Τρισδιάστατη χαρτογραφική αναπαράσταση αστικών περιοχών με τη χρήση μεταβαλλόμενης προοπτικής: εφαρμογή στη Θεσσαλονίκη

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΑΓΡΟΝΟΜΩΝ ΚΑΙ ΤΟΠΟΓΡΑΦΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΜΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΙ ΣΤΗΝ ΑΝΑΛΥΣΗ, ΣΧΕΔΙΑΣΜΟ & ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΧΩΡΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ Κατεύθυνση: ΚΤΗΜΑΤΟΛΟΓΙΟ & ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΧΩΡΙΚΩΝ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ Μεταπτυχιακή Διατριβή Τρισδιάστατη χαρτογραφική αναπαράσταση αστικών περιοχών με τη χρήση μεταβαλλόμενης προοπτικής: εφαρμογή στη Θεσσαλονίκη Μαρία Αζά Αγρονόμος και Τοπογράφος Μηχανικός Επιβλέπουσα Αλεξάνδρα Κουσουλάκου, Καθηγήτρια ΤΑΤΜ-ΑΠΘ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗ Ιούλιος 2014

Πρόλογος Η μεταπτυχιακή αυτή διατριβή εκπονήθηκε στο πλαίσιο του μεταπτυχιακού προγράμματος «Τεχνικές και Μέθοδοι στην Ανάλυση, Σχεδιασμό & Διαχείριση Χωρικών Δεδομένων» στο Τμήμα Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών της Πολυτεχνικής Σχολής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης. Η εργασία πραγματεύεται τη δημιουργία τρισδιάστατης χαρτογραφικής αναπαράστασης με χρήση μεταβαλλόμενης προοπτικής. Η μεταβαλλόμενη προοπτική χρησιμοποιείται με σκοπό ο χρήστης του χάρτη να βλέπει περιοχές που σε μία κεντρική προβολή δε θα εμφανίζονταν. Αρχικά, στην παρούσα εργασία παρουσιάζονται ορισμένα παραδείγματα μη συμβατικών προβολών για θέαση του περιβάλλοντος χώρου σε χάρτες δύο και τριών διαστάσεων. Στη συνέχεια, με χρήση ελεύθερου λογισμικού από το διαδίκτυο σε συνδυασμό με ένα εμπορικό λογισμικό πραγματοποιείται η δημιουργία μεταβαλλόμενης προοπτικής με τέτοια καμπύλωση στο έδαφος, ώστε να μη φαίνεται ο ορίζοντας και τέλος, η καμπύλωση αυτή εφαρμόζεται στην περιοχή του κέντρου της πόλης της Θεσσαλονίκης. Ευχαριστώ θερμά την κα Αλεξάνδρα Κουσουλάκου, καθηγήτρια του Τμήματος Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών, για την καθοδήγηση, τις χρήσιμες συμβουλές, τις παρατηρήσεις και την υποστήριξή της κατά τη διάρκεια εκπόνησης της εργασίας. Επίσης, ευχαριστώ την καθηγήτρια κα Χρυσούλα Μπούτουρα και την αναπληρώτρια καθηγήτρια κα Μαρία Παπαδοπούλου, μέλη της τριμελούς επιτροπής και για την εμπιστοσύνη τους. Τέλος, θα ήθελα να ευχαριστήσω τις συμφοιτήτριές μου Ευσεβία(Εβίτα) Παπαδοπούλου και Ηλέκτρα Προκοπίου για τη συνεργασία στη διάρκεια του μεταπτυχιακού προγράμματος. I

Περίληψη Η χρήση των χαρτογραφικών προβολών και της προοπτικής με μη συμβατικούς χαρτογραφικά τρόπους, τόσο στις διδιάστατες όσο και στις τρισδιάστατες αναπαραστάσεις, χρησιμοποιείται για να αναδειχθούν και να απεικονιστούν εποπτικότερα γεωχωρικά χαρακτηριστικά ιδιαίτερου ενδιαφέροντος. Στους χάρτες αστικών περιοχών, όπου η πυκνότητα της πληροφορίας είναι μεγάλη, οι χάρτες που «παραμορφώνουν» την γεωμετρία του γεωγραφικού χώρου για να βελτιώσουν την γεωχωρική εποπτεία είναι αρκετά δημοφιλείς. Μία περίπτωση παρόμοιου χάρτη είναι και η τρισδιάστατη αναπαράσταση του αστικού χώρου με τη χρήση μεταβαλλόμενης προοπτικής κατά τέτοιο τρόπο που στην εικονιζόμενη περιοχή δεν φαίνεται καθόλου ο ορίζοντας. Πρόκειται δηλαδή για μια καμπυλωμένη τρισδιάστατη προβολή που επιτρέπει στον αναγνώστη του χάρτη να φαντάζεται ότι στέκεται σε ένα σημείο της πόλης και βλέπει ολόκληρη την υπόλοιπη αστική έκταση χωρίς να εμποδίζεται από τα τρισδιάστατα κτίρια και τη δομή της πόλης. Με τον τρόπο αυτό (καμπυλώνοντας, δηλαδή, το έδαφος), δίνεται η αίσθηση στον θεατή του χάρτη ότι βρίσκεται ταυτόχρονα μέσα στο χώρο της πόλης αλλά και πάνω απ αυτόν, με δυνατότητα κατόπτευσης που πλησιάζει εκείνη ενός 2Δ χάρτη. Στην παρούσα μεταπτυχιακή διατριβή δημιουργείται ένας τέτοιος τρισδιάστατος χάρτης μεταβαλλόμενης προοπτικής για την πόλη της Θεσσαλονίκης, αξιοποιώντας τις δυνατότητες συνδυασμού ελεύθερου διαδικτυακού λογισμικού με ανάλογο εμπορικό. Τη δυνατότητα της προοπτικής «κύρτωσης», που απαιτείται για το σκοπό αυτό, προσέφερε ένα λογισμικό ανοιχτού κώδικα που εφαρμόζει σταδιακή καμπύλωση ψηφιακών μοντέλων εδάφους για χαρτογραφία τριών διαστάσεων. Για τα επιπλέον γεωμετρικά και θεματικά χαρακτηριστικά που απαιτούνται για την τρισδιάστατη αναπαράσταση της πόλης χρησιμοποιήθηκε ένα εμπορικό λογισμικό ΣΓΠ με δυνατότητα κατασκευής και χρήσης χαρτών και επεξεργασίας γεωγραφικών δεδομένων. Στο προϊόν αυτό έγινε η επεξεργασία των τρισδιάστατων κτιρίων και του υπόλοιπου αστικού τοπίου καθώς και η κατασκευή του ψηφιακού μοντέλου εδάφους της πόλης. Μεγάλο μέρος των δεδομένων και πληροφοριών που χρησιμοποιήθηκαν συλλέχθηκαν από το διαδίκτυο. III

Abstract Three-dimensional cartographic representation of urban areas using progressive perspective: application in Thessaloniki The use of cartographic projections and perspective in non-conventional ways, both in two-dimensional and in three-dimensional representations, is suitable for overview and visualization in a more comprehensive way of geospatial features with special interest. In maps of urban areas, where the information density is high, the maps that deform the geometry to improve geospatial surveillance are quite popular. One case of such a map is the three-dimensional representation of the urban area using progressive projection in such a way that in the depicted area the horizon is hardly present. It is a three-dimensional bent projection that allows the map reader to imagine that he/she stands in a place in the city and sees the whole rest of the urban area without being obstructed by the three-dimensional buildings and the city structure. In this way (i.e. by bending the terrain), the viewer of the map has the sense that he/she is both within the city space and above it, with the sight potential approaching that of a 2D map. In this Master Thesis a three-dimensional map of the city of Thessaloniki in progressive perspective is created by exploiting the combination of free web software and respective commercial. The 'bending' perspective capability, required for this purpose, was provided by an open source software that implements gradual bending of digital terrain models for threedimensional mapping. For additional geometric and thematic features required for threedimensional representation of the city a commercial GIS software with the ability to construct and use maps and process geographic data was used. This product was used for processing the three-dimensional buildings and the rest of the urban landscape, and the construction of a digital terrain model of the city. Most of the data and information used were collected from the internet. V

Περιεχόμενα Πρόλογος...Ι Περίληψη... ΙΙΙ Abstract... V Περιεχόμενα... VII Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή... 1 Κεφάλαιο 2 «Εναλλακτικές» Χαρτογραφικές Προβολές Καμπύλωση Εδάφους... 3 2.1. «Εναλλακτικές» προβολές σε διδιάστατες απεικονίσεις... 4 2.2. «Εναλλακτικές» προβολές σε τρισδιάστατες απεικονίσεις... 6 2.3. Παραδείγματα τρισδιάστατων απεικονίσεων με μεταβαλλόμενη προοπτική... 8 Κεφάλαιο 3 Συνδυασμός Ελεύθερου Διαδικτυακού Λογισμικού με ανάλογο Εμπορικό... 11 3.1. Εφαρμογή Terrain Bender... 11 3.2. Λογισμικό πακέτο ArcGIS... 14 Κεφάλαιο 4 Δημιουργία Ψηφιακού Μοντέλου Εδάφους για τη Θεσσαλονίκη... 17 Κεφάλαιο 5 Δημιουργία Καμπυλωμένης Προβολής στο Terrain Bender... 2733 Κεφάλαιο 6 Τρισδιάστατη Αναπαράσταση του Αστικού Χώρου... 39 6.1.Προσθήκη και Επεξεργασία Γεωμετρικών και Θεματικών Χαρακτηριστικών. 39 6.2.Συνδυασμός των Τρισδιάστατων Γεωμετρικών Χαρακτηριστικών με το Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους... 44 6.3. Το Τελικό Προϊόν Η Τρισδιάστατη Απεικόνιση της Θεσσαλονίκης με Μεταβαλλόμενη Προοπτική... 45 Κεφάλαιο 7 Συμπεράσματα, Παρατηρήσεις και Μελλοντικές Κατευθύνσεις... 51 Βιβλιογραφία... 53 VII

