που είχε διάρκεια περίπου από το 1973 μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 80, παρατηρήθηκε μια συστηματοποίηση του πειράματος και της πρακτικής που προωθήθηκε από τις εθνικές υπηρεσίες, τα οποία συνεχίστηκαν ανεμπόδιστα. Στην τρίτη φάση, που κράτησε από το 1982 περίπου μέχρι τα τέλη της δεκαετίας του 1980, εμφανίστηκε έντονη η κυριαρχία της εμπορικής διαφήμισης. Η τέταρτη και τρέχουσα περίοδος είναι αυτή στην οποία κυριαρχεί ο χρήστης. Η περίοδος αυτή χαρακτηρίζεται από τον ανταγωνισμό μεταξύ προμηθευτών, εμβρυϊκής τυποποίησης των ανοιχτών συστημάτων και με την αντίληψη των χρηστών για το πώς πρέπει να είναι ένα Σύστημα Γεωγραφικών Πληροφοριών. Οι συνεισφέροντες στην ιστορία των ΣΓΠ ανά τον κόσμο ήταν οι εξής: Ο Howard Fisher (Harvard LCG) ο δημιουργός ενός πρόγραμματος που ονομάστηκε SYMAP ( Synagraphic MAPing system). Αυτό το πρόγραμμα είχε τη δυνατότητα να δημιουργήσει χάρτες σε απλή μορφή, τυπώνοντας στατιστικές τιμές πάνω σε έναν κάναβο και τα αποτελέσματα αυτής της διαδικασίας προβάλλονταν με ποικίλους τρόπους με τη χρήση διαδοχικών γραμμικών εκτυπώσεων για την παραγωγή κατάλληλων αποχρώσεων του γκρι. Μετά το πρόγραμμα SYMAP ακολούθησαν προγράμματα χαρτογράφησης όπως το GRID και το IMGRID που είχαν τη δυνατότητα να χρωματίζουν και να σκιαγραφούν επιφάνειες, αποτέλεσμα που επιτεύχθηκε με τη χρήση των ηλεκτρονικών υπολογιστών. (Λιάπη και Σταθοπούλου, 2003) σελ

15 Ο Roger Tomlinson (CGIS), ο οποίος για πολλούς θεωρείται ο πατέρας των ΣΓΠ, που χρησιμοποίησε τον όρο Γεωγραφικό Σύστημα Πληροφοριών στην εργασία του «A Geographic Informational System for Regional Planning, το (University Consortium for Geographic Information Science, 2014) O Jack Dangermond (ESRI) στη Βόρεια Αμερική και ο David Bickmore (ECU) στο Ηνωμένο Βασίλειο. Αυτοί οι 4 συμβολίζουν τα συμφέροντα, τη στάση αλλά και τις δεσμεύσεις όσων ασχολήθηκαν με τα ΣΓΠ στην παλιά εποχή κυριαρχίας τους, δηλαδή από τα τέλη της δεκαετίας του 50, μέχρι τα τέλη της δεκαετίας του 70. Στην πορεία της εξέλιξης και χρήσης των ΣΓΠ στον ελλαδικό χώρο σημειώθηκε η πρώτη εγκατάσταση τους από τη Γεωγραφική Υπηρεσία Στρατού (ΓΥΣ) και μετά από διάφορα πανεπιστήμια, του ΕΜΠ, του ΑΠΘ και Πατρών, το Τα επόμενα χρόνια έγιναν προσπάθειες για τη χρήση των ΣΓΠ σε διάφορες πόλεις της Ελλάδας, με σκοπό να αντιμετωπιστούν οι συνέπειες από φυσικά φαινόμενα και καταστροφές με πρώτη την Καλαμάτα, που εγκατέστησε ΣΓΠ μετά τους σεισμούς για την πολεοδομική ανασυγκρότηση το Το 1991 πραγματοποιήθηκε στην πρωτεύουσα η πρώτη συνάντηση Ελλήνων χρηστών του Arc/INFO και τον αμέσως επόμενο χρόνο, για πρώτη φορά το Ελληνικό Δημόσιο, σε πρόσκληση εκδήλωσης ενδιαφέροντος για την εκπόνηση Ειδικής Χωροταξικής Μελέτης, αναφέρει την απαραίτητη συνεργασία με εξειδικευμένους στα ΣΓΠ επιστήμονες. Η ΓΥΣ σε διαφημιστικά φυλλάδια αναφέρεται στη διάθεση ψηφιακών δεδομένων κατάλληλης μορφής με σκοπό την εισαγωγή τους σε ΣΓΠ. (Καϊμάρης και Καρανικόλας, 2012) Τα προβλήματα της ανάπτυξης και εφαρμογής των ΣΓΠ πέρα από τα εθνικά σύνορα αντικατοπτρίζουν τις εκάστοτε εμπειρίες της κάθε χώρας στην αδυναμία επικοινωνίας μεταξύ των συστημάτων χαρτογράφησης, συλλογής δεδομένων κλπ. Η Ευρωπαϊκή Επιτροπή προσπάθησε να δημιουργήσει ένα συντονισμένο σύστημα χαρτογράφησης για όλους που εστίασε στη συγκέντρωση και αξιολόγηση των συγκριτικών δεδομένων και του λογισμικού διαχείρισης τους. Σε παγκόσμιο επίπεδο, η διαθεσιμότητα των δεδομένων από δορυφόρο απασχόλησε σε μεγάλο βαθμό το παγκόσμιο περιβάλλον με τέτοιες χαρτογραφικές βάσεις δεδομένων. (Καλαβρουζιώτης, 2013) Καθώς ο πραγματικός κόσμος δεν αποτελείται από δύο διαστάσεις, παρατηρούνται συνεχείς αλλαγές και βελτιώσεις στα Συστήματα Γεωγραφικών Συστημάτων τα τελευταία 20 χρόνια, γεγονός που επέτρεψε την απεικόνιση ενός πραγματικού τρισδιάστατου περιβάλλοντος. Τα ΣΓΠ, λοιπόν δεν είναι πλέον δισδιάστατα, αλλά τρισδιάστατα με αποτέλεσμα πολλές λειτουργίες και εφαρμογές να ευνοηθούν και να μπορέσουν να αναπτυχθούν με τέτοιο τρόπο που θα είναι όσο το δυνατόν πιο η ρεαλιστικός και κοντά στην πραγματικές τους διαστάσεις. Η πρώτη εμφάνιση της 2.5 διάστασης έγινε στα τέλη της δεκαετίας του 80 και στις αρχές της δεκαετίας του 90. Παρόλα αυτά όμως, καθώς ήταν εμφανής και η απουσία της δυνατότητας απεικόνισης με τρόπο κοντά στην πραγματικότητα, η δυνατότητα ευρωγώνιας φωτογραφίας διευκόλυνε αυτή τη διαδικασία στις αρχές του 20 ου αιώνα, αν και με λιγότερο ακριβή τρόπο από ότι τα τρισδιάστατα μοντέλα ΣΓΠ. (Elwannas, 2011) σελ

16 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Β: ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΓΕΩΓΡΑΦΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ ΣΕ 3D ΜΟΡΦΗ-3D GIS 2.1. Οι βασικές αρχές της Γεωχωρικής Μοντελοποίησης Ορολογία 3D Χάρτες και σκηνικά: Το περιεχόμενο των δεδομένων ΣΓΠ μπορεί να απεικονιστεί είτε δισδιάστατα, είτε τρισδιάστατα. Υπάρχουν αρκετές ομοιότητες στους δυο τρόπους απεικόνισης, πρώτον, διαθέτουν επίπεδα,, δεύτερον, διαθέτουν χωρικές αναφορές και τρίτον, υποστηρίζουν λειτουργίες GIS, όπως επιλογή (selection), ανάλυση(analysis) και επεξεργασία (editing). Παρόλα αυτά παρουσιάζουν και αρκετές διαφορές. Σε θεματικό επίπεδο, ένας τηλεφωνικός θάλαμος για παράδειγμα θα απεικονίζεται σε δισδιάστατη μορφή σημειακά, ως μια κουκίδα, ενώ στην τρισδιάστατη μορφή του θα αναπαρίσταται ως ογκομετρικό μοντέλο, που έχει τοποθετηθεί και περιστραφεί αναλόγως, στην ακριβή του θέση. Στο επίπεδο του σκηνικού, υπάρχουν ιδιότητες που δεν θα είχαν νόημα για ένα δισδιάστατο χάρτη, όπως η ανάγκη για επιφανειακό πλέγμα εδάφους, η ύπαρξη μιας πηγής φωτός και ατμοσφαιρικά φαινόμενα, όπως η ομίχλη. (Harder,2015) Τοπικό και παγκόσμιο επίπεδο: Το τρισδιάστατο περιεχόμενο μπορεί να απεικονιστεί σε δύο διαφορετικά περιβάλλοντα σκηνικών, στο παγκόσμιο και στο τοπικό επίπεδο. Η προβολή σε παγκόσμιο επίπεδο είναι ο κατεξοχήν πιο διαδεδομένος τύπος προβολής, όπου το τρισδιάστατο περιεχόμενο απεικονίζεται σε ένα παγκόσμιο προβολικό σύστημα στη μορφή μιας υδρόγειου σφαίρας. Ένας παγκόσμιος τρόπον τινά καμβάς είναι κατάλληλος για δεδομένα που εκτείνονται σε μεγάλες αποστάσεις, διότι λαμβάνεται υπόψη και η καμπυλότητα της γης. Στην προβολή σε τοπικό επίπεδο, τα σκηνικά κατέχουν σταθερή θέση σε μια κλειστή περιοχή. Είναι περισσότερο κατάλληλη για μικρής έκτασης δεδομένα και επιπλέον, υποστηρίζουν την απεικόνιση σε προβολικά συστήματα που καθορίζονται σε επίπεδες δισδιάστατες επιφάνειες. Η προβολή σε τοπικό επίπεδο είναι επίσης αποτελεσματική για επιστημονική προβολή δεδομένων, όπου το σχετικό μέγεθος των χαρακτηριστικών αποτελεί πιο σημαντική προδιαγραφή απεικόνισης παρά η φυσική τοποθεσία των περιεχομένων ενός ελλειψοειδούς. (Harder,2015) Επιφάνειες: Τα δεδομένα επιφανειών εξ ορισμού τους περιλαμβάνουν x,y,z τιμές για οποιοδήποτε σημείο. Μια επιφάνεια μπορεί να αντιπροσωπεύει μια φυσική οντότητα που υπάρχει στην πραγματικότητα ή μια ιδεατή επιφάνεια που μπορεί να υπάρξει στο μέλλον. Επίσης, μπορεί ακόμα να απεικονίσει ένα φαινόμενο που υπάρχει εννοιολογικά, όπως για παράδειγμα μια επιφάνεια πυκνότητας πληθυσμού. Η ακρίβεια των επιφανειών μπορεί να είναι είτε υψηλής ανάλυσης, είτε χαμηλής ανάλυσης, δηλαδή από ακρίβεια μιας ίντσας σελ

17 μέχρι 90 μέτρα ή και πιο κάτω. Οι επιφάνειες είναι μεγάλης σημασίας δομικά στοιχεία για κάθε σκηνικό, διότι παρέχουν τη βάση για την επεξεργασία οποιουδήποτε άλλου περιεχομένου και γιατί παρέχουν πληροφορίες βασισμένες στο ύψος για τρισδιάστατα διανυσματικά σύμβολα, των οποίων η κάθετη θέση δεν θα ήταν γνωστή με άλλον τρόπο. (Harder,2015) Πραγματικό και εικονικό μέγεθος: Ο συμβολισμός χαρακτηριστικών στο πραγματικό τους μέγεθος είναι αρκετά συνηθισμένος στις τρεις διαστάσεις. Για παράδειγμα, αναμένεται τα δέντρα, τα κτίρια και τα φανάρια να απεικονίζονται στο ίδιο σχετικό ύψος στην εικονική πραγματικότητα, όπως είναι και στον πραγματικό κόσμο. Παρόλα αυτά, είναι εξίσου χρήσιμο να έχει κάποιος σύμβολα στο σκηνικό που, αντιθέτως, θα έχουν το αντίστοιχο μέγεθος στην οθόνη, δηλαδή αν κάποιος επιλέξει να κάνει ζουμ στο σκηνικό, το σύμβολο θα δείχνει τον αντίστοιχο αριθμό ψηφιακών κουκκίδων στην οθόνη. Αυτό είναι ανάλογο με ένα θεματικό επίπεδο ενός δισδιάστατου χάρτη, του οποίου τα μεγέθη των συμβόλων δεν μεταβάλλονται με την αλλαγή κλίμακας. (Harder,2015) Τύποι τρισδιάστατων δεδομένων Δεδομένα Lidar: Η ανίχνευση και διακύμανση φωτός (lidar) είναι μια οπτική τεχνική τηλεπισκόπησης που χρησιμοποιεί το φως από λέιζερ προκειμένου να έχει δείγμα της επιφάνειας της γης, με την παραγωγή μετρήσεων x,y,z με μεγάλη ακρίβεια, δηλαδή παλμοί λέιζερ στέλνονται στο έδαφος και καταγράφονται οι αντανακλάσεις τους. Στη συνέχεια, υπολογίζονται οι απόλυτες αποστάσεις στα σημεία αυτά στο έδαφος και καθορίζονται τα υψόμετρα, μαζί με την επιφάνεια των κτιρίων, των δρόμων, κ.λπ. Αυτά τα υψόμετρα συνδυάζονται με ψηφιακές αεροφωτογραφίες για την παραγωγή ψηφιακών μοντέλων εδάφους. (Lidar Data) Τα δεδομένα αυτά, που κυρίως χρησιμοποιούνται σε εφαρμογές αερομεταφερόμενης χαρτογράφησης με λέιζερ, κυριαρχούν πλέον, ως μια αποδοτική εναλλακτική στις παραδοσιακές τεχνικές χωρομέτρησης, όπως η φωτογραμμετρία. Τα δεδομένα lidar παράγουν μαζικά σύνολα δεδομένων που μπορούν να διαχειριστούν, να οπτικοποιηθούν, να αναλυθούν και να διαμοιραστούν σε άλλους χρήστες. (Harder,2015) Τα συγκεκριμένα δεδομένα «διαβάζονται» με τη βοήθεια ενός χάρτη με τιμές ταιριαστών χρωμάτων για τα διαφορετικά υψόμετρα του εδάφους. Με αυτό το σύστημα, διαφορετικά υψόμετρα απεικονίζονται σε ευδιάκριτες χρωματικές μορφές αντίστοιχες μιας κλίμακας υψομέτρων, δίνοντας έτσι την αίσθηση του τρισδιάστατου του εδάφους. Τα πλεονεκτήματα χρήσης δεδομένων Lidar, σε σχέση με τα άλλους παραδοσιακούς τρόπους για την τοπογραφική χαρτογράφηση, είναι ότι παρέχουν την ευκαιρία να συλλέξει κανείς δεδομένα εδάφους από απότομες πλαγιές και σκιασμένες δυσπρόσιτες επιφάνειες.(harder,2015) σελ

18 Εικόνα 1: Απεικόνιση δεδομένων Lidar (Πηγή: Lidar Data ) Ολοκληρωμένα πλέγματα δεδομένων: Τα ολοκληρωμένα πλέγματα δεδομένων συνήθως συλλαμβάνονται από μια αυτοματοποιημένη διαδικασία για την κατασκευή τρισδιάστατων αντικειμένων από μια πληθώρα επικαλυπτόμενων εικόνων. Το αποτέλεσμα αυτών των εικόνων είναι η ενσωμάτωση των αρχικών εισαχθέντων πληροφοριών των εικόνων σε ένα πλέγμα με υφή, με τη χρήση αλληλοσυνδεόμενων τριγωνικών δομών. Ένα ολοκληρωμένο πλέγμα μπορεί να αναπαριστά φυσικά ή τεχνητά τρισδιάστατα χαρακτηριστικά, όπως κτίρια, δέντρα, κοιλάδες, κ.λπ. με ρεαλιστικές υφές και να συμπεριλαμβάνει και τις πληροφορίες για τα ύψη τους. Εικόνα 2: Ολοκληρωμένο πλέγμα τρισδιάστατων δεδομένων (Πηγή: ArcGIS Pro) σελ

19 Δεδομένα εικόνων από drones: Τα τελευταία χρόνια, τα drones αποτελούν έναν πολύ συνηθισμένο τρόπο για να συλλέξει κάποιος υψηλής ανάλυσης φωτογραφίες τοπικών περιοχών. Οι φωτογραφίες αυτές, γενικά επισυνάπτονται με γεωμετρική πληροφορία που περιγράφει την τοποθεσία σύλληψης της φωτογραφίας, ώστε να μπορέσει να χρησιμοποιηθεί στα διάφορα χαρτογραφικά προγράμματα GIS.. Εικόνα 3: Τρισδιάστατα δεδομένα από Drone (Πηγή:Harder,2015) Τι είναι ένα Μοντέλο και τι σκοπούς εξυπηρετεί; Ένα μοντέλο δεδομένων αποτελεί ένα σύνολο δομών για την περιγραφή και αναπαράσταση επιλεγμένων πτυχών της πραγματικότητας. (Καϊμάρης και Καρανικόλας, 2012) Στην ψηφιακή του μορφή είναι η ίδια η βάση δεδομένων, η οποία δεν είναι μόνο μια συλλογή δεδομένων αλλά συμπεριλαμβάνει και σχέσεις μεταξύ των στοιχείων των δεδομένων, κανόνες και διεργασίες για να αλλάξουν τα δεδομένα ανεξάρτητα από το πώς είναι αποθηκεμένα τα συστατικά μέρη του μοντέλου. Τα συστατικά του μέρη μπορεί να βρίσκονται σε ένα σύνολο δεδομένων ή ξεχωριστά, ανάλογα και με το σύστημα διαχείρισης της βάσης δεδομένων (DBMS) (Pilouk, 1996) Συστατικά μέρη ενός μοντέλου Ένα μοντέλο στη μορφή μιας βάσης δεδομένων απαιτεί την κατηγοριοποίηση των πλευρών της πραγματικότητας σε συστατικά μέρη τα οποία θα διαχειρίζονται από ένα σύστημα διαχείρισης βάσης δεδομένων. Τα συστατικά του μέρη είναι τα εξής: (Pilouk, 1996) Τύποι αντικειμένων, κλάσεις δηλαδή χωρικών οντοτήτων σε ένα γεωχωρικό μοντέλο. Πχ δρόμος, πόλη, χρήσεις γης κ.λπ. Γεωγραφικές σχέσεις, που είναι χωρικές σχέσεις που αποτελούν ενώσεις μεταξύ δύο ή περισσότερων αντικειμένων. Πχ ένας δρόμος Α περνάει διαμέσου της πόλης Β Ιδιότητες και γνωρίσματα αντικειμένων, που είναι τα αισθητά χαρακτηριστικά για ένα χωρικό αντικείμενο ή μια γεωγραφική σχέση. Μια ιδιότητα ή ένα γνώρισμα είναι η μικρότερη μονάδα ( μη-χωρική) στο μοντέλο και πρέπει να σελ

20 συσχετιστεί με έναν τύπο αντικειμένου ή μια γεωγραφική σχέση για να αποκτήσει σημασία. Η ταξινόμηση τους σε δισδιάστατα ή όχι, ανάλογα με το αν είναι γραμμές, σημεία ή πολύγωνα αποτελεί την κατηγοριοποίηση τους σε απλά γνωρίσματα. Αν προστεθεί και η τοπολογία σε αυτά ονομάζονται τοπολογικά. Τα τοπολογικά γνωρίσματα επιτρέπουν την επικύρωση της γεωμετρίας των αντικειμένων, την ανίχνευση δικτύων και τον έλεγχο της γειτνίασης των πολυγώνων. (Καϊμάρης και Καρανικόλας, 2012) Κανόνες, δηλαδή ένα σετ κανόνων και περιορισμών που κυριαρχούν στη δομή του περιεχομένου, στην ακεραιότητα και στην λειτουργική δραστηριότητα του μοντέλου και εφαρμόζεται σε όλο το μοντέλο. Πχ ένας κανόνας που ξεκινάει με το «κάθε κλάση περιέχει αντικείμενα ενός μόνο γεωμετρικού τύπου» καταλήγει σε κανόνα που δεν επιτρέπει σε μια περιοχή να ανήκει στην κατηγορία αντικειμένων που είναι γραμμές. Χωρικές διεργασίες, που είναι ενέργειες που αλλάζουν την κατάσταση της αναπαράστασης ενός πραγματικού αντικειμένου που μοντελοποιείται ή που αποκομίζουν επιπρόσθετες πληροφορίες από την τρέχουσα αναπαράσταση. Οι διεργασίες αναγνωρίζονται από τα γεγονότα. Διακρίνονται δύο τύποι διεργασιών: οι τυπικές και καθορισμένες από το χρήστη. Οι τυπικές διεργασίες παρέχονται για εργασίες ρουτίνας. Οι καθορισμένες από το χρήστη κατασκευάζονται με το συνδυασμό διαφορετικών τύπων και ακολουθιών τυπικών λειτουργιών. (Pilouk, 1996) Στάδια Γεωχωρικής Μοντελοποίησης Στα παρακάτω διαγράμματα, απεικονίζονται οι φάσεις για να φτάσει κάποιος στην κατασκευή του μοντέλου και τα στάδια γεωχωρικής μοντελοποίησης αναλυτικά, αντίστοιχα. Εικόνα 4: Φάσεις ενός Γεωχωρικού Μοντέλου (Πηγή: Pilouk, 1996, Ιδία επεξεργασία) σελ

21 Εικόνα 5: Στάδια Γεωχωρικής Μοντελοποίησης (Πηγή: Pilouk, 1996, Ιδία επεξεργασία) Συγκεκριμένα, προκειμένου να μπορέσει να κατασκευαστεί το γεωχωρικό μοντέλο πρέπει να προηγηθούν οι φάσεις του σχεδιασμού και της κατασκευής και να ακολουθήσει και η φάση της συντήρησης. Η φάση του σχεδιασμού περιλαμβάνει όλες τις διαδικασίες της αφαίρεσης, τον εννοιολογικό σχεδιασμό, το λογικό σχεδιασμό αλλά και το φυσικό σχεδιασμό. Τα προϊόντα του εννοιολογικού σχεδιασμού αναφέρονται ως εννοιολογικά μοντέλα ή μοντέλα δεδομένων. Ο λογικός σχεδιασμός ορίζει όλα τα στοιχεία που καθίστανται αναγκαία για την κατασκευή του μοντέλου, χωρίς τον ορισμό του πραγματικού μεγέθους ή είδους του κάθε στοιχείου του. Αυτός ο σχεδιασμός καταλήγει σε ένα λογικό μοντέλο ή αλλιώς σε μια δομή δεδομένων. Τέλος, ο φυσικός σχεδιασμός καθορίζει το πραγματικό μέγεθος και τύπο του κάθε στοιχείου για την ενσωμάτωση τους στο μοντέλο. (Δημοπούλου, 2015) Το σχεδιασμό του μοντέλου ακολουθεί ο σχεδιασμός και η εκτέλεση των απαραίτητων λειτουργιών και του περιβάλλοντος διεπαφής για να μπορέσει να πραγματοποιηθεί η κατασκευή και η μετέπειτα εκμετάλλευση του μοντέλου. Το αποτέλεσμα του μοντέλου αποτελεί ένα Σύστημα Γεωγραφικών Πληροφοριών. Μετά την κατασκευή του θα πρέπει να υπάρξει και η φάση της συντήρησης, προκειμένου σελ

22 να παραμείνει συμβατό με την πραγματικότητα, η οποία φάση εμπεριέχει τις λειτουργίες της εισαγωγής, της διαγραφής και της τροποποίησης. (Pilouk, 1996) Ήδη από τις αρχές της δεκαετίας του 90 τα Συστήματα Γεωγραφικών Πληροφοριών αποτέλεσαν εκλεπτυσμένα συστήματα για τη διαχείριση και ανάλυση της χωρικής και θεματικής πληροφορίας σε χωρικά αντικείμενα. Η ανάγκη, λοιπόν, για πληροφορία σε τρισδιάστατη μορφή αυξάνεται συνεχώς, διότι η ανάλυση σε δισδιάστατη μορφή παρουσίασε αρκετούς περιορισμούς. Πεδία εφαρμογής των συστημάτων 3D GIS αποτελούν ο αστικός σχεδιασμός, η παρακολούθηση του περιβάλλοντος, οι υπηρεσίες δημόσιας διάσωσης, οι τηλεπικοινωνίες και ο σχεδιασμός τοπίου. (Stoter και Zlatanova, 2003) 2.2. Τι είναι ένα 3D GIS μοντέλο Το 3D GIS θεωρείται ένα πεδίο στο οποίο πραγματοποιούνται εντατικές έρευνες. Ένα τέτοιο σύστημα πρέπει να έχει την ικανότητα να διατηρεί και να αναλύει με τρισδιάστατο τρόπο τις χωρικές και θεματικές ιδιότητες των πραγματικών γεωγραφικών αντικειμένων, να ενσωματώνει όλα τα απαραίτητα στοιχεία σε ένα τρισδιάστατο χωρικό μοντέλο και να παρέχει λειτουργίες αποτελεσματικές για τη δημιουργία και αξιοποίηση ενός τρισδιάστατου μοντέλου. Με την υλοποίηση αυτών των λειτουργιών θα μπορεί να αναδομηθεί ένα μοντέλο υψηλής ποιότητας και μεγάλης ακρίβειας το οποίο θα αναπαριστά όλες τις πλευρές της πραγματικότητας. Η πολυπλοκότητα του χωρικού μοντέλου καθορίζει και τη λειτουργικότητα του, το οποίο αποτελεί και τη θεμέλια βάση όλου του συστήματος. (Pilouk, 1996) Η αυξημένη πολυπλοκότητα των διαδικασιών σε πολλές εφαρμογές απαιτεί την ενσωμάτωση των χωρικών και θεματικών 3D δεδομένων με τις αμοιβαίες σχέσεις μεταξύ τους. Τα ήδη υπάρχοντα συστήματα είτε αποτυγχάνουν να αντιμετωπίσουν και την τρισδιάστατη γεωμετρία ή στερούνται εκτεταμένης χωρικής και θεματικής ανάλυσης. Για αυτό το λόγο η πιο ασφαλής και επιτυχής επιλογή είναι ένα 3D GIS σύστημα, διότι αυτό διατηρεί τη θεματική και χωρική πληροφορία, αλλά και την τρισδιάστατη τοπολογία. (Tempfli και Zlatanova, 2000) 2.3. Τύποι 3D GIS μοντέλων Γεωμετρικά μοντέλα Τα γεωμετρικά μοντέλα είναι ευρέως διαθέσιμα και χρησιμοποιούνται πολύ. Είναι τα πιο απλά και γρήγορα 3D μοντέλα και απαιτούν από τα υφιστάμενα Συστήματα Διαχείρισης Βάσεων Δεδομένων να είναι συμβατά για τη διαχείριση χωρικών δεδομένων. Τα μοντέλα αυτά διατηρούν τις συντεταγμένες μαζί με τα αντικείμενα, αλλά δημιουργούν μεγάλο όγκο δεδομένων, γιατί για παράδειγμα ένα ζεύγος συντεταγμένων μπορεί να επαναληφθεί πολλές φορές στην περιγραφή ενός από τα χαρακτηριστικών του. (Lee και Zlatanova, 2008) σελ

23 Τοπολογικά μοντέλα Για τα 3D τοπολογικά μοντέλα έχουν γίνει πολλές έρευνες, αλλά δεν υπάρχει ακόμα διαθέσιμη εφαρμογή που να στηρίζει τρισδιάστατη τοπολογία. Τα μοντέλα αυτά χρειάζονται αναγνωριστικές ιδιότητες για όλα τα στοιχεία που χρησιμοποιούνται για τον ορισμό των χαρακτηριστικών και των σχέσεων που δημιουργούνται μεταξύ τους. (Lee και Zlatanova, 2008) Τα τοπολογικά μοντέλα είναι ιδιαίτερα χρήσιμα, καθώς διατηρούν συνέπεια στα δεδομένα, αποφεύγουν τον πλεονασμό στην αποθήκευση των δεδομένων και πραγματοποιούν χωρικές αναλύσεις που είναι εύκολες στην εκτέλεση τους. Η πολυπλοκότητά τους, όμως, είναι πιο μεγάλη από τα τρισδιάστατα γεωμετρικά μοντέλα. (Zlatanova, 2013) Σημασιολογικά μοντέλα Απαραίτητο στοιχείο για τα τρισδιάστατα αντικείμενα είναι, εκτός από τη γεωμετρία και την τοπολογία, η σημασιολογία. Για την τρισδιάστατη μοντελοποίηση αστικού τοπίου υπάρχουν λίγα σημασιολογικά μοντέλα. Τα κτίρια και τα αντικείμενα εδάφους είναι τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά για την απεικόνιση ενός τρισδιάστατου μοντέλου πόλης. (Zlatanova, 2013) 2.4. Τεχνικές μοντελοποίησης δεδομένων Οι τεχνικές μοντελοποίησης που χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία μοντέλων στον τρισδιάστατο χώρο είναι οι εξής και αναλύονται παρακάτω: Η μοντελοποίηση βάσει εικόνων, η φωτογραμμετρική μοντελοποίηση, η αυτοματοποιημένη μοντελοποίηση, η κανονιστική μοντελοποίηση και τέλος η παραμετρική μοντελοποίηση Μοντελοποίηση βάσει εικόνων Image Based Modelling (IBM) Η τεχνική της μοντελοποίησης βάσει εικόνων ή αλλιώς Image Based Modelling (IBM) είναι αυτή που δημιουργεί μοντέλα για φυσικά υπάρχοντα αντικείμενα. Εδώ η τρισδιάστατη γεωμετρία απαιτεί πολλαπλές εικόνες στο επίπεδο του εδάφους, προκειμένου να δημιουργηθεί ένα πλέγμα τρισδιάστατου κτιρίου και οι υφές του αποδίδονται με τη χρήση εικόνων. Αυτή η διαδικασία μπορεί να αυτοματοποιηθεί και έτσι να κλιμακωθεί, ανάλογα με την εφαρμογή για την οποία προορίζεται το εκάστοτε μοντέλο. (Quan, 2010) Τέτοιου είδους τεχνική χρησιμοποιείται για την κατασκευή βελτιστοποιημένων μοντέλων με υψηλό επιθυμητό ρεαλισμό. Η μοντελοποίηση βάσει εικόνων είναι η τεχνική που χρησιμοποιεί τις φωτογραφίες για να καθορίσει τη γεωμετρία ενός σκηνικού, το φωτισμό, τα χαρακτηριστικά ανάκλασης, καθώς και τις κινηματικές ιδιότητες, γεγονός που αποδεικνύει ότι η φωτορεαλιστική μοντελοποίηση με τη χρήση αυτής της μεθόδου είναι πιο εύκολη. Σημαντική εξέλιξη στα λογισμικά μοντελοποίησης βάσει εικόνων αποτελεί η δυνατότητα παραγωγής νεφών σημείων από ένα σύνολο εικόνων η οποία θα έχει ως σελ

