اشترك بالحزمة الذهبية واحصل على وصول غير محدود شمرا أكاديميا
تسجيل مستخدم جديدبناء النماذج الرقمية ثلاثية الأبعاد للمدن بالمقاييس الطبوغرافية الكبيرة في بيئة GIS
Building 3D Digital Models For Cities in Large Topographic scales in GIS
2719
0 89
0
(
0
)
تمت اﻹضافة من قبل
Shamra Editor
اسأل ChatGPT حول البحث
تعد نظم المعلومات الجغرافية ثلاثية الأبعاد مولداً و حاضناً حقيقياً للفضاءات الحضرية المبنية. اهتم هذا البحث بأتمتة بناء نماذج رقمية ثلاثية الأبعاد للمدن بالمقاييس الطبوغرافية الكبيرة المنجزة بطريقة المساحة التصويرية الرقمية. سابقاً، اعتمدت طرائق توليد النماذج الأسلوب اليدوي أو النصف آلي، مما استدعى تطوير منهجية تساعد على التحويل الآلي للبيانات الشعاعية الخطية المستخلصة من محطات التثليث الرقمي وصولاً إلى شكل حجمي كتلي، إِذ تتألف العملية من ثلاث مراحل رئيسة و هي: توليد سطوح السقف، و توليد سطوح الجدران، و تجميع الكتلة. في مرحلة توليد سطوح السقوف يسَتخدم تثليث دولوني المحلي و المشروط الذي يعالج آليا معظم الأشكال الهندسية للسقوف بغض النظر عن النمط الهندسي للمسّقف؛ أما مرحلة توليد الجدران فتتم بشكل آلي من خلال الإسقاط العمودي للخط الرئيسي المغلف لسقف المنشأة على سطح الأرض المرجعي و من ثم اختيار المستوى الأكثر انخفاضاً كارتفاع للمنشاة و كمستوى قاعدة معتمد. تُجمع بعد ذلك عناصر المنشأة من خلال علاقات ارتباط مكانية (نمط "متعدد لمتعدد") التي تدعمها نظم المعلومات الجغرافية. تعتمد الطريقة المطورة الأسلوب الآلي بشكل كامل، لا تحتاج إلى مكتبة هندسية لأنماط المسقفات، و بما يؤكد أن نظم المعلومات الجغرافية هي منصة بناء و عرض و تخزين لنماذج المدن.
3D GIS can be realized as an actual building platform of the urban space. This research develops automated 3D urban models that fit large-scale digital photogrammetry. Originally, modeling used manual or semi-manual techniques, and there is a need to for a development of an approach that automates the transformation of vector linear data, optimized by digital photogrammetry stations to create the 3D volume model in 3DGIS. This approach consists of three main phases: roof modeling, wall modeling and volume structuring. During the first phase, local and conditional "Delaunay Triangulation" method is used to deal with the majority of roof types regardless of its geometry. The second phase is completely automated to create the walls by the vertical projection (Top-Down) of the outer line of the roof into the Digital Terrain Model (DTM), and then by the selection of the bottom base level as the default level. Finally, different elements of the structure can be aggregated using spatial relationships (many-to-many) already supported by GIS software. The new approach is created and completely automated. It doesn't require roof geometric-types library, which asserts the GIS is a valid platform to build, to view and to store 3D urban models.
المراجع المستخدمة
Zlatanova and Stoter2003،: Stoter، J.E. and S. Zlatanova، 2003، Visualising and editing of 3D objects organised in a DBMS، EUROSDR workshop: Rendering and visualisation، ، Enschede، The Netherlands
Zlatanova et al.، 2006: Zlatanova، S.، 2006. 3D geometries in DBMS. In: Innovations in 3D geoInformation systems، Kualla Lumpur، Malaysia، pp. 1-14
Ford، A.، 2004. The visualisation of integrated 3D petroleum datasets in ArcGIS. In: Proceedings of 24th ESRI user conference، San Diego، pp. 1–11
قيم البحث
اقرأ أيضاً
تمثل أنظمة المعلومات الجغرافية (GIS) واحدة من أهم تقنيات النمذجة ثلاثية الأبعاد للمدن، والتي أصبحت مهمة جداً وضرورية لتمثيل المدن المعاصرة وإجراء التحليلات المختلفة، بهدف إيجاد الحلول للمشاكل المطروحة ضمن إطار نموذج افتراضي للواقع. بالإضافة لدور الـ
