Autor: inż. Olga JAWORSKA Opiekun naukowy: mgr Jacek

Autor: inż. Olga JAWORSKA Opiekun naukowy: mgr Jacek

Autor: inż. Olga JAWORSKA
Opiekun naukowy: mgr Jacek AUGUSTYNIAK
TRÓJWYMIAROWA WIZUALIZACJA PAŃSTWOWEGO MUZEUM
NA MAJDANKU W POSTACI STATYCZNYCH OBRAZÓW
1. Wstęp
Rozwój technologii komputerowych sprawił, iż trójwymiarowe wizualizacje stały się
powszechnie wykorzystywane w przeróżnych dziedzinach, w tym także w turystyce
i dydaktyce. Bardzo dobrze sprawdzają się one w promocji ciekawych miejsc, ponieważ są
atrakcyjne graficznie oraz są łatwiejsze w interpretacji dla potencjalnego odbiorcy od
opracowań dwuwymiarowych [4].
Państwowe Muzeum na Majdanku w Lublinie, które powstało na terenie byłego
niemieckiego obozu koncentracyjnego jest bez wątpienia miejscem, które należy odwiedzić.
Opracowanie trójwymiarowych wizualizacji obiektów, które znajdują się na terenie Muzeum
jest więc bardzo dobrym pomysłem na zainteresowanie odbiorców tym ważnym ze względów
historycznych miejscem.
Według szacunków zachowało się około 60 % oryginalnych obiektów, które należały
do niemieckiego obozu koncentracyjnego na Majdanku [6]. Obecnie na terenie placówki
znajduje się ponad siedemdziesiąt obiektów historycznych oraz dwa budynki administracyjne
Muzeum. Wymienione obiekty budowlane oraz znajdujące się w ich sąsiedztwie takie
elementy jak drogi, chodniki i ogrodzenia stanowią treść mojego opracowania.
Niniejsza praca jest rozszerzeniem mojej pracy inżynierskiej pt. „Prezentacja
informacji terenowej Państwowego Muzeum na Majdanku w wymiarze przestrzennym”,
w której opracowane zostały wizualizacje trójwymiarowe w postaci statycznych obrazów
trzech obiektów budowlanych, znajdujących się na terenie placówki.
2. Wizualizacje trójwymiarowe
Wizualizacja cyfrowa jest wspieraną komputerowo interaktywną i graficzną
reprezentacją danych [5]. Głównym celem tworzenia wizualizacji trójwymiarowych jest
rekonstrukcja rzeczywistego obiektu tak, aby był on przedstawiony możliwie realistycznie
[3]. Cel ten pozwalają zrealizować liczne programy komputerowe służące do tworzenia
grafiki trójwymiarowej.
Metody trójwymiarowych wizualizacji dzielone są na interaktywne oraz pasywne
[7].
Metody interaktywne polegają na udostępnieniu opracowania użytkownikowi, który
w czasie rzeczywistym decyduje o sposobie wyświetlania modelu. Ma on możliwość
samodzielnego wyboru parametrów perspektywy obrazu pojawiającego się na monitorze,
korzystając z dostępnych narzędzi nawigacyjnych.
Przykładami wizualizacji pasywnych są statyczne obrazy oraz animacje. Metody te
narzucają użytkownikowi sposób oglądania modeli, przez co staje się on biernym odbiorcą
przedstawionego opracowania.
Statyczne obrazy są najprostszym sposobem wizualizacji trójwymiarowej. Zawierają
one pojedynczą scenę, która składa się z modelu wraz z konkretnymi ustawieniami, tj. punkt
widzenia. Wzbogacane są one najczęściej dodatkowymi efektami, tj. cieniami słonecznymi,
czy mgłą, które uatrakcyjniają pracę, nadając jej bardziej naturalny wygląd [4].
Pasywną metodę statycznych obrazów wykorzystałam tworząc trójwymiarowe
wizualizacje Państwowego Muzeum na Majdanku.