24 τελικό αποτέλεσμα τη δημιουργία τρισδιάστατων αντικειμένων μεγάλης ακρίβειας, με την πρωτύτερη βαθμονόμηση του λογισμικού για τη διόρθωση παραμορφώσεων του φακού. (Τρανάκα, 2014) Εικόνα 6: Παράδειγμα μοντελοποίησης βάσει εικόνων IBM, (Πηγή: Debevec, κ.ά, 1996) Αυτοματοποιημένη μοντελοποίηση Η αυτοματοποιημένη μοντελοποίηση είναι ένα διεπιστημονικό πεδίο το οποίο αποτελείται από τις διαδικασίες της προσομοίωσης, της μοντελοποίησης, της ποιοτικής συλλογιστικής, τα γραφήματα δεσμών, καθώς και τα δυναμικά συστήματα. Το αντικείμενο αυτού του νέου πεδίου είναι κυρίως η ανάπτυξη κατάλληλων εργαλείων για τη διαδικασία της μοντελοποίησης που θα έχουν την ικανότητα να διορθώσουν, να ολοκληρώσουν και να καταστήσουν κατάλληλο ένα μοντέλο, γεγονός που διευκολύνεται με την αυτοματοποίηση της συναρμολόγησης των διάφορων υπομοντέλων του αρχικού μοντέλου. (Smith και Xia, 1996) Αυτού του είδους η μοντελοποίηση είναι ευρέως διαδεδομένη στο πεδίο του αστικού σχεδιασμού, ιδίως στην τρισδιάστατη αναπαράσταση των μοντέλων πόλεων. Πλέον, διατίθεται από διάφορες υπηρεσίες στο διαδίκτυο, οι οποίες προσφέρουν αστικές εικόνες και γεωγραφικές πληροφορίες σε παγκόσμια κλίμακα. Για αυτό το σκοπό προτιμώνται κυρίως οι αεροφωτογραφίες ανεξάρτητα από το γεγονός ότι μπορεί να παρουσιάζουν χαμηλότερη ανάλυση, διότι τα δεδομένα Lidar δεν είναι πάντα προσβάσιμα στο χρήστη ή θεωρούνται ελλιπή και αποσπασματικά. Το βασικό πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι η ποιότητα και η ποσότητα των δεδομένων που συλλέγονται. (Hu, 2016) σελ

25 Εικόνα 7: Παράδειγμα υψηλής ανάλυσης αεροφωτογραφιών (Πηγή: Hu, 2016) Εικόνα 8: Παράδειγμα χαμηλής ποιότητας εικόνων από δεδομένα Lidar (Πηγή: Hu, 2016) Φωτογραμμετρική μοντελοποίηση Η αυτοματοποιημένη αναδόμηση κτιρίων είναι ένα ζήτημα το οποίο είναι εξαιρετικά σημαντικό για μια μεγάλη γκάμα εφαρμογών. Η διαδικασία της αναδόμησης τους με τη χρήση μόνο αεροφωτογραφιών ως πηγή δεδομένων παρότι θεωρείται οικονομική και ταχεία μέθοδος, αποδείχτηκε πρόκληση. Ωστόσο, η πολυπλοκότητα αυτής της διαδικασίας μπορεί να ελαχιστοποιηθεί με το συνδυασμό αεροφωτογραφιών μαζί με άλλες πηγές δεδομένων, γεγονός που θα έχει ως αποτέλεσμα να αξιοποιηθούν όλα τα δυναμικά στοιχεία των φωτογραφιών αλλά και άλλου τύπου δεδομένων. Ειδικότερα, πραγματοποιείται ο εντοπισμός των γεωμετρικών αντικειμένων στις αεροφωτογραφίες και έτσι, μπορούν να υλοποιηθούν ακριβείς απεικονίσεις, εφόσον οι κλίμακες είναι γνωστές. (Χναράκης, 2009) σελ

26 Εικόνα 9: Διαδικασία μοντελοποίησης μιας πόλης με τη χρήση αεροφωτογραφιών (Πηγή: Virtuel, 2009) Κανονιστική μοντελοποίηση Με τον όρο κανονιστική μοντελοποίηση ή αλλιώς Procedural Modeling εννοούμε μια διαδικασία η οποία αποτελείται από ένα σύνολο από διάφορες τεχνικές σε γραφικά υπολογιστών για τη δημιουργία 3D μοντέλων και υφών μέσω κανόνων και η οποία επιτρέπει τη διεύρυνση της βάσης δεδομένων. Παράδειγμα κανονιστικής μοντελοποίησης αποτελεί και η generative modelling, καθώς και τα L-Systems και τα fractals. Τα L-Systems χρησιμοποιούνται για τη μοντελοποίηση της ανάπτυξης των φυτών ή για την ανάπτυξη αστικών δομών και βασίζονται στην αναδημιουργία κανόνων παράλληλων συμβόλων (strings) και ενδείκνυνται για τη μοντελοποίηση οργανικών αντικειμένων και fractals. Οι κανόνες οι οποίοι χρησιμοποιούνται σε αυτή τη διαδικασία μοντελοποίησης είτε ενσωματώνονται στον αλγόριθμο του οποίου η ρύθμιση γίνεται από παραμέτρους, είτε διαχωρίζονται από τη μηχανή αξιολόγησης. Το εξαγόμενα αποτελέσματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε παιχνίδια, ταινίες, να διαμοιραστούν μέσω διαδικτύου ή να επεξεργασθούν από το χρήστη χειροκίνητα. Σε αυτή τη διαδικασία μοντελοποίησης ο περιορισμένος αριθμός δεδομένων εισόδου παράγει ποικίλα δεδομένα εξόδου και δεν είναι απαραίτητο αυτή η διαδικασία να σχεδιαστεί ή να αποθηκευτεί και να διαβιβαστεί. (Τρανάκα, 2013) Στη συγκεκριμένη τεχνική η διαδικασία μοντελοποίησης είναι δυναμική και αποδεικνύεται πως καθίσταται δυνατή η κατασκευή ακόμα και περίπλοκων σχημάτων με τη σταδιακή τους δημιουργία μέσω λειτουργιών και κανόνων με το πιο χαρακτηριστικό παράδειγμα αυτό της αναπαράστασης κτιρίων με σύνθετη γεωμετρία. Ο δυναμισμός της κανονιστικής μοντελοποίησης έγκειται στο γεγονός ότι συνθέτει σελ

27 απλούς κανόνες με τη βοήθεια των οποίων πραγματοποιείται η κωδικοποίηση σημασιολογικών και γεωμετρικών σχέσεων. (Χναράκης, 2010) Εικόνα 10: Παράδειγμα κατασκευής κτιρίου πολύπλοκου σχήματος (Πηγή:City Engine Help, Manual) Ένα σημαντικό στοιχείο της διαδικασίας αυτής είναι και η χρήση της γραμματικής σχήματος ή αλλιώς Computer Grammar Architecture Shape Grammar (CGA) η οποία αποτελεί μια μοναδική γλώσσα προγραμματισμού για την παραγωγή αρχιτεκτονικού περιεχομένου. Αυτή η ιδέα της μοντελοποίησης που βασίζεται στη γραμματική ενός σχήματος έχει να κάνει με τον καθορισμό κανόνων οι οποίοι αυξάνουν τα επίπεδα λεπτομέρειας. Εικόνα 11: Παράδειγμα CGA κανόνα στο πρόγραμμα City Engine, και aαποτέλεσμα εκτέλεσης του κανόνα (Πηγή:City Engine Help, Manual) Παραμετρική μοντελοποίηση Ένα παραμετρικό μοντέλο συλλαμβάνει όλες τις πληροφορίες του σχετικά με τα δεδομένα των παραμέτρων του και έτσι έχει τη δυνατότητα να προβλέψει τις μελλοντικές τιμές δεδομένων του. Η μέθοδος της παραμετρικής μοντελοποίησης δέχεται ότι όλα τα αντικείμενα κατασκευάζονται σύμφωνα με ένα σύνολο από κανόνες και χρησιμοποιείται κατά κύριο λόγο σε εφαρμογές στον τομέα της πολεοδομίας, για τη δημιουργία προσομοιώσεων, καθώς και για εκπαιδευτικούς σελ

28 σκοπούς, αλλά και για ταινίες και για παιχνίδια, διότι δεν χρειάζονται υψηλό κόστος και χρόνο για την κατασκευή των μοντέλων. (Wonka, 2003) Εικόνα 12: Παράδειγμα μετατροπής απλών υφών προσόψεων αυθαίρετης ανάλυσης σε σημασιολογικά τρισδιάστατα μοντέλα υψηλής ανάλυσης. (Πηγή: Muller, κ.ά, 2007) Επιπλέον, η μέθοδος αυτή ενδείκνυται για την τροποποίηση του επιπέδου λεπτομέρειας LOD κατά τη διαδικασία κατασκευής ενός κτιρίου με παρόμοιες μεθόδους με αυτές της μοντελοποίησης βάσει εικόνων (IBM) Οργάνωση τρισδιάστατων δεδομένων Τρισδιάστατη Αναπαράσταση Κατασκευαστική Στερεή Γεωμετρία - CSG Για τη μοντελοποίηση των τρισδιάστατων αντικειμένων, υπάρχουν αρκετοί τρόποι, όπως αυτοί αναφέρονται παρακάτω. Η τεχνική της Κατασκευαστικής Στερεής Γεωμετρίας (CSG) είναι πια προσέγγιση για τη μοντελοποίηση τρισδιάστατων αντικειμένων από στερεά αντικείμενα. Η στερεοσκοπική μοντελοποίηση προέρχεται από τα CAD συστήματα και τα θεμελιακά της στοιχεία είναι οι σφαίρες, οι κύβοι και οι κύλινδροι και οι διάφορες παράμετροι τους. Η προσέγγιση αυτή πρόεκυψε από τη διαπίστωση ότι πολλά εμπορικά στοιχεία πρόεκυψαν από συνδυασμούς των διαφόρων απλών βασικών στοιχείων. Ο συνδυασμός αυτός για τη δόμηση ενός νέου στερεού γίνεται με ένα σύνολο από λογικούς τελεστές π.χ. ένωση, τομή και διαφορά. (Τσιλιάκου, 2013) Το βασικό πλεονέκτημα της τεχνικής αυτής είναι ότι τα αντικείμενα αυτά αναπαρίστανται ακριβώς όπως είναι, ενώ μειονέκτημα μπορεί να αποτελέσει η πολυπλοκότητα των σχέσεων και των τύπων των αντικειμένων στον πραγματικό κόσμο. (Stoter και Zlatanova, 2003) Από τους Jarroush και Even-Thur (2004) προτάθηκε μια μέθοδος τρισδιάστατης αναπαράστασης που χρησιμοποιεί CSG για τρισδιάστατη κτηματολογική απεικόνιση, κατά την οποία εισάγεται ένα ειδικό μορφότυπο κειμένου για την διευθέτηση της κτηματογράφησης των δεδομένων. Η μέθοδος βασίζεται σε μια μακροεντολή, γραμμένη σε AutoCAD Visual Basic για περιβάλλον ανάπτυξης εφαρμογών, η οποία ορίζει τα 3D γεωτεμάχια αυτομάτως. Με τη χρήση του λογισμικού AutoCAD 2002, εφαρμόστηκαν λογικοί τελεστές στα απλά θεμελιώδη στοιχεία. Οι συγγραφείς τονίζουν ότι ένα σημαντικό πλεονέκτημα της 3DSRV μορφής τους, είναι η δυνατότητα μετατροπής σε άλλους μορφότυπους γραφικών ηλεκτρονικών μοντέλων, όπως την απεικόνιση Αναπαράστασης Ορίων. σελ

29 Εικόνα 13: Ένωση, διχοτόμηση και διαφοροποίηση δεδομένων (Πηγή: Zottie, 2012) Εικόνα 14: Παράδειγμα τρισδιάστατης αναπαράστασης κόμβων που χρησιμοποιούνται για τη διχοτόμηση, την ένωση και τη διαφοροποίηση (Πηγή: Zottie, 2012) Ψηφιδωτή αναπαράσταση Voxel Ένας δεύτερος τύπος τρισδιάστατης αναπαράστασης είναι η ψηφιδωτή αναπαράσταση, δηλαδή η χρήση κανάβου στον τρισδιάστατο χώρο με τη βοήθεια των ψηφίδων (pixels). Το τρισδιάστατο αντικείμενο αναπαρίσταται εδώ ως μια παράταξη τρισδιάστατου κύβου ή σφαίρας με κάθε στοιχείο να φέρει τιμές δεδομένων, είτε τελεστές Boolean είτε πραγματικές. Οι ψηφίδες είναι κατάλληλες για τη μοντελοποίηση συνεχών φαινομένων όπως φαινόμενα γεωλογίας, εδάφους, κ.λπ. και είναι ομαλές ως προς τις μονάδες που χρησιμοποιεί το μοντέλο. Μειονεκτήματα τους αποτελεί το γεγονός ότι τα δεδομένα υψηλής ανάλυσης απαιτούν μεγάλο όγκο χώρου σε έναν υπολογιστή και το ότι μια επιφάνεια δεν είναι ομαλή από τη φύση της. (Stoter και Zlatanova, 2003) σελ

30 Εικόνα 15: Παραδείγματα τρισδιάστατης ψηφιδωτής αναπαράστασης Voxel (Πηγή: Βικιπαίδεια, 2012) Χρήση τετράεδρων TEN Μια τρίτη μέθοδος για την αναπαράσταση τρισδιάστατων δεδομένων είναι με τη βοήθεια τετράεδρων (TEN). Ένα τετράεδρο είναι η πιο απλή τρισδιάστατη μορφή και αποτελείται από 4 τρίγωνα που σχηματίζουν ένα κλειστό αντικείμενο με συγκεκριμένες συντεταγμένες στον τρισδιάστατο χώρο. Με τα τετράεδρα είναι σχετικά απλό να δημιουργήσεις λειτουργίες, επειδή είναι σαφώς ορισμένα διότι τα τρία σημεία του κάθε τριγώνου βρίσκονται πάντα στο ίδιο επίπεδο. Ένα μειονέκτημα τους είναι ότι χρειάζονται πολλά τετράεδρα για την κατασκευή ενός πραγματικού αντικειμένου. (Stoter και Zlatanova, 2003) Εικόνα 16: Παράδειγμα τρισδιάστατης αναπαράστασης με τη χρήση τετράεδρου (Πηγή: Jackson και Weisstein, 2016) Χρήση ορίων Boundaries Η τελευταία μέθοδος αναπαράστασης τρισδιάστατων αντικειμένων είναι η αναπαράσταση με τη χρήση ορίων. Το τρισδιάστατο αντικείμενο αναπαρίσταται με την οριοθέτηση στοιχείων χαμηλού επιπέδου, όπως γραμμών, πολυέδρων κ.λπ. που οργανώνονται σε δομές δεδομένων. Αυτή η διαδικασία είτε μπορεί να είναι απλές οριοθετημένες αναπαραστάσεις όπως επίπεδες επιφάνειες και ευθείες γραμμές ή πολύπλοκες οριοθετημένες αναπαραστάσεις όπως κυρτές επιφάνειες και άκρες. Το κύριο πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ότι ενδείκνυται για την αναπαράσταση πραγματικών αντικειμένων. (Jaroush και Even-Tzur, 2004) Τα όρια των αντικειμένων μπορούν να ληφθούν από μετρήσεις των ιδιοτήτων που είναι ορατές. Εκτός αυτού, οι περισσότερες από τις μηχανές rendering βασίζονται σε αναπαραστάσεις ορίων. σελ

31 Μειονέκτημα μπορεί να θεωρηθεί το γεγονός ότι αυτές οι αναπαραστάσεις δεν είναι μοναδικές και οι περιορισμοί κανόνες για το μοντέλο μπορεί να γίνουν περίπλοκοι. (Stoter και Zlatanova, 2003) Εικόνα 17: Παράδειγμα τρισδιάστατης αναπαράστασης αμαξώματος με τη χρήση ορίων (Πηγή: Βικιπαίδεια, 2012) Σύστημα Διαχείρισης Γεωβάσεων Δεδομένων- Geo-DBMS Τα ΣΓΠ εξελίσσονται σε μια ολοκληρωμένη αρχιτεκτονική στην οποία και τα χωρικά αλλά και τα α-χωρικά δεδομένα διατηρούνται σε ένα σύστημα διαχείρισης βάσεων δεδομένων. Οι πιο διαδεδομένοι τύποι χωρικών δεδομένων σε ένα τέτοιο σύστημα, εφαρμόστηκαν σύμφωνα με τις προδιαγραφές της Κοινοπραξίας του OpenGIS για SQL, το (Arens, 2005) Οι εφαρμογές αυτές είναι δισδιάστατες και βασίζονται σε ένα γεωμετρικό μοντέλο που καθορίζεται από μια οριοθετημένη αναπαράσταση και αργότερα, εφαρμόστηκε και η διαχείριση της τοπολογίας. (Pilouk, κ.α., 2003) Μέχρι πρόσφατα, τα συστήματα διαχείρισης βάσεων δεδομένων δεν υποστηρίζουν τα τρισδιάστατα αντικείμενα, αλλά μπορούν να αποθηκευτούν σε αυτά οι συντεταγμένες z από τέτοια αντικείμενα. (Bruenig και Zlatanova, 2004) Οι μόνες λειτουργίες σε τρισδιάστατη μορφή που είναι διαθέσιμες σε αυτά τα συστήματα είναι το μήκος, η περίμετρος των πολυγώνων, οι γραμμές, η επιφάνεια και ο όγκος στον τρισδιάστατο ευκλείδειο χώρο που βασίζεται σε τρισδιάστατα τοπολογικά ή γεωμετρικά μοντέλα και αυτές περιγράφουν πως οργανώνονται τα τρισδιάστατα αντικείμενα σε ένα τέτοιο σύστημα με τις τρέχουσες τεχνικές. (Stoter και Zlatanova, 2003) σελ

32 Αναδόμηση τρισδιάστατων αντικειμένων Τα 3D GIS απαιτούν τρισδιάστατες αναπαραστάσεις αντικειμένων που είναι σαφώς ορισμένα. Η αναδόμηση τους είναι σχετικά ένα νέο ζήτημα στα ΣΓΠ, καθώς για την παραγωγή των τρισδιάστατων μοντέλων χρησιμοποιούνταν συστήματα CAD. Παραδοσιακά, τα ΣΓΠ σε δισδιάστατη μορφή χρησιμοποιούν τέτοιες τεχνικές συλλογής δεδομένων όπως η χωρομέτρηση και οι μετρήσεις στον πραγματικό κόσμο. Καθώς, πολλά από τα δεδομένα που βρίσκονται σε τρισδιάστατη μορφή είναι διαθέσιμη στα σχέδια των συστημάτων CAD, μια εύλογη ερώτηση είναι αν είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθούν αυτά τα σχέδια και στα 3D GIS συστήματα. Τα μοντέλα που δημιουργούνται με τα λογισμικά CAD αποτελούν κυρίως βιομηχανικά μοντέλα που σχεδιάζονται για παραγωγικούς σκοπούς. Στη σημερινή εποχή οι γεωεφαρμογές απαιτούν πολύ πιο περίπλοκη λειτουργία, πχ οι συνδετικές πληροφορίες για τα πραγματικά αντικείμενα και η πιθανότητα για να ταυτοποιηθούν τα μεμονωμένα αντικείμενα σε ένα τρισδιάστατο περιβάλλον. Στο 3D GIS τα τρισδιάστατα γεωαντικείμενα πρέπει να είναι διαθέσιμα ως αναγνωρίσιμα αντικείμενα. (Stoter και Zlatanova, 2003) Για την κατασκευή των τρισδιάστατων αντικειμένων τέσσερις προσεγγίσεις υπάρχουν: η από κάτω προς τα πάνω bottom up : με τη χρήση αποτυπωμάτων από ήδη υπάρχοντες δισδιάστατους χάρτες και την «εξώθηση» των αποτυπωμάτων σε ένα δοσμένο ύψος, με τη βοήθεια δεδομένων από σαρωτές λέιζερ, της χωρομέτρησης, τα συστήματα εντοπισμού GPS και τα φωτογραμμετρικά δεδομένα. Το πρόβλημα με αυτή την προσέγγιση είναι ότι η λεπτομέρεια στις σκεπές δεν μπορεί να μοντελοποιηθεί. Καθώς μία τιμή αντιστοιχεί για κάθε αποτύπωμα, τα κτίρια εμφανίζονται ως οικοδομικά τετράγωνα στο μοντέλο. Παρόλα αυτά, θεωρείται η προσέγγιση γρήγορη και αποτελεσματική για τις εφαρμογές που δεν χρειάζονται υψηλή ακρίβεια και πολλές λεπτομέρειες. από κάτω προς τα πάνω top-down: με τη χρήση δεδομένων για τις σκεπές από αεροφωτογραφίες, δεδομένα από αερομεταφερομένους σαρωτές λέιζερ και πληροφορίες για το ύψος από το έδαφος. Αυτές οι προσεγγίσεις τονίζουν τη μοντελοποίηση των σκεπών. Προφανώς η ακρίβεια των μοντέλων εξαρτάται από την ανάλυση των πρωτογενών δεδομένων. λεπτομερής αναπαράσταση: η πιο διαδεδομένη προσέγγιση είναι αυτή που προσπαθεί να χωρέσει προκαθορισμένα αντικείμενα στα τρισδιάστατα σύνολα σημείων από δεδομένα σαρωτών λέιζερ ή τρισδιάστατες άκρες που εξάγονται από αεροφωτογραφίες. Το πλεονέκτημα της είναι η πλήρης αυτοματοποίηση και το μεγάλο της μειονέκτημα είναι ότι είναι αρκετά χρονοβόρα διαδικασία αφού οι αλγόριθμοι που χρησιμοποιούνται είναι περίπλοκοι. Ο συνδυασμός όλων των παραπάνω: πχ δεδομένα από σαρωτές λέιζερ και τοπογραφικά δεδομένα, αεροφωτογραφίες και χάρτες, κ.λπ. Δεν υπάρχει μια παγκόσμια αυτόματη προσέγγιση τρισδιάστατη συλλογής δεδομένων. Ο ιδανικός τρόπος κατασκευής τρισδιάστατων μοντέλων ολοκληρώνεται συνήθως είτε από χειροκίνητες μεθόδους είτε από ημιαυτόματες μεθόδους. Επίσης, οι σελ

33 λεπτομέρειες της μοντελοποίησης καθιστούν τη κατασκευή τρισδιάστατων μοντέλων εντατικοποιημένη όσον αφορά τις εργασίες πάνω σε αυτήν και αυτές οι λεπτομέρειες θα πρέπει να προσαρμόζονται στις απαιτήσεις της κάθε εφαρμογής. Η τελευταία μέθοδος εμπεριέχει ρίσκα γιατί πολλές πηγές δεδομένων χρησιμοποιούνται και συνδυάζονται σε διαφορετική κλίμακα και με διαφορετικές ιδιότητες. Η χρήση ορισμένων μόνο πηγών δεδομένων δίνει καλύτερη οπτική για το μοντέλο και μειώνει τα ρίσκα όσον αφορά την ποιότητα. (Stoter και Zlatanova, 2003) Τρισδιάστατη απεικόνιση Ορισμένοι προσανατολισμοί της πραγματικότητας που χρησιμοποιούνται κατά την οπτικοποίηση των τρισδιάστατων δεδομένων σε σύγκριση με τα δισδιάστατα είναι οι προβολές, η αναγνωσιμότητα των δεδομένων και η επιλογή των στοιχείων στον τρισδιάστατο χώρο. Επιπλέον, η αλληλεπίδραση με τα τρισδιάστατα περιβάλλοντα απαιτεί και συγκεκριμένες τεχνικές. Τα τρισδιάστατα μοντέλα συνήθως ασχολούνται με μεγάλα σετ δεδομένων που απαιτούν με τη σειρά τους αποτελεσματικό υλικό και λογισμικό. Τα διαφορετικά επίπεδα λεπτομέρειας σε ένα μοντέλο βελτιώνουν την αποτελεσματικότητα στην περιήγηση μέσω ενός μοντέλου, ενώ διαφορετικές αναπαραστάσεις των αντικειμένων όπως για παράδειγμα γραφικά χαμηλής ποιότητας, αποθηκεύονται στο σύστημα διαχείρισης της βάσης δεδομένων ή δημιουργούνται στην πορεία. Τα κύρια προβλήματα της αποθήκευσης των πολύ-αναπαραστάσεων είναι το πώς θα χωρέσουν υψηλής ποιότητας δεδομένα που αναπαρίστανται με χαμηλό επίπεδο λεπτομέρειας και η περιττή αποθήκευση των αναπαραστάσεων. Για την πιο ρεαλιστική απεικόνιση προστίθενται τα στοιχεία του φωτισμού, της σκίασης, της ομίχλης, των υφών, του χρώματος και του υλικού στη γεωμετρία. Στην περίπτωση του 3D GIS πολλά νέα δεδομένα χρειάζεται να οργανωθούν στη βάση δεδομένων και δεν χρειάζονται μόνο η χωρική πληροφορία και τα στοιχεία του αντικειμένου αλλά και τα χαρακτηριστικά του, όπως πχ οι φυσικές του ιδιότητες και η συμπεριφορά του. (Stoter και Zlatanova, 2003) Εικονική πραγματικότητα - Virtual Reality (VR) Η εικονική πραγματικότητα έχει ενσωματωθεί με τα ΣΓΠ εδώ και αρκετό καιρό και εξελίσσεται σε ακαδημαϊκό και βιομηχανικό επίπεδο από τις αρχές της δεκαετίας του 90.(van Maren,2003) Αυτό που πλέον διαφέρει, είναι ότι δεν είναι απαραίτητη η ύπαρξη ισχυρών πλατφορμών και η ύπαρξη εξειδικευμένου λογισμικού για την ενσωμάτωση των δεδομένων. Η εικονική πραγματικότητα, που πλέον λέγεται VRGIS χρησιμοποιείται και σε εφαρμογές κινητών συσκευών, σε εφαρμογές γενικότερα που δεν απαιτούν προγραμματισμό. (Altaweel,2017) Ένα τρισδιάστατο σκηνικό γρήγορα το αισθάνεται κανείς ως εικονική πραγματικότητα με συνδυαζόμενες φωτορεαλιστικές και θεματικές τεχνικές. Τα φωτορεαλιστικά τμήματα ενός σκηνικού παρέχουν την αίσθηση οικειότητας με το χρήστη και τα θεματικά τμήματα μεταδίδουν σημαντικές πληροφορίες. (Harder,2015) σελ