Κεφάλαιο 1 Εισαγωγή Η χρήση μεταβαλλόμενης προοπτικής για την τρισδιάστατη χαρτογραφική αναπαράσταση αστικών περιοχών αποτελεί χρήσιμη και ενδιαφέρουσα τεχνική για την χαρτογραφία. Έχει εφαρμογές σε διάφορες κλίμακες και συναντάται ιδιαίτερα στην απεικόνιση αστικών περιοχών όπου η πυκνότητα των γεωμετρικών αλλά και των θεματικών χαρακτηριστικών και συμβόλων είναι μεγάλη και άνισα κατανεμημένη. Η παραμόρφωση του εδάφους με εναλλακτικό τρόπο προβολής εμφανίζεται στη χαρτογραφία από παλαιότερες εποχές όπου η απεικόνιση γινόταν με το χέρι (πχ. χάρτες του Berann) και εξελίσσεται με τη χρήση αλγορίθμων αλλά και έτοιμων εντολών σε λογισμικά προγράμματα. Στη βιβλιογραφία αναφέρονται παραδείγματα «εναλλακτικών» προβολών και τρόπων εφαρμογής τους (Kadmon et al., 1978; Boutoura, 1994; Jenny et al., 2010). Η εφαρμογή Terrain Bender διατίθεται ελεύθερα στο διαδίκτυο και προσφέρει τη δυνατότητα καμπύλωσης ψηφιακών μοντέλων εδάφους. Ο συνδυασμός της εφαρμογής αυτής με ένα άλλο λογισμικό, όπως είναι για παράδειγμα το ευρέως διαδεδομένο εμπορικό λογισμικό ArcGIS, που χρησιμοποιείται για χαρτογραφικές εφαρμογές, μπορεί να οδηγήσει στη δημιουργία μιας τρισδιάστατης απεικόνισης μιας αστικής περιοχής με μια μη συμβατική προβολή. Αντικείμενο της παρούσας μεταπτυχιακής διατριβής αποτελεί η δημιουργία μιας τρισδιάστατης χαρτογραφικής αναπαράστασης μιας αστικής περιοχής με τη χρήση μεταβαλλόμενης προοπτικής. Αναλυτικά η διάρθρωση της εργασίας έχει ως εξής: Μετά την Εισαγωγή ακολουθεί το δεύτερο κεφάλαιο στο οποίο γίνεται μια εισαγωγή για τη μεταβαλλόμενη προβολή και το πώς διαφέρει από την κοινή κεντρική προβολή και 1

Τρισδιάστατη χαρτογραφική αναπαράσταση αστικών περιοχών με τη χρήση μεταβαλλόμενης προοπτικής: εφαρμογή στη Θεσσαλονίκη παρουσιάζονται παραδείγματα μεταβαλλόμενων προβολών τόσο στις δύο όσο και στις τρεις διαστάσεις. Στο τρίτο κεφάλαιο αναφέρονται τα λογισμικά προγράμματα που χρησιμοποιούνται ως εργαλεία για την υλοποίηση της επιθυμητής χαρτογραφικής αναπαράστασης. Περιλαμβάνεται η παρουσίαση του ελεύθερου διαδικτυακού λογισμικού που χρησιμοποιείται στο πλαίσιο της εργασίας για την κατασκευή μεταβαλλόμενης προοπτικής καθώς και το εμπορικό λογισμικό στο οποίο πραγματοποιήθηκαν πολλά βήματα της εργασίας. Στο τέταρτο, πέμπτο και έκτο κεφάλαιο περιγράφονται αναλυτικά τα βήματα που ακολουθήθηκαν για τη δημιουργία της τρισδιάστατης χαρτογραφικής αναπαράστασης με τη χρήση μεταβαλλόμενης προοπτικής στην πόλη της Θεσσαλονίκης, που αποτέλεσε τον αστικό χώρο εφαρμογής του όλου εγχειρήματος. Το τέταρτο κεφάλαιο περιέχει τη διαδικασία για την κατασκευή ενός ψηφιακού μοντέλου εδάφους για τη Θεσσαλονίκη. Στο πέμπτο κεφάλαιο περιγράφεται η δημιουργία καμπύλωσης του ψηφιακού μοντέλου εδάφους μέσω του ελεύθερου διαδικτυακού λογισμικού και το έκτο κεφάλαιο περιγράφει την εναπομένουσα διαδικασία μέχρι την εξαγωγή του τελικού προϊόντος. Η διαδικασία αυτή περιλαμβάνει την προσθήκη και επεξεργασία γεωμετρικών και θεματικών χαρακτηριστικών και τον τρόπο με τον οποίο συνδυάζονται με το καμπυλωμένο ψηφιακό μοντέλο εδάφους, ώστε να προκύψει η τρισδιάστατη αναπαράσταση της πόλης. Στο έβδομο και τελευταίο κεφάλαιο γίνεται ανακεφαλαίωση των όσων έγιναν στην εργασία, επισήμανση κάποιων παρατηρήσεων και εξαγωγή ορισμένων συμπερασμάτων. Τα συμπεράσματα αφορούν στα σημαντικότερα σημεία της εργασίας και στις προτάσεις για μελλοντικές εργασίες. 2

Κεφάλαιο 2 «Εναλλακτικές» Χαρτογραφικές Προβολές Καμπύλωση Εδάφους Χαρτογραφικές προβολές Χάρτης είναι η αναπαράσταση του γήινου χώρου σε δύο διαστάσεις. Χαρτογραφική προβολή είναι ο τρόπος μεταφοράς της τρισδιάστατης Γης στον επίπεδο χάρτη. Υπάρχουν άπειρες δυνατότητες για την απεικόνιση του καννάβου των μεσημβρινών και των παραλλήλων της Γης σε ένα επίπεδο. Εξαρτώνται από την αναπτυκτή επιφάνεια που θα επιλεγεί για την προβολή, από τη θέση στο χώρο που θα έχει η αναπτυκτή επιφάνεια σε σχέση με τον άξονα περιστροφής της γης και από άλλες γεωμετρικές ιδιότητες που επιθυμείται να έχει ο χάρτης (Λιβιεράτος, 1988). Με άλλα λόγια, οι προβολές ακολουθούν συγκεκριμένους μαθηματικούς κανόνες και εφαρμόζονται με τρόπο που διατηρεί συγκεκριμένα γεωμετρικά χαρακτηριστικά ή και προβάλλει στοιχεία που επιθυμείται να τονιστούν. Στην Εικόνα 2.1 παρουσιάζονται τρία παραδείγματα χαρτογραφικών προβολών. Εικόνα 2.1. Παραδείγματα χαρτογραφικών προβολών: α) Ημιτονοειδής (Sinusoidal ή Samson-Flamsteed), β) Ψευδοκωνική Bonne και γ) Εγκάρσια Μερκατορική (Λιβιεράτος, 1988; Παπαδοπούλου, 2006) 3

Τρισδιάστατη χαρτογραφική αναπαράσταση αστικών περιοχών με τη χρήση μεταβαλλόμενης προοπτικής: εφαρμογή στη Θεσσαλονίκη Για τη βελτίωση της γεωχωρικής εποπτείας και την ανάδειξη χαρακτηριστικών ιδιαίτερου ενδιαφέροντος χρησιμοποιούνται κάποιες φορές «εναλλακτικοί» τρόποι προβολής προσφέροντας παραμόρφωση της γεωμετρίας, κυρίως σε περιοχές με μεγάλη πληροφορία. Παραδείγματα τέτοιων χαρτών συναντώνται για απεικόνιση τόσο στις δύο όσο και στις τρεις διαστάσεις. 2.1. «Εναλλακτικές» προβολές σε διδιάστατες απεικονίσεις Η ανάγκη χαρτογραφικής απεικόνισης περιοχών με μεγάλο όγκο δεδομένων οδήγησε στην ανακάλυψη και χρήση μη συμβατικών χαρτογραφικών προβολών. Στην απεικόνιση σε δύο διαστάσεις αστικών περιοχών μεγάλης κλίμακας η εφαρμογή τους είναι εξαιρετικά χρήσιμη. Η πυκνότητα των γεωμετρικών και θεματικών χαρακτηριστικών είναι μεγάλη και συνήθως δεν κατανέμεται ομοιόμορφα σε όλη τη χαρτογραφούμενη περιοχή. Η παραμόρφωση του εδάφους επιτρέπει την οπτικοποίηση του μεγάλου αυτού όγκου δεδομένων. Ορισμένες από τις πιο γνωστές τεχνικές παραμόρφωσης είναι η πολυεστιακή απεικόνιση (polyfocal display) και η απεικόνιση τύπου fisheye (fisheye view) (url 1). Είναι σημαντικό να αναφερθεί ότι στις απεικονίσεις αυτές μεγεθύνεται μία περιοχή που επιθυμείται να προβληθεί περισσότερο χωρίς όμως να χάνεται η συνοχή στην υπόλοιπη περιοχή που χαρτογραφείται (Boutoura et al., 1999). Στις παρακάτω εικόνες εμφανίζονται ορισμένα παραδείγματα «εναλλακτικών» προβολών στις δύο διαστάσεις, όπως είναι ο χάρτης του 1572 των Braun και Hoggenberg που απεικονίζει το Στρασβούργο (Argentoratum) με προβολή fisheye (Boutoura et al., 2012) (Εικ. 2.2). 4 Εικόνα 2.2. Χάρτης του Στρασβούργου (Argentoratum) με προβολή τύπου fisheye view των Braun και Hoggenberg, 1572 (Boutoura et al., 2012)