3. Wykonanie wizualizacji trójwymiarowych
Na etapie koncepcyjnym tworzenia trójwymiarowych wizualizacji należy przede
wszystkim określić cel pracy. Postawione zadanie, jakie spełnić ma wizualizacja niesie za
sobą wybór odpowiednich obiektów, które będą zaprezentowane, a także sprecyzowanie
wymaganej dokładności i szczegółowości opracowania.
Moje opracowanie skierowane jest do odbiorców, którzy zainteresowani są
obiektami ze względów dydaktycznych i turystycznych, dlatego ważne było możliwie
szczegółowe zaprezentowanie obiektów w postaci modeli trójwymiarowych. Dokładność
sytuacyjna, jak i wysokościowa mojego opracowania wynosi 0,2 m.
Na opracowanych
modelach budynków widoczne są wszystkie elementy ścian, tj. drzwi, czy okna, których
wielkość przekracza 20 cm. Taka dokładność i szczegółowość modeli trójwymiarowych
odpowiada poziomowi LoD 4 w skali CityGML [2].
Pierwszym
etapem
tworzenia
wizualizacji
trójwymiarowych
powinno
być
skompletowanie danych źródłowych, które są niezbędne do skonstruowania wirtualnych
obiektów. Do najpowszechniejszych metod pozyskiwania danych należą: pozyskiwanie
danych ze skaningu laserowego, ze stereoskopowych zdjęć lotniczych i satelitarnych, dane
z przekształceń wektorowych map, laserowe pomiary powierzchni LIDAR oraz pomiary,
które wykonane zostały w terenie [1].
W swojej pracy wykorzystałam zgromadzone kartograficzne oraz opisowe
opracowanie źródłowe. Podstawowym opracowaniem kartograficznym była mapa zasadnicza
w formie wektorowej, której skala bazowa wynosiła 1:1000 i sporządzona została w układzie
2000. Przeprowadzony przeze mnie wywiad terenowy oraz analiza zgodności mapy
z rzeczywistością wykazały jednak znaczne błędy w jej treści, co musiałam uwzględnić
podczas wykonywania opracowania.
Pomiary terenowe na obszarze Państwowego Muzeum na Majdanku były konieczne,
ponieważ brak było danych o wymiarach i położeniu interesujących mnie szczegółów, a także
z powodu niekompletnych informacji w zgromadzonych przeze mnie opracowaniach
źródłowych. Pozyskanie danych ze skaningu laserowego, ze stereoskopowych zdjęć
lotniczych i satelitarnych, z przekształceń wektorowych map i z laserowych pomiarów
powierzchni LIDAR z przyczyn technicznych nie było możliwe.
Z uwagi na to, że nie dysponowałam specjalistycznym sprzętem pomiarowym,
musiałam znaleźć alternatywne narzędzia, które pozwoliły mi na wykonanie pomiarów oraz
otrzymanie satysfakcjonujących dokładności. Do pomiarów wykorzystałam tradycyjną
ruletkę geodezyjną o długości taśmy równej 30 m, na którą naniesiona została podziałka
milimetrowa, drogomierz kołowy dający wynik pomiaru z dokładnością 0,01 m oraz dalmierz
ultradźwiękowy charakteryzujący się dokładnością pomiaru równą 1%.
Wybrane przeze mnie narzędzia pomiarowe nie pozwoliły mi jednak na pomiar
wszystkich interesujących mnie szczegółów obiektów budowlanych. Elementy, które były
niedostępne dla bezpośredniego pomiaru narzędziami, którymi dysponowałam, zostały
sfotografowane, a następnie ich wielkości zostały przeze mnie wyliczone, korzystając
z wyznaczonego mianownika skali zdjęcia.
Dysponując szkicami pomiarowymi oraz dokumentacją fotograficzną wykonaną
w terenie, przeszłam do etapu tworzenia wizualizacji w programie komputerowym. Spośród
wielu dostępnych programów służących do tworzenia grafiki trójwymiarowej wybrałam
wersję demonstracyjną programu Google SketchUp Pro 8, która dostępna jest bezpłatnie na
stronie internetowej http://sketchup.com.pl.