34 Αυτή η πραγματικότητα εμφανίζεται και στον τομέα του αστικού σχεδιασμού καθώς και σε εφαρμογές που είναι απαραίτητες για τον τομέα της εκπαίδευσης. Καθώς, λοιπόν τα τρισδιάστατα μοντέλα της εικονικής πραγματικότητας παρέχουν ρεαλιστικές απεικονίσεις, μπορεί να γίνει χρήση τους και στον τομέα των συγκοινωνιών, όπως για τη μελέτη και έλεγχο της κίνησης στους δρόμους, εντός ενός αστικού περιβάλλοντος. Η ενσωμάτωση δεδομένων σε πραγματικό χρόνο και της εικονικής πραγματικότητας επιτρέπουν τη διαχείριση και τμηματοποίηση της κίνησης στους δρόμους σε θεματικά επίπεδα μεταφοράς, με την ταυτόχρονη δυνατότητα πρόβλεψης μοτίβων μετακίνησης βασισμένα σε ιστορικά ή προβλεπόμενα μοτίβα. (Altaweel,2017) Εφαρμογές με μεγάλες απαιτήσεις δεδομένων αποτελούν πρόκληση για τα συστήματα VRGIS, ειδικά σε εφαρμογές που συνδυάζουν χωρικές λειτουργίες ερωτημάτων, έτσι ώστε να μπορεί εύκολα να βρεθεί η επιθυμητή πολυδιάστατη πληροφορία, που επιτρέπει στο χρήστη να εκμεταλλευτεί με το βέλτιστο τρόπο τις αναλυτικές δυνατότητες των ΣΓΠ, με την ταυτόχρονη χρήση της εικονικής πραγματικότητας. Για την αντιμετώπιση αυτής, λοιπόν, της πρόκλησης, δημιουργήθηκαν περίπλοκοι αλγόριθμοι παράλληλου προγραμματισμού με ταυτόχρονες διεργασίες, που μπορούν να επεξεργαστούν με γρήγορο τρόπο περίπλοκα δεδομένα, επιτρέποντας την εικονική πληροφορία να εμφανίζεται πιο γρήγορα, ακόμα και σε πιο συνηθισμένα περιβάλλοντα εργασίας. Ουσιαστικά, τα δεδομένα είναι πλέον πιο περίπλοκα στη δομή τους και όχι μόνο στον όγκο τους που μπορούν όμως να απεικονιστούν από πλατφόρμες εικονικής πραγματικότητας στις επιθυμητές και κατάλληλες διαστάσεις τους. (Altaweel,2017 ) Επιπροσθέτως, τα ΣΓΠ σε συνδυασμό με την εικονική πραγματικότητα αποτελούν πλέον σημαντικά εργαλεία και στον τομέα της δασολογίας, καθώς τις τελευταίες δεκαετίες οι πλατφόρμες λογισμικού επέκτειναν τις βασικές δυνατότητες αποθήκευσης δεδομένων και ανάκτησης τους σε μορφές χαρτών. Η εικονική πραγματικότητα, λοιπόν, εμφανίστηκε ως ένα βελτιωμένο εργαλείο στον τομέα αυτό για τη διαχείριση πολύπλοκων διαδικασιών, ανάλυσης και μοντελοποίησης δεδομένων, όπως και τηλεπισκόπησης. (Jaroush και Even-Tzur, 2004) Άλλες εφαρμογές VRGIS επικεντρώνονται στον τομέα της εκπαίδευσης, όπως προαναφέρθηκε, συμπεριλαμβανομένης και της διδασκαλίας της γεωγραφίας, όπου μπορεί ο χρήστης να συμμετέχει ενεργά στη δημιουργία περίπλοκων χωρικών αναλύσεων. Σε αυτήν την περίπτωση, ο χρήστης μπορεί εύκολα να αλληλεπιδράσει μέσα σε ένα δοσμένο τρισδιάστατο σκηνικό. Άλλες εφαρμογές VRGIS δημιουργήθηκαν για να κατανοούν πιο περίπλοκα δεδομένα καθώς θεωρούνται ένας πιο εύκολος τρόπος απεικόνισης επιστημονικών δεδομένων, όπως για παράδειγμα στη μοντελοποίηση του κλίματος, όπου πολυάριθμες μεταβλητές καθιστούν την κατανόηση των καιρικών φαινομένων δύσκολη. (Altaweel,2017) σελ

35 Εικόνα 18: Γυαλιά Εικονικής πραγματικότητας που παρέχουν διαδραστικότητα με τρισδιάστατο σκηνικό (Πηγή: LV & LI, 2016) Τα τρισδιάστατα μοντέλα, λοιπόν χρησιμοποιούνται σε μια πληθώρα από εφαρμογές, από το σχεδιασμό και ανάλυση της αστικής ανάπτυξης ενός τόπου, στην κατανόηση και αντιμετώπιση κρίσεων και καιρικών φαινομένων. Όταν η τρισδιάστατη μοντελοποίηση συνδυάζεται με την εικονική πραγματικότητα, είναι ακόμα πιο εύκολο για το χρήστη να κατανοήσει αυτό που βλέπει. (Harder,2015) Η εικονική πραγματικότητα σημαίνει τη δημιουργία μιας εικόνας του κόσμου στην οθόνη του υπολογιστή και βοηθάει το χρήστη να καταλάβει με καλύτερο τρόπο τις δυνητικές επιπτώσεις του συνδυασμού πραγματικών αντικειμένων, για παράδειγμα ενός τρισδιάστατου μοντέλου του κέντρου μιας πόλης με τη χρήση γεωγραφικών δεδομένων μαζί με ένα τρισδιάστατο μοντέλο ενός προτεινόμενου κτιρίου. Το μοντέλου του κτιρίου μπορεί να τοποθετηθεί σε ένα ήδη υπάρχον τρισδιάστατο αστικό περιβάλλον, με σκοπό να φανεί πως θα είναι το προτεινόμενο κτίριο στην πραγματικότητα. Οι εμπειρίες με την εικονική πραγματικότητα είναι παρόμοιες με τη δυνατότητα που προσφέρει το Google Street View, που παρέχει τη δυνατότητα να περιηγηθεί κάποιος από ένα στατικό σημείο θέασης σε ένα άλλο πανόραμα. Βέβαια, η δημιουργία εικονικής πραγματικότητας απαιτεί γνώσεις χειρισμού τρισδιάστατων εργαλείων, απλοποίησης και βελτιστοποίησης δεδομένων, απόδοσης σε πραγματικό χρόνο ή παιχνιδιών και υλικό γραφικών. (Harder, 2015) Επαυξημένη πραγματικότητα Augmented Reality(AR) Με τη χρήση των τεχνικών τρισδιάστατης πραγματικότητας βελτιώνεται η οπτικοποίηση των τρισδιάστατων γεωδεδομένων, για παράδειγμα η υφή στα αντικείμενα και η διευκόλυνση της πλοήγησης στο τρισδιάστατο περιβάλλον είναι μια ρεαλιστική αναπαράσταση των δεδομένων. Η εικονική πραγματικότητα είναι μια ρεαλιστική αναπαράσταση της πραγματικότητας, πράγμα που σημαίνει ότι οι λεπτομέρειες και οι φυσικές ιδιότητες αναπαρίστανται πολύ ρεαλιστικά ακόμα και με σελ

36 ήχους και συμπεριφορές των αντικειμένων. Η διαχείριση και αλληλεπίδραση για την περιήγηση πραγματοποιείται με το πάτημα ενός κουμπιού, όπως και οι κινήσεις και εξερεύνηση. Στην επαυξημένη πραγματικότητα ο χρήστης εξερευνάει και περιηγείται στον πραγματικό κόσμο με τη βοήθεια της εικονικής πραγματικότητας και των δεδομένων που δημιουργούνται ψηφιακά. Όλα τα είδη συσκευών σήμερα έχουν τη δυνατότητα να υποστηρίξουν την οπτικοποίηση σε τέτοια περιβάλλοντα, όπως για παράδειγμα η περίτεχνη τρισδιάστατη απεικόνιση, οι ασύρματες συσκευές για την τοποθέτηση τους, συσκευές αισθητήρων για την ανίχνευση της κίνησης του χρήστη και διάφορες συσκευές επιτάχυνσης, όπως και αρκετά παιχνίδια. (Stoter και Zlatanova, 2003) Εικόνα 19: Παράδειγμα τρισδιάστατης απεικόνισης στην Augmented Reality (AR) (Πηγή:Dassault systems, 2013) Τρισδιάστατη απεικόνιση σε κινητές συσκευές Η τρισδιάστατη ικανότητα των κινητών συσκευών είναι αρκετά περιορισμένη όσον αφορά την ύπαρξη κατάλληλου υλικού και εκτός αυτού, οι αλγόριθμοι πρέπει να προσαρμοστούν για τις οθόνες χαμηλής ευκρίνειας και ανάλυσης των κινητών και στο ότι οι κινητές συσκευές παρέχουν περιορισμένα χρώματα και επιλογές σκίασης. Παρά τα προβλήματα, η πρόοδος στην τρισδιάστατη οπτικοποίηση σε συσκευές χειρός όλο και αυξάνεται. Ένας μεγάλος αριθμός επιχειρήσεων ήδη παρέχουν συσκευές rendering για κινητές συσκευές. Σχετικά με τον τομέα των παιχνιδιών και τα λογισμικά για την ψυχαγωγία είναι αυτά στα οποία εστιάζουν οι περισσότερες επιχειρήσεις. Τα λογισμικά περιήγησης εμπεριέχουν και την εναέρια περιήγηση για μια οποιαδήποτε διαδρομή. Τα περισσότερα από τα οπτικοποιημένα εργαλεία ή παιχνίδια είναι διαθέσιμα ταυτόχρονα για διαφορετικές συσκευές όπως PDA, υπολογιστές τσέπης και κινητά. (Stoter και Zlatanova, 2003) Ένα παράδειγμα εφαρμογής στην οποία εμφανίζεται η εικονική και η επαυξημένη πραγματικότητα είναι το γνωστό παιχνίδι, Pokemon Go, που έκανε την εμφάνιση του στις αρχές του Ιουλίου του Αυτό το παιχνίδι αποτελεί μια κατεξοχήν εφαρμογή σελ

37 κινητής συσκευής, με πιθανές επιδράσεις και τεκμηριωμένα οφέλη για την υγεία ενός ατόμου, καθώς για να συμμετέχει κάποιος στο παιχνίδι αυτό, έπρεπε να βγει από το σπίτι και να διανύσει αρκετά χιλιόμετρα προκειμένου να ολοκληρώσει τις διάφορες προκλήσεις του παιχνιδιού. Το παιχνίδι αυτό δημιουργήθηκε από τους ειδικούς που δημιούργησαν και το Google Earth και για αυτό το λόγο βασίστηκε κατά πολύ στις υπηρεσίες τοποθεσίας των κινητών τηλεφώνων (GPS).(Boulos, κ.α 2017)Στο Pokémon go, οι χρήστες εξερευνούν τον πραγματικό κόσμο, καθώς το avatar τους κινείται στο χάρτη του παιχνιδιού. Σε περίπτωση που ένας παίκτης συναντήσει τα γνωστά στους περισσότερους Pokémons, μπορεί να τα αντιμετωπίσει είτε με τη λειτουργία της επαυξημένης πραγματικότητας (AR) είτε στο προσαρμοσμένο φόντο του παιχνιδιού, κάτι που το καθιστά αρκετά ενδιαφέρον. Η λειτουργία επαυξημένης πραγματικότητας (AR) χρησιμοποιεί την κάμερα και το γυροσκόπιο της κινητής συσκευής του χρήστη για να εμφανίσει την εικόνα ενός Pokémon σαν να ήταν στον πραγματικό κόσμο. Οι παίκτες έχουν επίσης τη δυνατότητα να τραβήξουν φωτογραφίες του Pokémon που αντιμετωπίζουν είτε με τη λειτουργία επαυξημένης πραγματικότητας είτε χωρίς αυτή χρησιμοποιώντας την κάμερα της συσκευής τους. Εικόνα 20: Augmented Reality, εφαρμογή Pokemon GO (Πηγή: Βικιπαίδεια, 2017) Τρόποι απεικόνισης τρισδιάστατων δεδομένων στα χαρτογραφικά προγράμματα Φωτορεαλιστική απεικόνιση δεδομένων Οι φωτορεαλιστικές προβολές των δεδομένων αποτελούν προσπάθειες αναδημιουργίας της πραγματικότητας με τη χρήση φωτογραφιών για την υφή των διάφορων χαρακτηριστικών και είναι ο πιο συνηθισμένος τύπος σκηνικού. Ο εικονικός κόσμος που δημιουργείται με τη βοήθεια της φωτορεαλιστικής απεικόνισης, γίνεται με σκοπό την προσομοίωση, τον σχεδιασμό και για διαφημιστικά βίντεο και ταινίες. Στα ΣΓΠ, η φωτορεαλιστική άποψη είναι κατάλληλη για την απεικόνιση αλλαγών σε ένα μέρος ή την απεικόνιση δυνητικών αλλαγών κατά τη διάρκεια των χρόνων. Αυτό σημαίνει ότι μπορεί να απεικονιστεί το τοπίο μετά από την κατασκευή ενός προτεινόμενου κτιρίου, δηλαδή η φωτορεαλιστική απεικόνιση σελ

38 έχει τη δυνατότητα να δείξει στο ευρύ κοινό ακριβώς πως είναι ο κόσμος, εικονικά. (Harder, 2015) Εικόνα 21: Φωτορεαλιστική απεικόνιση κτιρίων (Πηγή: Τρισδιάστατη χαρτογραφική απεικόνιση Η χρήση τρισδιάστατων στοιχείων για την αναπαράσταση των δεδομένων και άλλων μη φωτορεαλιστικών πληροφοριών είναι αναμενόμενο για το μέλλον. Σκοπός είναι να χρησιμοποιηθούν δισδιάστατες θεματικές τεχνικές και να μετατραπούν σε τρισδιάστατες. Αυτοί οι χάρτες συχνά προβάλλονται ως πλωτά σκηνικά, με δυναμικά χαρακτηριστικά και προϊόντα πληροφοριών ή ως βίντεο με σκοπό να ελέγχουν την εμπειρία του εκάτοστε χρήστη και να έχουν τη μέγιστη επίδραση σε αυτόν. Εικόνα 22: Παράδειγμα τρισδιάστατης χαρτογραφικής απεικόνισης (Πηγή: Harder,2015) σελ

39 2.6. Έλεγχος ποιότητας τελικού τρισδιάστατου μοντέλου Μέθοδοι προσδιορισμού ενός αντικειμένου Υπάρχουν ποικίλοι τρόποι σύμφωνα με τους οποίους ένα αντικείμενο προσδιορίζεται: Με την άμεση παροχή της γεωμετρικής περιγραφής του Με τη ανάπτυξη προγραμμάτων για τη δημιουργία δεδομένων ή τη χρήση προγραμμάτων μοντελοποίησης Με τη χρήση φωτογραφιών ή πραγματικών δεδομένων για τη διαδικασία της κατασκευής του Με λίγα λόγια, οποιαδήποτε λειτουργία ή διαδικασία που παρέχει τρισδιάστατα δεδομένα εδάφους μπορεί να αποτελέσει τη βάση για τη μοντελοποίηση. Παρόλα αυτά, ο τρόπος της επεξεργασίας των δεδομένων μπορεί να διαφέρει από διαφορετικές πηγές και έτσι να χρειάζεται να ληφθεί υπόψη κατά τη διάρκεια της μοντελοποίησης. (Cretu, 2003) Ο σκοπός του αντικείμενου του μοντέλου Υφίστανται δύο βασικοί λόγοι για την κατασκευή τρισδιάστατων αντικειμένων, η δημιουργία φωτογραφιών και η προσομοίωση. Ενώ η δημιουργία φωνογραφιών απαιτεί την άψογη και ρεαλιστική εμφάνιση του μοντέλου, η προσομοίωση απαιτεί ακριβή μοντέλα. Επιπλέον, ενώ το πρώτο περιγράφεται ως διαδραστικό και ακριβές κατά προσέγγιση, το δεύτερο είναι σχετικά αργό αλλά ακριβές. Η μελλοντική χρήση του μοντέλου είναι σημαντική και για την επιλογή της κατάλληλης διαδικασίας μοντελοποίησης. (Cretu, 2003) Το υπολογιστικό κόστος του μοντέλου Υπόψη πρέπει να ληφθεί και η τιμή την οποία ο χρήστης είναι διατεθειμένος να πληρώσει σχετικά με το υπολογιστικό κόστος, έχοντας γνώση για τις ανάγκες μιας εφαρμογής. Το υπολογιστικό κόστος μπορεί να μετρηθεί σε όρους διαθέσιμου χώρου αποθήκευσης στον υπολογιστή, στο χρόνο κατασκευής του αντικειμένου, στο χρόνο απεικόνισης ή στη χρήση της εφαρμογής. Ο αποθηκευτικός χώρος ενός μοντέλου αναφέρεται στο χώρο που απαιτείται για να αποθηκεύσει τα βασικά στοιχεία που το αναπαριστούν. Κρίνοντας το μοντέλο σχετικά με το χρόνο κατασκευής του σημαίνει να αξιολογήσει κανείς το μοντέλο για την ποσότητα και ποιότητα των πηγαίων δεδομένων. Ο χρόνος απεικόνισης αναφέρεται στο κόστος της απεικόνισης του μοντέλου, συμπεριλαμβανομένου και των ζητημάτων ποιότητας εικόνας και χρόνου. Συχνά απαιτείται ένα μοντέλο με συμπεριφορά σε πραγματικό χρόνο. (Cretu, 2003) Πολυπλοκότητα μοντέλου Η πολυπλοκότητα ενός μοντέλου μπορεί να κριθεί ως μια συσχέτιση μεταξύ του αριθμού των βασικών του συνιστωσών και την πολυπλοκότητα του καθενός από αυτά. Υπάρχουν αντικείμενα που αποτελούνται από πολλές απλές μορφές σελ

40 αντικειμένων που όταν ενοποιηθούν γίνονται εξαιρετικά περίπλοκα. Για παράδειγμα, τα τεχνητά αντικείμενα και τα μηχανικά μέρη μπορούν να θεωρηθούν ένα σύνολο απλών μορφών, ενώ οι βιολογικές και οι άλλες φυσικές δομές είναι τρομερά περίπλοκες. (Cretu, 2003) Η συμμόρφωση και η άνεση του μοντέλου Άλλα χαρακτηριστικά που προσέχουν οι χρήστες ενός μοντέλου είναι η συμμόρφωση και η άνεση που αυτό παρέχει. Η συμμόρφωση μετράει το βαθμό στον οποίο το μοντέλο αναπαριστά πραγματικά τα επιθυμητά αντικείμενα και παρέχει μια ρεαλιστική, γεωμετρικώς ορθή αναπαράσταση του μοντέλου. Συνήθως η ποιότητα και ο βαθμός της ακρίβειας του μοντέλου προσδιορίζονται μόνο από την πειραματική του χρήση. Η άνεση αναφέρεται στην ευκολία εκτέλεσης εκτενών παραμετρικών μελετών στο περιγραφόμενο μοντέλο, στο οποίο μπορούν να τροποποιηθούν οι μεμονωμένες παράμετροι, προκειμένου να αποκτηθεί σφαιρική γνώση των ιδιοτήτων ενός συγκεκριμένου μοντελοποιημένου αντικειμένου. (Cretu, 2003) Η ευκολία διαχείρισης του μοντέλου Ο εκάστοτε χρήστης επιθυμεί να αποκτήσει σφαιρική γνώση σχετικά με τις ιδιότητες ενός αντικειμένου με εύκολο τρόπο. Σε ένα μοντέλο αντικειμένου πρέπει να μπορούν εύκολα να μετατραπούν η θέση, το μέγεθος ή σχήμα και άλλες ιδιότητες για την αξιολόγηση των γεωμετρικών του ιδιοτήτων. Η ικανότητα διαχείρισης ενός μοντέλου εξαρτάται από τις αναπαραστάσεις του. Οι πιο διαδεδομένες αναπαραστάσεις τρισδιάστατων αντικειμένων είναι τα μοντέλα επιφάνειας, τα στερεά μοντέλα και τα διαδικαστικά μοντέλα. (Cretu, 2003) 2.7. Ανάγκη για Συστήματα Γεωγραφικών Πληροφοριών σε 3D μορφή Ένα σύστημα 3D GIS αποτελεί μια εξελιγμένη μορφή ενός σκίτσου ή σχεδιαγράμματος της τρισδιάστατης πραγματικότητας, σχέδια δηλαδή με τη χρήση της τεχνικής της προοπτικής, που έκαναν την εμφάνιση τους ήδη από την περίοδο της Αναγέννησης. Συγκριτικά με τα 3D GIS, οι παραδοσιακοί χάρτες αντιμετωπίζουν το πρόβλημα της χρήσης ορθογώνιων προβολών της γης, κάτι που έχει ως αποτέλεσμα μια περιορισμένη εντύπωση για τον τρισδιάστατο κόσμο. Αυτού του τύπου τα σχέδια και χάρτες μειώνουν την ικανότητα χωρικής μετάφρασης των τρισδιάστατων μοντέλων σε δισδιάστατα. Με τη χρήση του υπολογιστή παρόλα αυτά, η γνώση για την πραγματικότητα μπορεί να μεταφερθεί αυτόματα σε ένα τρισδιάστατο ψηφιακό μοντέλο με τη διαδικασία της τρισδιάστατης μοντελοποίησης. Για την πιο ακριβή και πιο επαρκή κάλυψη της πραγματικότητας μέσω της έρευνας απαιτείται η κατανόηση της από διαφορετικές απόψεις. Οι κλάδοι της γεωλογίας, της υδρολογίας, των πολιτικών μηχανικών, της αρχιτεκτονικής τοπίου, της αρχαιολογίας, της μετεωρολογίας, των μεταλλευτικών ερευνών αλλά και της αστικής χαρτογράφησης σε 3D μορφή βασίζονται στη μοντελοποίηση σε τρισδιάστατη μορφή για την ολοκλήρωση των διεργασιών τους. σελ

41 Ένας μεγάλος αριθμός χρηστών δισδιάστατων Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών φαίνεται να αποζητούν επεκτάσεις 3D GIS, όπως για παράδειγμα: Κυβερνητικές και κρατικές αρχές απαιτούν εργαλεία για την εκτέλεση διοικητικών εργασιών πιο αποτελεσματικά, συμπεριλαμβανομένου και του σχεδιασμού της κυκλοφορίας, της ετοιμότητας για την αποφυγή καταστροφών κ.λπ. Επιστήμονες, κυβερνητικές αρχές κ.λπ. χρειάζονται αυτά τα συστήματα για να προσομοιώσουν τη διάδοση του ήχου και της θερμότητας σε μεγάλες πόλεις Εταιρίες τηλεπικοινωνίας χρειάζονται δεδομένα σε τρισδιάστατη μορφή για να υπολογίζουν τη διάδοση των κυμάτων σε αστικά περιβάλλοντα. Αρχιτέκτονες θέλουν φωτορεαλιστικά μοντέλα από υπάρχοντα κτίρια για να μπορέσουν να σχεδιάσουν καινούρια κτίρια και να οπτικοποιήσουν το αποτέλεσμα. Προμηθευτές των συστημάτων πλοήγησης κυκλοφορίας χρειάζονται δεδομένα σε τρισδιάστατη μορφή για να βελτιώσουν την ακρίβεια και την ευκολία της χρήσης των συστημάτων τους. Τουριστικά πρακτορεία θέλουν να προσφέρουν μοντέλα εικονικής πραγματικότητας για τους προορισμούς που προσφέρουν. Τα τρισδιάστατα μοντέλα συμβάλλουν στη βελτίωση της συμμετοχής των πολιτών στη διαδικασία λήψης αποφάσεων Μια πιο γενική κατάταξη των εφαρμογών των ΣΓΠ σε τρισδιάστατη μορφή συνοψίζεται στα παρακάτω: Χρήση και ανανέωση μελλοντικών σχεδίων Με τη χρήση των ΣΓΠ σε τρισδιάστατη μορφή, μπορεί να βασιστεί κάποιος στις αναπαραστάσεις του περιβάλλοντος, έτσι ώστε να δημιουργηθούν μοντέλα πιθανών εναλλακτικών, πριν να πραγματοποιηθούν σημαντικές αλλαγές. Όσοι είναι γνώστες των συστημάτων αυτών κατανοούν πως μπορούν να διαχειριστούν αυτά τα συστήματα και να έχουν πρόσβαση στις επιπτώσεις των αλλαγών που πραγματοποιούνται, ειδικά στον αστικό σχεδιασμό. Διαμοιρασμός με συνεργάτες και την κοινότητα Οι δυνατότητες οπτικοποίησης ενός συστήματος 3D GIS είναι τα φυσικά τρισδιάστατα μοντέλα. Παρόλα αυτά, τα παραδοσιακά τρισδιάστατα μοντέλα είναι περιορισμένα στην προσέγγιση τους. Ένα απλό τρισδιάστατο μοντέλο μπορεί να γίνει αντιληπτό μόνο από άτομα που μοιράζονται το χώρο που δεσμεύει το μοντέλο, όμως οι απεικονίσεις που δημιουργούνται από τα 3D GIS συστήματα μπορούν να διαμοιραστούν πιο εύκολα. Καθώς η χρήση των ΣΓΠ σε τρισδιάστατη μορφή μπορεί να απαιτεί εξειδικευμένες γνώσεις, τα μοντέλα και οι χάρτες που χρησιμοποιούν αυτήν την τεχνολογία είναι πιο κατανοητά για τους περισσότερους ανθρώπους. Πλέον, οι παρουσιάσεις των επιχειρήσεων αποκτούν ισχύ, καθώς τα δεδομένα των ΣΓΠ διαχειρίζονται σε πραγματικό χρόνο και έτσι επιτρέπουν στους διάφορους συνεργάτες να κατανοήσουν την εκάτοστε πληροφορία που τους παρουσιάζεται. σελ

42 Δημιουργία περιβάλλοντος ψυχαγωγίας Πέρα από την επίλυση πραγματικών προβλημάτων, η τεχνολογία αυτή έχει εφαρμογές και στο χώρο της διασκέδασης και της ψυχαγωγίας. Τα ΣΓΠ σε τρισδιάστατη μορφή μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να δημιουργήσουν αστικά περιβάλλοντα βασισμένα στο φυσικό κόσμο και φανταστικά για ταινίες ή παιχνίδια, συμπεριλαμβανομένων και προσομοιώσεων και εικονικής πραγματικότητας. Τα εργαλεία κανονιστικής μοντελοποίησης επιτρέπουν στους δημιουργούς αυτών των προϊόντων να είναι πιο αποτελεσματικοί στο έργο τους. (USC Dornsife Spatial Sciences Institute) Ένα τρισδιάστατο μοντέλο είναι η βάση ενός συστήματος γεωγραφικών πληροφορίων που παρέχει τη λειτουργικότητα για να επιτευχθούν οι διάφορες λειτουργίες των κλάδων αυτών. Οι λειτουργίες που αναμένονται από τη μοντελοποίηση σε τρισδιάστατη μορφή συνοψίζονται στα παρακάτω: στο να παρέχει τα μέσα για την κατασκευή ενός 3D μοντέλου από ανόμοια δεδομένα εισόδου, στο να επιτρέπει τη διατήρηση και συντήρηση των ήδη υπάρχοντων μοντέλων, στο να διευκολύνει την αποτελεσματική οπτικοποίηση σε τρισδιάστατη μορφή, για παράδειγμα με ορθογραφική προοπτική ή στερεοσκοπική απεικόνιση με αφαίρεση γραμμών/επιφάνειας, με φωτισμό επιφάνειας και χαρτογράφηση υφής με τον υπολογισμό της έντασης, της επιφάνειας, του κέντρου μάζας, της βέλτιστης διαδρομής και στο να παρέχει τα μέσα για την υλοποίηση χωρικής και «α-χωρικής» έρευνας. (Pilouk, 1996) 2.8. Διαφορές ενός ΣΓΠ σε δισδιάστατη μορφή και ενός 3D GIS Η απάντηση στο ερώτημα «Για ποιο λόγο είναι ξεχωριστό ένα 3D GIS;» εξαρτάται από την οπτική γωνία που το μελετάμε. Μια σημαντική διαφορά μεταξύ των ΣΓΠ σε τρισδιάστατη μορφή σε σχέση με τα ΣΓΠ σε δισδιάστατη μορφή είναι η ποσότητα των δεδομένων που επεξεργάζονται. Για παράδειγμα, για αστικές εφαρμογές ΣΓΠ, τα δεδομένα αναμένονται να αυξηθούν κατά ένα συντελεστή 100 (τρισδιάστατη γεωμετρία, η υφή των εικόνων, κ.λπ.) Τα περισσότερα δισδιάστατα ΣΓΠ έχουν βάσεις δεδομένων που δεν μπορούν να αντιμετωπίσουν την πολύ υψηλή ποιότητα ή ποσότητα των δεδομένων, ούτε την πιο περίπλοκη φύση αυτών των δεδομένων. Η δεύτερη βασική διαφορά τους είναι η διεπαφή με το χρήστη. Τα ΣΓΠ σε δισδιάστατη μορφή έχουν σημαντικά αργό περιβάλλον διεπαφής με το χρήστη και χρειάζονται μερικά δευτερόλεπτα ή και λεπτά πολλές φορές για να ανανεώσουν την οθόνη τους μετά από μια αλλαγή οπτικής γωνίας, του ζουμ, των ορατών επιπέδων, κ.λπ., που μπορεί να φανεί ικανοποιητικό για την περιήγηση στα δισδιάστατα δεδομένα. Η περιήγηση στον τρισδιάστατο χώρο από την άλλη, προσφέρει μεγαλύτερο βαθμό ελευθερίας και αποδεικνύεται εντελώς απίθανο να συμβεί χωρίς την άμεση ορατή ανατροφοδότηση. Εκτός αυτού, η οπτικοποίηση του κάθε πλαισίου απαιτεί πολύπλοκους αλγορίθμους, διότι η ποσότητα δεδομένων που χρειάζονται για τη διαδικασία rendering ενός πλαισίου είναι πιο μεγάλη από ότι στις εφαρμογές των δισδιάστατων ΣΓΠ. σελ