Κεφάλαιο 2: «Εναλλακτικές» Χαρτογραφικές Προβολές Καμπύλωση Εδάφους Αργότερα, η Αυτοματοποιημένη Χαρτογραφία προσέφερε τα μέσα για να κατασκευαστούν «εστιασμένοι» χάρτες (focal maps), όπως αυτός στην Εικόνα 2.3 των Kadmon και Schlomi του 1978 και οι απεικονίσεις της Θεσσαλονίκης της Μπούτουρα του 1994 στην Εικόνα 2.4. Εικόνα 2.3. «Πολυεστιασμένος» (poly-focal) παγκόσμιος χάρτης (Kadmon and Schlomi, 1978) Εικόνα 2.4. Παραδείγματα «εστιασμένων» αναπαραστάσεων (mono-focal και polyfocal) της πόλης της Θεσσαλονίκης (Boutoura, 1994) 5

Τρισδιάστατη χαρτογραφική αναπαράσταση αστικών περιοχών με τη χρήση μεταβαλλόμενης προοπτικής: εφαρμογή στη Θεσσαλονίκη 2.2. «Εναλλακτικές» προβολές σε τρισδιάστατες απεικονίσεις Η προβολή σε έναν τριών διαστάσεων χάρτη είναι μια γραφική μεταβλητή εξίσου σημαντική με το φωτισμό, την υφή και τα άλλα σύμβολα που περιλαμβάνει. Η χρήση «εναλλακτικών» προβολών επιτρέπει την απεικόνιση συγκεκριμένων χαρακτηριστικών του εδάφους με τρόπο πιο εποπτικό και αποτελεσματικό σε σχέση με την κοινή κεντρική προβολή. Η προβολή του τρισδιάστατου χώρου σε διδιάστατο χώρο μέσω ευθειών που διέρχονται από το κέντρο προβολής ονομάζεται κεντρική προβολή (Πατιάς, 1991). Είναι η προβολή που χρησιμοποιείται πιο συχνά δεδομένου ότι είναι παρόμοια με τον τρόπο που το ανθρώπινο μάτι ή μια φωτογραφική μηχανή καταγράφει το περιβάλλον. (Εικ. 2.5) Εικόνα 2.5. Κεντρική προβολή (Imhof, 1963) Με τη χρήση της κεντρικής προβολής, όμως, τα στοιχεία που βρίσκονται στο προσκήνιο εμποδίζουν τη θέαση των στοιχείων στο φόντο. Ένας τρόπος για να μη συμβαίνει αυτό είναι η χρήση μεταβαλλόμενης γωνίας θέασης (μεταβαλλόμενη προοπτική progressive perspective). Όταν επιλέγεται μία προβολή κεντρικής προοπτικής με μια επίπεδη γωνία θέασης, ένας ορίζοντας σχηματίζεται στο βάθος και μια ενιαία επίπεδη γωνία θέασης ισοπεδώνει το σύνολο του εδάφους και ως εκ τούτου συμπιέζει τα στοιχεία στο πρώτο πλάνο. Η προοδευτική προβολή λύνει αυτό το πρόβλημα με τη σταδιακή μεταβολή της γωνίας θέασης από απότομη στο πρώτο πλάνο σε επίπεδη στο φόντο.(url 2) Για την ψηφιακή εφαρμογή μεταβαλλόμενης κεντρικής προβολής μία προσέγγιση είναι η χρήση παρεμβολής (Jenny, 2004). Σε αυτήν συνδυάζεται η γεωμετρία δύο φωτογραφικών μηχανών κεντρικής προοπτικής. Η πρώτη χρησιμοποιείται για την κάτω ζώνη της εικόνας, για παράδειγμα τα σημεία στο προσκήνιο (foreground) και η δεύτερη για την επάνω ζώνη, τα σημεία στο φόντο (background). Για τα σημεία στη μέση παρεμβάλλονται παράμετροι μιας ενδιάμεσης κάμερας. (Εικ. 2.6) (Jenny et al., 2010) 6

Κεφάλαιο 2: «Εναλλακτικές» Χαρτογραφικές Προβολές Καμπύλωση Εδάφους Εικόνα 2.6. Μεταβαλλόμενη κεντρική προβολή με παρεμβολή (Jenny et al., 2010) Η μεταβαλλόμενη προοπτική μπορεί να επιτευχθεί με καμπύλωση του εδάφους (Jenny et al., 2010). Με αυτό τον τρόπο προκαλείται παραμόρφωση της επιφάνειας. Με τη σταδιακή κάμψη, οι τρισδιάστατοι χάρτες αποκτούν βάθος στην εμφάνιση και τα στοιχεία του τοπίου στο προσκήνιο παρεμποδίζονται λιγότερο. Το αποτέλεσμα είναι παρόμοιο με τον τρόπο με τον οποίο ένας άνθρωπος αντιλαμβάνεται το τοπίο, πρώτα κοιτάζοντας ίσια προς τα κάτω και, στη συνέχεια, σηκώνοντας το βλέμμα του προς τον ορίζοντα. (Εικ. 2.7) Εικόνα 2.7. Καμπύλωση του εδάφους για επίτευξη μεταβαλλόμενης προοπτικής (Jenny et al., 2010) Εκτός από την μεταβαλλόμενη προβολή υπάρχουν και άλλα ήδη «εναλλακτικών» προβολών που βοηθούν στην καλύτερη εποπτεία ιδιαίτερων στοιχείων του εδάφους. 7

Τρισδιάστατη χαρτογραφική αναπαράσταση αστικών περιοχών με τη χρήση μεταβαλλόμενης προοπτικής: εφαρμογή στη Θεσσαλονίκη Τέτοιες είναι η προβολή fisheye, η προβολή «rubber» (Εικ. 2.8) και η προβολή κυκλικού τομέα (circle section). (βλ. Jenny, 2004) Εικόνα 2.8. Παράδειγμα προβολής «Rubber». Οι διαστάσεις του ηφαιστείου Villarica έχουν μεγαλώσει υπερβολικά γιατί το ηφαίστειο είναι το σημαντικότερο χαρακτηριστικό της πόλης Pucón στη Χιλή (Königs, 2004) 2.3. Παραδείγματα τρισδιάστατων απεικονίσεων με μεταβαλλόμενη προοπτική Η λογική της μεταβαλλόμενης προβολής είναι οικεία στις εικαστικές τέχνες από πολύ παλιά. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί ο πίνακας της Εικόνας 2.9. Ο πίνακας του Ολλανδού Carel Fabritius από το 1652, περίοδο άνθησης της λεγόμενης μεγάλης ζωγραφικής, απεικονίζει άποψη της πόλης του Ντελφτ με διαφορετική προοπτική, που αποτελεί προσομοίωση ή/και αποτέλεσμα χρήσης παραμορφωτικών φακών. Η αλλοίωση της γεωμετρίας του περιβάλλοντος χώρου δημιουργεί την αίσθηση πανοραμικής θέας. Εικόνα 2.9. Άποψη του Delft, Carel Fabritius, 1652 8

Κεφάλαιο 2: «Εναλλακτικές» Χαρτογραφικές Προβολές Καμπύλωση Εδάφους Εικόνα 2.13. Άποψη του Μανχάταν ξεκινώντας από το ύψος της 3 ης λεωφόρου με την 7 η οδό (url 5) 9

Τρισδιάστατη χαρτογραφική αναπαράσταση αστικών περιοχών με τη χρήση μεταβαλλόμενης προοπτικής: εφαρμογή στη Θεσσαλονίκη Εικόνα 2.14. Άποψη του Μανχάταν ξεκινώντας από τη διασταύρωση της 3 ης λεωφόρου με την 35 η οδό (url 5) 10

Κεφάλαιο 3 Συνδυασμός Ελεύθερου Διαδικτυακού Λογισμικού με ανάλογο Εμπορικό Η κατασκευή μιας προβολής μέσω προγραμματισμού στον υπολογιστή είναι μια απαιτητική διαδικασία. Η δημιουργία αλγορίθμου για μεταβαλλόμενη προβολή μπορεί να είναι ακόμη πιο δύσκολη διαδικασία από αυτή που απαιτείται για την απλή κεντρική προβολή αφού ο χρήστης πρέπει να ορίσει περισσότερες παραμέτρους όπως για παράδειγμα τις δύο γωνίες κλίσεις για την κάμερα και ίσως και δύο υψόμετρα για την κάμερα, επίσης. Μια εναλλακτική λύση είναι η χρήση υπαρχουσών εφαρμογών που προσφέρουν τη δυνατότητα εφαρμογής μεταβαλλόμενης προοπτικής σε κατάλληλα υπόβαθρα. Στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας προτιμάται η δεύτερη λύση, η αναζήτηση ενός τρόπου για τη χρήση μεταβαλλόμενης προοπτικής μέσω ενός λογισμικού ή συνδυασμού λογισμικών τα οποία μάλιστα χρησιμοποιούνται σε χαρτογραφικές εφαρμογές. Αρχικά, ελέγχονται οι δυνατότητες που προσφέρουν γνωστά λογισμικά τόσο εμπορικά (ArcGIS, AutoCAD Map 3D) όσο και ελεύθερα (QGIS) και στη συνέχεια γίνεται αναζήτηση στο διαδίκτυο προκειμένου να βρεθούν αν υπάρχουν προγράμματα και ποια είναιαυτά που προσφέρονται για την καμπύλωση εδάφους. Μέσω της αναζήτησης ανακαλύπτεται η εφαρμογή Terrain Bender που δίνει τη δυνατότητα εφαρμογής μεταβαλλόμενης προοπτικής σε ψηφιακά μοντέλα εδάφους (ΨΜΕ), δηλαδή στην ψηφιακή αναπαράσταση του τρισδιάστατου χώρου της περιοχής μελέτης. Για τα υπόλοιπα στοιχεία που απαιτούνται για την τρισδιάστατη απεικόνιση της πόλης της Θεσσαλονίκης χρησιμοποιείται το εμπορικό λογισμικό πακέτο ArcGIS. 3.1. Εφαρμογή Terrain Bender Το Terrain Bender είναι ένα λογισμικό ανοιχτού κώδικα που διατίθεται δωρεάν στο διαδίκτυο μέσω της ιστοσελίδας www.terraincartography.com/terrainbender. Πρόκειται 11