Pracę w programie SketchUp rozpoczęłam od wygenerowania rzeźby terenu.
Pozwoliła ona zaprezentować znaczne różnice wysokości, które można zaobserwować na
terenie Muzeum i w sposób realistyczny przedstawić znajdujące się tam obiekty budowlane.
Następnie utworzyłam modele trójwymiarowe wszystkich budynków oraz pomników,
a także takich elementów jak drogi, chodniki i ogrodzenia, które znajdują się na terenie
Państwowego Muzeum na Majdanku.
Na etapie modelowania wykorzystałam metodę jaką jest tworzenie modeli
trójwymiarowych
z
profili
dwuwymiarowych.
Metoda
ta
wykorzystuje
profile
dwuwymiarowe, które stanowią geometrię płaską. Program komputerowy umożliwia
tworzenie brył trójwymiarowych z geometrii płaskich, poprzez dobór odpowiednich funkcji.
Wykonane modele pokryłam odpowiednio teksturami, które pobrałam z biblioteki
materiałów programu SketchUp. W niektórych przypadkach wykorzystałam tekstury
fotograficzne.
Ostatnim etapem pracy w programie SketchUp było wzbogacenie opracowania
odpowiednim oświetleniem, przypominającym cienie słoneczne oraz utworzenie wirtualnych
scen. Przykładowe wizualizacje trójwymiarowe w postaci statycznych obrazów umieszczone
zostały na końcu referatu.
4. Podsumowanie
Wykonane opracowanie może służyć zarówno celom dydaktycznym, jak
i turystycznym. Z opracowanych modeli obiektów można stworzyć niemalże nieskończenie
wiele trójwymiarowych wizualizacji w postaci statycznych obrazów. Wystarczy jedynie
dobrać
odpowiednie
parametry
perspektywy,
a
następnie
eksportować
grafikę
dwuwymiarową np. w formacie JPG.
Z tak przygotowanych modeli, program SketchUp umożliwia utworzenie innej
metody wizualizacji pasywnej, jaką jest animacja.
Ponadto istnieje możliwość uzupełnienia opracowania o budynki, które zostały
zniszczone, rekonstruując je na podstawie dostępnych opracowań źródłowych.
Państwowe Muzeum na Majdanku
Pole więźniarskie
Barak więźniarski
Budka wartownicza
Wieża strażnicza
Kompleks gospodarczy
Budynek gospodarczy
Pomnik Walki i Męczeństwa
Centrum Obsługi Zwiedzających
Literatura
1. Cisło U., Standardy do trójwymiarowej wizualizacji informacji przestrzennej w
Internecie – aspekty praktyczne, Katedra Geoinformacji, Fotogrametrii i Teledetekcji
Środowiska, Akademia Górniczo-Hutnicza, Kraków 2007, s. 130.
2. Izdebski W., Szadkowski A., Wirtualne miasta, Geodeta nr 2, Warszawa 2009, s.2427.
3. Janowski A., Sawicki P., Szulwic J., Wizualizacja 3D w standardzie OpenGL obiektu
architektonicznego
na
podstawie
danych
fotogrametrycznych,
Ogólnopolskie
Sympozjum Naukowe fotogrametria, teledetekcja i GIS w świetle XX kongresu ISPRS,
Białobrzegi k. Warszawy 2004, s. 271-278.
4. Jaworska O., Prezentacja informacji terenowej Państwowego Muzeum na Majdanku w
wymiarze przestrzennym, praca inżynierska, Wojskowa Akademia Techniczna,
Warszawa 2013, s. 6-20.
5. Kamińska W., Kamiński K., Cyfrowe wizualizacje urbanistyczne – możliwości
zastosowań, Człowiek i Środowisko, Warszawa 2011, s. 53-72.
6. Kokowicz K., Olesiuk D,, „Jeśli ludzie zamilkną, głazy wołać będą…” Pomnik ku czci
ofiar Majdanka, Lublin 2009, Państwowe Muzeum na Majdanku, s. 8.
7. http://www.fotokart.pl