43 Φανερό πλεονέκτημα των ΣΓΠ σε τρισδιάστατη μορφή σε σχέση με αυτά σε δισδιάστατη είναι ο αυξημένος ρεαλισμός, γιατί όχι μόνο γίνεται η διεπαφή με το χρήστη πιο εύκολη και μειώνεται ο χρόνος εκπαίδευσης για τους επαγγελματίες χρήστες των ΣΓΠ, αλλά και καθιστά τα δεδομένα προσβάσιμα από νέες ομάδες χρηστών χωρίς κάποια εμπειρία σε ΣΓΠ. Με αυτόν τον τρόπο, τα πιο ακριβά δεδομένα μπορούν να χρησιμοποιηθούν περισσότερο. Τα δεδομένα σε τρισδιάστατη μορφή είναι χρήσιμα και για έναν αριθμό εφαρμογών που δεν ήταν δυνατές με τη χρήση μόνο των δισδιάστατων δεδομένων, πχ προσομοίωση δημογραφικής ανάλυσης κ.λπ. (Wadembere, 2000) Με την αντιμετώπιση των συστημάτων 3D GIS ως ένα πεδίο γραφικών υπολογιστή, συμπεραίνεται το εξής: Οι υψηλές απαιτήσεις για το περιβάλλον διεπαφής για πολλές εφαρμογές γραφικών με τη χρήση τρισδιάστατων δεδομένων δεν είναι ένα ασυνήθιστο φαινόμενο. Η ειδοποιός διαφορά μεταξύ των συστημάτων σε 3D μορφή με αυτά σε 2D μορφή είναι η διαχείριση των δεδομένων. Σε ένα ΣΓΠ θα πρέπει να είναι δυνατόν να αλλάξουν τα δεδομένα σε ένα περιβάλλον δικτύου και αυτό γιατί τα δεδομένα αυτά είναι υψηλής ποιότητας και έτσι πρέπει να διασφαλίζεται η ασφάλεια τους σε οποιαδήποτε στιγμή και γιατί αυτά είναι απαραίτητα για διάφορους σκοπούς. (Pilouk, 1996) 2.9. Δυσκολία μετάβασης από το δισδιάστατο χώρο στο χώρο του 3D GIS Σε σύγκριση με τα πλεονεκτήματα της τρισδιάστατης απεικόνισης, έχουν επιτευχθεί σχετικά λίγα πράγματα στην αντίληψη ενός πιο πρακτικού συστήματος 3D GIS. Ο προφανής λόγος εξακολουθεί να υφίσταται, η δυσκολία μετάβασης από το δισδιάστατο χώρο στον τρισδιάστατο σημαίνει μια μεγαλύτερη ποικιλία στους τύπους των αντικειμένων και στις χωρικές σχέσεις τους, όπως και στον όγκο των δεδομένων. Στα ΣΓΠ δισδιάστατης μορφής ένα χαρακτηριστικό ή ένα φαινόμενο αναπαρίσταται ως μια περιοχή από κελιά κανάβου ή ως μια περιοχή μέσα σε όρια πολυγώνου. Από την άλλη ένα 3D GIS σύστημα ασχολείται με τους όγκους. Έτσι, για παράδειγμα σε έναν κύβο δεν μας ενδιαφέρουν πια μόνο οι όψεις του, αλλά πρέπει να έχουμε πληροφορίες και για το εσωτερικό του. Από αυτό συμπεραίνεται ότι η πληροφορία που απαιτείται για αυτά τα συστήματα πρέπει να είναι προκαθορισμένη και συνεχής. Από τη στιγμή που έχουν συλλεχθεί τα δεδομένα χρειάζεται μια ψηφιδωτή ή μια διανυσματική τρισδιάστατη δομή για την επιτυχή περιγραφή των γεω-αντικειμένων. Εκτός από τα σημεία και τα τόξα, άλλα χαρακτηριστικά μπορούν να είναι επιφάνειες και σώματα. Για την περιγραφή, λοιπόν, αυτών των πιο πολύπλοκων αντικειμένων οι γεωγράφοι προσέγγισαν την αναπαράσταση σε τρισδιάστατη μορφή των γεωαντικειμένων με τη βοήθεια του όγκου. Τα ψηφιδωτά δεδομένα διαχωρίζουν τον τρισδιάστατο κόσμο σε ογκομετρικά εικονοστοιχεία, σε αντίθεση με την προσέγγιση των διανυσματικών δεδομένων στα οποία ο όγκος καθορίζεται από την οριοθετημένη επιφάνεια ενός χαρακτηριστικού. Ανεξάρτητα από τη δομή, η πραγματική ανάλυση του τρισδιάστατου κόσμου απαιτεί τη διαχείριση και ανάλυση αυτών των σημείων, τόξων και επιφανειών ως ξεχωριστές οντότητες. (Wadembere, 2000) σελ

44 Η μετάβαση από το δισδιάστατο στον τρισδιάστατο χώρο εμφανίζει αρκετές δυσκολίες όπως φαίνεται στα παρακάτω: Στο σχεδιασμό των μοντέλων σε τρισδιάστατη μορφή, καθώς η αυτόματη ανοικοδόμηση τεχνητών τρισδιάστατων αντικειμένων δεν λειτουργεί πάντα στην επιθυμητή ποιότητα. Χρειάζεται πάντα αρκετές χειροκίνητες εργασίες που καθιστά το σχεδιασμό το πιο ακριβό στοιχείο μιας εφαρμογής 3D GIS. Στην αποθήκευση των τρισδιάστατων μοντέλων, διότι με τη συμπερίληψη της τρίτης διάστασης, οι ποσότητες των δεδομένων αυξάνεται δραματικά. Αυτό παρατηρείται και λόγων των διαφορετικών υφών που χρησιμοποιούνται για επιτευχθεί φωτορεαλιστική ποιότητα εικόνας. Προβλήματα εμφανίζονται όχι μόνο εξαιτίας της ποσότητας των δεδομένων, αλλά και εξαιτίας της πολύπλοκης φύσης τους. Στην παροχή ενός γρήγορου περιβάλλοντος διεπαφής στην οπτικοποίηση σε τρισδιάστατη μορφή, γιατί μόνο ένα σύστημα 3D GIS μπορεί να προσφέρει ταχύτητα και αποτελεσματικότητα σε ένα μοντέλο. Παρότι τα δεδομένα με συντεταγμένες (x,y,z) είναι πλέον διαθέσιμα και προσβάσιμα για τα χαρακτηριστικά μιας επιφάνειας, αντί να χρησιμοποιούνται διαφορετικά επίπεδα για την ταυτοποίηση της σχέσης μεταξύ τους, ένας χάρτης μπορεί εύκολα να φτιαχτεί με τη βοήθεια ενός ψηφιακού μοντέλου εδάφους. Αυτή η δυνατότητα χρειάζεται ένα σύστημα 3D GIS, που να μπορεί να διαχειριστεί τα δεδομένα ως ένα αντικείμενο. (Wadembere, 2000) Επιλογή κατάλληλης τεχνολογίας για μοντελοποίηση σε 3D μορφή: CAD ή ΣΓΠ; Η τεχνολογία CAD αποτελεί ένα τυπικό εργαλείο γραφικής απεικόνισης για τη μοντελοποίηση σε τρισδιάστατη μορφή που χρησιμοποιείται για διάφορες αναπαραστάσεις όπως για παράδειγμα, αυτοκινήτων, μηχανών, αεροσκαφών και διαστημοπλοίων, για τον κλάδο των κατασκευών και για την αρχιτεκτονική. Η τεχνολογία CAD εστιάζει στη γεωμετρική παράμετρο του μοντέλου και στην τρισδιάστατη οπτικοποίηση του. Το ερώτημα που τίθεται εδώ είναι αν ένα σύστημα CAD έχει τη δυνατότητα να υποστηρίξει όλες τις λειτουργίες που απαιτούνται για την μοντελοποίηση σε τρισδιάστατη μορφή. Πραγματοποιήθηκαν πολλές προσπάθειες για να συμπεριλάβουν την τεχνολογία CAD προκειμένου να υλοποιήσουν διεργασίες σε διάφορες επιστήμες που απαιτούν τη μοντελοποίηση και τη λειτουργικότητα σε τρισδιάστατη μορφή. Όμως, δεν είναι εύκολο να συμπεράνει κανείς ότι είναι κατάλληλα αυτά τα συστήματα για αυτές τις διεργασίες και αυτό προκύπτει από τα εξής: σελ

45 Δεν παρέχονται τα αναγκαία εργαλεία για την αναδόμηση και διαχείριση αντικειμένων που στερούνται σαφώς ορισμένα χαρακτηριστικά, όπως σχήμα, μέγεθος ή χωρικές σχέσεις και θεματικές ιδιότητες Δεν αναλύονται χωρικές σχέσεις και δεν εξυπηρετούνται οι απαιτήσεις ανόμοιων αντικειμένων (πχ δεν θα κρατηθούν οι σχέσεις εγγύτητας μεταξύ αντικειμένων γιατί δεν θεωρούνται σημαντικές στο σχέδιο ) Δεν παρέχεται καμία λειτουργία για την αυτοματοποίηση διαδικασιών, διαδικασία που θεωρείται απαραίτητη λόγω του μεγάλου αριθμού αντικειμένων Δεν υφίστανται επαρκή και αποτελεσματικά εργαλεία για την παραγωγή σχέσεων μεταξύ διαφορετικών συστατικών μερών αντικειμένων σε δισδιάστατη μορφή Δεν είναι κατάλληλα για εφαρμογές γεωεπιστημών και αυτό γιατί αυτή η τεχνολογία δημιουργεί σύμπλεγμα αντικειμένων με το συνδυασμό αρκετών συστατικών μερών, στα οποία μπορούν εύκολα να αποδοθούν οι λειτουργίες του μετασχηματισμού, της ένωσης και της διχοτόμησης. Επιπλέον, χρειάζονται και τα βασικά στοιχεία γεωμετρίας κατώτερου επιπέδου, που καθορίζουν και τις σχετικές διεργασίες Ένα πιο κατάλληλο εργαλείο για τις διάφορες εφαρμογές των γεωεπιστημών θα μπορούσε να είναι ένα Σύστημα Γεωγραφικών Πληροφοριών με την ικανότητα του να παράγει μοντέλα σε τρισδιάστατη μορφή. Οι μεγαλύτερες προσπάθειες για τη μοντελοποίηση σε τρισδιάστατη μορφή παρατηρήθηκαν στην αναπαράσταση του ανάγλυφου εδάφους και στα ψηφιακά μοντέλα εδάφους (DTM). Τα DTM μπορούν να διευκολύνουν τη χωρική ανάλυση που σχετίζεται με το ανάγλυφο, συμπεριλαμβανομένων και των διεργασιών της κλίσης (slope), του aspect, του ύψους ζώνης (height zone), της ορατότητας και της αναπαράστασης μιας επιφάνειας σε τρισδιάστατη μορφή με τη χρήση προοπτικής. (Pilouk, 1996) Ο ρόλος του 3D GIS Σε γενικές γραμμές ένα ΣΓΠ σε τρισδιάστατη μορφή θα πρέπει να έχει ως στόχο να ενσωματώνει όλα τα απαραίτητα στοιχεία του χωρικού μοντέλου και τις λειτουργίες για να δημιουργηθεί και να χρησιμοποιηθεί το χωρικό μοντέλο με αποτελεσματικό τρόπο. Επιπλέον, ένα τέτοιο σύστημα χρησιμοποιείται για να παράγει ένα τρισδιάστατο γεωχωρικό μοντέλο στη μορφή μιας βάσης δεδομένων που περιέχει συγκεκριμένους προσανατολισμούς της πραγματικότητας. Ειδικότερα, ο ρόλος ενός 3D GIS συνοψίζεται στα παρακάτω: Θα πρέπει να μπορεί να αποτελέσει καταλυτικό παράγοντα στη διεπαφή μεταξύ χρήστη και βάσης δεδομένων σελ

46 Διαχείριση της βάσης δεδομένων ώστε να παραμένει ενημερωμένη και να έχει τη δυνατότητα να χειριστεί και να απαντήσει στα διάφορα αιτήματα ενός χρήστη (de Vries και Zlatanova, 2011) Υιοθέτηση εξειδικευμένων τεχνολογιών για τις διάφορες λειτουργίες. Πιο συγκεκριμένα, το μοντέλο θα πρέπει να: συμπεριλαμβάνει τις τρισδιάστατες όψεις της πραγματικότητας επιτρέπει την άμεση αλλά και την έμμεση αναπαράσταση καθορισμένων αλλά και μη καθορισμένων χωρικών αντικειμένων έχει την ικανότητα να προσαρμόζει τα δεδομένα από διάφορες πηγές και να τα ενσωματώνει σε ένα χωρικό μοντέλο Για την καλύτερη δυνατή τρισδιάστατη αναπαράσταση ενός μοντέλου, όπως είναι λογικό χρειάζεται να απεικονιστούν όλες οι πτυχές της πραγματικότητας στην οποία ζούμε. Χωρίς την ύπαρξη ενός τρισδιάστατου χωρικού μοντέλου δεν μπορούσε να υπάρξει και χωρική ανάλυση του πραγματικού κόσμου, παρά μόνο σε περιορισμένη μορφή. Η άμεση αναπαράσταση που αναφέρεται, είναι κατάλληλη για σαφώς ορισμένα χωρικά αντικείμενα. Σχετικά με τα χωρικά αντικείμενα που δεν είναι σαφώς ορισμένα, η γεωμετρία τους δεν μπορεί να αναπαρασταθεί απευθείας στο μοντέλο και έτσι, καθίσταται αναγκαία μια έμμεση αναπαράσταση μέσω των χωρικών μονάδων που διαμορφώνονται από τα στοιχεία που βρίσκονται σε εγγύτητα με αυτά. Πληροφορίες για αυτά τα χωρικά αντικείμενα μπορούν να αποκτηθούν με τον τρόπο της ταξινόμησης ή της παρεμβολής των τιμών των ιδιοτήτων των γειτονικών στοιχείων, με τη χρήση αυτών των χωρικών μονάδων. Όσον αφορά τη χωρική βάση δεδομένων, αυτή θα πρέπει να έχει την ικανότητα να αποθηκεύει και να διατηρεί τις πολλαπλές αναπαραστάσεις και εκτός αυτών, για να μπορέσει να επιτευχθεί ένα χωρικό μοντέλο που αναπαριστά επιτυχώς τις σχέσεις μεταξύ των πραγματικών αντικειμένων, θα πρέπει η βασική δομή των δεδομένων να επιτρέπει την ενοποίηση διάφορων τύπων και συνιστωσών αναπαράστασης των χωρικών αντικειμένων. Επίσης, για την αντιμετώπιση της αβεβαιότητας, απαραίτητη είναι και η ανθρώπινη παρέμβαση. (Pilouk, 1996) Το σύστημα θα πρέπει τέλος, να μπορεί να εκτελέσει περίπλοκες χωρικές αναλύσεις που θα βασίζονται σε ερωτήματα ή σε υπολογισμούς που θα σχετίζονται με διάφορα θέματα, διαφόρων διαστάσεων και να μπορεί να επιτρέψει την παρουσίαση των γεωγραφικών πληροφοριών με ρεαλιστική οπτικοποίηση. Η ανάλυση βασισμένη στα ερωτήματα είναι εφαρμόσιμη στην άμεση αναπαράσταση, ενώ η ανάλυση βασισμένη στους υπολογισμούς διευκολύνει την παραγωγή πληροφοριών που προβλέπουν μια κατάσταση στην πραγματικότητα. Αυτές οι πληροφορίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν ξανά στο μοντέλο για να αποφευχθούν χρονοβόρες διαδικασίες. σελ

47 2.12. Τεχνολογική εξέλιξη - πλεονεκτήματα γεωαπεικόνισης στα 3D GIS Σημαντική στην εξέλιξη των συστημάτων 3D GIS είναι η βελτίωση των τεχνικών συλλογής των δεδομένων σε τρισδιάστατη μορφή, όπως για παράδειγμα η εναέρια και φωτογραμμετρία κοντινής απόστασης, χωρομέτρηση και τα συστήματα GPS και αισθητήρες έγιναν πολύ πιο γρήγοροι και ακριβείς. Άλλες βελτιώσεις παρατηρήθηκαν στις νέες τεχνικές στο υλικό των συστημάτων 3D GIS, δηλαδή σχετικά με τους επεξεργαστές, τη μνήμη και το διαθέσιμο χώρο στο δίσκο παρατηρήθηκε μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα όσον αφορά την επεξεργασία μεγάλου όγκου δεδομένων, ειδικά σε κάρτες γραφικών που χρησιμοποιούνται από τη βιομηχανία του παιχνιδιού. Επιπλέον, εξελίσσονται εξειδικευμένα εργαλεία για την απεικόνιση και αλληλεπίδραση με τα τρισδιάστατα δεδομένα. Τα εργαλεία λογισμικού των ΣΓΠ έδειξαν μια σημαντική εξέλιξη και στον τομέα 3D GIS με λογισμικά όπως, ArcGIS (ESRI 2003), ArcScene (ESRI, 2003) Imagine VirtualGIS (Erdas 2003), PAMAP GIS Topographer (PCJGeomatics 2003), Geomedia Terrain (Integraph 2003), Sketch up (Google 2006), City Engine (ESRI 2008). Παρά τη μεγάλη ανάπτυξη τους στην τρισδιάστατη απεικόνιση και στη διαδικασία του animation, η λειτουργικότητα αυτών των συστημάτων στερείται ορισμένες λειτουργίες, όπως τη δημιουργία και διαχείριση των τρισδιάστατων γεωαντικειμένων, την τρισδιάστατη δομή και την τρισδιάστατη ανάλυση. Αυτό οφείλεται στο συγκεκριμένο και καθορισμένο χαρακτήρα των τρισδιάστατων δεδομένων σε σχέση με τα δισδιάστατα, πράγμα που καθιστά και δύσκολη την οργάνωση αυτών των δεδομένων, την αναδόμηση και αναπαράσταση τους, καθώς και την περιήγηση σε μεγάλα τρισδιάστατα μοντέλα. (Stoter και Zlatanova, 2003) Εικόνα 23 : Παράδειγμα απεικόνισης στο ArcScene (Πηγή: Haddad, 2015) σελ

48 Εικόνα 24: Παράδειγμα τρισδιάστατης απεικόνισης στο City Engine (Πηγή:Esri, 2016) Τα πλεονεκτήματα που προκύπτουν από τη χρήση των συστημάτων 3D GIS είναι αρκετά, ειδικά στην ανάλυση των μοτίβων των ανθρώπινων δραστηριοτήτων. Από τότε που τα ΣΓΠ απέκτησαν τη δυνατότητα ενσωμάτωσης μεγάλου αριθμού δεδομένων διάφορων μορφών και διαφορετικών πηγών σε μια ενιαία βάση δεδομένων, δόθηκε η δυνατότητα μιας πιο περίπλοκης και ρεαλιστικής αναπαράστασης του αστικού περιβάλλοντος. Το χωρικό πλαίσιο που παρέχουν τα 3D GIS διευκολύνουν την ανάλυση των χωρικών δεδομένων, αλλά και τον εντοπισμό των χωρικών σχέσεων μεταξύ των αντικειμένων. Επιπλέον, με την τρισδιάστατη γεωαπεικόνιση αυτών των συστημάτων παρέχεται ένα δυναμικό και διαδραστικό περιβάλλον, που θεωρείται πιο ευέλικτο. Αυτό το περιβάλλον βοηθάει το χρήστη να μπορεί να διαχειριστεί τα στοιχεία ενός σκηνικού, να αλλάξει την προβολή, να τροποποιήσει τις παραμέτρους, να επεξεργαστεί τα δεδομένα και να δει εύκολα τα αποτελέσματα αυτών των αλλαγών. Σε αντίθεση με τις ποσοτικές μεθόδους που τείνουν να μειώνουν τη διαστασιολογία των δεδομένων στη διαδικασία της ανάλυσης, η απεικόνιση στα 3D GIS έχει τη δυνατότητα να κρατήσει την πολυπλοκότητα των αρχικών δεδομένων στο σημείο που είναι η δυνατή η οπτική τους επεξεργασία από το χρήστη. Τέλος με τις πολλές χρήσιμες περιηγητικές ικανότητες τους, όπως και οι δυνατότητες χρήσης πολυμέσων στη δημιουργία ενός χάρτη, μπορεί να δημιουργηθεί εύκολα ένας εικονικός κόσμος. (Kwan και Lee, 2003) Πλεονεκτήματα τρισδιάστατης απεικόνισης Κάθετη πληροφορία (Ζ): Το πιο εμφανές πλεονέκτημα ενός «σκηνικού» είναι η ικανότητα να ενσωματώνει κάθετες, έτσι και ογκομετρικές πληροφορίες, όπως για παράδειγμα η επιφάνεια υψομέτρων των βουνών, τα περιβάλλοντα τοπία, οι σκιές των κτιρίων, οι διαδρομές των αεροσκαφών, κ.λπ. σελ

49 Εύληπτη συμβολογία: Η επιπλέον διάσταση στις δυο διαστάσεις, δίνει τη δυνατότητα να συμπεριληφθούν πιο «αναγνώσιμα» σύμβολα, έτσι ώστε να καταστούν οι χάρτες πιο εύληπτοι, με τη βοήθεια και ενός υπομνήματος και την επιλογή διαφορετικών γωνιών θέασης Δυνατότητα προβολής εναέριας άποψης, bird s eye view: Πολλοί από τους πρώτους χάρτες που δημιουργήθηκαν, ειδικά αυτοί που απεικόνιζαν πόλεις και μικρότερες ανθρώπινες κατοικίες, απεικονίζονταν ως σκηνικά. Αυτοί οι χάρτες παρήχθησαν ως στατικές τρισδιάστατες προβολές εναέριας άποψης και παρείχαν επιτυχώς κατανόηση του περιβάλλοντος χώρου. Πλέον, καθίσταται δυνατή και η διαδραστικότητα με αυτά τα σκηνικά από πολλές απόψεις Πλοήγηση φιλική με το χρήστη: Οι τρεις διαστάσεις μας επιτρέπουν να αναπαράγουμε την προβολή του κόσμου, καθώς με τα δεδομένα που αναπαρίστανται, το μέγεθος και οι σχετικές θέσεις των αντικειμένων είναι κατανοητά διαισθητικά, καθώς κάποιος περιηγείται στο σκηνικό. (Harder, 2015) ΚΕΦΑΛΑΙΟ Γ: 3D GIS ΣΤΟΝ ΑΣΤΙΚΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟ Τα τρισδιάστατα αστικά μοντέλα έκαναν την πρώτη εμφάνιση τους στο χώρο της ψυχαγωγίας, προκειμένου να κατασκευαστούν ψηφιακά περιβάλλοντα πόλεων είτε για τη βιομηχανία ηλεκτρονικών παιχνιδιών είτε για κινηματογραφικές ταινίες, όπως ήδη αναφέρθηκε. Στη σημερινή όμως εποχή, αποτελούν αναπόσπαστα εργαλεία σε πολλούς κλάδους της καθημερινότητας και σε αρκετές επιστήμες. Ο συνδυασμός των τρισδιάστατων αστικών μοντέλων με τα ΣΓΠ έχει ως άμεσο αποτέλεσμα ένα μοντέλο που αναπαριστά με μεγαλύτερη ακρίβεια την πραγματικότητα. (Σωτηροπούλου,2014) Καθώς οι πόλεις επεκτείνονται, ο τομέας του αστικού σχεδιασμού θα πρέπει να λάβει υπόψη αυτή τους την ανάπτυξη, ώστε να ληφθούν τα κατάλληλα μέτρα και να παραχθεί το κατάλληλο σχέδιο για αυτές. Τα κατά μία έννοια συντηρητικά σχέδια ανάπτυξης καθιστούν αυτό το έργο πρόκληση, καθώς τα περισσότερα από αυτά καλύπτουν τις δυο διαστάσεις, ενώ η ανάπτυξη και η μεγέθυνση των πόλεων συμβαίνει σε τρεις. Στη σημερινή εποχή χάρη στα τελευταίας τεχνολογίας τρισδιάστατα εργαλεία και τεχνικές η απεικόνιση για τον αποτελεσματικό σχεδιασμό και λήψη αποφάσεων γίνεται εφικτή, μαζί με την τρισδιάστατη ανάλυση. Τα τρισδιάστατα μοντέλα ενσωματώνονται με οποιοδήποτε στάδιο της διαδικασίας του αστικού σχεδιασμού, όπως τη συλλογή δεδομένων, τον έλεγχο, την ανάλυση, την εκτίμηση των επιπτώσεων, για την καλύτερη κατανόηση της ανάπτυξης της πραγματικότητας. (Ahmed και Sekar, 2013) Ο αστικός σχεδιασμός, όπως αναφέρθηκε, χρησιμοποιεί σχέδια, χάρτες και άλλα χειρόγραφα σκίτσα που επεκτείνονται με τη χρήση των τρισδιάστατων μοντέλων για την οπτικοποίηση των πιθανών επιπτώσεων της αστικής ανάπτυξης και επέκτασης. Πέρα από την τυπική διαδικασία σχεδιασμού, υπάρχει και μια πιο μοντέρνα, όμως σε αυτήν δεν αξιοποιούνται πλήρως οι δυνατότητες των τρισδιάστατων δεδομένων και σελ

50 παρά τη μεγάλη βελτίωση σε θέματα τεχνολογίας στη διάρκεια των τελευταίων ετών, παραμένει δύσκολο να βρεθούν τα κεφάλαια και οι πόροι για να αρχίσει η πραγματική δημιουργία τρισδιάστατων αστικών μοντέλων. (Aound, κ.ά, 2005) Με την επαλήθευση και αξιολόγηση των διάφορων προτάσεων για ένα έργο αστικού σχεδιασμού, καθώς και με την οπτικοποίηση των απαραίτητων προγραμματισμένων τροποποιήσεων στα κτίρια μιας περιοχής για την καλύτερη διαχείριση των υποδομών, γίνεται κατανοητή η τρισδιάστατη μοντελοποίηση σε διαφορετικές κλίμακες. Εκτός αυτών, υπάρχουν και εφαρμογές που απαιτούν βασικά βήματα ανάλυσης 3D GIS συστημάτων, όπως η κατανομή του θορύβου. Για την καλύτερη κατανόηση λοιπόν των πλεονεκτημάτων των 3D GIS στον αστικό σχεδιασμό, είναι αναγκαία η γνώση ολόκληρου του φάσματος της ανάλυσης των συστημάτων αυτών, αλλά και των χαρακτηριστικών τους. (Albrecht, κ.ά, 2015) Η πλειονότητα των συστημάτων, είτε CAD είτε ΣΓΠ ασχολούνται με διοικητικά έργα, εστιάζοντας στην αναπαράσταση και στη διαχείριση γραφικών δεδομένων. Καθώς αυξάνεται και η χρήση συστημάτων πληροφοριών, όπως αυξάνεται και η διαθεσιμότητα των τρισδιάστατων δεδομένων σε αστικές περιοχές, οι αρχές και οι σχεδιαστές δίνουν έμφαση στη μοντελοποίηση του αστικού χώρου σε τρεις διαστάσεις. (Bartel και Koeniger, 1998) Έτσι, είναι φανερό ότι με την εμφάνιση των τρισδιάστατων αστικών μοντέλων επιτυγχάνεται η καλύτερη επικοινωνία, βελτίωση στο σχεδιασμό και στον τομέα των κατασκευών, μείωση του χρόνου ολοκλήρωσης των έργων, περιορισμός των κινδύνων, κλπ, με θετικό αποτέλεσμα συνολικά για τους πολίτες, το κράτος και τις επιχειρήσεις. (Δημοπούλου, 2015) Όπως συμβαίνει συνήθως με τις αναδυόμενες τεχνολογίες, αρκετές διαφορετικές τεχνικές αναπτύχθηκαν και εξελίχθηκαν για τη δημιουργία και αναπαράσταση ενός αστικού τοπίου σε τρισδιάστατη μορφή. Με τη βοήθεια συγκεκριμένων τεχνικών αναδομούνται φωτορεαλιστικά κτίρια με περιορισμένη, όμως, χρήση εξαιτίας της μικρής χωρικής τους ακρίβειας ή λεπτομέρειας. Άλλες εναλλακτικές βασίζονται στην ακριβέστατη αναδόμηση κάθε μοντέλου κτιρίου μεμονωμένα, γεγονός που φαίνεται λογικό όταν θέλει κάποιος να αναπαραστήσει τοπόσημα σε μια πόλη, αλλά αυτή η μέθοδος είναι αδύνατον να χρησιμοποιηθεί όταν πρέπει να δημιουργηθεί μια πόλη με ή παραπάνω αστικές δομές.(biljecki κ.ά, 2015) Μια τρίτη προσέγγιση μπορεί να είναι αυτή που βασίζεται σε τηλεσκοπικά δεδομένα υψηλής ανάλυσης, όπως εικόνες ή lidar, για να καθορίσουν το ύψος κάθε κτιρίου, τον όγκο και την τοποθεσία του, όπως και κάποιας μορφής αυτοματοποίηση για να μπορέσει να γίνει μια όσο το δυνατόν πιο ρεαλιστική αναδόμηση μεγάλων πόλεων. (ESRI, 2014) Η ιδέα της δημιουργίας ξεχωριστών τρισδιάστατων μοντέλων στον αστικό σχεδιασμό για την κάθε πόλη, μοντέλα που θα αντιμετωπίζουν διαφορετικά θέματα το καθένα, δοκιμάζεται από τη δημιουργία ενός μόνο ψηφιακού αστικού μοντέλου που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για πολλές εφαρμογές, γιατί είναι πιο πρακτικό να συντηρηθεί ένα μόνο μοντέλο από πολλαπλά μοντέλα. (Aound, κ.ά, 2005) Με Ένα τέτοιο μοντέλο, λοιπόν, θα πρέπει να έχει πληθώρα πληροφοριών, όπως και ακριβή γεωμετρικά δεδομένα, ώστε να είναι διαθέσιμη και προσβάσιμη και η γεωμετρία του με την απαραίτητη σύνδεση του σε υπάρχοντα δεδομένα συστημάτων 3D GIS.(Cerny κ.ά, 2012) Για την καλύτερη κατανόηση των διαφορών και των ομοιοτήτων μεταξύ των διάφορων προσεγγίσεων για την τρισδιάστατη αστική χαρτογράφηση, πρέπει να σελ

