Манзиенко Г.Г., Ерошкина И.В, Уточников В.А., Российский федеральный ядерный центр – Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики (ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ»), г. Саров, e-mail: InnaVE@yandex.ru, Web: www.vniief.ru
Virtual 3D-model of the John the Forerunner Church
Целью проекта являлась разработка макета сайта, содержащего реалистичную трехмерную модель храма Иоанна Предтечи в г. Саров и обеспечивающего доступ к пространственной и описательной информации, касающейся истории храма. Данная разработка предоставляет возможности виртуального осмотра внешнего и внутреннего убранства храма на разных этапах его строительства и реконструкции и получения различной тематической информации (тексты, фотографии, схемы и т.д.). А ее актуальность обусловлена тем, что данная работа способствует привлечению внимания к истории родного города, поскольку созданный в ходе ее выполнения макет может использоваться как образовательный ресурс и как наглядная демонстрация комплексного использования современных ИТ-подходов, включая технологию геоинформационных систем (ГИС). Помимо этого, созданная трехмерная реалистичная модель может применяться при обсуждении виртуальных вариантов реставрации, строительства и благоустройства храма и служить прототипом при выполнении сходных проектов. А для историков и других заинтересованных лиц использованный в работе подход полезен тем, что позволяет проследить всю эволюцию храма, включая этапы его реконструкции и перестройки.
Система включает в себя 3 основных компонента. Первый – это ГИС-сервер, на котором хранятся ГИС-ресурсы, база геоданных, банк трехмерных моделей и сервисы, предоставляющие пользователям сети Интернет доступ к данным трехмерной модели.
Вторым компонентом является WEB-сервер, на котором размещаются WEB-страницы, база данных сайта, настройки и файлы проектов трехмерной модели, при помощи которых пользователи обращаются к ГИС-серверу.
Третьим компонентом является клиент, который подключается к WEB-серверу и обеспечивает просмотр трехмерной модели при помощи WEB-браузера.
В качестве среды для создания и размещения трехмерной модели были выбраны продукты и приложения из семейства ArcGIS:
- ArcMap – базовое приложение для создания двухмерной векторной карты монастыря;
- ArcGlobe – стандартное приложение для создания проекта трехмерного глобуса и пространственной привязки объектов;
- ArcGIS Server – платформа для публикации созданного проекта и интерактивной двухмерной карты монастыря в виде сервисов и обеспечения доступа к ним при помощи сети Интернет;
- а также Google SketchUp – в качестве трехмерного редактора для создания объектов модели.
Разработка проекта проводилась в 3 этапа: создание базы геоданных; создание трехмерной модели; разработка web-сайта, обеспечивающего просмотр трехмерной модели.
На первом этапе осуществлялось построение база геоданных ArcGIS, содержащей объекты векторной карты и атрибутивную информацию по ним. Объекты наносились на векторную карту на основе планов монастыря и фрагмента космического снимка. Результатом этой работы является база геоданных, состоящая из таблиц типа MultiPatch, атрибутивных таблиц и набора данных, содержащего фрагмент космического снимка 2007 года и план-схему этой территории на начало 20 века.
Следующий этап – построение компьютерной трехмерной модели храма Иоанна Предтечи в трехмерном редакторе Google SketchUp, который поддерживает формат базы геоданных ArcGIS.
Основа для построения каркаса здания – это строительные чертежи в векторном формате. Для моделируемого здания использовались чертежи в формате AutoCAD с планами первого и второго этажей и поперечным разрезом.
На отдельные плоскости и детали полученного трехмерного каркаса здания накладывалась текстура, которая была создана на основе реальных фотографий (рис. 1). Трехмерная модель включает в себя и предметы интерьера, созданные по фотографиям и по результатам измерений с использованием лазерной рулетки (рис. 2).
Рис. 1. Подготовка и наложение фототекстуры.
Рис. 2. Просмотр интерьера здания в разрезе.
На следующем этапе на основе построенной в Google SketchUp трехмерной модели с использованием настольных продуктов ArcGIS и ArcGIS Server создается трехмерный проект.
В качестве 3D-вьюера модели выступает приложение ArcGIS Explorer, которое поддерживает интеграцию в web-браузер. Все объекты трёхмерной модели экспортируются в объекты базы геоданных (БГД) ArcGIS класса MultiPatch. На основе этих данных в приложении ArcGlobe создаётся проект 3D-глобуса, который при помощи средств ArcGIS Server публикуется на сервере в виде сервиса.
Помимо объектов 3D модели, проект включает в себя дополнительную атрибутивную информацию из базы геоданных: названия объектов, ссылки на фотографии и web-страницы и т.д.
К сервису, опубликованному с помощью ArcGIS Server, подключаются клиенты. После установки клиента ArcGIS Explorer пользователь получает возможность просматривать сервисы ArcGIS Server как при помощи самой программы, так и средствами web-браузера. ArcGIS Explorer позволяет хранить все настройки отображения 3D моделей и видов для отдельного сервиса в файлах с расширением nmf. Помимо функций просмотра 2D и 3D сервисов, ArcGIS Explorer предоставляет широкие возможности презентационного характера, вывода информации по объектам 3D модели и т.д. при помощи отдельных программных модулей, или заданий. Это может быть вывод атрибутивной информации из базы геоданных, вывод всплывающих подсказок и графической информации по объектам: чертежи, фотографии и т.п. Вся информация о текущих настройках и параметрах заданий также сохраняется в файл проекта *.nmf. Таким образом, подобная система позволяет автоматически изменять видимый для пользователя контент в зависимости от выбранных им параметров.
Рис. 3. Главная страница web- сайта.
Заключительный этапом проекта являлась разработка web-сайта (рис. 3), обеспечивающего просмотр трехмерной модели и различной тематической информации по ней. Разработка программного обеспечения проводилась с применением технологии ASP.NET и языков программирования C# и Javascript.
Web-сайт содержит разделы с описательной информацией по сооружениям Саровского монастыря, историческую справку по храму Иоанна Предтечи, галерею с фотографиями и трехмерными моделями, отражающими разные временные периоды существования Саровского монастыря и храма Иоанна Предтечи, и другие материалы.
Программные средства приложение ArcGIS Explorer, кроме стандартных возможностей просмотра трёхмерной модели и карты местности, включения и выключения слоёв, перехода на различные заранее сгенерированные виды трёхмерной модели позволяют выводить информацию с помощью программных модулей или заданий (tasks). Эти страницы создаются на этапе формирования файла-проекта ArcGIS Explorer.
Рис. 4. Различные виды отображаемого контента.
Было разработано 4 модуля, дополняющие трехмерные модели различной тематической информацией. Каждый из них отображает внутри окна просмотра динамически генерируемые web-страницы с различным содержанием (рис. 4):
- инфо-страницы с описаниями;
- фото-вьюер для просмотра связанных с объектом фотографий;
- swf-вьюер для просмотра фотопанорам внутреннего убранства храмов Иоанна Предтечи и Илии Пророка;
- страницы видео-контента для просмотра видеороликов.
Таким образом, в ходе реализации проекта разработана и практически опробована на примере исторического здания города Саров технология для подготовки актуальных цифровых реалистичных трехмерных моделей объектов и получения по ним пространственной и описательной информации различного типа: фотографии, видеофайлы, таблицы, текст и т.д. При этом был создан макет сайта, обеспечивающий просмотр реалистичной трехмерной модели храма Иоанна Предтечи и доступ к пространственной и описательной информации, касающейся его истории. В скором времени этот ресурс предполагается опубликовать в Интернете.