Τρισδιάστατη χαρτογραφική αναπαράσταση αστικών περιοχών με τη χρήση μεταβαλλόμενης προοπτικής: εφαρμογή στη Θεσσαλονίκη για ένα πρόγραμμα που εφαρμόζει σταδιακή καμπύλωση ψηφιακών μοντέλων εδάφους για χαρτογραφία τριών διαστάσεων (3D cartography). Δημιουργήθηκε από τους Helen Jenny και Bernhard Jenny, του Πανεπιστημίου του Όρεγκον των Η.Π.Α. (Oregon State University) στο Ινστιτούτο Χαρτογραφίας και Γεωπληροφορικής του Ομοσπονδιακού Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Ζυρίχης (Institute of Cartography and Geoinformation, ETH Zurich. H.&B.Jenny, 2009-2011). Το Terrain Bender προσφέρει διαδραστικά εργαλεία για την προσθήκη μιας καμπυλωμένης βάσης σε ένα ψηφιακό μοντέλο εδάφους. Ο χρήστης αλληλεπιδρά για τη διαμόρφωση μιας βάσης εδάφους. Οι τιμές του υψομέτρου του μοντέλου εδάφους και αυτές βάσης εδάφους συνδυάζονται και δημιουργείται ένα παραμορφωμένο μοντέλο εδάφους. (Εικ. 3.1) (Jenny et al., 2010) Εικόνα 3.1. Λογική καμπύλωσης στο Terrain Bender (url 6) Η εφαρμογή επιτρέπει την εισαγωγή και εξαγωγή γεωαναφερμένων ψηφιακών μοντέλων εδάφους 2,5 διαστάσεων (βλ. Turner, 1997). Αυτό σημαίνει ότι ενώ οι τιμές του υψομέτρου αλλάζουν για να δημιουργηθεί μια μεταβαλλόμενη προοπτική, οι συντεταγμένες Χ και Υ παραμένουν γεωαναφερμένες καθιστώντας δυνατό το συνδυασμό του παραμορφωμένου μοντέλου με διανυσματικά επίπεδα ή γεωαναφερμένες εικόνες raster, χρησιμοποιώντας για παράδειγμα ένα λογισμικό GIS. (Jenny et al., 2010) Η εφαρμογή Terrain Bender είναι γραμμένη σε γλώσσα προγραμματισμού Java και απαιτείται να είναι εγκατεστημένη στον υπολογιστή για τη λειτουργία της. Τα ψηφιακά μοντέλα εδάφους που δέχεται για επεξεργασία πρέπει να είναι αποκλειστικά και μόνο σε μορφή ESRI ASCII grid (*.asc). (url 7) Προσφέρεται ένα απλό και εύχρηστο περιβάλλον για τον χρήστη. Στα δεξιά βρίσκονται τα εργαλεία για καμπύλωση, έμφαση αναγλύφου, σκίαση και χρωματισμό του ψηφιακού μοντέλου εδάφους. Επίσης υπάρχουν εργαλεία για την μετακίνηση του εμφανιζόμενου μοντέλου εδάφους και επιλογές για τις ρυθμίσεις κάμερας (πλάγια άποψη, κυλινδρική κλπ.). (Εικ. 3.2) 12

Κεφάλαιο 3:Συνδυασμός Ελεύθερου Διαδικτυακού Λογισμικού με ανάλογο Εμπορικό Εικόνα 3.2. Περιβάλλον Terrain Bender Με την εισαγωγή ενός ψηφιακού μοντέλου εδάφους σε μορφή.asc μπορεί να ξεκινήσει η επεξεργασία του. Στο γράφημα καμπύλωσης, στα δεξιά, δίνεται η δυνατότητα προσθαφαίρεσης σημείων και μετακίνησή τους με σκοπό την αλλαγή στην καμπύλωση του εδάφους. Στην Εικόνα 3.3 εμφανίζονται μερικά παραδείγματα καμπύλωσης ενός ψηφιακού μοντέλου εδάφους. Εικόνα 3.3. Παραδείγματα καμπύλωσης του εδάφους στο Terrain Bender Άλλη δυνατότητα που προσφέρεται στο πρόγραμμα είναι η Vertical Exaggeration (Κατακόρυφη Έμφαση) για έμφαση στο ανάγλυφο. Το ανάγλυφο γίνεται περισσότερο ή λιγότερο έντονο ανάλογα με το τι θέλει να αποδώσει ο χρήστης. Επιπλέον, μπορεί να γίνει ο έλεγχος της θέσης από την οποία γίνεται η θέαση του εδάφους, των παραμέτρων σκίασης και μπορεί, επίσης, να γίνει χρωματισμός του εδάφους ανάλογα με το υψόμετρο, όπως φαίνεται παρακάτω στην Εικόνα 3.4.(url 8) 13

Τρισδιάστατη χαρτογραφική αναπαράσταση αστικών περιοχών με τη χρήση μεταβαλλόμενης προοπτικής: εφαρμογή στη Θεσσαλονίκη 14 Εικόνα 3.4. Εργαλεία σκίασης και χρωματισμού του μοντέλου εδάφους 3.2. Λογισμικό πακέτο ArcGIS Για τα επιπλέον γεωμετρικά και θεματικά χαρακτηριστικά που απαιτούνται για την τρισδιάστατη αναπαράσταση της πόλης χρησιμοποιείται ένα εμπορικό λογισμικό Συστημάτων Γεωγραφικών Πληροφοριών με δυνατότητα κατασκευής και χρήσης χαρτών και επεξεργασίας γεωγραφικών δεδομένων. Στο προϊόν αυτό γίνεται η επεξεργασία των τρισδιάστατων κτιρίων και του υπόλοιπου αστικού τοπίου καθώς και η κατασκευή του ψηφιακού μοντέλου εδάφους της πόλης. Συγκεκριμένα, το λογισμικό που χρησιμοποιείται κατά κύριο λόγο είναι το λογισμικό πακέτο ArcGIS. Το λογισμικό ArcGIS, της εταιρείας ESRI (Environmental Systems Research Institute), είναι ευρέως διαδεδομένο τόσο στην Ελληνική όσο και την παγκόσμια αγορά. Χρησιμοποιείται κυρίως σαν Σύστημα Γεωγραφικών Πληροφοριών (GIS) αλλά εξυπηρετεί και χαρτογραφικές εφαρμογές. Το ArcMap αποτελεί μια εφαρμογή του ArcGIS που σχετίζεται και με χάρτες (όπως υποδηλώνει και το όνομα). Πιο συγκεκριμένα το ArcMap δίνει τη δυνατότητα να δημιουργηθούν χάρτες δύο διαστάσεων από επίπεδα χωρικής πληροφορίας, να αναλυθούν χωρικές σχέσεις και να επιλεγούν μέσα από αναζητήσεις χωρικά και μη στοιχεία. Επίσης, μπορούν να σχεδιαστούν και να δημιουργηθούν διαφορετικές απεικονίσεις ενός χάρτη, αλλάζοντας χρώματα και συμβολισμούς. Όλες αυτές οι δυνατότητες, καθώς και πολλές άλλες, ενεργοποιούνται είτε μέσω των διάφορων μενού είτε μέσω των εργαλείων είτε με κλικ πάνω στα περιεχόμενα του πίνακα περιεχομένων. Το ArcScene αποτελεί μια άλλη εφαρμογή του ArcGIS. Η εφαρμογή αυτή προσφέρει στο χρήστη τη δυνατότητα να δει δεδομένα σε τρισδιάστατη μορφή, από οποιαδήποτε οπτική γωνία, και να «πετάξει» εικονικά πάνω από αυτά. Επίσης, ο χρήστης μπορεί να προσδιορίσει περιοχές που φαίνονται από κάποια δοσμένα σημεία ή να φτιάξει γραμμές ορατότητας (μεταξύ σημείων). Τέλος, μπορεί να δημιουργήσει χάρτες κλίσεων και

Κεφάλαιο 3:Συνδυασμός Ελεύθερου Διαδικτυακού Λογισμικού με ανάλογο Εμπορικό προσανατολισμού εδαφών, μηκοτομές και να ορίσει το υψόμετρο διαφόρων σημείων σε κάποια επιφάνεια. 15

Κεφάλαιο 4 Δημιουργία Ψηφιακού Μοντέλου Εδάφους για τη Θεσσαλονίκη Για την κατασκευή του τρισδιάστατου χάρτη μεταβαλλόμενης προοπτικής για την πόλη της Θεσσαλονίκης απαιτείται, αρχικά, η δημιουργία ενός Ψηφιακού Μοντέλου Εδάφους για την πόλη. Το Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους που θα δημιουργηθεί θα εισαχθεί τη συνέχεια στην εφαρμογή του Terrain Bender με σκοπό να γίνει η κάμψη του. Για τη δημιουργία ενός Ψηφιακού Μοντέλου Εδάφους για την περιοχή του δήμου Θεσσαλονίκης αναζητήθηκαν στοιχεία που θα παρέχουν υψομετρική πληροφορία. Μία πηγή πληροφοριών που χρησιμοποιείται σε πρώτη φάση είναι η διαδικτυακή πύλη των συστημάτων γεωγραφικών πληροφοριών του Δήμου Θεσσαλονίκης. Το χαρτογραφικό portal του Δήμου Θεσσαλονίκης βρίσκεται στην ηλεκτρονική διεύθυνση http://gis.thessaloniki.gr/ και προσφέρει πληροφορίες για γεωδαιτικά σημεία αναφοράς, πράξεις εφαρμογής, όρους δόμησης κι άλλα στοιχεία που έχει στη διάθεσή του ο δήμος καθώς και πληροφορίες πλοήγησης (Εικ. 4.1). 17