51 αναθεωρήσει κανείς τις διαφορές μεταξύ μιας αεροφωτογραφίας και ενός παραδοσιακού δισδιάστατου χάρτη. Ενώ η αεροφωτογραφία είναι μια πραγματική φωτογραφία και μπορεί να είναι και αρκετά ρεαλιστική στην όψη, μόνο συγκεκριμένος όγκος πληροφορίας μπορεί να αποδοθεί. Από την άλλη, ένας χαρτογραφικός χάρτης, ενώ καμιά φορά μοιάζει «καρτουνίστικος» και ίσως όχι τόσο ρεαλιστικός από πολλές απόψεις, μπορεί να σχεδιαστεί για να αποδώσει ένα σημαντικό αριθμό πληροφοριών όπως ονόματα δρόμων, ζωνοποίηση, ή πολιτισμικά σύνορα, όπως τα όρια πόλεων. (Tsiliakou, κ..ά, 2014) Εικόνα 25:Αεροφωτογραφία (αριστερά), Χάρτης (δεξιά) Πηγή: Google Maps, Περιοχή Θεσσαλονίκης, , Αντίστοιχα παραδείγματα υφίστανται και στον κόσμο της τρισδιάστατης αστικής χαρτογράφησης. Ορισμένα μοντέλα κτιρίων σε τρισδιάστατους αστικούς χάρτες δεν είναι τίποτα παραπάνω από εικόνες τοποθετημένες πάνω σε ένα πλέγμα και παρότι μπορεί να φαίνονται καλά στην όψη, εφαρμογές τέτοιου τύπου μοντέλων κτιρίων περιορίζονται στην απλή οπτικοποίηση και ανθρώπινη μετάφραση. (Aound, κ.ά, 2005) Επιπλέον, υπάρχουν και οι τρισδιάστατοι αστικοί χάρτες που χρησιμοποιούν διαδικαστικά μοντέλα κτιρίων, δηλαδή ένα απλό χαρτογραφικό προϊόν και λειτουργούν περισσότερο ως παραδοσιακοί χάρτες που μπορεί να φαίνονται και αυτοί με τη σειρά τους «καρτουνίστικοι». Παρόλα αυτά, δημιουργούνται με σκοπό να καταστήσουν δυνατή την επεξεργασία και ανάλυση όλων των δεδομένων σχετικά με τα κτίρια, όχι απλά να παρέχουν μια απλή αναπαράσταση τους. (ESRI, 2014) σελ

52 Εικόνα 26:Παράδειγμα κτιρίων στο περιβάλλον του City Engine (αριστερά), Μοντέλο Κτιρίου (δεξιά) (Πηγή: Landscape and Urbanism, 2009) Με τη χρήση φωτορεαλιστικών υφών που χαρτογραφούνται στην επιφάνεια απλών ή περίπλοκων γεωμετρικών αντικειμένων, αυτά τα μοντέλα αντιμετωπίζουν την πρόκληση να αναπαραστήσουν αστικές περιοχές με τη βοήθεια του animation μέσω υπολογιστή, το οποίο είναι ένα σημαντικό εργαλείο που επιτρέπει την αξιολόγηση και γνώση χωρικών περιπτώσεων, όπως την οπτικοποίηση από την άποψη του αρχιτεκτονικού και αστικού σχεδιασμού και την εκτίμηση των επιπτώσεων της ανάπτυξης τους ή και την αισθητική αξιολόγηση μιας υπάρχουσας γειτονιάς. Η χρήση του εργαλείου αυτού παρέχει ένα υψηλό επίπεδο αλληλεπίδρασης αλλά όχι και τόση διαδραστικότητα και αυτό έχει ως αποτέλεσμα πολύ εντυπωσιακές οπτικές αναπαραστάσεις, όχι και τόσο ταιριαστές όμως για τη συνεχή ανατροφοδότηση στη διαδικασία του σχεδιασμού. (Bartel και Koeniger, 1998) D GIS αστικά μοντέλα Τα 3D GIS μοντέλα φαίνονται ίδια σε πολλές περιπτώσεις με αυτά που δημιουργούνται με την τεχνολογία CAD, διότι χρησιμοποιούν ίδια λογισμικά, παρόλα αυτά η μεγάλη τους διαφορά φαίνεται στη λειτουργικότητά τους. Ενώ, λοιπόν ένα μοντέλο CAD δεν προσφέρει λειτουργικότητα στο χρήστη για να μπορέσει να αποθηκεύσει τις εικονιζόμενες τιμές, η συμβολή των ΣΓΠ βοηθάει το χρήστη να παρουσιάσει κάποια χωρικά ζητήματα των κτιρίων, αλλά και να δημιουργήσει το δομημένο χώρο που θα απεικονίζεται στο περιβάλλον του μοντέλου. Ένα ΣΓΠ λειτουργεί ως μια χωρική βάση δεδομένων με γραφικό περιβάλλον διεπαφής για την εκτέλεση ερωτημάτων, λειτουργιών και ζητήματα διαχείρισης δεδομένων σε χωρικό επίπεδο και στην τρισδιάστατη μορφή του παρουσιάζει τη λειτουργικότητα σε ένα μοντέλο CAD. Οι χρήστες έχουν τη δυνατότητα να προβάλλουν τα αποτελέσματα του μοντέλου σε τρεις διαστάσεις, στην οθόνη. (Geosimulation, 2015) 3.2. Θέματα 3D GIS στον αστικό σχεδιασμό Διαχείριση τρισδιάστατων αστικών μοντέλων : λόγω των διαφορετικών πηγών που χρησιμοποιούνται στην ανάπτυξη τρισδιάστατων αστικών μοντέλων, είναι αναγκαία η προτυποποίηση στην περιγραφή, την αποθήκευση και την ανταλλαγή μεταξύ των αστικών περιβάλλοντων σελ

53 Η σημασιολογική πληροφορία των τρισδιάστατων αστικών μοντέλων: εκτός από τα γεωμετρικά μοντέλα, χρειάζεται και σημασιολογική πληροφορία για τα αντικείμενα της πόλης. Είναι συνεπώς σημαντικό να αναπτυχτούν μέθοδοι για τη μοντελοποίηση, απεικόνιση, διαχείριση, διατύπωση χωρικών ερωτημάτων και ανάλυση της σημασιολογικής πληροφορίας των τρισδιάστατων αστικών μοντέλων (Tsiliakou, κ..ά, 2014) Αναζήτηση και ανάπτυξη νέων εφαρμογών: εφαρμογές που θα σχετίζονται με τις μεθόδους ανάλυσης στα τρισδιάστατα αστικά μοντέλα, στη χρήση τους σε κινητές συσκευές, αλλά και στη δημοσίευση τους στο διαδίκτυο (Δημοπούλου, 2015) 3.3. Οπτικοποίηση στον αστικό σχεδιασμό σε τρισδιάστατη μορφή Η ανάγκη για τρισδιάστατη απεικόνιση στα κτηματολογικά συστήματα προκύπτει από την ανάγκη για κατανόηση του καθεστώτος ιδιοκτησίας στο κτηματολόγιο και από την ανάγκη για την κατανομή της κατοχής και καταμερισμό του γεωχώρου σε όρους δικαιωμάτων. Στην προσομοίωση των αστικών μοντέλων στις τρεις διαστάσεις δίνεται έμφαση στη λεπτομερή περιγραφή των μοντέλων και του αστικού περιβάλλοντος. (Τσιλιάκου, 2013) Οπτικοποίηση των επιπέδων λεπτομέρειας Εξαιτίας της δομής της διαδικασίας του σχεδιασμού, είναι απαραίτητη η χρήση διαφορετικών επιπέδων λεπτομέρειας. Με βάση διάφορες κλίμακες χαρτών, κάθε επίπεδο εμπεριέχει διαφορετικές μεθόδους που επηρεάζουν και την οπτική αναπαράσταση των αστικών αντικειμένων. Επιπλέον, το κύριο θέμα του σχεδιασμού δεν είναι η πιστή αντιγραφή των αστικών δομών αλλά μια καλή ιδέα της πραγματικότητας. Αυτά τα επίπεδα λεπτομέρειας (Level Of Detail- L.O.D ) χωρίζονται στις εξής κατηγορίες: Επίπεδο ψηφίδας (pixel), όσο πιο κοντά βρίσκεται κάποιος στο αντικείμενο, τόσο αυξάνεται ο αριθμός των ορατών ψηφίδων και μετά από μια συγκεκριμένη τιμή, το επίπεδο λεπτομέρειας είναι υψηλότερης ανάλυσης. Απόσταση από το αντικείμενο, αναλογικά με την πρώτη κατηγορία, υπάρχουν και εδώ προκαθορισμένες τιμές. Αυτή η μέθοδος είναι σημαντική για αντικείμενα διαφορετικών μεγεθών στην ίδια απόσταση από έναν παρατηρητή. Εξάρτηση από τη γωνία θέασης, εδώ το επίπεδο λεπτομέρειας μειώνεται με την αύξηση της απόστασης από τη γωνία θέασης. Ρητή επιλογή, για συγκεκριμένα αντικείμενα ή υποαντικείμενα, δομές ή και κλάσεις, οι επιλογές για το επίπεδο λεπτομέρειας καθορίζονται επιλεκτικά. (Tsiliakou, κ..ά, 2014) Οπτικοποίηση των χρονικών μεταβολών Είναι σημαντικό να υφίσταται μια εικόνα ενός μοντέλου πόλης σε διαφορετικές χρονικές περιόδους, ώστε να επισημαίνονται και να καταγράφονται οι διάφορες σελ

54 μεταβολές του. Η πληροφορία του χρόνου σε κάθε αντικείμενο, αποθηκεύεται ώστε να δημιουργηθεί ένα τρισδιάστατο αστικό μοντέλο, ιδιαίτερα χρήσιμο σε εφαρμογές όπως είναι ο αστικός σχεδιασμός. (Mao, 2011) Διαδικτυακή οπτικοποίηση των τρισδιάστατων αστικών μοντέλων Καθώς το διαδίκτυο αποτελεί σημαντικό εργαλείο για πολλές εφαρμογές, αναγκαίο θεωρείται να αναπτυχθούν διαδικτυακές μέθοδοι για τον τρισδιάστατο αστικό σχεδιασμό των μοντέλων. Ήδη υπάρχουν μερικά αρθρώματα (plugins) διακομιστών του διαδικτύου που συμβάλλουν στην παρουσίαση των τρισδιάστατων δεδομένων, όπως το Adobe Flash, Microsoft Silverlight και Java3D. Παραμένουν, βέβαια, θέματα προς περαιτέρω διερεύνηση για την οπτικοποίηση του τρισδιάστατου μοντέλου πόλης, όπως είναι η δημιουργία τρισδιάστατης σκηνής για πολλαπλές πλατφόρμες μέσω διαδικτύου και η δυνατότητα αυτόματης δημιουργίας πολλαπλής απεικόνισης σε διαφορετικές κλίμακες. (Mao, 2011) 3.4. Εφαρμογές για τρισδιάστατους αστικούς χάρτες και μοντέλα δεδομένων Ευκαιρίες για τη χρήση της τρισδιάστατης αστικής χαρτογράφησης αυξάνονται συνεχώς, καθώς πολλά αστικά περιβάλλοντα μετατρέπονται από δισδιάστατα σε τρισδιάστατα. Ευτυχώς, αν ένας χάρτης έχει κατασκευαστεί με τέτοιο τρόπο έτσι ώστε τα νέα δεδομένα μπορούν να προστεθούν όταν θα είναι διαθέσιμα, η χρησιμότητα του χάρτη θα αυξάνεται με ραγδαίο ρυθμό, καθώς αναπτύσσονται επιπρόσθετες εφαρμογές και ροές εργασίας. Οι πιο διαδεδομένες εφαρμογές των τρισδιάστατων μοντέλων στη σημερινή εποχή κατηγοριοποιούνται στα εξής : (Singh κ.ά, 2013) Προσομοιώσεις Αστικός σχεδιασμός Εμπορική δραστηριότητα της πόλης Δημόσια τάξη Αντιμετώπιση καταστροφών Προμήθεια ενέργειας και ενεργειακός σχεδιασμός Διαχείριση εκδηλώσεων Περιβαλλοντική διαχείριση Εκτίμηση και αγορά ακινήτων Απογραφές Μεταφορές και Πλοήγηση Διαχείριση κυκλοφορίας Εικονικός τουρισμός Σχετικά με τη διαχείριση των κινδύνων, πολλές υπηρεσίες δημόσιας ασφάλειας, όπως το πυροσβεστικό σώμα και οι υπηρεσίες παροχής υγείας χρησιμοποιούν τρισδιάστατα αστικά μοντέλα για να τους βοηθήσουν στον εντοπισμό του διαθέσιμου εξοπλισμού σελ

55 για την αντιμετώπιση των πυρκαγιών, στη διαχείριση τοπικών συγκοινωνιών σε περίπτωση έκτακτης ανάγκης, αλλά και για να ηρεμήσουν τον εγκαταλελειμμένο πληθυσμό. (Mao, 2011) Μια από τις πιο συνηθισμένες χρήσεις της τρισδιάστατης αστικής χαρτογράφησης ήταν η προσομοίωση για τη μοντελοποίηση πλημμυρών που ήταν πολύ σημαντικό εργαλείο από τον τυφώνα Katrina, το Όταν συνδυάζονται μοντέλα κτιρίων με ακριβή ψηφιακά μοντέλα εδάφους (DTM), προσομοιώσεις μπορούν να δημιουργηθούν που εντοπίζουν με αντίστοιχη ακρίβεια τις περιοχές υψηλού κινδύνου, βασισμένες σε μια ποικιλία σεναρίων. Η μοντελοποίηση του τρισδιάστατου περιβάλλοντος μπορεί να συμβάλλει και στον καθορισμό των επιπτώσεων ενός κύματος θύελλας και να βοηθήσει επίσης στη χωροθέτηση διαδρομών και κέντρων εκκένωσης. (Biljecki κ.ά, 2015) Η χαρτογράφηση κρίσιμων υποδομών, όπως υποδομών διανομής ηλεκτρικού ρεύματος, μπορεί επίσης να υλοποιηθεί με μεγαλύτερη ακρίβεια σε τρισδιάστατη μορφή, όπως και στη χαρτογράφηση του σχεδιασμού έκτακτης ανάγκης, στον καθορισμό των απαιτήσεων για τη συνοχή των λειτουργιών και στις προσπάθειες αναπροσαρμογής. (ESRI, 2014) Οι πολεοδόμοι άρχισαν να βασίζονται στους τρισδιάστατους αστικούς χάρτες, προκειμένου να υποστηρίξουν μια μεγάλη ποικιλία καθημερινών έργων λήψης αποφάσεων και για τη μελέτη της επιρροής δυνητικών προτεινόμενων έργων στο αστικό περιβάλλον. Όταν προτείνεται η κατασκευή ενός νέου κτίσματος, είναι πλέον διαθέσιμη η πρόσβαση στις ορατές επιπτώσεις του νέου κτιρίου στην περιβάλλουσα περιοχή. Η καλύτερη κατανόηση των εφέ της σκίασης και της πιθανής θέσης του ήλιου σε γειτονικά κτίρια μπορεί να βοηθήσει στον καθορισμό του βέλτιστου τρόπου κατασκευής ενός «πράσινου» κτιρίου, ο εντοπισμός δηλαδή των προοπτικών των κτιρίων σχετικά με την ηλιακή ενέργεια κατέστη πλέον εφικτός και πρακτικός. (Mao, 2011) Στις επιχειρήσεις εκτίμησης ακινήτων άρχισε ήδη να αξιοποιείται η πληροφορία σε έναν αστικό χάρτη σε τρισδιάστατη μορφή για την αύξηση των ευκαιριών στην αγορά και για να αποκτήσουν πλεονέκτημα σε σχέση με τους ανταγωνιστές τους. Παραδείγματα αποτελούν: η παροχή προβολής σε οποιαδήποτε κατεύθυνση από κάποια τοποθεσία σε ένα κτίριο, και η δυνατότητα προβολής των κενών θέσεων σε γραφεία μισθώσεων μέσω της τοποθεσίας μέσα στο κτίριο με τη χρήση ημι-διάφανου τρισδιάστατου μοντέλου κτιρίου. (ESRI, 2014) Στα θέματα του δημοσίου, τα μοντέλα αστικών περιοχών είναι αναγκαία για να μπορέσουν να ρυθμιστούν τα δικαιώματα ιδιοκτησίας της γης ή να διαχειριστούν πολιτικές για την τοπική φορολογία. Για παράδειγμα, οι τοπικοί φόροι που καταβάλλονται στην πόλη της Σιγκαπούρης καθορίζονται εν μέρει από τη διαθεσιμότητα του κατειλημμένου χώρου και την επίδραση της διαθεσιμότητας του ήλιου στην εγγύς περιοχή. (Rich, 2009) Οι υπηρεσίες ενέργειας, δημόσιας υγείας και διαχείρισης μπορούν να βελτιωθούν σε μεγάλο βαθμό με τη χρήση των τρισδιάστατων αστικών μοντέλων. (Mao, 2011) 3.5 Τα ΣΓΠ ως εργαλείο λήψης αποφάσεων στον αστικό σχεδιασμό Περίπλοκες διαδικασίες και καταστάσεις σχετίζονται με τον αστικό σχεδιασμό, όπως αξιολόγηση υφιστάμενων συνθηκών, η ανάπτυξη σχεδίων και η συμμετοχή του σελ

56 κοινού στις διαδικασίες σχεδιασμού. Η πρόβλεψη της μελλοντικής ανάπτυξης απαιτεί μια αξιολόγηση μελλοντικών εγκαταστάσεων και υπηρεσιών, ώστε να επιτευχθεί ο μελλοντικός σχεδιασμός. Η αστική μεγέθυνση είναι μια δυναμική διαδικασία και οι πολεοδόμοι θα πρέπει να είναι εξοπλισμένοι με βελτιωμένα εργαλεία λήψης αποφάσεων για να ελέγχουν τις τρέχουσες εξελίξεις και να προβλέψουν το μέλλον. Για τη βελτίωση των διαδικασιών σχεδιασμού ο οποίος εμπεριέχει πολύπλοκες διαδικασίες και αναλύσεις, οι σχεδιαστές θα πρέπει να έχουν το κατάλληλο εργαλείο για την ανάλυση, το σχεδιασμό και τη λήψη αποφάσεων. Καθώς, λοιπόν, το αστικό περιβάλλον είναι τρισδιάστατο και η ανθρώπινη αντίληψη του περιβάλλοντος είναι είτε 2.5D είτε 3D, θα πρέπει και η ανάλυση του περιβάλλοντος να γίνει σε τρεις διαστάσεις. Στη σημερινή εποχή, τα τρισδιάστατα μοντέλα και οι απεικονίσεις τους θεωρούνται πιο αξιόπιστα από άλλες παραδοσιακές αναπαραστάσεις που υποστηρίζουν καλύτερη κατανόηση των χωρικών δεδομένων. Ένα από τα βασικά πλεονεκτήματα ενός τρισδιάστατου μοντέλου είναι φυσικά η ρεαλιστική αναπαράσταση της πραγματικότητας. Με τη χρήση τρισδιάστατων αστικών μοντέλων, η λήψη αποφάσεων μπορεί να γίνει πιο αποτελεσματικά, καθώς παρέχεται μια ξεκάθαρη εικόνα του πως θα δείχνει η εξάπλωση μιας πόλης, κάτι που στους δισδιάστατους χάρτες είναι αδύνατον. (Ahmed, 2017) Οι λόγοι για τους οποίους η χρήση τρισδιάστατων αστικών μοντέλων δεν είναι τόσο διαδεδομένη είναι είτε εννοιολογικοί είτε τεχνικοί, δηλαδή τα τρισδιάστατα αστικά μοντέλα δεν είναι εξ ολοκλήρου μια προϋπόθεση για την επεξήγηση ενός περίπλοκου δομημένου περιβάλλοντος και επιπλέον, δεν είναι πάντα διαθέσιμα τα δεδομένα, η δομής τους και τα κατάλληλα εργαλεία για τη χρήση των αστικών μοντέλων σε τρεις διαστάσεις. Η εφαρμογή των ΣΓΠ σε τρισδιάστατη μορφή επηρέασε τη διαδικασία του σχεδιασμού, καθώς αυτά τα συστήματα χρησιμοποιούνται πλέον για να μοντελοποιήσουν αστικά περιβάλλοντα και για να διερευνηθούν σενάρια ανάπτυξης, να οπτικοποιηθούν εναλλακτικά σχέδια χρήσεων γης, όπως και οι επιπτώσεις τους στα αστικά περιβάλλοντα. Τα ΣΓΠ σε τρισδιάστατη μορφή μπορούν να συσχετίσουν παρελθόν, παρόν και μέλλον, όσον αφορά την ανάπτυξη του δομημένου περιβάλλοντος, με αντανάκλαση της πραγματικότητας όπως είναι. Για αυτό το λόγο, οι αναπτυξιακές αρχές σε όλο τον κόσμο έχουν δημιουργήσει εικονικά αστικά μοντέλα για τον έλεγχο και διαχείριση της ανάπτυξης με την ενσωμάτωση των περιορισμών ζωνοποίησης στο μοντέλο προσομοίωσης. Ένα τρισδιάστατο αστικό μοντέλο, μαζί με τις οπτικές και αναλυτικές λειτουργίες του θα επιτρέπει στους πολεοδόμους να μπορέσουν να προβλέψουν με επιτυχία τη μελλοντική ανάπτυξη με τη χρήση σεναρίων. Τα τρισδιάστατα αστικά μοντέλα όχι μόνο θα βοηθήσουν στην καλύτερη ανάλυση, σχεδιασμό και λήψη αποφάσεων, αλλά θα επιφέρουν αλλαγές και στον προγραμματισμό με την αποτελεσματική διάδοση των πληροφοριών προγραμματισμού στο κοινό. (Ahmed, 2017) σελ

57 ΚΕΦΑΛΑΙΟ Δ: ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ 3D GIS ΣΤΟ ΕΞΩΤΕΡΙΚΟ ΜΕ ΤΗ ΧΡΗΣΗ ΤΟΥ CITY ENGINE Τα παραδείγματα που επιλέχθηκαν, θεωρήθηκαν ότι θα μπορούσαν να εφαρμοστούν και στην Ελλάδα, μιας και παρουσιάζουν ομοιότητες, οπότε θα ήταν δυνατή η πιθανή προσαρμογή τους στα ελληνικά δεδομένα Το παράδειγμα τoυ Swiss Village, στην πόλη του Masdar Η φιλόδοξη πόλη του Masdar στο μέλλον θα βασίζεται ολοκληρωτικά στην ηλιακή ενέργεια και στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, με βιώσιμη οικολογία με μηδέν εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα και μηδέν απόβλητα. Η πόλη κατασκευάστηκε 17 χιλιόμετρα νοτιοανατολικά της πόλης του Abu Dhabi. Το Swiss Villlage θα είναι μια διακριτή γειτονιά στην πόλη του Masdar, που θα αποτελεί το σπίτι των ελβετικών εταιριών που εξειδικεύονται στην τεχνολογία που μειώνει τις αρνητικές επιπτώσεις στο περιβάλλον και ακολουθεί τις αρχές της βιώσιμης ανάπτυξης. Προκειμένου λοιπόν να κατασκευαστούν τρισδιάστατα μοντέλα και αναφορές σχεδίων πόλης για τα αντίστοιχα τμ 2 της κτισμένης περιοχής, χρησιμοποιήθηκε το πρόγραμμα City Engine. Το σχέδιο πόλης για ολόκληρη την περιοχή δημιουργήθηκε με το συνδυασμό παραδοσιακών αρχών αραβικών κτιρίων πόλης μαζί με τρέχουσες και μελλοντικές τεχνολογίες. Το Swiss Village, λοιπόν θα τοποθετηθεί μεταξύ του Ινστιτούτου Επιστήμης και Τεχνολογίας και του κεντρικού κτιρίου διοίκησης, στον πυρήνα της πόλης του Masdar και θα προσφέρει ένα ισορροπημένο μείγμα χρήσεων με γραφεία, ερευνητικά εργαστήρια και εγκαταστάσεις κατασκευής φώτων, εστιατόρια και καταστήματα. (Esri City Engine) Όταν εντοπίστηκε η κύρια ογκομετρική γλώσσα, το σχέδιο κωδικοποιήθηκε ως κανόνες γραμματικής σχήματος στο City Engine και τα κτίρια δημιουργήθηκαν αυτόματα. Η μοντελοποίηση από πάνω προς τα κάτω με τη χρήση κανόνων βοήθησε στη διατήρηση επιπέδων λεπτομέρειας των σχημάτων που δημιουργήθηκαν. Για τη στατιστική αξιολόγηση της ποιότητας των σχεδίων, δημιουργήθηκαν αναφορές με βάση τους κανόνες γραμματικής σχήματος, για παράδειγμα μετρήθηκαν οι επιπτώσεις των αλλαγών των παραμέτρων του μαζικού μοντέλου στη συνολική επιφάνεια και το μοντέλο βελτιστοποιήθηκε για να ταιριάξει στις στοχοθετημένες ανάγκες. Στη συνέχεια κωδικοποιήθηκαν τα βασικά μοτίβα των προσόψεων ως κανόνες. Με την κανονιστική προσέγγιση, κατέστη δυνατός ο έλεγχος της συνολικής εμφάνισης των κτιρίων, ανεξάρτητα από τις δομικές λεπτομέρειες. Στόχος λοιπόν της πόλης αυτής με αυτό το έργο ήταν η μείωση των εκπομπών διοξειδίου του άνθρακα, των αυτοκινήτων και των αποβλήτων, ώστε να δημιουργηθεί μια οικολογική πόλη που θα εξαρτάται από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Επίσης, σκοπός ήταν το 80 % αυτής της ενέργειας να είναι ηλιακή και η υπόλοιπη να σελ

58 αποκτάται από εγκαταστάσεις αιολικής ενέργειας και της μετατροπής των υλικών των αποβλήτων. Μια μοντέρνα κατασκευή και τεχνολογία κτιρίων είχε στόχο να μειώσει τις απαιτήσεις ενέργειας και νερού περίπου στο 70%. Σε όρους μεταφορών, η αστική περιοχή του Masdar θα είχε πρόσβαση σε ηλεκτρικά οχήματα που θα συνέδεαν τις δημόσιες μεταφορές με έναν σιδηρόδρομο. (Esri City Engine) Εικόνα 27: Παράδειγμα τρισδιάστατου μοντέλου της πόλης Masdar (Πηγή: Το παράδειγμα της ιστορικής πόλης Leiria στην Πορτογαλία Λόγω της αστικής εξάπλωσης και κατασκευής νέων μοντέρνων κατοικήσιμων περιοχών, ο εντοπισμός λύσεων που επιτρέπουν τη διατήρηση της απτής και άυλης ιστορικής κληρονομιάς των αστικών κέντρων θεωρήθηκε σημαντικό, όπως και κρίθηκε αναγκαία η αναζωογόνηση των ιστορικών αστικών περιοχών που είχαν εγκαταληφθεί και υποβαθμιστεί στην περιοχή της Leiria, στην Πορτογαλία. Παρακάτω περιγράφεται η ανάπτυξη ενός μοντέλου 3D GIS της ιστορικής πόλης αυτής πόλης, όπου δοκιμάστηκε η ενσωμάτωση του με μοντέλα 3D BIM, μαζί με όλες τις απαραίτητες πληροφορίες για τις δομές των κτιρίων. (Almeida, κ.α, 2016) σελ

59 Περιοχή μελέτης και δεδομένα Εικόνα 28:Περιοχή Μελέτης για την ανάπτυξη του μοντέλου στην πόλη Leiria (Πηγή:Almeida, κ.α, 2016) Η περιοχή μελέτης αφορά το ιστορικό κέντρο της πόλης Leiria σε ακτίνα περίπου 0,4 τχλμ. Το αρχαίο κέντρο εκτείνεται από τις πλαγιές του λόφου στις οποίες το κάστρο βρίσκεται κατά το μήκος της όχθης του ποταμού και αποτελείται κυρίως από παλιά κτίρια, τα οποία χρονολογούνται από τον 16 ο αιώνα μέχρι τον 19 ο αιώνα, από αναρίθμητα σοκάκια και μικρές πλατείες, όπως αυτά απεικονίζονται στην παρακάτω εικόνα. Εικόνα 29:Εικονική διαδρομή (κίτρινη γραμμή). Τα κόκκινα σημεία αναφέρονται στην τοποθεσία κτιρίων που αναπτύχθηκε λεπτομερές μοντέλο στο εσωτερικό τους (Πηγή:Almeida, κ.α, 2016) Για τη δημιουργία του μοντέλου 3D GIS για το ιστορικό κέντρο της πόλης, μοντελοποιήθηκαν 319 κτίρια, καθώς και μια εικονική διαδρομή στην πόλη, μέσα από τα στενά σοκάκια η οποία είχε μήκος 727 μέτρα και περνούσε από 110 κτίρια, μερικά από τα οποία κατείχαν σημαντικά αρχιτεκτονικά στοιχεία και συνδέονται με ιστορικά επεισόδια ενός σημαντικού Πορτογάλου συγγραφέα, τον Eça de Queirós. σελ