GIS 3D-الكبير في التخطيط العمراني وتنظيم المدن. على الرغم من وجود عدد كبير من البرامج القادرة على التعامل مع الكائنات ثلاثية الأبعاد، غير أن الكثير من هذه التطبيقات يحتاج إلى تقنيات عالية وأدوات متطورة من أجل تمثيل وتحليل الكائنات بالأبعاد الثلاثة. تتميز كائنات النماذج ثلاثية الأبعاد الممثلة في الـ (GIS) بارتباطها بمجموعة من البيانات الوصفية التي يتم استدعاؤها بسهولة، وهذا ما لا يتوفر في برامج النمذجة ثلاثية الأبعاد الأخرى. يهدف البحث المقدم إلى تسليط الضوء على أهمية النمذجة الإجرائية ثلاثية الأبعاد للمدن في بيئة الـ GIS باستخدام البرنامج (ESRI CityEngine). سنقدم مجموعة من قواعد الـتوليد المعماري CGA)) المبرمجة بلغة النمذجة الإجرائية لتوليد مجموعة من النماذج الواقعية ثلاثية الأبعاد القادرة على تمثيل كافة عناصر المدن وبناها التحتية، ومن ثم تصدير كافة الكائنات إلى موقع ويب يسمح بخلق منصة واحدة شاملة تمثل نظام لدعم اتخاذ القرار وتسهيل إدارة المشاريع المتعلقة بإدارة المدن. سيتم التطبيق في محافظة طرطوس وذلك من خلال تصميم ونمذجة منطقة سكنية مقترحة، وتشمل الدراسة تطبيق قواعد البرمجة الإجرائية لإنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد لهذه المنطقة تُظهر أهمية استخدام أنظمة المعلومات الجغرافية في نمذجة وتمثيل المدن.
النموذج ثلاثي الأبعاد 3D Model ببساطة هو تمثيل وصفي ومكاني مبسط لواقع معقد. يتم وعلى نطاق واسع استخدام النماذج ثلاثية الأبعاد للمباني من قبل المهندسين والعلماء بمن فيهم علماء الآثار والمؤرخين. تعتبر النماذج ثلاثية الأبعاد مفيدة في أغراض التوثيق والعر
ض البصري وإعادة الإعمار. يمكن إنتاجها للحصول على البيانات لتمثّل البقايا و/ أو لإيضاح عملية إعادة الإعمار الافتراضي، تبعاً للطريقة التي يتم بها جمع البيانات ذات الصلة، يمكن للنموذج الثلاثي الأبعاد أن يكون شديد التفصيل أو أن يقدّم ببساطة نظرة عامة سريعة عن وضع معماري ما، ولكونها نماذج افتراضية يمكن مشاركتها على مستوى العالم من خلال الإنترنت وتخزينها بسهولة رقمياً أو طباعتها باستخدام طابعة ثلاثية الأبعاد. نظراً للتنوع الكبير للنماذج ثلاثية الأبعاد يمكن أن يتراوح نطاق مستخدميها من المتخصصين إلى المستهلكين. يمكن إنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد للمباني بالاعتماد على المسح الطبوغرافي التقليدي والخرائط وصور الأقمار الصناعية وقياسات المباني والمسح الليزري ثلاثي الأبعاد. إن الجيل القادم من نظم المعلومات الجغرافية يسرع نحونا بما يستغله من تقدم كبير في التقنيات الرقمية الحاسوبية، وهو يحتاج إلى طرق جديدة في تمثيل أو نمذجة البيانات المكانية وتحتل النمذجة ثلاثية الأبعاد الصدارة في هذا التمثيل. حتى أن هذا الجيل القادم يسمى بجيل نظم المعلومات الجغرافية ثلاثية الأبعاد 3D GIS، ومن المتوقع أنه سيشهد ظهور أنواع جديدة من النمذجة قريباً. تكمن قوة التمثيل ثلاثي الأبعاد في نظم المعلومات الجغرافية في قابلية النموذج الرقمي على ربط المعالم (الممثلة شكلياً) بالأوصاف (التي تمثل بشكل نصوص ظاهرة على النموذج أو مرتبطة معه بجداول). توفر نظم المعلومات الجغرافية مجموعة من المزايا والمنافع لإدارة نماذج المجسمات الافتراضية ثلاثية الأبعاد المستندة إلى بيئة واقعية حقيقية، ومنها:
• إدارة المعلومات المكانية والوصفية: تساهم الأجهزة المتاحة في نظم المعلومات الجغرافية في جمع البيانات وتخزينها، واستعادتها وإدارتها وتحويلها لتعديل الظروف والشروط الملازمة لها، مع عرض المعلومات بطريقة تساعد على فهمها بصريا من قبل المستخدم.
• نظم حيوية ديناميكية: من خلال التحكم وتغيير سمات محتملة غير حقيقية للعناصر الممثلة، أو عن طريق إدخال معطيات جديدة تحدد المواقع المكانية والخصائص المتعلقة بها، يمكن تحديث قواعد بيانات هذه النظم بسهولة، مما يجعلها نظماً حيوية ديناميكية.