Τρισδιάστατη χαρτογραφική αναπαράσταση αστικών περιοχών με τη χρήση μεταβαλλόμενης προοπτικής: εφαρμογή στη Θεσσαλονίκη Εικόνα 4.1. Χαρτογραφικό portal Δήμου Θεσσαλονίκης (url 9) Τα υψομετρικά σημεία που χρειάζονται για την κατασκευή του ψηφιακού μοντέλου εδάφους λαμβάνονται από τις πληροφορίες που παρέχει το portal για τα Reperes. Από το μενού στα αριστερά επιλέγονται τα «Σημεία Ενδιαφέροντος» και στη συνέχεια τα «Γεωδαιτικά Σημεία Αναφοράς». Με την επιλογή «Reperes» εμφανίζονται όλα τα Reperes της περιοχής με τους κωδικούς τους. (Εικ. 4.2) 18 Εικόνα 4.2. Εμφάνιση σημείων Reperes (url 9)

Κεφάλαιο 4:Δημιουργία Ψηφιακού Μοντέλου Εδάφους για τη Θεσσαλονίκη Επιλέγοντας κάθε σημείο αριστερά στο μενού εμφανίζεται το υψόμετρό του και με δεξί κλικ πάνω στο σημείο στο χάρτη εμφανίζονται οι καρτεσιανές συντεταγμένες του (Χ,Υ) στο Ελληνικό Γεωδαιτικό Σύστημα Αναφοράς του 1987 (ΕΓΣΑ 87). (Εικ. 4.3) Εικόνα 4.3. Εμφάνιση συντεταγμένων (url 9) Έγινε η συλλογή συντεταγμένων Χ,Υ,Ζ για περίπου 150 σημεία. Στη συνέχεια μετά τις πληροφορίες αυτές ακολουθεί η δημιουργία ενός ψηφιακού μοντέλου εδάφους με τη χρήση του προγράμματος ArcGIS. Συγκεκριμένα, στο περιβάλλον του ArcMap (έκδοση 9.3) γίνεται η δημιουργία νέων γεωγραφικών χαρακτηριστικών (σημείων) με την πληκτρολόγηση των συντεταγμένων Χ,Υ για κάθε σημείο και δίνεται το υψόμετρό τους (Εικ. 4.4). Σημειώνεται πώς πριν από την έναρξη της δημιουργίας οποιουδήποτε γεωγραφικού χαρακτηριστικού για την παρούσα εργασία έχει οριστεί στο ArcGIS ως σύστημα αναφοράς το ΕΓΣΑ 87 (GGRS87 / Greek Grid). Στο σύστημα αυτό αναφέρονται όλα τα στοιχεία στο εξής. 19

Τρισδιάστατη χαρτογραφική αναπαράσταση αστικών περιοχών με τη χρήση μεταβαλλόμενης προοπτικής: εφαρμογή στη Θεσσαλονίκη Εικόνα 4.4. Δημιουργία σημείων με Χ,Υ,Ζ συντεταγμένες Η Θεσσαλονίκη είναι παραθαλάσσια πόλη. Επομένως, είναι σαφές ότι υπάρχει μια ακτογραμμή στην οποία το υψόμετρο θα είναι μηδενικό (μηδενικό θεωρείται το υψόμετρο στην επιφάνεια της θάλασσας). Για την προσθήκη σημείων που σχηματίζουν την ακτογραμμή της πόλης, χρησιμοποιήθηκε και πάλι το χαρτογραφικό portal του Δήμου Θεσσαλονίκης. Από εκεί συγκεντρώθηκαν οι συντεταγμένες Χ,Υ των σημείων που βρίσκονται κατά μήκος της ακτογραμμής και στη συνέχεια προστέθηκαν τα σημεία αυτά στο ArcMap (σε ξεχωριστό feature class από τα υπόλοιπα σημεία). Το υψόμετρο Ζ για όλα αυτά τα σημεία είναι μηδέν (0).(Εικ. 4.5) 20

Κεφάλαιο 4:Δημιουργία Ψηφιακού Μοντέλου Εδάφους για τη Θεσσαλονίκη Εικόνα 4.5. Προσθήκη σημείων ακτογραμμής με μηδενικό υψόμετρο Όλα τα σημεία που συγκεντρώνονται από το portal δεν είναι αρκετά για να καλύψουν την επιθυμητή επιφάνεια και να δημιουργήσουν ένα καλό ψηφιακό μοντέλο εδάφους. Για το λόγο αυτό αναζητείται και επιπλέον πηγή πληροφοριών για υψομετρικά σημεία. Χρησιμοποιούνται, λοιπόν, Ψηφιακά Μοντέλα Επιφάνειας (Digital Surface Models - DSM) του Κτηματολογίου. Τα DSM εισάγονται ως αρχεία raster στο περιβάλλον του ArcMap. Επιλέγονται πάνω σε αυτά σημεία που βρίσκονται πάνω στο έδαφος και με δεξί κλικ και την εντολή «Identify» εμφανίζεται το υψόμετρο κάθε σημείου ως τιμή στο «pixel value». (Εικ. 4.6) 21

Τρισδιάστατη χαρτογραφική αναπαράσταση αστικών περιοχών με τη χρήση μεταβαλλόμενης προοπτικής: εφαρμογή στη Θεσσαλονίκη Εικόνα 4.6. Προσθήκη σημείων από δορυφορικές κτηματολογίου Στο υπάρχον σημειακό feature class (El_Points) προστίθενται νέα σημεία τα οποία καλύπτουν την ευρύτερη περιοχή του κέντρου της Θεσσαλονίκης και παράλληλα γίνεται πύκνωση στα ήδη υπάρχοντα υψομετρικά σημεία. Στην Εικόνα 4.7 φαίνεται η κατανομή των σημείων στην πόλη. Εικόνα 4.7. Πύκνωση υψομετρικών σημείων για τη δημιουργία ΨΜΕ 22

Κεφάλαιο 4:Δημιουργία Ψηφιακού Μοντέλου Εδάφους για τη Θεσσαλονίκη Πλέον υπάρχει ικανοποιητικός αριθμός υψομετρικών σημείων για τη δημιουργία ψηφιακού μοντέλου εδάφους. Τα πιο συνηθισμένα Ψηφιακά Μοντέλα Εδάφους δημιουργούνται χρησιμοποιώντας το μοντέλο ΤΙΝ (Triangular Irregular Network), όπου η επιφάνεια του εδάφους προσεγγίζεται με τρίγωνα. Είναι ψηφιακές δομές δεδομένων, που χρησιμοποιούνται στα Συστήματα Γεωγραφικών Πληροφοριών για την απεικόνιση επιφανειών. Τα ΤΙΝ μπορούν να προκύψουν από οποιοδήποτε σύνολο σημείων που περιέχει πληροφορία για το υψόμετρο, προσαρμόζονται εύκολα στις ανωμαλίες του εδάφους και αναπαριστούν συνεχείς επιφάνειες. (url 11) Για τη δημιουργία ενός ΤΙΝ στην περιοχή μελέτης, χρησιμοποιείται το εργαλείο 3D Analyst του ArcScene (έκδοση 9.3). Αρχικά, δημιουργείται μια εικόνα τύπου raster με τις εντολές Interpolate to Raster > Inverse Distance Weighted... όπου επιλέγονται τα σημεία με την υψομετρική πληροφορία και η μεταβλητή/στήλη με τα υψόμετρα Ζ (Εικ. 4.8). Η τεχνική Αντίστροφης Σταθμισμένης Απόστασης (Inverse Distance Weighted - IDW) χρησιμοποιείται κατόπιν για την παρεμβολή σε πλέγμα κανονικού καννάβου, ώστε να δημιουργηθεί ψηφιδωτό (raster) αρχείο από τα αρχικά σημεία τυχαίας κατανομής του TIN. (url 12). Εικόνα 4.8. Ρυθμίσεις δημιουργίας IDW Raster από υψομετρικά σημεία Στη συνέχεια, πάλι μέσα από το μενού του 3D Analyst σχηματίζονται ισοϋψείς καμπύλες με τις εντολές Surface Analysis > Contour, όπου επιλέγεται η ψηφιδωτή επιφάνεια που δημιουργήθηκε προηγουμένως και καθορίζεται η ισοδιάσταση των ισοϋψών καμπύλων (Εικ. 4.9). 23

Τρισδιάστατη χαρτογραφική αναπαράσταση αστικών περιοχών με τη χρήση μεταβαλλόμενης προοπτικής: εφαρμογή στη Θεσσαλονίκη Εικόνα 4.9. Ρυθμίσεις δημιουργίας ισοϋψών καμπύλων Έπειτα, μέσω της εντολής Create/Modify TIN > Create TIN from Features..., ανοίγει το παρακάτω παράθυρο (Εικ. 4.10). Μέσω του παραθύρου αυτού, μπορούν να επιλεγούν τα επίπεδα (layers) που θα χρησιμοποιηθούν για τη δημιουργία του ΤΙΝ. Επιλέγονται τόσο οι ισοϋψείς καμπύλες όσο και τα σημεία που ορίζουν την ακτογραμμή και έχουν μηδενικό υψόμετρο. Εικόνα 4.10. Ρυθμίσεις δημιουργίας ΤΙΝ Ύστερα από δοκιμές, προκύπτει ότι η πιο ρεαλιστική απεικόνιση του εδάφους της περιοχής μελέτης γίνεται με τη δημιουργία ισοϋψών καμπύλων με ισοδιάσταση 2μ. Το 24

Κεφάλαιο 4:Δημιουργία Ψηφιακού Μοντέλου Εδάφους για τη Θεσσαλονίκη ΤΙΝ που δημιουργείται και χρησιμοποιείται και στα επόμενα βήματα της διαδικασίας φαίνεται στην Εικόνα 4.11. Εικόνα 4.11. Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους μορφής ΤΙΝ για τη Θεσσαλονίκη Όπως αναφέρθηκε στο προηγούμενο κεφάλαιο (Κεφ. 3.1) η εφαρμογή Terrain Bender δέχεται μόνο αρχεία που είναι σε μορφή ESRI ASCII grid (*.asc). Επομένως, το Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους που κατασκευάστηκε για τη Θεσσαλονίκη θα πρέπει να μετατραπεί από αρχείο ΤΙΝ στην κατάλληλη μορφή. Η διαδικασία που ακολουθείται βασίζεται στα εργαλεία μετατροπής της εργαλειοθήκης ArcToobox. Σε πρώτη φάση, το ΤΙΝ μετατρέπεται σε επιφάνεια της μορφής Raster με την επιλογή διαδοχικά των εντολών: 3D Analyst Tools > Conversion > From TIN > TIN to Raster. (Εικ.4.12) 25