60 Για την ανάπτυξη του αστικού μοντέλου 3D GIS έγινε χρήση των εξής πηγών, όπως αναφέρονται παρακάτω: Χαρτογραφικές πληροφορίες κλίμακας 1: Αρχιτεκτονικά σχέδια τεσσάρων ιστορικών κτιρίων Βάση δεδομένων για τα μη δομικά στοιχεία των κτιρίων αλλά και των ιστορικών πληροφοριών που παρέχει πληροφορίες για το επίπεδο διατήρησης του κάθε κτιρίου Ψηφιακή ορθοανηγμένη αεροφωτογραφία με χωρική ανάλυση 0,5 μέτρων για να συνδεθεί με το τρισδιάστατο μοντέλο Φωτογραφίες προσόψεων ορθοανηγμένες με χωρική ανάλυση 0,0012 μέτρα [Almeida, κ.α, 2016] Μεθοδολογία To 3D GIS μοντέλο πόλης που αναπτύχθηκε, χρησιμοποίησε τρισδιάστατες χωρικές πληροφορίες και θεματικές πληροφορίες χαρακτηριστικών μαζί με μια γεωγραφική βάση δεδομένων για το ιστορικό κέντρο της πόλης. Χωρικές και σημασιολογικές πληροφορίες δομήθηκαν σε πέντε συνεχή επίπεδα λεπτομέρειας (LODs), με το LOD 0 να καθορίζει το ιστορικό κέντρο πόλης και το πιο λεπτομερές LOD 4 να περιλαμβάνει εξωτερικά και εσωτερικά χαρακτηριστικά. (Almeida, κ.ά, 2016) Το τρισδιάστατο μοντέλο πόλης βασικά παρέχει πέντε επίπεδα λεπτομέρειας, δηλαδή τα παρακάτω: το LOD 1 που είναι βασικά ένα δισδιάστατο ψηφιακό μοντέλο εδάφους (DTM), πάνω από το οποίο μπορούν να τοποθετηθούν μια αεροφωτογραφία ή ένας χάρτης, το LOD 2 που είναι το γνωστό μοντέλο των οικοδομικών τετραγώνων, χωρίς τις δομές των σκεπών ή υφές, το LOD 3, το οποίου τα κτίρια, σε αντίθεση με το προηγούμενο, έχει διαφοροποιημένες υφές και σκεπές, το LOD 4, που απεικονίζει τα αρχιτεκτονικά μοντέλα με λεπτομέρειες στην όψη, τις δομές των σκεπών, όπως και τα μπαλκόνια, δηλαδή υφές μεγάλης ανάλυσης χαρτογραφήθηκαν πάνω σε αυτά και αυτό το επίπεδο λεπτομέρειας συμπληρώνει το τρίτο με την προσθήκη εσωτερικών δομών, όπως δωμάτια, εσωτερικές πόρτες, σκάλες και έπιπλα. Η μεθοδολογία που ακολουθήθηκε περιλαμβάνει τα εξής βήματα: 1. Συλλογή δεδομένων και πληροφοριών, συμπεριλαμβανομένων και των μη δομικών στοιχείων των κτιρίων που εντοπίστηκαν επί τόπου 2. Ανάπτυξη της γεωβάσης σε δισδιάστατο περιβάλλον 3. Κατασκευή του ψηφιακού μοντέλου εδάφους 4. Αρχιτεκτονική μοντελοποίηση των τεσσάρων απομακρυσμένων ιστορικών κτιρίων με εργαλεία BIM (Building Information Modelling) 5. Συνένωση όλων των πληροφοριών σε 3D GIS περιβάλλον 6. Δημιουργία της εικονικής διαδρομής (Almeida, κ.ά, 2016) σελ

61 Μοντελοποίηση εδάφους και κτιρίων Η δημιουργία του μοντέλου 3D GIS ξεκίνησε με την κατασκευή ενός ψηφιακού μοντέλου εδάφους. Για όλη την αστική περιοχή σε ακτίνα περίπου 0,4 τ.χλμ, παράχθηκε ένα ψηφιακό μοντέλο εδάφους με χωρική ανάλυση 1 μέτρο. Το ψηφιακό μοντέλο εδάφους μεγαλύτερης χωρικής ανάλυσης χρησιμοποιήθηκε για τον πυρήνα του εικονικού τρισδιάστατου μοντέλου πόλης και κατασκευάστηκε με τη χρήση χαρτογραφικής υψομετρίας, δηλαδή με τη χρήση ισοϋψών και τα σημεία του υψομέτρου. Η ψηφιακή ορθοανηγμένη αεροφωτογραφία τοποθετήθηκε πάνω από το ψηφιακό μοντέλο στις σωστές συντεταγμένες και μετά αυτό με τη βοήθεια εργαλείων του ArcGIS εξάχθηκε στο λογισμικό City Engine. Εικόνα 30:Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους της πόλης Leiria (Πηγή:Almeida, κ.α, 2016) Το επόμενο βήμα ήταν η μοντελοποίηση των κτιρίων που αναπαραστάθηκαν με διάφορα επίπεδα λεπτομέρειας, σύμφωνα με τους στόχους του πρότζεκτ. Για τα 319 κτίρια του ιστορικού κέντρου, δημιουργήθηκαν γεωμετρικά μοντέλα και διαφοροποιημένες δομές σκεπών και υφές με το λογισμικό City Engine. Το επίπεδο λεπτομέρειας ήταν απαραίτητο για να δημιουργηθεί ένα μοντέλο με πληροφορίες για την εσωτερική δομή του, καθώς τις αμοιβαίες σχέσεις μεταξύ των αρχιτεκτονικών στοιχείων, επιτρέποντας μια εικονική επίσκεψη στο εσωτερικό αυτών των κτιρίων με πρόσβαση σε ιστορικές πληροφορίες. Τα τρισδιάστατα μοντέλα κτιρίων με τις λεπτομέρειες για το εσωτερικό τους και τις υφές τους δημιουργήθηκαν με το λογισμικό ArchiCAD. (Almeida, κ.ά, 2016) Εικόνα 31:Κτίρια που μοντελοποιήθηκαν με το επίπεδο λεπτομέρειας LOD2 (Πηγή:Almeida, κ.α, 2016) σελ

62 Εικόνα 32:Casa de Eça de Queirós, Κτίριο Hingas, Κτίριο Ateneu, Salgueiro Baron Palace (LOD3, LOD4) (Πηγή:Almeida, κ.α, 2016) Μια γεωβάση με τη χρήση του λογισμικού ArcGIS δημιουργήθηκε για να παρουσιάσει τις πληροφορίες που είναι σχετικές με την ιστορία και τα υπόλοιπα στοιχεία του κάθε κτιρίου. Αυτές οι πληροφορίες στη συνέχεια ενσωματώθηκαν στο τρισδιάστατο μοντέλο. Εικόνα 33: Τρισδιάστατο μοντέλο του Baron of Salguiero Palace με LOD4 (Πηγή:Almeida, κ.α, 2016) D GIS : Το μοντέλο της πόλης Leiria Η ανάπτυξη του εικονικού αστικού μοντέλου πραγματοποιήθηκε με το λογισμικό City Engine με δυο προσεγγίσεις, τη χρήση κανόνων ή τη διαδικαστική προσέγγιση κατά τη διάρκεια της μοντελοποίησης. Οι κανόνες σχημάτων CGA (Computer Generated Architecture) που χρησιμοποιεί το πρόγραμμα αυτό είναι μια γλώσσα προγραμματισμού ειδική στο να παράγει αρχιτεκτονικό τρισδιάστατο περιεχόμενο. Η διαδικασία με την οποία έγινε η σχεδίαση στο City Engine απεικονίζεται παρακάτω: (Almeida, κ.ά, 2016) σελ

63 Εικόνα 34:Διαλειτουργικότητα προγραμμάτων για τη δημιουργία του τρισδιάστατου μοντέλου (Πηγή:Almeida, κ.α, 2016) Εικόνα 35:Παράδειγμα τελικού αποτελέσματος (Πηγή:Almeida, κ.α, 2016) 4.3. Το παράδειγμα της πόλης του Nasiriyah του Ιράκ Καθώς πολλές ιστορικές πόλεις του Ιράκ έχουν έλλειψη σε επενδύσεις σε βασικές υποδομές αλλά και σε εξειδικευμένους επαγγελματίες, παρουσιάζουν μικρή πιθανότητα βελτίωσης και περιορισμένα μελλοντικά σχέδια. Το 2007 το ιρακινό Υπουργείο Δημοσίων Έργων ανέθεσε σε μια βρετανική εταιρία και σε μια ιρακινή ομάδα σχεδιαστών το έργο να σχεδιάσουν ένα σχέδιο ανάπτυξης για την πόλη Nasiriyah, στο νότιο Ιράκ. Το έργο ήταν να υπάρξει αστικός σχεδιασμός την ανάγκη για νέες κατοικίες, υποδομές, αποχετευτικό σύστημα, ύδρευση και ηλεκτρική ενέργεια για τα επόμενα 30 έτη. Εικόνα 36: Πρόταση κατασκευής μεγάλου εμπορικού κέντρου στην πόλη Nasiriyah(Πηγή: σελ

64 Εικόνα 37: Προβολή λεπτομερειών του μοντέλου (Πηγή: Η βρετανική εταιρία GDL εστίασε στο σχεδιασμό μιας σύγχρονης κοινότητας στην πόλη της Nasiriyah, με ένα ενσωματωμένο δίκτυο δημόσιων μεταφορών που αντανακλούσε την κουλτούρα και ιστορία της πόλης, με σκοπό να αναπτυχθεί με βιώσιμο τρόπο για τα επόμενα 30 χρόνια. Η ομάδα αυτή, λοιπόν για να καταφέρει να δημιουργήσει αυτό το σχέδιο, κατέφυγε στη χρήση του City Engine, ένα πρόγραμμα τρισδιάστατης απεικόνισης που μπορούσε να είναι μέρος της διαδικασίας του σχεδιασμού. Σε πρώτη φάση, δημιουργήθηκε μια νέα γειτονιά με βασικά μοντέλα οικοδομικών τετραγώνων με ήδη υπάρχοντα δεδομένα. Εικόνα 38: Σχέδιο πόλης Nasiriyah (Πηγή: σελ

65 Με τη βοήθεια λοιπόν του City Engine, εισήχθηκαν τα μοντέλα στο πρόγραμμα καθώς και τα ήδη υπάρχοντα τρισδιάστατα χαρακτηριστικά τους και τα αρχεία κανόνων με ορισμένες αλλαγές. Για παράδειγμα, δημιουργήθηκε ένα αρχείο κανόνα που μπορούσε να ελέγξει το μέγεθος ενός οικοπέδου και να κατασκευάσει μοντέλα κτιρίων ανάλογα. Επίσης, χρησιμοποιήθηκε ένα συγκεκριμένο σύνολο από μοντέλα βλάστησης που περιλάμβανε δέντρα, με αποτέλεσμα να αποτυπώνονται τα υπάρχοντα δέντρα με μεγαλύτερη σαφήνεια. Εκτός αυτών, οι δρόμοι δημιουργήθηκαν με βάση τη βλάστηση και στη συνέχεια τα δέντρα τοποθετήθηκαν τυχαία στα οικοδομικά τετράγωνα για να δώσουν την αίσθηση μιας φυσικότητας στο μοντέλο. Στη συνέχεια έγινε χρήση της γλώσσας προγραμματισμού Python, γεγονός που επέτρεψε τη διαλειτουργικότητα μεταξύ του περιβάλλοντος του ArcGIS για τη δημιουργία των συμβατικών χαρτών και του City Engine για την τρισδιάστατη μοντελοποίηση. Για παράδειγμα δημιουργήθηκε ένας δρόμος στο ArcGIS και μετά εισήχθηκε στο City Engine για να τοποθετηθούν γύρω από αυτόν κράσπεδα, φανάρια, δέντρα κ.λπ. Το αποτέλεσμα στη συνέχεια εισήχθηκε στο ArcGIS ξανά, για περεταίρω ανάλυση και χαρτογράφηση. Τέλος, χρησιμοποιήθηκαν και υποκείμενα δεδομένα, όπως τα γεωλογικά ή δεδομένα ανάγλυφου, δηλαδή μια εικόνα με κόκκινο χρώμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να περιορίσει την ανάπτυξη σε συγκεκριμένες περιοχές και τα υψόμετρα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να περιορίσουν την ανάπτυξη κατά ύψος ή τύπο. Τελικά δημιουργήθηκαν μοντέλα με μεγαλύτερη ή μικρότερη λεπτομέρεια, μικροκλίμακας ή μακροκλίμακας. Εικόνα 39: Σενάριο πυκνότητας πόλης (Πηγή: Το παράδειγμα της πόλης της Μασσαλίας Για την διεκπεραίωση ενός αστικού έργου στην πόλη της Μασσαλίας,από την κατασκευαστική εταιρία Eiffage, έπρεπε να δημιουργηθούν ένα αξιοσημείωτο σχέδιο σελ

66 πόλης, καθώς και μια τρισδιάστατη απεικόνιση που πληρούσε τις παρακάτω προϋποθέσεις: Το σχέδιο πόλης και η αρχιτεκτονική τυπολογική μοντελοποίηση σχεδιάστηκαν σε συνεργασία όλων των ενδιαφερόμενων ομάδων, έτσι ώστε να σχηματοποιηθεί σε τρεις διαστάσεις πολύ γρήγορα Το τελικό σχέδιο έπρεπε να αποτελεί απόδειξη για τα εφαρμοσμένα μοτίβα αστικού σχεδιασμού, που στη συνέχεια θα μπορούν να αξιοποιηθούν και σε άλλες πόλεις, με διαφορετική τοπογραφία και χωρικά περιεχόμενα, δηλαδή δεν σχεδιάστηκε αυστηρώς ένα σχέδιο, αλλά κατά βάση προσδιορίστηκε με κατευθυντήριες γραμμές και αρχές σχεδιασμού Τα σχέδια κτιρίων προήλθαν από ισχυρές εννοιολογικές τυπολογίες, που σχεδιάστηκαν από έναν αρχιτέκτονα και συσχετίστηκαν με αρκετές δομικές και προγραμματικές αρχές, όπως: Βασικές κατευθύνσεις σχημάτων για κάθε αποτύπωμα των τοπολογιών, τρίγωνα, πολύγωνα, μικρά τετράγωνα κ.λπ. Η δενδροειδής τυπολογία εξωθείται σε πυλώνες που θα πρέπει να προσαρμόζονται σε τοπογραφία εδάφους Κάθε κτίριο θα πρέπει να αναδεικνύει έναν περιορισμένο συντελεστή κατοίκησης Η εγγύτητα και προσβασιμότητα σε δρόμους και βασικούς άξονες ορίζεται από τον ορισμό της απόστασης και σταθερές προσανατολισμού Κάθε τυπολογία κτιρίου θα έχει διαφορετικά σχέδια προσόψεων που θα πρέπει να προσαρμοστούν σε σχεδιαστικούς κανόνες και σταθερές, όπως ο προσανατολισμός του ήλιου ή η εγγύτητα σε κοντινά κτίρια Όπως ήταν προφανές, δεν ήταν δυνατόν να ληφθούν υπόψη όλες οι κατευθυντήριες γραμμές και περιορισμοί, οπότε έπρεπε να γίνει προσπάθεια χειροκίνητης μοντελοποίησης ολόκληρου του τρισδιάστατου αστικού περιβάλλοντος με συγκεκριμένα εργαλεία. Προκειμένου λοιπόν να επιτευχθεί αυτό, έπρεπε να εφαρμοστούν κανονιστικές τεχνικές, ώστε να μετατραπούν οι κατευθύνσεις και οι περιορισμοί σε κανόνες και παραμετρικά σχέδια, για αυτό το λόγο, χρησιμοποιήθηκε το City Engine. (Arc News. 2013) To City Engine καθώς εμπεριέχει στοιχεία προγραμματισμού και είναι προσανατολισμένο αρχιτεκτονικά και πολεοδομικά, ήταν η κατάλληλη επιλογή για τη δημιουργία του τρισδιάστατου μοντέλου. Με τη χρήση κανόνων γραμματικής σχήματος η διαδικασία μοντελοποίησης κτιρίων κατέστη πιο εύκολη, διότι λήφθηκαν υπόψη τα διάφορα μοτίβα, ρυθμοί, ακολουθίες και διαστήματα. (Arc News. 2013) Ακολουθήθηκαν, λοιπόν τα εξής βήματα: Δημιουργία των πραγματικών δεδομένων και εξαγωγή των υπαρχόντων αποτυπωμάτων των κτιρίων ως αρχεία shapefiles Εισαγωγή τους στο City Engine για τη δημιουργία χαρτών χαρακτηριστικών ή εμποδίων σελ

67 Κανονιστική ανάπτυξη δικτύων δρόμων, με την εφαρμογή των κατευθύνσεων σε συγκεκριμένα σημεία Κανονιστικός διαχωρισμός οικοδομικών τετραγώνων και πεζοδρομίων Κανονιστική ανάπτυξη δενδροειδούς τοπολογίας των κτιρίων με κανόνες γραμματικής σχημάτων Κανονιστική διάδοση άλλων τυπολογιών σε στοχαστικούς ή προσανατολισμένους παραγωγικούς κανόνες Κανονιστική διαδικασία scripting τυπολογιών προσόψεων με βάση τις κατευθύνσεις Κανονιστική κατανομή και παραγωγή αστικής διακόσμησης (Arc News. 2013) Στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκε το City Engine για να παραχθούν άμεσα τα μοντέλα στο περιβάλλον εργασίας σε διαδραστικές τιμές. Παράχθηκαν 14 εκατομμύρια πολυγωνικά μοντέλα όλης της περιοχής και ήταν ακόμα δυνατή η πλοήγηση στο σκηνικό, καθώς και η αλλαγή παραμέτρων. Έγινε εξαγωγή ολόκληρου του μοντέλου σε μορφή.dae σε δομικά τμήματα και μετά ενσωματώθηκαν τα τρισδιάστατα δεδομένα για τις τελευταίες τροποποιήσεις. Εικόνα 40: Τρισδιάστατο μοντέλο Μασσαλίας (Πηγή: σελ

68 Εικόνα 41: Τρισδιάστατο μοντέλο Μασσαλίας (2) (Πηγή: σελ

69 Εικόνα 42: Επεξεργασία μοντέλου στο Sketch Up (Πηγή: ΚΕΦΑΛΑΙΟ Ε: CITY ENGINE 5.1. Εισαγωγή στο City Engine Τον Ιούλιο του 2011, απέκτησε η εταιρία Esri την εταιρία Procedural, που είναι υπεύθυνη για τη δημιουργία του προγράμματος City Engine.. Το χαρτογραφικό πρόγραμμα City Engine είναι ένα μια εφαρμογή προγράμματος που χρησιμοποιεί τις τρεις διαστάσεις που αναπτύχθηκε από το κέντρο έρευνας και ανάπτυξης της Esri,στη Ζυρίχη και ειδικεύεται στην ανάπτυξη τρισδιάστατου αστικού περιβάλλοντος. Με την προσέγγιση της κανονιστικής μοντελοποίησης, όπως ήδη αναφέρθηκε πιο πάνω, το City Engine υποστηρίζει τη δημιουργία μεγάλης κλίμακας λεπτομερών τρισδιάστατων αστικών μοντέλων και δουλεύει με την αρχιτεκτονική τοποθέτηση και διάταξη των αντικειμένων με τον ίδιο τρόπο που το πακέτο λογισμικού δημιουργίας τρισδιάστατου σκηνικού, το Vue, χειρίζεται το έδαφος, τα οικοσυστήματα και τη χαρτογράφηση της ατμόσφαιρας. Η πρώτη του εμπορική έκδοση βγήκε το 2008 και χρησιμοποιήθηκε στον αστικό σχεδιασμό, στην αρχιτεκτονική, στην οπτικοποίηση, στην ψυχαγωγία, στην αρχαιολογία και στην πολιτιστική κληρονομιά. Επειδή πολλοί χρήστες επιθυμούν να χρησιμοποιήσουν την τρισδιάστατη τεχνολογία, αλλά έχουν στην κατοχή τους μόνο δισδιάστατα δεδομένα, για αυτό το λόγο, το City Engine συνεργάζεται με το ArcGIS και επιτρέπει στο χρήστη να παράγει υψηλής ποιότητας τρισδιάστατο υλικό με τα υπάρχοντα γεωδεδομένα και κανόνες γραμματικής σχήματος. Με την εισαγωγή δηλαδή υπαρχόντων χωρικών δεδομένων και τη χρήση παραμετρικών κανόνων παράγεται αυτόματα τρισδιάστατο αστικό περιεχόμενο, όπως τρισδιάστατα κτίρια, δρόμοι με τις αντίστοιχες ρεαλιστικές υφές τους. (Hardy,2013) σελ

70 Εικόνα 43: Στάδια δημιουργίας τρισδιάστατου μοντέλου από δισδιάστατα δεδομένα (Πηγή: Χαρακτηριστικά του City Engine Υποστηρίζει δεδομένα και από τεχνολογίες GIS και από τεχνολογίες CAD, δηλαδή και τους βασικούς τύπους δεδομένων, όπως τα shapefiles, τις γεωβάσεις δεδομένων, και δεδομένα osm από το open street map, γεγονός που επιτρέπει την εισαγωγή και εξαγωγή οποιωνδήποτε χωρικών ή διανυσματικών δεδομένων. Η μοντελοποίηση των δεδομένων γίνεται με βάση κανόνες γραμματικής σχήματος, (rule-based modelling) κανονιστικά. Δηλαδή επιτρέπει τον έλεγχο μαζικών γεωμετρικών χαρακτηριστικών, αναλογικών δεδομένων όπως και την απόδοση υφής σε κτίρια δρόμους σε μια ευρεία κλίμακα πόλης. Επιπλέον, υποστηρίζεται και ένα περιβάλλον παραμετρικής μοντελοποίησης, ένα περιβάλλον δηλαδή που ελέγχει διαδραστικά συγκεκριμένες παραμέτρους δρόμων ή κτιρίων, όπως το ύψος ή η χρονολογία. Χαρακτηριστική είναι και η δυναμική διάταξη πόλης που έχει ως πρόγραμμα το City Engine, δηλαδή η επεξεργασία και τροποποίηση των αστικών διατάξεων αποτελείται από κυρτούς δρόμους, οικοδομικά τετράγωνα και πεζοδρόμια. Η μοντελοποίηση του αστικού περιβάλλοντος είναι ελεγχόμενη από χάρτη, αυτό σημαίνει ότι οι παράμετροι των κτιρίων και των δρόμων μπορεί να ελεγχθεί από χάρτες εικόνων. Επιπροσθέτως, διαθέτει εργαλεία δημιουργίας και κατασκευής δρόμων σε αστικά περιβάλλοντα. Ένα πολύ σημαντικό στοιχείο, που χρησιμοποιήθηκε και κατά την εκπόνηση αυτής της εργασίας, είναι ο οδηγός όψεων (façade wizard), που δίνει τη δυνατότητα να δημιουργηθούν κανόνες γραμματικής σχήματος και εργαλεία καθορισμού των όψεων των κτιρίων μέσα από εικόνες. Το City Engine υποστηρίζει και τους τύπους αρχείων τρισδιάστατων δεδομένων, όπως Collada, Autodesk FBX, 3DS, Wavefront OBJ, ΚΜΖ, Renderman κ.λπ. σελ

71 5.3. Τύποι υποστηριζόμενων αρχείων προς εισαγωγή/εξαγωγή στο City Engine Ενδεικτικά, αναφέρονται και αναλύονται οι τύποι αρχείων που υποστηρίζονται από το πρόγραμμα και που χρησιμοποιήθηκαν στην εργασία αυτή COLLADA (.dae) δεδομένα Τα δεδομένα με τη μορφή COLLADA (Collaborative design activity) είναι ένα αρχείο για την ψηφιακή ανταλλαγή μεταξύ τρισδιάστατων εφαρμογών. Αυτά τα στοιχεία που ανταλλάσσονται μπορεί να είναι εικόνες, τοπολογίες, υφές, τρισδιάστατα μοντέλα, κ.λπ., αλλά όχι σημασιολογική πληροφορία και μπορούν να χρησιμοποιηθούν από διάφορα γραφικά λογισμικά προγράμματα. Τα αρχεία COLLADA ορίζονται ως ένα ανοιχτό XML πρότυπο σχήμα και αναγνωρίζονται από την κατάληξη.dae (digital asset exchange). (Fisher,2017) Επίσης, τα αρχεία αυτά έχουν αναγνωριστεί από τον οργανισμό διεθνών προτύπων (ISO) ως δημόσιο διαθέσιμο πρότυπο (ISO) ως δημόσιο διαθέσιμο πρότυπο ISO/PAS Εφαρμογές που στηρίζουν και χρησιμοποιούν αυτόν τον τύπο αρχείων είναι κυρίως σχεδιαστικά προγράμματα και τρισδιάστατες εφαρμογές για γραφικά, κινούμενα σχέδια, κινηματική και εφέ σκίασης, όπως Photoshop, City Engine, Sketch up κ.λπ KML(Keyhole Markup Language)/ KMZ (zipped) δεδομένα Τα αρχεία KML (Κeyhole Markup Language) ή στη συμπιεσμένη τους μορφή KMZ έχουν αναγνωριστεί από την κοινοπραξία OGC (Open Geospatial Consortium) το Τα αρχεία αυτής της μορφής περιγράφουν γεωχωρικά δεδομένα είτε δισδιάστατης είτε τρισδιάστατης μορφής μέσω μιας γλώσσας XML. Είναι δυνατόν να δημιουργηθούν είτε μέσω του Sketch up είτε μέσω της βιβλιοθήκης αρχείων 3D Warehouse και χρησιμοποιούνται κυρίως στο Google Earth. Προβολικό σύστημα που χρησιμοποιούν είναι το WGS (KML Tutorial) OSM (OpenStreetMap) δεδομένα Τα αρχεία με την κατάληξη.osm είναι δεδομένα που συναντώνται στο OpenStreetMap, το οποίο δημιουργεί και παρέχει ελεύθερα γεωγραφικά δεδομένα. Τα εξαγόμενα αρχεία βασίζονται σε XML τύπο και περιγράφουν διανυσματικά δεδομένα σε χαρτογραφικό υπόβαθρο και χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση πληροφορίας οδικών χαρτών στη μορφή σημείων, συνδέσεων και σχέσεων μεταξύ των αντικειμένων. Βήματα για την κατασκευή αυτών των χαρτών είναι αρχικά η συλλογή των δεδομένων, η φόρτωση, επεξεργασία τους στο διαδίκτυο, η προσθήκη λεπτομέρειας και χαρακτηριστικών και τέλος, η διάθεση τους στο κοινό Shapefiles (.shp) δεδομένα Ένα αρχείο shapefile (.shp) είναι μια μορφή αρχείου αποθήκευσης διανυσματικών δεδομένων που αποθηκεύει την τοποθεσία, το σχήμα και τα γνωρίσματα των γεωγραφικών χαρακτηριστικών. (Tehnical Support, 2015) Τα αρχεία αυτά αποθηκεύονται σε ένα σύνολο από συσχετισμένα αρχεία και περιέχουν μια κλάση χαρακτηριστικών και χρησιμοποιούνται στα χαρτογραφικά προγράμματα GIS. Τα shapefiles αναπτύχθηκαν από την ESRI ως μια κατά κύριο λόγο ανοιχτή προδιαγραφή για να προωθηθεί η διαλειτουργικότητα μεταξύ των προϊόντων της και προϊόντων από άλλα χαρτογραφικά λογισμικά. (Rouse, 2010) Ουσιαστικά, ένα αρχείο σελ

72 shapefile είναι ένα σύνολο αρχείων (.shp,.shx,.dbf) τα οποία είναι αναγκαία για τη χρήση του και πρέπει να έχουν ακριβώς το ίδιο όνομα Αρχιτεκτονική συστήματος Το σύστημα του City Engine αποτελείται από διαφορετικά εργαλεία, όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα. Σε πρώτη φάση, τα εισαγόμενα δεδομένα τροφοδοτούνται στο σύστημα δημιουργίας δρόμων με τη χρήση ενός εκτεταμένου L-συστήματος. Οι περιοχές ανάμεσα στους δρόμους χωρίζονται για να καθοριστεί η τοποθεσία κατασκευής των κτιρίων. Σε τρίτη φάση, με την εφαρμογή ενός ακόμα L- συστήματος, τα κτίρια δημιουργούνται ως αναπαράσταση συμβόλων, σε απλά στερεά σύμβολα. Σε τελικό στάδιο ένας αναλυτής ερμηνεύει όλα τα αποτελέσματα για το λογισμικό απεικόνισης. Το λογισμικό απεικόνισης θα πρέπει να έχει τη δυνατότητα να επεξεργαστεί πολυγωνική γεωμετρία και χάρτες υφών. Αυτή είναι η διαδικασία για σχεδόν οποιαδήποτε 3D συσκευή απεικόνισης. (Parish και Mueller, 2001) Εικόνα 44: Αρχιτεκτονική συστήματος City Engine (Πηγή: Parish και Mueller, 2001) 5.5. Περιβάλλον εργασίας λογισμικού του χρήστη (User Interface) Οι βασικοί τύποι παραθύρων στο City Engine αναφέρονται παρακάτω: 1. Scene editor, για τη διαχείριση σκηνικών, θεματικών επιπέδων, αντικειμένων και σεναρίων 2. CGA rule editor για την επεξεργασία των κανόνων γραμματικής σχήματος 3. Navigator, για διαχείριση και προεπισκόπηση αρχείων στο περιβάλλον εργασίας του προγράμματος σελ

73 4. 3D Views, για προβολή από διαφορετικές γωνίες θέασης, με την ύπαρξη προοπτικής 5. Top View, με προβολή από πάνω 6. Inspector, για μια λεπτομερή προβολή και επεξεργασία επιλεγμένων αντικειμένων και σεναρίων 7. Console, για απόδοση εκτυπωμένου κειμένου και scripting στη γλώσσα προγραμματισμού python 8. Problems, για συντακτικά λάθη και προειδοποιήσεις των κανόνων γραμματικής σχήματος 9. Progress, για την αναφορά της προόδου χρονοβόρων λειτουργιών και διαδικασιών του City Engine Scene Editor Εικόνα 45: Περιβάλλον εργασίας City Engine, (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Ο Scene Editor είναι το παράθυρο στο οποίο πραγματοποιείται η διαχείριση του σκηνικού. Τα δεδομένα που εισάγονται στο πρόγραμμα είναι οργανωμένα σε θεματικά επίπεδα, δηλαδή layers. Με τη δημιουργία ενός νέoυ project δημιουργούνται αυτόματα δύο θεματικά επίπεδα, αυτά του Scene Light και του Panorama. Το πρώτο αφορά το φωτισμό του σκηνικού, ο οποίος μπορεί να οριστεί για συγκεκριμένη ώρα και ζώνη ώρας και το δεύτερο για το προκαθορισμένο φόντο του προγράμματος. Τα είδη των θεματικών επιπέδων που μπορούν να δημιουργηθούν στο City Engine είναι τα εξής : σελ

74 Environment Layers: Εδώ ανήκουν τα προαναφερθέντα επίπεδα Scene Light και Panorama Map Layers: Περιλαμβάνει τους χάρτες και την εισαγόμενη εικόνα που χρησιμοποιείται ως υπόβαθρο Graph Layers: Περιέχουν το οδικό δίκτυο και το σύνολο των οικοδομικών τετραγώνων ενός σκηνικού Shape Layers: Εδώ περιλαμβάνονται όλα τα στατικά σχήματα που θα χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία μοντέλων Navigator Navigator ή πλοηγός στο περιβάλλον εργασίας του City Engine είναι ο χώρος εργασίας που μπορεί ο χρήστης να διαχειριστεί τα αρχεία του project. Με κάθε νέο project δημιουργούνται αυτόματα κάποιοι φάκελοι, οι εξής: Assets, αποτελούνται από διάφορους τύπους αρχείων, κυρίως.obj,.tiff,.jpg και χρησιμοποιούνται εντός των κανόνων γραμματικής των σχημάτων για τη σύνθεση των μοντέλων Data, εδώ αποθηκεύονται πρόσθετα δεδομένα, ειδικότερα μοντέλα που έχουν κατασκευαστεί σε άλλο πρόγραμμα Images, ο φάκελος αυτός περιέχει κυρίως στιγμιότυπα οθόνης από το σκηνικό Maps, στο συγκεκριμένο φάκελο πρέπει να βρίσκεται το αρχείο που χρησιμοποιείται ως υπόβαθρο για τη δημιουργία ανάγλυφου στο σκηνικό Models, εδώ βρίσκονται τα εξαγόμενα τρισδιάστατα μοντέλα Rules, αποτελεί το φάκελο που αποθηκεύονται όλα τα αρχεία κανόνων γραμματικής που δημιουργούνται και χρησιμοποιούνται στο σκηνικό Scenes, το σκηνικό που δημιουργείται εντός του project με την κατάληξη.cej Viewport Αποτελεί το βασικό παράθυρο εργασίας του City Engine. Μπορεί να υπάρξει παραπάνω από ένα Viewport, με διαφορετική γωνία θέασης και με τη δυνατότητα σκίασης, φωτισμού των εικονιζόμενων μοντέλων, αλλά και με προσθήκη υφής. Επιπροσθέτως, είναι δυνατή η εστίαση και η απομόνωση συγκεκριμένων τμημάτων του σκηνικού, για την καλύτερη επεξεργασία τους Inspector Το πιο κύριο ίσως εργαλείο για την προβολή και επεξεργασία των αντικειμένων, είναι ο Inspector. Εκεί καταγράφονται όλες οι πληροφορίες του εκάτοστε αντικειμένου, καθώς και οι παράμετροι και τα χαρακτηριστικά του, όπως και οι κανόνες γραμματικής σχήματος που έχουν δημιουργηθεί και αποδοθεί σε αυτό. Επίσης, δίνεται η δυνατότητα να επεξεργαστούν αντικείμενα με κοινά χαρακτηριστικά με πιο εύκολο τρόπο. Πολύ βασική λειτουργία που προσφέρει ο Inspector, είναι ότι εκεί σελ

75 βρίσκονται οι πληροφορίες από τον attribute table, σε περίπτωση δηλαδή που έχουμε εισάγει αρχεία shapefiles στο σκηνικό που επεξεργαζόμαστε Rule Editor Ο επεξεργαστής κανόνων εμφανίζεται σε διαφορετικό παράθυρο στο ίδιο παράθυρο με τον επεξεργαστή του σκηνικού. Είναι ένας απλός επεξεργαστής κείμενου για τη δημιουργία και τροποποίηση κανόνων γραμματικής σχήματος (CGA rules)αλλά μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την επεξεργασία αρχείων κείμενου. Θα πρέπει να προεπιλεχθεί ένα αντικείμενο, προκειμένου να του αποδοθεί ο αντίστοιχος κανόνας και το αποτέλεσμα φαίνεται με το πάτημα της εντολής Generate του προγράμματος Façade Wizard Ίσως το πιο βασικό εργαλείο που παρέχει το πρόγραμμα City Engine είναι ο Façade Wizard. Αποτελεί ένα διαδραστικό εργαλείο για την πιο γρήγορη κατασκευή τρισδιάστατων προσόψεων με υφές, με τη χρήση απλών φωτογραφιών των όψεων. Το συγκεκριμένο εργαλείο με τις δυνατότητες που έχε, μπορεί να παράγει αυτόματα κανόνες γραμματικής σχήματος CGA, οι οποίοι αποδίδονται στα αντικείμενα στη συνέχεια. Το μόνο πρόβλημα αυτού του εργαλείου είναι ότι προς το παρόν δεν υπάρχει η δυνατότητα εξαγωγής μιας πρόσοψης μαζί με τους αντίστοιχους κανόνες, παρόλα αυτά, μπορούν οι κανόνες CGA να τροποποιηθούν μέσα στο City Engine, με τον Rule Editor. Σημαντικό πλεονέκτημα του Façade Wizard είναι ότι μπορεί να δημιουργήσει αυτόματα τους κανόνες για αντικείμενα για τα οποία δεν γνωρίζουμε τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά τους, με το σχεδιασμό πάνω στις υφές που θέλουμε να τους αποδώσουμε. Επίσης, θεωρείται πιο κατάλληλος τρόπος παραγωγής πολύπλοκων δομών μοντέλων όταν πρόκειται να παραχθεί μεγάλος αριθμός μοντέλων και αναζητείται ένας πιο απλοποιημένος και γρήγορος τρόπος για την παραγωγή τους. Το αποτέλεσμα της διαδικασίας αυτής είναι ένα υψηλού επιπέδου τρισδιάστατο μοντέλο με υφή στην πρόσοψη του. Αυτού του είδους η προσέγγιση θεωρείται ότι αποτελεί μια από πάνω προς κάτω τρισδιάστατη μοντελοποίηση που χρησιμοποιεί κανόνες διάσπασης. Τα στάδια δημιουργίας τρισδιάστατου μοντέλου από εικόνα με τον Façade Wizard είναι τέσσερα και είναι τα εξής: 1) ανίχνευση της δομής της πρόσοψης και ανάλογη κατάτμηση της σε ορόφους και πλάκες 2) εντοπισμός συμμετρίας, δηλαδή παρόμοιων ορόφων και πλακών στην εικόνα, πρώτα στην κάθετη διεύθυνση και ύστερα στην οριζόντια, όπου συνήθως συναντάται μια επαναλαμβανόμενη ακολουθία μοτίβων, 3)κατάτμηση πλακών σε μικρότερες με έναν αλγόριθμο, ο οποίος επιλέγει σταδιακά την καλύτερη γραμμή διάσπασης στην περιοχή που ενδιαφέρει το χρήστη και τελικά αυτή η διάσπαση εφαρμόζεται σε όλη την εικόνα και τέλος, 4) επεξεργασία και εξαγωγή του κανόνα, με μια πρόσοψη που δεν περιλαμβάνει πληροφορίες βάθους και και η υπολογισθείσα κατάτμηση μετατρέπεται σε κανόνες γραμματικής σχήματος, με τις σωστές διαστάσεις και πληροφορίες. σελ

76 Εικόνα 46: Ιεραρχική κατάτμηση προσώπων(πηγή: Müller, 2007) Εικόνα 47: Πρόσοψη κτιρίου (αριστερά), Οριζόντια κατάτμηση πρόσοψης σε ορόφους και πλάκες (δεξιά) (Πηγή: Müller, 2007) σελ

77 Εικόνα 48: Ορισμός λεπτομερειών στην πρόσοψη (αριστερά), Διάσπαση της πρόσοψης σε πλάκες (δεξιά) (Πηγή: Müller, 2007) Εικόνα 49: Σταδιακή κατάτμηση των πλακών με τις μπλε γραμμές (Πηγή: Müller, 2007) σελ

78 Εικόνα 50: Τελικό αποτέλεσμα τρισδιάστατου μοντέλου (Πηγή: Müller, 2007) 5.6. Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα του City Engine Πλεονεκτήματα City Engine Το City Engine αποτελεί ένα πολύ ισχυρό εργαλείο για την παραγωγή τρισδιάστατων φωτορεαλιστικών αστικών μοντέλων με τη χρήση δισδιάστατων δεδομένων Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών. Η παραγωγή αυτών των μοντέλων πραγματοποιείται με μεγάλη ταχύτητα, εφόσον υπάρχουν οι αναγκαίες πληροφορίες. Για την κανονιστική μοντελοποίηση με γραμματικές σχήματος απαιτεί σχετικά μικρές γνώσεις γλωσσών προγραμματισμού, ώστε να μπορεί να τα διαχειριστεί και ο απλός χρήστης. Ένα πολύ σημαντικό στοιχείο του προγράμματος είναι η θέαση του παραγόμενος προϊόντος άμεσα, με την αλλαγή των παραμέτρων και όρων δόμησης. Πολύ βασικό εργαλείο είναι και ο Façade Wizard, διότι όπως αναφέρθηκε, ευνοεί την οπτική επεξεργασία μιας πρόσοψης με τη χρήση μιας φωτογραφίας και την άμεση δημιουργία κανόνων γραμματικής. Επίσης, είναι δυνατή η διαλειτουργικότητα με άλλα προγράμματα, ώστε να επιτευχθεί περεταίρω επεξεργασία και ανάλυση του τελικού μοντέλου, σε διάφορες μορφές εξαγόμενων προϊόντων. (Singh κ.α., 2014) Μειονεκτήματα City Engine Καθώς το πρόγραμμα χρησιμοποιεί γλώσσα προγραμματισμού για την παραγωγή των μοντέλων σε τρεις διαστάσεις, θα πρέπει ο χρήστης να μπορεί να ανταπεξέλθει στις απαιτήσεις αυτές και να έχει έστω κάποιες ελάχιστες γνώσεις γλωσσών προγραμματισμού, ώστε να μπορέσει να κατανοήσει την κανονιστική μοντελοποίηση σε ένα βαθμό. Ένα άλλο πρόβλημα είναι ότι δεν μπορούν να μετρηθούν οι διαστάσεις ενός κτιρίου άμεσα και οι φωτογραφίες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σελ

79 ως υφές πρέπει να είναι τετράγωνες ή ορθογώνιες για τη χρήση του Façade Wizard. Επίσης, είναι αρκετά χρονοβόρα διαδικασία η αναπαράσταση και φόρτωση όλων των μοντέλων σε ένα σκηνικό, καθώς αποτελούνται από πολλά επιμέρους τμήματα και υφές. Μειονέκτημα αποτελεί και η δυσκολία διαχείρισης και δημιουργίας τόξων και κύκλων στο πρόγραμμα, παρά μόνον η εισαγωγή τους σε αυτό ή ο σχεδιασμός ενός σχηματισμού όμοιου με κύκλο ή τόξο, με μικρές αποστάσεις ανάμεσα στις γραμμές. Σημαντικό θέμα του προγράμματος είναι και αδυναμία υπέρθεσης θεματικών επιπέδων, με αποτέλεσμα να χαλάει η γεωμετρία ορισμένων πολυγώνων, για παράδειγμα, που δεν είναι κλειστά και να υπάρχουν θολές διπλές υφές. Σχετικά με τα εξαγόμενα δεδομένα, αυτά μπορούν ναι μεν να προβληθούν σε άλλα προγράμματα, αλλά η επεξεργασία τους καθίσταται δύσκολη ως αδύνατη, διότι εξάγονται ως τύποι multipatch τα οποία επιτρέπουν τριγωνικά πλέγματα και κύκλους με υφή. (Singh κ.α., 2014), αλλά δεν κρατάνε τις πληροφορίες των σχημάτων και των αντικειμένων. ΚΕΦΑΛΑΙΟ ΣΤ: ΤΡΙΣΔΙΑΣΤΑΤΗ ΜΟΝΤΕΛΟΠΟΙΗΣΗ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΩΝ ΚΤΙΡΙΩΝ ΤΟΥ ΚΕΝΤΡΟΥ ΤΗΣ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ Η μέθοδος της κανονιστικής μοντελοποίησης θα αξιολογηθεί για τη δημιουργία τρισδιάστατου μοντέλου πόλης ως εργαλείο τρισδιάστατης απεικόνισης, στην περιοχή του κέντρου της Θεσσαλονίκης. Καθώς η περιοχή μελέτης εμπεριέχει αρκετά μεγάλο τμήμα του κέντρου της Θεσσαλονίκης και καθώς είναι τα απαραίτητα στοιχεία ήταν αδύνατον να βρεθούν για κάθε κτίριο, ώστε να αποδοθεί με λεπτομέρεια, θα εξεταστεί ως τρόπος απόδοσης και αναπαράστασης των μοντέλων σε τρεις διαστάσεις, ο Façade Wizard, του οποίου τα οφέλη αναφέρθηκαν σε προγενέστερο σημείο της εργασίας αυτής. Σκοπός της διπλωματικής αυτής εργασίας δεν είναι απλά η αναπαράσταση ενός τρισδιάστατου μοντέλου μόνο, αλλά η διερεύνηση της τρισδιάστατης απεικόνισης και κατ επέκταση η αξιοποίηση της σε εφαρμογές σε διάφορους τομείς στις οποίες θα μπορεί να φανεί ένα χρήσιμο εργαλείο, καθώς και η διερεύνηση των δυνατοτήτων του χαρτογραφικού προγράμματος City Engine Περιγραφή της περιοχής μελέτης Η περιοχή μελέτης αποτελείται από ένα ευρύ σύνολο οικοδομικών τετραγώνων που εκτείνεται από την οδό Εθνικής Αμύνης στα ανατολικά, την οδό Εγνατία στα βόρεια, τη Λεωφόρο Νίκης στα νότια και την οδό Σαλαμίνος στα δυτικά της και περιλαμβάνει και την περιοχή της προβλήτας του λιμανιού της Θεσσαλονίκης. Η περιοχή αυτή αποτελείται από 183 οικοδομικά τετράγωνα και συνολικά 1721 κτίρια. Καθώς η περιοχή που μελετήθηκε, περιλαμβάνει ένα σημαντικό τμήμα του ιστορικού κέντρου της πόλης, κρίνεται σκόπιμο να αναφερθούν μερικά στοιχεία για αυτό. Η πόλη της Θεσσαλονίκης έχει ένα αρκετά εκτεταμένο κέντρο, στο οποίο συγκεντρώνονται τα περισσότερα καταστήματα, δημόσιες υπηρεσίες, αξιοθέατα και χώροι αναψυχής. Η έκτασή του μπορεί να οριστεί ανατολικά από το συγκρότημα του σελ

80 3ου Σώματος Στρατού, δυτικά από την πλατεία Δημοκρατίας (γνωστή και ως Πλατεία Βαρδαρίου), βόρεια από την παραλιακή λεωφόρο Νίκης και νότια από την οδό Ολυμπιάδος στις παρυφές της Άνω Πόλης. Το ιστορικό κέντρο της πόλης αποτελείται από τις εξής συνοικίες: Λαδάδικα, Άνω Λαδάδικα, Φραγκομαχαλάς, Καπάνι, Διαγώνιος, Ναυαρίνου, Ροτόντα, Αγία Σοφία, Ιπποδρόμιο. Το πιο κεντρικό αλλά και γνωστό σημείο του ιστορικού κέντρου αποτελεί η Πλατεία Αριστοτέλους και η Πλατεία της Αρχαίας Αγοράς. Σχετικά με τις οδούς που το περικλείου, κεντρικές οδικές αρτηρίες αποτελούν οι: Τσιμισκή, Εγνατίας, Νίκης, Λαγκαδά, Βασιλίσσης Όλγας και Αγίου Δημητρίου. Περίπου στο δεύτερο μισό του 20 ου αιώνα σημειώθηκε σημαντική επέκταση του ιστορικού κέντρου προς τα ανατολικά, δηλαδή σήμερα τα όρια της κεντρικής αγοράς της Θεσσαλονίκης έχουν φτάσει την περιοχή του Μεγάρου της ΧΑΝΘ από την περιοχή του Βαρδάρη που ήταν παλαιότερα. Το ιστορικό κέντρο της Θεσσαλονίκης εμφανίζει στοιχεία έντονης οικιστικής πυκνότητας, γεγονός που καθιστά πολύτιμη την ύπαρξη δημόσιων ανοιχτών χώρων, χώρων πρασίνου και αναψυχής, όπως και χώρους εκτόνωσης από την πυκνή αστική μάζα. Επιπλέον παρατηρείται ανάδυση αρχαιολογικών ευρημάτων, ακόμα και στη σύγχρονη εποχή, εμφανίζονται δηλαδή ως μοναδικά κενά στο συνεχές του αστικού ιστού. (Γιαννάκης, κ.α, 2004) Εικόνα 51: Περιοχή μελέτης εργασίας (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) σελ

81 Εικόνα 52: Αεροφωτογραφία κέντρου Θεσσαλονίκης( Πηγή: Ιδία επεξεργασία) 6.2. Δεδομένα Εισόδου και Λογισμικό Για την εκπόνηση της διπλωματικής αυτής εργασίας κατά κύριο λόγο χρησιμοποιήθηκε το λογισμικό του City Engine,αλλά και επιπρόσθετα λογισμικά προγράμματα, είτε χαρτογραφικά είτε όχι, όπως το ArcScene, το ArcGlobe, το ΑrcMap, όλα της εταιρίας ESRI, η λειτουργία του Instant Street View της Google, καθώς και το Snagit για την αποθήκευση και επεξεργασία στιγμιότυπων οθόνης για τη συλλογή φωτογραφιών για δυσπρόσιτες περιοχές, καθώς και για συλλογή αεροφωτογραφιών για τις οροφές των κτιρίων. Τα δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν, διατέθηκαν από τον κ. Καρανικόλα, επιβλέποντα καθηγητή αυτής της εργασίας, προκειμένου να αξιοποιηθούν περεταίρω. Πιο συγκεκριμένα, διατέθηκαν αρχεία shapefiles των κτιρίων και των οικοδομικών τετραγώνων της περιοχής ψηφιοποιημένα, σε προβολικό σύστημα συντεταγμένων ΕΓΣΑ 87 ή αλλιώς Greek Grid. Ως υπόβαθρο χρησιμοποιήθηκε χάρτης από το OpenStreetMap που διαθέτει τους δρόμους, τα οικοδομικά τετράγωνα και τα αποτυπώματα των κτιρίων και επιπλέον, έγινε εξαγωγή του αρχείου των δρόμων της περιοχής σε μορφή.osm από το OpenStreetMap. Για τις προσόψεις των κτιρίων χρησιμοποιήθηκαν φωτογραφίες που συλλέχτηκαν με τη βοήθεια μιας dslr μηχανής και ενός φακού 18 55mm. Τέλος, χρησιμοποιήθηκαν. στη μορφή.dae ή kmz. και μερικά έτοιμα μοντέλα κτιρίων, διαθέσιμα στην αποθήκη τρισδιάστατων αντικειμένων της Google, 3D Warehouse. σελ

82 6.3.Μεθοδολογική προσέγγιση Δημιουργία project και scene στο City Engine Αρχικά έγινε η δημιουργία ενός project στο περιβάλλον εργασίας του City Engine, στο οποίο επιλέχθηκε φάκελος αποθήκευσης, καθώς και όνομα. Στη συνέχεια, ακολουθήθηκε η ίδια διαδικασία αλλά για τη δημιουργία σκηνικού, για το οποίο επιλέχθηκε όνομα, φάκελος αποθήκευσης ο φάκελος που αποθηκεύτηκε στο αμέσως προηγούμενο βήμα το project, στον υποφάκελο scenes και τέλος, προβολικό σύστημα ορίστηκε το ΕΓΣΑ 87 ή αλλιώς Greek Grid. Εικόνα 53: Δημιουργία project και scene στο City Engine (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) σελ

83 Με τη δημιουργία του project αυτόματα δημιουργούνται κάποιοι υποφάκελοι,(assets, data, images, maps, models, rules, scenes, scripts) οι οποίοι διευκολύνουν την εισαγωγή, οργάνωση αλλά και αποθήκευση δεδομένων στο περιβάλλον εργασίας του City Engine και φαίνονται στην παρακάτω εικόνα. Εικόνα 54: Αυτόματη δημιουργία υποφακέλων (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Εισαγωγή χάρτη υποβάθρου από το OpenStreetMap Αφού επιλέχθηκαν τα όρια της περιοχής μελέτης στο OpenStreetMap, έγινε εξαγωγή του χάρτη σε μορφή.jpg, μορφή που υποστηρίζει το City Engine και μετά πραγματοποιήθηκε εισαγωγή του χάρτη στο πρόγραμμα. Να σημειωθεί εδώ ότι για να μπορέσει να γίνει με επιτυχία η εισαγωγή του χάρτη στο χώρο εργασίας του City Engine, θα πρέπει να έχει αποθηκευτεί μέσα στον υποφάκελο maps που δημιουργήθηκε σε προηγούμενο βήμα αυτόματα, αλλιώς δεν είναι δυνατή η εισαγωγή του ούτε με την επιλογή Import terrain, ούτε με την επιλογή drag and drop από τον navigator στο viewport. Επίσης, θα πρέπει να έχει πραγματοποιηθεί γεωαναφορά της εικόνας, ώστε να συνοδεύεται από αρχεία τύπου.jgw,.jgwx, jpg.aux.xml, τα οποία περιέχουν τις πληροφορίες μετασχηματισμού της θέσης της εικόνας. Κατά την διαδικασία εισαγωγής, εμφανίζεται το παρακάτω μήνυμα, χωρίς, λοιπόν, να χρειαστεί να αλλάξει κάτι στις ρυθμίσεις, εισάγεται ο χάρτης στο πρόγραμμα. σελ

84 Εικόνα 55: Εισαγωγή χάρτη υποβάθρου (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Τα αποτελέσματα αυτής της διαδικασίας φαίνονται στην εικόνα που ακολουθεί: Εικόνα 56: Αποτέλεσμα εισαγωγής χάρτη υποβάθρου (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) σελ

85 Εισαγωγή αρχείων shapefiles κτιρίων και οικοδομικών τετραγώνων Στο City Engine δίνεται η δυνατότητα εισαγωγής shapefiles, δισδιάστατων δηλαδή δεδομένων που έχουν δημιουργηθεί σε άλλο πρόγραμμα, στο ArcMap στην προκειμένη περίπτωση, στο σωστό προβολικό σύστημα. Εικόνα 57: Εισαγωγή αρχείων shapefiles (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Όπως φαίνεται και στην εικόνα, οι διάφορες επιλογές κατά την εισαγωγή του αρχείου shapefile είναι γκριζαρισμένες και επιπλέον φαίνεται ως προεπιλογή το προβολικό σύστημα Greek Grid, στο οποίο σχεδιάστηκαν τα συγκεκριμένα αρχεία. σελ

86 Εικόνα 58: Αποτέλεσμα εισαγωγής κτιρίων και οικοδομικών τετραγώνων (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Τα οικοδομικά τετράγωνα, τα κτίρια και το υπόβαθρο φαίνονται στην παραπάνω εικόνα, τα κτίρια έχουν διαφορετικό χρώμα, διότι η νέα έκδοση του City Engine επιτρέπει την επιλογή διαφορετικών χρωμάτων για τα εισαγόμενα αρχεία, γεγονός που διευκολύνει την υπέρθεση των θεματικών επιπέδων για ένα καλύτερο οπτικά αποτέλεσμα. Αξίζει να σημειωθεί εδώ ότι κατά την εισαγωγή των αρχείων shapefile κρατήθηκαν οι πληροφορίες των αρχείων όπως αυτές είχαν δημιουργηθεί σε προηγούμενο στάδιο στο ArcMap, γεγονός που διευκολύνει την περαιτέρω επεξεργασία τους, πληροφορίες που φαίνονται στο παράθυρο του Inspector. σελ

87 Εικόνα 59: Στοιχεία αποτυπωμάτων κτιρίων (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Σχεδιασμός κτιρίων Αρχικά, σε πρώτη φάση συλλέχθηκαν οι απαραίτητες φωτογραφίες των προσόψεων των κτιρίων για όλη την περιοχή μελέτης και όπου η πρόσβαση δεν ήταν εύκολη, οι απαραίτητες φωτογραφίες τραβήχτηκαν με τη βοήθεια της λειτουργίας Instant Street View, της Google. Για τις φωτογραφίες χρησιμοποιήθηκε κάμερα dslr με φακό 18,55mm, όπως προαναφέρθηκε, για τη βέλτιστη ποιότητα των εικόνων. σελ

88 σελ

89 Εικόνα 60: Δείγματα φωτογραφικών λήψεων περιοχής μελέτης (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) σελ

90 Καθώς η περιοχή μελέτης ήταν αρκετά εκτεταμένη και λόγω της έλλειψης στοιχείων για τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά κάθε κτιρίου, κρίθηκε σκόπιμο να επιλεχθεί ως μέθοδος κανονιστικής μοντελοποίησης η μοντελοποίηση με τη βοήθεια του Façade Wizard. Ο Façade Wizard, όπως αναφέρθηκε εκτενώς σε προηγούμενο κεφάλαιο, είναι ένα χρήσιμο εργαλείο για την τρισδιάστατη μοντελοποίηση κτιρίων, καθώς δίνει τη δυνατότητα σχεδιασμού της πρόσοψης ενός κτιρίου, με τη χρήση της φωτογραφίας της πρόσοψης και τη δυνατότητα παραγωγής κανόνα γραμματικής σχήματος αυτόματα. Με αυτόν τον τρόπο, διευκολύνεται η παραγωγή των τρισδιάστατων μοντέλων, καθώς δεν απαιτείται ειδικός κώδικας για κάθε κτίριο και η όλη διαδικασία επιταχύνεται σημαντικά. Με την εισαγωγή των shapefiles των κτιρίων ουσιαστικά έχουμε τα δισδιάστατα αποτυπώματα των κτιρίων που θέλουμε να απεικονίσουμε σε τρεις διαστάσεις. Με τη βοήθεια των στοιχείων του αρχείου των κτιρίων είναι διαθέσιμα τα στοιχεία των υψών των κτιρίων με βάση τα οποία έγινε εξώθηση των αποτυπωμάτων των κτιρίων. Χρησιμοποιώντας το εργαλείο Polygonal Shape Creation(S) κατασκευάστηκαν πολυγωνικά μοντέλα κτιρίων, σύμφωνα με τον αριθμό των ορόφων που αναφέρονται στον πίνακα του Inspector. Έγινε η παραδοχή ότι κάθε όροφος είναι 3μέτρα συνολικά συν 4 μέτρα το ισόγειο κάθε κτιρίου. Οπότε για παράδειγμα, ένα κτίριο με αριθμό ορόφων 8, θα είναι συνολικά 24+4=28 μέτρα, όπως απεικονίζεται στην παρακάτω εικόνα. σελ