Τρισδιάστατη χαρτογραφική αναπαράσταση αστικών περιοχών με τη χρήση μεταβαλλόμενης προοπτικής: εφαρμογή στη Θεσσαλονίκη Εικόνα 4.12. Ρυθμίσεις δημιουργίας Rasterαπό ΤΙΝ Στη συνέχεια, με την επιλογή διαδοχικά των εντολών: Conversion Tools > From Raster > Raster to ASCII, το αρχείο Raster μετατρέπεται σε αρχείο της μορφής ESRI ASCII grid (*.asc). (Εικ. 4.13) Εικόνα 4.13. Ρυθμίσεις δημιουργίας αρχείου ESRI ASCII grid από αρχείο Raster Τώρα υπάρχει ένα αρχείο ASCII (*.asc) έτοιμο να εισαχθεί στο πρόγραμμα Terrain Bender. 26

Κεφάλαιο 5 Δημιουργία Καμπυλωμένης Προβολής στο Terrain Bender Το πρόγραμμα Terrain Bender επιτρέπει τη δημιουργία μοντέλων εδάφους με μεταβαλλόμενη προοπτική. Το ψηφιακό μοντέλο εδάφους που δημιουργείται για τη Θεσσαλονίκη (βλ. Κεφ. 4) μεταφέρεται στο Terrain Bender για να γίνει η κύρτωσή του, ώστε να επιτευχθεί η επιθυμητή, με βάση το σκοπό της εργασίας, μορφή. Στο περιβάλλον του προγράμματος εισάγεται το ψηφιακό αρχείο του εδάφους σε μορφή ASCII. Στη συνέχεια, γίνονται δοκιμές για καμπύλωση του εδάφους με την μετακίνηση και προσθαφαίρεση των ακραίων και ενδιάμεσων σημείων στο γράφημα της κάμψης (bending graph) στο πάνω δεξιά μέρος του περιβάλλοντος διεπαφής. Δυστυχώς, το πρόγραμμα δεν παρέχει πληροφορίες για την ακριβή θέση των σημείων οπότε απαιτούνται πολλές δοκιμές και εμπειρία για να γίνει η καμπύλωση με τον επιθυμητό τρόπο. Στις Εικόνες 5.1 και 5.2 φαίνεται πώς έχει καμπυλωθεί το έδαφος από δύο όψεις. Επίσης, στην Εικόνα 5.1 φαίνεται η μορφή της καμπύλωσης στο γράφημα κάμψης ενώ στην Εικόνα 5.2 διακρίνονται οι ρυθμίσεις για το πόσο έντονο θα είναι το ανάγλυφο (πάνω δεξιά) και για τις παραμέτρους σκίασης (κάτω δεξιά) του μοντέλου που εμφανίζεται. Στην παρούσα εργασία οι τιμές για το Vertical Exaggeration πρέπει να κρατούνται σε πολύ χαμηλά επίπεδα γιατί δεν ενδιαφέρει να υπάρχει έντονο ανάγλυφο. Ενδιαφέρει μόνο η καμπύλωση της επιφάνειας. 27

Τρισδιάστατη χαρτογραφική αναπαράσταση αστικών περιοχών με τη χρήση μεταβαλλόμενης προοπτικής: εφαρμογή στη Θεσσαλονίκη Εικόνα 5.1. Καμπύλωση εδάφους στο Terrain Bender Εικόνα 5.2. Ρυθμίσεις αναγλύφου και σκίασης (εντονότερο ανάγλυφο για οπτικούς λόγους) Στις παραπάνω εικόνες παρουσιάζεται το πώς έχει καμπυλωθεί το έδαφος κατά μήκος ενός άξονα της πόλης της Θεσσαλονίκης με κατεύθυνση από νοτιοδυτικά προς βορειοανατολικά. Επιπλέον, το Terrain Bender προσφέρει τη δυνατότητα χρωματισμού του εδάφους με τη χρήση της ράβδου υψομετρικών αποχρώσεων. Η ενεργοποίησή της προσφέρει το αποτέλεσμα της παρακάτω εικόνας (Εικ. 5.3), όπου με μπλε χρώμα εμφανίζεται η θάλασσα, για καλύτερη αντίληψη του αποτελέσματος της καμπύλωσης. 28

Κεφάλαιο 5:Δημιουργία Καμπυλωμένης Προβολής στο Terrain Bender Εικόνα 5.3. Χρωματισμός εδάφους ανάλογα με το υψόμετρο Παρατηρείται ότι με την αλλαγή της καμπυλότητας του εδάφους μέσα στο πρόγραμμα Terrain Bender αλλάζουν και τα υψόμετρα. Αν για παράδειγμα το υψόμετρο έφτανε αρχικά τα 100μ. μετά την κύρτωση μπορεί να ξεπερνάει τα 300μ χωρίς, όμως, να είναι δυνατή η ακριβής γνώση υψομέτρων μέσα από το περιβάλλον διεπαφής του προγράμματος. Για να είναι δυνατή η τρισδιάστατη αναπαράσταση της πόλης της Θεσσαλονίκης με το νέο καμπυλωμένο έδαφος, το έδαφος αυτό μεταφέρεται πάλι πίσω στο περιβάλλον του ArcGIS, και συγκεκριμένα του ArcScene, για περαιτέρω επεξεργασία. Το αρχείο με το μοντέλο εδάφους είναι ένα αρχείο της μορφής ASCII. Θα πρέπει, λοιπόν, να μετατραπεί σε αρχείο ΤΙΝ. Χρησιμοποιώντας τα εργαλεία μετατροπής της εργαλειοθήκης ArcToobox το αρχείο ASCII μετατρέπεται σε μια επιφάνεια Raster με τις εντολές: Conversion Tools > To Raster > ASCII to Raster. (Εικ. 5.4) 29

Τρισδιάστατη χαρτογραφική αναπαράσταση αστικών περιοχών με τη χρήση μεταβαλλόμενης προοπτικής: εφαρμογή στη Θεσσαλονίκη Εικόνα 5.4. Δημιουργία Raster από ASCII Στη συνέχεια, μέσα από το μενού του 3D Analyst σχηματίζονται ισοϋψείς καμπύλες με τις εντολές Surface Analysis > Contour, όπου επιλέγεται η επιφάνεια raster που δημιουργήθηκε προηγουμένως και καθορίζεται η ισοδιάσταση των ισοϋψών καμπύλων (Εικ. 5.5). Επιλέγεται η ισοδιάσταση να είναι 10μ. Εικόνα 5.5. Ρυθμίσεις δημιουργίας ισοϋψών καμπύλων 30

Κεφάλαιο 5:Δημιουργία Καμπυλωμένης Προβολής στο Terrain Bender Έπειτα, μέσω των εντολών Create/Modify TIN > Create TIN from Features..., επιλέγεται το επίπεδο (layer) με τις ισοϋψείς καμπύλες που μόλις δημιουργήθηκε για τη δημιουργία του ΤΙΝ. (Εικ. 5.6) Εικόνα 5.6. Ρυθμίσεις δημιουργίας νέου ΤΙΝ Το νέο ψηφιακό μοντέλο εδάφους είναι σαφώς πιο καμπυλωμένο από το προηγούμενο (Εικ. 5.7) 31

Τρισδιάστατη χαρτογραφική αναπαράσταση αστικών περιοχών με τη χρήση μεταβαλλόμενης προοπτικής: εφαρμογή στη Θεσσαλονίκη Εικόνα 5.7. Το αρχικό ΤΙΝ (επάνω) και το νέο ΤΙΝ που κατασκευάστηκε μετά από την καμπύλωση που υπέστη στο Terrain Bender (κάτω) 32

Κεφάλαιο 6 Τρισδιάστατη Αναπαράσταση του Αστικού Χώρου Η κατασκευή χάρτη για την απεικόνιση του αστικού χώρου πρέπει να περιλαμβάνει χαρακτηριστικά στοιχεία του αστικού χώρου, όπως κτίρια, οικοδομικά τατράγωνα, οδικό δίκτυο, πάρκα και άλλα στοιχεία της δομής της πόλης ανάλογα φυσικά με την κλίμακα του χάρτη. Στα προηγούμενα κεφάλαια αναφέρεται η διαδικασία για την κατασκευή του υποβάθρου του χάρτη με μεταβαλλόμενη προοπτική. Στο κεφάλαιο αυτό παρουσιάζεται η διαδικασία που ακολουθείται για την προσθήκη των υπολοίπων χαρακτηριστικών για την τρισδιάστατη απεικόνιση της πόλης της Θεσσαλονίκης. 6.1. Προσθήκη και Επεξεργασία Γεωμετρικών και Θεματικών Χαρακτηριστικών Για την τρισδιάστατη αναπαράσταση της πόλης της Θεσσαλονίκης γεωμετρικά και θεματικά χαρακτηριστικά που απαιτούνται προστίθενται και επεξεργάζονται στο περιβάλλον του ArcMap. Σε ήδη υπάρχοντα αρχεία που έχουν δοθεί γίνονται τροποποιήσεις. Πρόκειται για επίπεδα πληροφορίας (layers) με πολύγωνα κτισμάτων και γενικές πολεοδομικές γραμμές (Εικ. 6.1 και 6.2). 33

Τρισδιάστατη χαρτογραφική αναπαράσταση αστικών περιοχών με τη χρήση μεταβαλλόμενης προοπτικής: εφαρμογή στη Θεσσαλονίκη Εικόνα 6.1. Τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά της περιοχής μελέτης Εικόνα 6.2. Τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά της περιοχής μελέτης σε μεγέθυνση Τα πολύγωνα κτισμάτων και οι γραμμές ορίζουν μια περιοχή του κέντρου της πόλης που εκτείνεται από τον Βαρδάρη μέχρι την περιοχή της Πανεπιστημιούπολης και από τη θάλασσα μέχρι το Επταπύργιο. (Εικ. 6.3) 34

Κεφάλαιο 6:Τρισδιάστατη Αναπαράσταση του Αστικού Χώρου Εικόνα 6.3. Αεροφωτογραφία με την περιοχή μελέτης Αρχικά, ορίζεται ως ενιαίο σύστημα αναφοράς το ΕΓΣΑ 87 και έπειτα ξεκινάει η επεξεργασία των χαρακτηριστικών. Το επίπεδο με τις γραμμές περιλαμβάνει γραμμές που ορίζουν τα οικοδομικά τετράγωνα της πόλης αλλά και τους χώρους πρασίνου, είτε αυτοί αφορούν πάρκα είτε απλά παρτέρια στα πεζοδρόμια. Οι γραμμές αυτές, επίσης, δεν είναι κλειστές (όχι όλες τουλάχιστον) και σε ορισμένα σημεία η πληροφορία χάνεται. Για το λόγο αυτό η εντολή να κλείσουν και να δημιουργηθούν πολύγωνα δεν έχει το επιθυμητό αποτέλεσμα. Έτσι, γίνεται εκ νέου η ψηφιοποίησή τους. Δημιουργούνται από την αρχή δύο νέα layers πολυγώνων. Το ένα περιλαμβάνει τα οικοδομικά τετράγωνα και το άλλο χώρους πρασίνου, κυρίως, δηλαδή, οικοδομικά τετράγωνα και κάποιες νησίδες που καλύπτονται στο μεγαλύτερο μέρος τους από δέντρα και παρτέρια. Η ψηφιοποίησή τους γίνεται χρησιμοποιώντας ως οδηγό τα όρια από το επίπεδο με τις γενικές πολεοδομικές γραμμές και με τη βοήθεια ψηφιακών χαρτών και αεροφωτογραφιών από το διαδίκτυο. Το αποτέλεσμα της ψηφιοποίησης φαίνεται στην Εικόνα 6.4. Παράλληλα, φαίνονται και ορισμένες γραμμές που έχουν ψηφιοποιηθεί ορίζοντας τους άξονες κάποιων κύριων δρόμων καθώς και ένα πολύγωνο που καλύπτει τη θάλασσα. 35

Τρισδιάστατη χαρτογραφική αναπαράσταση αστικών περιοχών με τη χρήση μεταβαλλόμενης προοπτικής: εφαρμογή στη Θεσσαλονίκη Εικόνα 6.4. Ψηφιοποίηση οικοδομικών τετραγώνων, χώρων πρασίνου, αξόνων δρόμου και θάλασσας Στο επίπεδο με τα πολύγωνα των κτισμάτων γίνεται ξεκαθάρισμα, ώστε να μην υπάρχουν πολλαπλές εγγραφές κάποιου πολυγώνου κι εφαρμόζεται τοπολογικός έλεγχος με σκοπό να μην υπάρχει επικάλυψη των πολυγώνων. Στη συνέχεια, γίνεται προσθήκη δύο νέων πεδίων / στηλών στον Πίνακα Ιδιοτήτων (Attribute Table) του χαρακτηριστικού. Πρόκειται για τις στήλες «Ύψος Κτιρίου» («Bl_Height») και «Περιγραφή» («Description»). Η πρώτη στήλη περιλαμβάνει τα ύψη των κτισμάτων τις περιοχής μελέτης με σκοπό στη συνέχεια να χρησιμοποιηθούν ως μεταβλητή Ζ για την τρίτη διάσταση εφόσον πρόκειται για τρισδιάστατη απεικόνιση. Η δεύτερη στήλη περιλαμβάνει μια μικρή περιγραφή για το αν κάποιο κτίσμα αποτελεί «Σημείο Ενδιαφέροντος», είναι δηλαδή κάποια εκκλησία ή μνημείο της πόλης, ή όχι. (Εικ. 6.5) Εικόνα 6.5. Προσθήκη πεδίων/στηλών «Ύψος Κτιρίου» και «Περιγραφή» στον Πίνακα Ιδιοτήτων Για την προσθήκη της πληροφορίας για το ύψος στα κτίσματα, δεν ενδιαφέρει τόσο η ακρίβεια όσο το να αποτελεί το τελικό προϊόν μια αρκετά ρεαλιστική απεικόνιση της 36

Κεφάλαιο 6:Τρισδιάστατη Αναπαράσταση του Αστικού Χώρου πραγματικότητας. Για το λόγο αυτό δεν επιδιώκεται η ανάκτηση του ακριβούς ύψους του κάθε κτιρίου. Η πληροφορία λαμβάνεται από το διαδίκτυο και συγκεκριμένα από την ιστοσελίδα www.bing.com/maps/. Με την επιλογή «Bird s eye view» εμφανίζονται αεροφωτογραφίες της περιοχής μελέτης από πλάγια όψη καθιστώντας ευδιάκριτους τους ορόφους των κτισμάτων (Εικ. 6.6). Με αυτό τον τρόπο μπορεί να γίνει η μέτρηση των ορόφων του κάθε κτίσματος και στη συνέχεια ο πολλαπλασιασμός με ένα μέσο ύψος ορόφου να δώσει το συνολικό ύψος του κτίσματος. Ως μέσο ύψος ορόφου λαμβάνονται τα 3 μέτρα. Όπως είναι κατανοητό το βήμα αυτό περιττεύει εάν έχουμε στη διάθεσή μας ψηφιακό τρισδιάστατο μοντέλο της πόλης και των οικοδομών της (π.χ. από φωτογραμμετρική απόδοση) Επιπλέον, από την ίδια ιστοσελίδα μπορεί να ληφθεί οποιαδήποτε άλλη λεπτομέρεια για τα κτίσματα και το περιβάλλον. Για παράδειγμα, φαίνεται πού βρίσκεται μια εκκλησία, ένα πάρκο κλπ. Σε ορισμένες περιπτώσεις χρειάστηκε να γίνει και έλεγχος στο πεδίο για την εξακρίβωση στοιχείων. Εικόνα 6.6. «Bird s eye view» στην περιοχή του κέντρου της Θεσσαλονίκης από τον ιστότοπο BingMaps (url 13) Για την τρισδιάστατη απεικόνιση των γεωμετρικών και θεματικών χαρακτηριστικών του χάρτη χρησιμοποιείται το πρόγραμμα ArcScene. Τα layers εισάγονται στο περιβάλλον του ArcScene και ορίζεται η προτεραιότητα εμφάνισής τους. Αρχικά, τα κτίσματα απεικονίζονται έχοντας μόνο δύο διαστάσεις. Για να εμφανιστεί η τρίτη διάσταση επιλέγεται από τις Layer Properties του layer των κτισμάτων η καρτέλα Extrusion κι εκεί ορίζεται το πεδίο «Ύψος Κτιρίων» ως το πεδίο από όπου θα χρησιμοποιηθούν οι τιμές για την απεικόνιση της τρίτης διάστασης (άξονας Ζ) των χαρακτηριστικών. Όπως 37

Τρισδιάστατη χαρτογραφική αναπαράσταση αστικών περιοχών με τη χρήση μεταβαλλόμενης προοπτικής: εφαρμογή στη Θεσσαλονίκη φαίνεται και στην παρακάτω εικόνα (Εικ. 6.7), τα κτίρια υψώνονται δίνοντας την αίσθηση της τρίτης διάστασης. Εικόνα 6.7. Ορισμός της τρίτης διάστασης των απεικονιζόμενων χαρακτηριστικών Σημειώνεται ότι η τιμή κατά τον άξονα Ζ μπορεί να μεγεθυνθεί (vertical exaggeration), όπως συχνά απαιτείται για να γίνει ένα χαρακτηριστικό εμφανές σε τρεις διαστάσεις, με οποιαδήποτε τιμή επιλεγεί από το χαρτογράφο και δεν έχει καμία σχέση με τις χωρικές συντεταγμένες x και y των αντικειμένων στο έδαφος. (Maantay and Ziegler, 2006) 6.2. Συνδυασμός των Τρισδιάστατων Γεωμετρικών Χαρακτηριστικών με το Ψηφιακό Μοντέλο Εδάφους Τα παραπάνω γεωμετρικά χαρακτηριστικά βρίσκονται σε ένα οριζόντιο επίπεδο αναφοράς. Στο επόμενο βήμα προστίθεται το επίπεδο πληροφορίας (layer) με το ΤΙΝ για να αποτελέσει αυτό την επιφάνεια αναφοράς για τα ύψη. Μέσα στο περιβάλλον του ArcScene, όπου βρίσκονται τα τρισδιάστατα γεωμετρικά δεδομένα, εισάγεται το καμπυλωμένο ψηφιακό μοντέλο εδάφους που κατασκευάστηκε νωρίτερα (βλ. Κεφ. 5). Από τις Layer Properties του layer των κτισμάτων επιλέγεται στην καρτέλα Base Heights η επιφάνεια αναφοράς από την οποία θα λαμβάνονται υπόψη τα ύψη (Εικ. 6.8). Γίνεται μεγέθυνση καθ ύψος στην καρτέλα Extrusion και επιλέγεται ως πεδίο τιμών για τον καθορισμό της 3ης διάστασης των χαρακτηριστικών το ύψος κτιρίων, όπως αναφέρεται προηγουμένως ( 6.1) και ορίζεται, επίσης, τα ύψη αυτά να προστίθενται στο Base height που έχει οριστεί για το κάθε χαρακτηριστικό, δηλαδή στο καμπυλωμένο ΤΙΝ. 38