91 Εικόνα 61: Εξώθηση αποτυπώματος κτιρίου σε δοσμένο ύψος (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Στη συνέχεια, καθώς ένα κτίριο δεν αποτελείται από μία μόνο όψη, χρησιμοποιήθηκε το εργαλείο Separate Faces, από την ίδια εργαλειομπάρα, προκειμένου να χωριστεί το κτίριο στις πλαϊνές όψεις, στην πίσω όψη και στην μπροστινή του όψη. Επόμενο βήμα είναι η απόδοση υφών στις όψεις του κτιρίου, με την προηγούμενη όμως διόρθωση τους και το σχεδιασμό των ορόφων, των παραθύρων κ.λπ. Όπου ήταν δυνατό να διορθωθεί ο θόρυβος στις φωτογραφίες, πράγματι έγινε, όμως υπήρχαν περιπτώσεις κτιρίων που δεν ήταν εύκολο να επιτευχθεί κάτι τέτοιο, λόγω της θέσης τους Crop Image Tool Ένα πολύ χρήσιμο εργαλείο που παρέχει το περιβάλλον εργασίας του City Engine αποτελεί το εργαλείο Crop Tool, το οποίο παρέχει έναν αποτελεσματικό τρόπο για την προετοιμασία των υφών των όψεων από φωτογραφίες όψεων εδάφους, επιτρέπει δηλαδή τη διόρθωση της προοπτικής των εικόνων, καθώς και την επιλογή της επιθυμητής περιοχής ταυτόχρονα, με άμεση εμφάνιση του αποτελέσματος. Το εργαλείο αυτό είναι διαθέσιμο εδώ είτε με δεξί κλικ στην εικόνα και επιλογή του Crop Image Tool, είτε από την γραμμή εργαλείων με την επιλογή Shapes/Crop Image. σελ

92 Εικόνα 62: Εύρεση εργαλείου Crop Image (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Να σημειωθεί εδώ ότι η επιλογή Crop Image είναι διαθέσιμη μόνο για φωτογραφίες με κατάληξη.jpg,.png,.tiff κ.λπ. που είναι με μικρά γράμματα και όχι κεφαλαία, διότι δεν την αναγνωρίζει το πρόγραμμα. σελ

93 Εικόνα 63: Εργαλείο Crop Image (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Όπως απεικονίζεται στη φωτογραφία, με το εργαλείο Crop Image Tool μπορεί κάποιος να αλλάξει τις διαστάσεις της τελικής εικόνας, να την κόψει δηλαδή στο κατάλληλο μέγεθος, ώστε να διορθώσει την προοπτική της εικόνας, μειώνοντας όσο είναι δυνατόν την αίσθηση του βάθους σε αυτήν. Αυτό επιτυγχάνεται με τη μετακίνηση του περιγράμματος στα επιθυμητά όρια του κτιρίου που μας ενδιαφέρει, ώστε να μειωθεί παράλληλα όσο γίνεται και ο θόρυβος της εικόνας. Εικόνα 64: Εργαλείο Crop Image (2) (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) σελ

94 Παραπάνω βλέπουμε πως φαίνεται στην πραγματικότητα η τελική εικόνα μετά την περικοπή της και τη διόρθωση της προοπτικής της Σχεδιασμός προσόψεων με τη χρήση του Façade Wizard Επόμενο βήμα, λοιπόν, ήταν ο σχεδιασμός της πρόσοψης του κτιρίου, ώστε να «κολλήσει» πάνω στην όψη του όγκου που δημιουργήθηκε σε προηγούμενο στάδιο από το δισδιάστατο αποτύπωμα του στο έδαφος. Για να ανοίξει το παράθυρο του Façade Wizard, αρκεί να το ενεργοποιήσουμε από το μενού Window/Show Façade Wizard. Εικόνα 65: Εμφάνιση Facade Wizard (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Αμέσως μετά ανοίγει ένα παράθυρο από το οποίο πρέπει να επιλεχθεί η φωτογραφία που μόλις περικόπηκε, ώστε να μπορέσει να γίνει περαιτέρω επεξεργασία της. Στο παράθυρο Set Region Width που εμφανίζεται στην οθόνη, αμέσως μόλις επιλεχθεί η φωτογραφία προς το παρόν δεν χρειάζεται να αλλαχθεί κάτι. Εικόνα 66: Ορισμός πλάτους περιοχής (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Στη συνέχεια, αξιοποιήθηκαν τα εργαλεία που διαθέτει ο Façade Wizard, τα οποία βρίσκονται στη βασική εργαλειομπάρα του και δίνουν τη δυνατότητα επεξεργασίας στον οριζόντιο (x) και κάθετο (y) άξονα. Ενδιαφέρον έχουν τα εργαλεία που επιτρέπουν το διαχωρισμό επιπέδων και ορόφων στον οριζόντιο και κάθετο άξονα αλλά με επαναλαμβανόμενο μοτίβο. Μια προσπάθεια διαχωρισμού της όψης με επαναλαμβανόμενο μοτίβο έγινε και στην παρακάτω εικόνα, όπου διαχωρίστηκαν οι σελ

95 όροφοι με βάση το τέλος του μπαλκονιού του προηγούμενου ορόφου μέχρι και το τέλος από το μπαλκόνι του επόμενου ορόφου. Μετά ακολουθήθηκε η ίδια διαδικασία για τον ορισμό της αρχής του κάθε μπαλκονιού στον κάθε όροφο και το αποτέλεσμα φαίνεται στη δεύτερη φωτογραφία. Εικόνα 67: Κατάτμηση πρόσοψης κατά τον οριζόντιο άξονα (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Μετά, χωρίστηκε η πρόσοψη κατά τον οριζόντιο άξονα, έγιναν δηλαδή τα χωρίσματα για τα παράθυρα, όσο αυτά ήταν ορατά, βέβαια. Εικόνα 68: Κατάτμηση πρόσοψης κατά τον κάθετο άξονα (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) σελ

96 Πολύ σημαντικό βήμα πριν την αποθήκευση της όψης, με τον κανόνα γραμματικής σχήματος, είναι ο καθορισμός του πραγματικού μεγέθους του σχήματος που επεξεργάζεται. Αρκεί, λοιπόν ένα δεξί κλικ σε κάποια περιοχή της όψης, από τα χωρίσματα που έχουν δημιουργηθεί, πχ ένας όροφος πρέπει να οριστεί σε 3 μέτρα ύψος με την επιλογή Set Region Height και να γίνει αποθήκευση στο φάκελο Rules του project που έχει ήδη δημιουργηθεί. Επόμενη διαδικασία είναι η εφαρμογή του κανόνα γραμματικής σχήματος CGA που δημιουργήθηκε αυτόματα στο προηγούμενο βήμα, με την επιλογή της όψης με δεξί κλικ και μετά επιλογή της εντολής Assign Rule File. Η πρόσοψη λοιπόν εμφανίζεται στο κτίριο πάνω με την επιλογή του εργαλείου Generate, που παράγει το τρισδιάστατο μοντέλο. Εικόνα 69: Εφαρμογή κανόνα γραμματικής σχήματος (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Το πρόβλημα με την επιλογή διαχωρισμού της πρόσοψης με τη χρήση επαναλαμβανόμενων μοτίβων είναι ότι δημιουργήθηκε ένα μοντέλο που ναι μεν εμφανίζει με σχετική ακρίβεια το διαχωρισμό των ορόφων και των επιμέρους στοιχείων, δεν είναι φωτορεαλιστικό, καθώς δεν αξιοποιήθηκε στο μέγιστο η υπάρχουσα υφή. Οπότε, για την παραγωγή του βέλτιστου αποτελέσματος επιλέχθηκε ο απλός διαχωρισμός της όψης κατά τους άξονες, με εμφανείς διαφορές στο τελικό αποτέλεσμα που φαίνεται από τη σύγκριση των δύο παρακάτω εικόνων. σελ

97 Εικόνα 70: Αποτέλεσμα εφαρμογής κανόνων (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Ο κανόνας που παράγεται από την περιγραφή της παραπάνω διαδικασίας αποδίδεται αυτόματα και στον όγκο του τρισδιάστατου κτιρίου και είναι δυνατή η τροποποίηση του με τον Text Editor των κανόνων γραμματικής σχήματος. σελ

98 σελ

99 σελ

100 σελ

101 Εικόνα 71: Αρχείο Κανόνα Γραμματικής Σχήματος (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Στις παραπάνω εικόνες καταγράφεται ο κανόνας αυτός που κατασκευάστηκε αυτόματα από το σύστημα και φαίνεται να είναι αρκετά εκτεταμένος και αυτό λόγω του λεπτομερούς σχεδιασμού της όψης του κτιρίου στον Façade Wizard. Σύμφωνα με αυτόν τον κανόνα γραμματικής σχήματος ορίζονται επίπεδα λεπτομέρειας (Level Of Detail, LOD). Το πρώτο επίπεδο ορίζεται ως το επίπεδο LOD 0 και αναπαράγει την αρχική υφή. Το δεύτερο επίπεδο λεπτομέρειας ορίζεται ως το επίπεδο LOD 1 και αναπαράγει τον επίπεδο διαχωρισμό της πρόσοψης και τέλος, το τρίτο επίπεδο λεπτομέρειας που ορίζεται ως το επίπεδο LOD 2 και αναπαράγει το διαχωρισμό της πρόσοψης με την αίσθηση του βάθους, τη χρήση δηλαδή των τριών διαστάσεων, όπως ορίστηκε στον Façade Wizard. Όπως φαίνεται και από τις εικόνες, λαμβάνονται υπόψη περιπτώσεις (case) για την απόδοση υφών στο κτίριο, ανάλογα με το επίπεδο λεπτομέρειας. Επιπλέον χρησιμοποιούνται οι εξής εντολές: alignscopetogeometry, setupprojection, projectuv όπως και η εντολή split. alignscopetogeometry: Διαχειρίζεται τη θέση στον κατακόρυφο άξονα, τον άξονα περιστροφής και τα στοιχεία γεωμετρίας με τέτοιο τρόπο, έτσι ώστε να καθίσταται δυνατή η επιλογή νέου άξονα περιστροφής, ο υπολογισμός του προσανατολισμού των ορίων για τη γεωμετρία στους άξονες και η μετατροπή της γεωμετρίας του αντικειμένου στο νέο αυτό προβολικό σύστημα setupprojection: Εκκινεί έναν πίνακα προβολής για τις τρισδιάστατες συντεταγμένες που βασίζεται στο σύστημα αναφοράς συντεταγμένων projectuv: Δημιουργεί την τελική υφή των επιλεγμένων συντεταγμένων με την απόδοση του αντίστοιχου πίνακα προβολής και έτσι αυτή η λειτουργία τοποθετεί την υφή στις συντεταγμένες της υφής της γεωμετρίας του συγκεκριμένου σχήματος, έτσι ώστε να αποδοθεί κατά το βέλτιστο τρόπο στο δισδιάστατο επίπεδο κάθε όψης split: Διαχωρίζει το σχήμα σε μικρότερα κατά μήκος του άξονα μεγέθους του κατακόρυφου πεδίου (θέση) σελ

102 Εικόνα 72: Κανόνας γραμματικής σχήματος με επαναλαμβανόμενο μοτίβο (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) σελ

103 Εδώ παρατηρούμε τον αντίστοιχο κανόνα που δημιουργήθηκε από το σύστημα για την πρώτη προσπάθεια σχεδιασμού της πρόσοψης με τη χρήση επαναλαμβανόμενων μοτίβων. Παρουσιάζει αρκετές ομοιότητες με τον κανόνα που αναφέρθηκε προηγουμένως, απλά εδώ εμφανίζεται αρκετά πιο συμπτυγμένος. Επόμενο βήμα ήταν η απόδοση υφής στην οροφή του κτιρίου, ώστε να αποτελεί ένα όσο το δυνατόν πιο φωτορεαλιστικό μοντέλο κτιρίου. Ως υφές, λοιπόν για τις οροφές των κτιρίων χρησιμοποιήθηκαν αεροφωτογραφίες από την εφαρμογή Instant Street View της Google, στις οποίες έγιναν οι απαραίτητες διορθώσεις όπου χρειαζόταν με τη βοήθεια του προγράμματος Snagit. Εικόνα 73: Απόδοση υφής για την οροφή του μοντέλου του κτιρίου (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Για την απόδοση της υφής στην οροφή του κτιρίου έπρεπε να επιλεχθεί αρχικά η οροφή και μετά είτε από την εργαλειομπάρα Shapes/Texture Shapes είτε από το εικονίδιο, να επιλεχθεί η επιθυμητή εικόνα. σελ

104 Εικόνα 74: Εργαλείο απόδοσης υφών (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Σύμφωνα με την παραπάνω εικόνα, βλέπουμε ότι δίνεται η δυνατότητα να επιλεχθεί ο προσανατολισμός της εικόνας, ο τρόπος απόδοσης της υφής, επαναλήψεις είτε οριζόντιες είτε κάθετες, καθώς και η δυνατότητα περιστροφής της ώστε να «πέσει» στα όρια της οροφής του κτιρίου. σελ

105 Εικόνα 75: Τελικό αποτέλεσμα μοντέλου κτιρίου (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Το τελικό αποτέλεσμα φαίνεται στην ακόλουθη εικόνα. Παρόμοια διαδικασία ακολουθήθηκε και για την απόδοση υφών στις πλαϊνές όψεις, σε περίπτωση δηλαδή που υπήρχαν διαθέσιμες εικόνες, καθώς και για τα υπόλοιπα κτίρια της περιοχής μελέτης. Καθώς υπήρχαν και πιο περίπλοκα κτίρια όσον αφορά το σχεδιαστικό τους κομμάτι, θα αναλυθεί και μια ακόμη περίπτωση σχεδιασμού όψης κτιρίου με τον Façade Wizard. σελ

106 Εικόνα 76: Αποτέλεσμα παραγωγής περίπλοκων δομών κτιρίων (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Το συγκεκριμένο κτίριο προκειμένου να μετατραπεί σε τρισδιάστατο μοντέλο χωρίστηκε νοητά σε δύο τμήματα και σχεδιάστηκε μέχρι και τον πέμπτο όροφο ως ένα απλό κτίριο και στη συνέχεια χωρίστηκε σε επίπεδα ύψους 3 μέτρων, όσο δηλαδή και οι όροφοι του, προκειμένου να αποδοθεί όσο το δυνατόν πιο ρεαλιστικά. Αυτή είναι και η νοοτροπία παραγωγής περίπλοκων τρισδιάστατων μοντέλων, η διάσπαση τους δηλαδή σε απλούστερα σχήματα Εισαγωγή έτοιμων τρισδιάστατων μοντέλων κτιρίων στο σκηνικό Χάριν ευκολίας, αλλά και για να παρουσιαστούν οι δυνατότητες του προγράμματος, έγινε εισαγωγή ορισμένων τρισδιάστατων μοντέλων έτοιμων από τη βιβλιοθήκη 3D Warehouse της Google. Η διαδικασία είναι απλή, η εισαγωγή αντικειμένων στο σκηνικό πραγματοποιείται είτε με drag and drop είτε με την επιλογή File/Import από τη βασική εργαλειομπάρα. σελ

107 Εικόνα 77: Εισαγωγή δεδομένων (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Με την επιλογή Import ανοίγει ένα παράθυρο στο οποίο ο χρήστης καλείται να επιλέξει ανάμεσα σε διάφορους τύπους αρχείων, αυτόν που θέλει για να εισάγει στο σκηνικό, στις σωστές συντεταγμένες. Τα αρχεία που εισάχθηκαν στην προκειμένη περίπτωση ήταν κατά βάση αρχεία με τη μορφή.kmz ή collada αρχεία με τη μορφή.dae. σελ

108 Εικόνα 78: Εισαγωγή KMZ δεδομένων (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Εικόνα 79: Εισαωγή τρισδιάστατων μοντέλων και πως φαίνονται στην πραγματικότητα (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) σελ

109 Καθώς οι εκκλησίες αποτελούνται από περίπλοκες δομές και διαθέτουν ιδιαίτερα αρχιτεκτονικά χαρακτηριστικά, ήταν αδύνατον να κατασκευαστούν χειροκίνητα, χωρίς τη χρήση δηλαδή κανόνων γραμματικής σχήματος, οπότε όπου ήταν δυνατό, χρησιμοποιήθηκαν ήδη υπάρχοντα μοντέλα από τη βιβλιοθήκη του Google, 3D Warehouse. Εικόνα 80: Πλατεία Αριστοτέλους (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) σελ

110 Εικόνα 81: Εισαγωγή έτοιμου τρισδιάστατου μοντέλου (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) σελ

111 Εισαγωγή αρχείου.osm από το OpenStreetMap Τελευταίο βήμα, πριν την εξαγωγή και αποθήκευση των μοντέλων, είναι η εισαγωγή των δρόμων της περιοχής μελέτης. Οι δρόμοι είναι στη μορφή.osm, δηλαδή αρχείο που προέρχεται από το OpenStreetMap. Όπως αναφέρθηκε και προηγουμένως, το OpenStreetMap είναι μια μορφή βασισμένη σε XML που περιγράφει διανυσματικά δεδομένα που χρησιμοποιούνται σε έναν χάρτη. Το ενδιαφέρον κομμάτι είναι ότι μπορεί να παραχθεί το αρχείο ακόμα και για συγκεκριμένη περιοχή, που μπορεί να επιλχεθεί χειροκίνητα. Τρεις βασικοί τύποι δεδομένων που περιγράφουν τα χαρακτηριστικά ενός τέτοιου χάρτη και αυτοί είναι: Κόμβοι, τα σημεία που χρησιμοποιούνται για να σχεδιαστούν τα επιμέρους τμήματα δρόμων Διαδρομές, προκαθορισμένη λίστα κόμβων που απεικονίζονται ενοποιημένοι με τμήματα γραμμών Κλειστές Διαδρομές, διαδρομές που καταλήγουν σε βρόχο και χρησιμοποιούνται για να περιγράψουν κτίρια, πάρκα, λίμνες ή νησιά κ.λπ. Εικόνα 82: Εισαγωγή δικτύου δρόμων (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Κατά την εισαγωγή λοιπόν του αρχείου.osm των δρόμων, εμφανίζεται το παραπάνω παράθυρο από το οποίο μπορεί κάποιος να επιλέξει τι θέλει να εισάγει στο σκηνικό σελ

112 και αν θα θέλει να «τρέξει» συγκεκριμένα εργαλεία του προγράμματος κατά την εισαγωγή αυτή. Πιο συγκεκριμένα: Map OSM tags to street widths, αν είναι ενεργοποιημένο το πλάτος των δρόμων και των πεζοδρομίων χαρτογραφούνται με βάση ετικέτες που βρίσκονται στο αρχείο.osm. Run Generate Bridges Tool after Import, τρέχει το εργαλείο Generate Bridges, αφού γίνει εισαγωγή των δρόμων στο σκηνικό, δηλαδή δημιουργεί δεδομένα υψομέτρων των δρόμων, ειδικά για δρόμους που διασταυρώνονται Run Simplify Graph Tool after Import, τρέχει το εργαλείο Simplify Graph Tool, μετά την εισαγωγή των δρόμων στο σκηνικό, δηλαδή απλοποιεί μεγάλα τμήματα δρόμων και τα ενώνει σε ένα Run Graph Cleanup Tool after Import, ανάλογα με τα δεδομένα osm, ίσως χρειαστεί να γίνει μια «εκκαθάριση» στα γραφικά τμήματα Create Street/Intersection Shapes from Graph, αν είναι ενεργοποιημένο, ενεργοποιείται και η παράμετρος δημιουργίας σχημάτων των γραφικών κόμβων και τμημάτων και δημιουργούνται τα σχήματα των δρόμων Create Block/Lot Shapes from Graph, δημιουργεί πιθανά οικοδομικά τετράγωνα από τα σχήματα των δρόμων Εικόνα 83: Τελικό αποτέλεσμα εισαγωγής δικτύου δρόμων (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Το τελικό αποτέλεσμα μετά την παραγωγή των δρόμων φαίνεται στην παρακάτω εικόνα με κόκκινο χρώμα, ώστε να ξεχωρίζει στο μάτι. Επιπλέον, παρατηρείται ότι με την επιλογή ενός συγκεκριμένου τμήματος δρόμου εμφανίζονται οι απαραίτητες πληροφορίες για αυτό στο παράθυρο του Inspector. σελ

113 6.4. Εξαγωγή τρισδιάστατων μοντέλων και συμβατότητα του City Engine με άλλα χαρτογραφικά προγράμματα Καθώς σκοπός της διπλωματικής αυτής εργασίας είναι η διερεύνηση των πλεονεκτημάτων που έχει το πρόγραμμα του City Engine, αλλά και η εξαγωγή των αποτελεσμάτων σε άλλα συμβατά χαρτογραφικά προγράμματα με σκοπό τη διαχείριση του μοντέλου για χωρική ανάλυση, έγινε λοιπόν εξαγωγή των τρισδιάστατων μοντέλων σε δυο μορφές,.kml και.dae για την εισαγωγή τους στο ArcGlobe και ArcScene, αντίστοιχα Εξαγωγή σε COLLADA.dae για το ArcScene Για την εξαγωγή λοιπόν των τρισδιάστατων μοντέλων στο περιβάλλον εργασίας του ArcScene, αρκεί η εξαγωγή τους στη μορφή COLLADA. Τα μοντέλα εξάχθηκαν από το File/Export/Export Models of Selected Shapes and Terrain Layers, όπως φαίνεται και παρακάτω και στη συνέχεια έγιναν οι απαραίτητες ρυθμίσεις, προκειμένου να «διαβάζονται» σωστά από το ArcScene, ρυθμίσεις που αφορούν κυρίως τις υφές, τις συντεταγμένες τους, καθώς και τις συντεταγμένες των υφών τους. σελ

114 Εικόνα 84: Εξαγωγή και ρυθμίσεις στη μορφή COLLADA (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) σελ

115 Για την εισαγωγή των μοντέλων στο ArcScene είναι απαραίτητη η χρήση του εργαλείου Import 3D Files από την εργαλειομπάρα του 3D Analyst. (3D Analyst/Conversion/From File/Import 3D Files. Εικόνα 85: Χρήση εργαλείου Import to 3d Files (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Το τελικό αποτέλεσμα μετά την εισαγωγή των δεδομένων στο χώρο εργασίας του ArcScene φαίνεται στις δυο επόμενες εικόνες. σελ

116 Εικόνα 86: Τελικό αποτέλεσμα απεικόνισης στο ArcScene (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Εξαγωγή σε KML για το ArcGlobe Παρόμοια διαδικασία ακολουθείται και στο περιβάλλον εργασίας του ArcGlobe, απλά εδώ αλλάζει το εργαλείο εισαγωγής των τρισδιάστατων δεδομένων. Αρχικά γίνεται η εξαγωγή των δεδομένων σε.kml μορφή. Θα πρέπει να έχουν προεπιλεχθεί σελ

117 οι ρυθμίσεις συμβατότητας με το ArcGlobe, προκειμένου να παραχθούν σωστά οι γεωμετρίες και οι υφές των τρισδιάστατων μοντέλων. Εικόνα 87: Εξαγωγή KML δεδομένων (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Αφού λοιπόν εξαχθούν τα τρισδιάστατα μοντέλα, επόμενο βήμα είναι η μετατροπή τους σε θεματικά επίπεδα, ώστε να απεικονιστούν στο ArcGlobe. Αυτή η διαδικασία υλοποιείται με το εργαλείο KML To Layer. (Conversion Tools/From KML/KML To Layer) σελ

118 Εικόνα 88: Χρήση εργαλείου KML To Layer (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Εικόνα 89: Τελικό αποτέλεσμα απεικόνισης στο ArcGlobe (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Και στις δύο περιπτώσεις τα μοντέλα εξάγονται με τη μορφή multipatch, δηλαδή τύπο δεδομένων που επιτρέπει τριγωνικά πλέγματα και κύκλους με υφή. Η multipatch γεωμετρία είναι ένας ειδικός τύπος shapefile, που διευκολύνει την απεικόνιση σε τρεις διαστάσεις, με μία προσέγγιση πολυέδρου. Γνωρίζοντας τις τρισδιάστατες συντεταγμένες ενός αντικειμένου του πραγματικού κόσμου, τα δεδομένα με τη μορφή multipatch μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την τρισδιάστατη απεικόνιση οποιουδήποτε αντικειμένου. σελ

119 Μια εγγραφή σε MultiPatch κλάση χαρακτηριστικών σε μια γεωβάση δεν παρουσιάζει ιδιαίτερες διαφορές από μία εγγραφή σε ένα κλασικό shapefile. Δηλαδή, για ένα τρισδιάστατο χαρακτηριστικό θα υπάρξει ένα μόνο πεδίο γεωμετρίας στον πίνακα. Αυτό καθιστά δυνατή την αποθήκευση πολύπλοκων τρισδιάστατων χαρακτηριστικών, που αποτελούνται από πολλαπλά πεδία γεωμετρίας ως ενιαία εγγραφή. (ESRI, 2008) Το τελικό αποτέλεσμα της εισαγωγής των δεδομένων στο ArcGlobe φαίνεται στην εικόνα. Το πρόβλημα με τα μοντέλα αυτά είναι ότι το σύστημα δεν τα εξάγει από το City Engine ολόκληρα, δηλαδή λείπουν στοιχεία για τις οροφές των μοντέλων των κτιρίων Τελικό αποτέλεσμα τρισδιάστατου μοντέλου στο City Engine Εικόνα 90: Λιμάνι Θεσσαλονίκης σε 3D (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) σελ

120 Εικόνα 91: Πλατεία Αριστοτέλους σε 3D (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Εικόνα 92: Λεωφόρος Νίκης σε 3D (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) σελ

121 Εικόνα 93: Περιοχή Λαδάδικων σε 3D (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Εικόνα 94: Πλατεία Ναβαρίνου σε 3D (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) σελ

122 Εικόνα 95: Ευρύτερη περιοχή μελέτης (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Ενδιαφέρον προκαλεί η δυνατότητα του προγράμματος για φωτισμό του σκηνικού ανάλογα με την ώρα της ημέρας, το μήνα, αλλά και την ζώνη ώρας, δηλαδή ανάλογα με την περιοχή στο χάρτη. Παρακάτω παρουσιάζονται μερικά παραδείγματα διαφορετικού φωτισμού των τρισδιάστατων μοντέλων του σκηνικού. Εικόνα 96: Παράδειγμα φωτισμού του σκηνικού το μήνα Ιούνιο, στις 7 το πρωί (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) σελ

123 Εικόνα 97: Παράδειγμα φωτισμού του σκηνικού το μήνα Ιανουάριο, στις 7 το πρωί (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Στις εικόνες απεικονίζεται το σκηνικό φωτισμένο τους μήνες Ιούνιο και Γενάρη στις 7 το πρωί. Για ένα διαφορετικό αποτέλεσμα ο χρήστης μπορεί να αλλάξει τις ρυθμίσεις φωτεινότητας, της έντασης του φωτός του ήλιου, της σκίασης αλλά και του φωτισμού του ευρύτερου περιβάλλοντος. Παραδείγματα εφαρμογών τρισδιάστατων μοντέλων Μια ενδιαφέρουσα εφαρμογή θα ήταν ο έλεγχος του ύψους κάθε κτιρίου. Δηλαδή σε περίπτωση που επιθυμεί κάποιος να εξετάσει τη νομιμότητα του κτίσματος σε σχέση πάντα με το επιτρεπόμενο ύψος, το μόνο που μένει να κάνει είναι να εξωθήσει έναν όγκο γύρω από το κτίριο σε συγκεκριμένο ύψος ώστε να ελέγξει αν αυτό υπερβαίνει αυτό το ύψος. Αυτή η εφαρμογή είναι εξαιρετικά χρήσιμη για να ελέγξει κάποιος γρήγορα και εύκολα τυχόν αυθαιρεσίες, βλέποντας τα αποτελέσματα άμεσα στην οθόνη του υπολογιστή του. Στο συγκεκριμένο παράδειγμα δημιουργήθηκε ένας όγκος κτιρίου 30 μέτρων και ορίστηκε η διαφάνεια του στο 50%, ώστε να φαίνεται και το κτίριο που εσωκλείει. σελ

124 Εικόνα 98: Έλεγχος υπέρβασης ύψους κτιρίου (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Μια άλλη εφαρμογή πολύ χρήσιμη για τη χωρική ανάλυση είναι η εμφάνιση των χρήσεων ανά όροφο σε κάθε μοντέλο κτιρίου και ο χρωματισμός των ορόφων ανάλογα με τη χρήση. Αυτή η εφαρμογή απαιτεί τη χρήση ενός κανόνα γραμματικής σχήματος, του οποίου τα αποτελέσματα φαίνονται παρακάτω. Εικόνα 99: Απόδοση χρωμάτων για τις διαφορετικές χρήσεις ορόφων κτιρίου (Πηγή: Ιδία επεξεργασία) Ο κανόνας που δημιουργήθηκε ουσιαστικά χωρίζει τις χρήσεις των ορόφων σε τρεις, Εμπορικά καταστήματα, Γραφεία και Κατοικίες. Το κτίριο χωρίζεται σε τέσσερα τμήματα και ο χρήστης έχει τη δυνατότητα να επιλέξει ανάμεσα στις χρήσεις αυτές, οι οποίες απεικονίζονται με διαφορετικό χρώμα, καθώς και να επιλέξει πόσα μέτρα θα είναι ο κάθε όροφος αλλά και πόσους ορόφους θα έχει το κάθε τμήμα. Στο συγκεκριμένο παράδειγμα επιλέχθηκε ο κάθε όροφος να είναι 3 μέτρα το τμήμα 1 να είναι 2 όροφος, το τμήμα 2 να είναι 2, το τμήμα 3 να είναι 2 όροφοι και το τέλος, το σελ