Κεφάλαιο 6:Τρισδιάστατη Αναπαράσταση του Αστικού Χώρου Εικόνα 6.8. Ορισμός της επιφάνειας αναφοράς από την οποία θα λαμβάνονται υπόψη τα ύψη Διαπιστώνεται ότι πράγματι στο Terrain Bender διατηρείται η γεωναφορά για τις συντεταγμένες x,y και επομένως όταν τα διανυσματικά αρχεία με τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά προστίθενται στο καμπυλωμένο ΤΙΝ υπάρχει σύμπτωση. 6.3. Το Τελικό Προϊόν Η Τρισδιάστατη Απεικόνιση της Θεσσαλονίκης με Μεταβαλλόμενη Προοπτική Παραπάνωγίνεται ηπεριγραφή της διαδικασίας που ακολουθείται για την τρισδιάστατη χαρτογραφική αναπαράσταση της πόλης της Θεσσαλονίκης με μεταβαλλόμενη προοπτική. Το τελικό προϊόν, η εικόνα ή ο χάρτης που θα παρουσιαστεί είναι αποτέλεσμα πολλών δοκιμών. Οι δοκιμές γίνονται με σκοπό να επιλεγεί το καταλληλότερο καμπυλωμένο ΤΙΝ, αυτό που θα παρέχει εποπτική καμπύλωση και παράλληλα θα συνδυάζεται αρμονικά με τα κτίσματα και τα άλλα χαρακτηριστικά. Επίσης, γίνονται δοκιμές για το πόση μεγέθυνση καθ ύψος θα έχει κάθε χαρακτηριστικό. Για παράδειγμα, εκτός από τα κτίρια επιλέγεται να δοθεί κάποιο ύψος (καρτέλα Extrusion) και στους χώρους πρασίνου (0,3μ) ενώ στην καρτέλα Renderingορίζεται η προτεραιότητα εμφάνισης του κάθε χαρακτηριστικού. Για παράδειγμα το TIN έχει την ελάχιστη (10). Τέλος, για ένα όμορφο αποτέλεσμα επιλέγονται χρώματα που να μην αποκλίνουν πολύ από την πραγματική εικόνα της πόλης. Στα κτίσματα δημιουργούνται κλάσεις με βάση την περιγραφή του κτίσματος (βλ. 6.1) και χρωματίζονται διαφορετικά. Έτσι, τα Σημεία Ενδιαφέροντος απεικονίζονται με πιο έντονο χρώμα, ώστε να διακρίνονται ευκολότερα. Το πώς θα δείχνουν τελικώς τα χρώματα έχει να κάνει, επίσης, και με το φωτισμό (το 39

Τρισδιάστατη χαρτογραφική αναπαράσταση αστικών περιοχών με τη χρήση μεταβαλλόμενης προοπτικής: εφαρμογή στη Θεσσαλονίκη ύψος του ήλιου και την κατεύθυνση του ηλιακού φωτός) που θα οριστεί για την τρισδιάστατη απεικόνιση. Παρακάτω παρουσιάζονται οι δύο τελικές εκδοχές της τρισδιάστατης χαρτογραφικής αναπαράσταση της πόλης της Θεσσαλονίκης με μεταβαλλόμενη προοπτική. Η απεικόνιση γίνεται κατά μήκος της οδού Αγίας Σοφίας, στο κέντρο της πόλης. Η Εικόνα 6.9 δείχνει την άποψη από τη θάλασσα προς το μέρος της πόλης με το μεγαλύτερο υψόμετρο (Άνω Πόλη) και η Εικόνα 6.10 παρουσιάζει την αντίθετη άποψη της πόλης, από το βουνό προς τη θάλασσα. 40

Κεφάλαιο 6:Τρισδιάστατη Αναπαράσταση του Αστικού Χώρου Εικόνα 6.9. Άποψη της Θεσσαλονίκης από τη θάλασσα προς το βουνό (Άνω Πόλη) 41

Τρισδιάστατη χαρτογραφική αναπαράσταση αστικών περιοχών με τη χρήση μεταβαλλόμενης προοπτικής: εφαρμογή στη Θεσσαλονίκη 42 Εικόνα 6.10. Άποψη της Θεσσαλονίκης από το βουνό (Άνω Πόλη) προς τη θάλασσα

Κεφάλαιο 6:Τρισδιάστατη Αναπαράσταση του Αστικού Χώρου Για την καλύτερη εποπτεία της απεικόνισης στα παρακάτω παραδείγματα παρουσιάζονται οι δύο εκδοχές της τρισδιάστατης αναπαράστασης (από το βουνό και από τη θάλασσα) όπως φαίνονται πριν την καμπύλωση του ΤΙΝ και μετά από αυτή. Στην Εικόνα 6.11 παρουσιάζεται η Θεσσαλονίκη κατά μήκος της οδού Αγίας Σοφίας έτσι όπως θα την έβλεπε κάποιος αν βρισκόταν στη θάλασσα και κοιτούσε προς την Άνω Πόλη. Αριστερά φαίνεται η θέα που έχει όταν το έδαφος δεν είναι καμπυλωμένο και στο κέντρο και δεξιά (χωρίς μεγέθυνση) η θέα που έχει μετά την καμπύλωση. Παρατηρείται ότι χωρίς τη μεταβαλλόμενη προοπτική το μόνο που βλέπει κανείς είναι ορισμένες προσόψεις κτιρίων ενώ μετά την καμπύλωση του εδάφους διακρίνονται οι δρόμοι, τα οικοδομικά τετράγωνα και άλλα στοιχεία της δομής της πόλης. Εικόνα 6.11. Σύγκριση της απεικόνισης πριν (αριστερά) και μετά (κέντρο και δεξιά) την καμπύλωση του εδάφους - Άποψη της Θεσσαλονίκης από τη θάλασσα προς το βουνό Στις παρακάτω εικόνες παρουσιάζεται η άλλη εκδοχή της τρισδιάστατης αναπαράστασης της Θεσσαλονίκης κατά μήκος της οδού Αγίας Σοφίας, έτσι όπως θα την έβλεπε κάποιος αν βρισκόταν στην Άνω Πόλη και κοιτούσε προς τη θάλασσα (Εικ. 6.12) κι έτσι όπως θα την έβλεπε κάποιος αν στεκόταν κοντά στο Επταπύργιο (Εικ. 6.13) πριν και μετά την καμπύλωση του εδάφους. Διαπιστώνεται ότι πριν την καμπύλωση είναι ορατός ο ουρανός στον ορίζοντα ενώ κάτι τέτοιο δεν είναι δυνατό στην απεικόνιση με τη συγκεκριμένη μεταβαλλόμενη προβολή. 43

Τρισδιάστατη χαρτογραφική αναπαράσταση αστικών περιοχών με τη χρήση μεταβαλλόμενης προοπτικής: εφαρμογή στη Θεσσαλονίκη Εικόνα 6.12. Σύγκριση της απεικόνισης πριν (αριστερά) και μετά (δεξιά) την καμπύλωση του εδάφους - Άποψη της Θεσσαλονίκης από το βουνό προς τη θάλασσα (1) Εικόνα 6.13. Σύγκριση της απεικόνισης πριν (αριστερά) και μετά (κέντρο και δεξιά) την καμπύλωση του εδάφους - Άποψη της Θεσσαλονίκης από το βουνό προς τη θάλασσα (2) 44

Κεφάλαιο 7 Συμπεράσματα, Παρατηρήσεις και Μελλοντικές Κατευθύνσεις Πολλές φορές βλέποντας έναν χάρτη επιθυμείται να γίνεται ορατή όλη η έκταση της περιοχής μελέτης και παράλληλα να τονίζονται κάποια χαρακτηριστικά ή να μη χάνονται. Οι μεταβαλλόμενες προβολές που χρησιμοποιούνται στους χάρτες τριών διαστάσεων καμπυλώνουν το έδαφος για τη βελτίωση του αποτελέσματος. Από πίνακες ζωγραφικής, σχέδια μέχρι χάρτες φτιαγμένους στον υπολογιστή, τα αποτελέσματα της παραμόρφωσης του εδάφους με σκοπό την αναπαράσταση (2D ή 3D) μιας περιοχής εντυπωσιάζουν. Από τη στιγμή που έγινε η σκέψη να δημιουργηθεί μια τρισδιάστατη αναπαράσταση με μεταβαλλόμενη προοπτική για τη Θεσσαλονίκη αντίστοιχη με αυτή που έγινε για το Μανχάταν (url 5) άρχισαν οι σκέψεις και η αναζήτηση του τρόπου που θα μπορούσε να κατασκευαστεί κάτι τέτοιο βασιζόμενο σε γνώσεις και λογισμικά χαρτογραφίας. Στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας αποδείχθηκε ότι μπορεί να πραγματοποιηθεί η κατασκευή μιας τρισδιάστατης αναπαράστασης του αστικού χώρου με μεταβαλλόμενη προοπτική με χρήση λογισμικών χαρτογραφίας τόσο εμπορικών όσο και εφαρμογών που διανέμονται δωρεάν στο διαδίκτυο. Για να επιτευχθεί αυτό έπρεπε να αντιμετωπιστούν κάποιες δυσκολίες, αναμενόμενες και μη. Χρειάστηκε πολύμηνη αναζήτηση μέχρι να βρεθεί ο τρόπος με τον οποίο μπορεί να γίνει η απεικόνιση που επιθυμείτο: να βρεθούν τα λογισμικά που εκτελούν τις κατάλληλες εργασίες και να συνδυαστούν με επιτυχία και συνεχώς με την αμφιβολία ότι κάτι μπορεί να μη δουλέψει όπως αναμενόταν. Στις αναμενόμενες δυσκολίες περιλαμβάνονται και οι αστοχίες στη λειτουργία των λογισμικών ενώ όχι τόσο αναμενόμενη ήταν η διαδικασία μετατροπής των αρχείων για να είναι συμβατό το format τους. Για παράδειγμα, τα ψηφιακά μοντέλα εδάφους που χρησιμοποιούνται στο Terrain Bender πρέπει να είναι σε μορφή ESRI ASCII grid αλλά για τη δημιουργία των κατάλληλων αρχείων ASCII που θα 45