• تسمح قاعدة بيانات هذه النظم للمستخدم بتنفيذ استعلامات متعلقة بالموقع المدروس وبعض من عناصره المتعلقة بأخرى بالإضافة إلى خصائص كل من هذه العناصر.
• صناعة القرار: يتم استخدام البحوث والتحليلات المنجزة بإمكانات نظم المعلومات الجغرافية كأداة لصنع القرار لأغراض تجنب فقدان المعلومات المدروسة والتي يمكن أن تؤثر في دراسات المواقع وعملية التخطيط العمراني.
• المشاهدة الصورية التفاعلية: يمكن استخدام نظم المعلومات الجغرافية لإنشاء رسومات ومخططات وصور وخرائط وأفلام متحركة، ويمكن للباحثين استكشاف ودراسة مواضيعهم في الوضع المتقدم عن طريق تشغيل خيار التصور والمشاهدة الصورية.
بالرغم من مجموعة المزايا سابقة الذكر والتي تقدمها نظم المعلومات الجغرافية، إلا أن عملية تكوين نماذج ثلاثية الأبعاد للعناصر والمكونات في هذه النظم تتضمن بعض الصعوبات، فعادة ما تكون عملية إنشاء مجسمات هندسية للعناصر المعقدة جداً أو الأجسام متعددة المستويات (غير النظامية الشكل) المشكلة الأكثر صعوبة، وذلك أنه حتى الآن لم يتم توفير إمكانية تمثيل درجة تعقيد هذه المكونات، بسبب عدم كفاءة مؤهلات معايير تبادل البيانات أو أدوات عملية المشاهدة البصرية لهذه التطبيقات ضمن التقنية وهو ما سنشهده ضمن مشروعنا.
2-أهداف المشروع
تهدف هذه الدراسة إلى بناء نموذج ثلاثي الأبعاد في بيئة GIS باستخدام برنامج ArcGIS وذلك من خلال تطبيق عملي على مبنى كلية طب الأسنان الجديدة في جامعة تشرين.
3-محتويات المشروع
يتألف المشروع من الفصول التالية:
• الفصل الأول: تضمن معلومات نظرية عن تعريف المضلعات وأنواعها وطريقة تعديل المضلع المفتوح الموثوق من الطرفين.
• الفصل الثاني: تضمن شرحاً عن عملية التسوية وأنواعها والقوانين والعلاقات الرياضية والأجهزة المستخدمة.
• الفصل الثالث: تضمن شرحاً عن الأعمال المكتبية والحقلية في الرفع التفصيلي والأجهزة والأدوات المستخدمة لذلك كما تضمن لمحة نظرية عن جهاز المحطة المتكاملة، مكوناتها، ملحقاتها ومجالات استخدامها.
• الفصل الرابع: تضمن مقدمة نظرية في نظم المعلومات الجغرافية، تعريفها، مكوناتها، وظائفها ومزاياها مع شرح لأنواع البيانات والتمثيل الرقمي في هذه النظم كما تم تقديم لمحة عن مجموعة برامج ArcGIS والقائمة 3D Analyst ومزايا هذه القائمة.
• الفصل الخامس: تضمن مقدمة نظرية عن الملحقArcScene بالإضافة إلى شرح للحركية فيه من خلال توضيح أوامر الأداة Animation.
• الفصل السادس: تضمن شرحاً تفصيلياً للتطبيق العملي (الأعمال الحقلية) لنمذجة مبنى كلية طب الأسنان الجديدة مع ما يحيط به من معالم، تضمنت الأعمال الحقلية استطلاع المنطقة والبحث عن الأساس الجيوديزي فيها، أعمال المضلعات، أعمال التسوية، أعمال الرفع التفصيلي.
• الفصل السابع: تضمن شرحاً تفصيلياً للتطبيق العملي (الأعمال المكتبية) لنمذجة مبنى كلية طب الأسنان الجديدة مع ما يحيط به من معالم، وتتضمن إنشاء قاعدة بيانات للمشروع وإنشاء الطبقات اللازمة، رسم المعالم والتفاصيل ضمن هذه الطبقات باستخدام برنامجArcMap بشكل ثنائي البعد وإنشاء سطح، ثم تحويل هذه الطبقات إلى طبقات ثلاثية الأبعاد وعرضها في برنامج ArcScene لبناء النموذج.
• الفصل الثامن: الاستنتاجات والتوصيات.
• ملحق يتضمن كروكيات للمعالم المحيطة بمبنى الكلية.
تعتبر النمذجة ثلاثية الأبعاد لشبكات الخدمات العامة من الوسائل الهامة في تصميم الشبكات وتنفيذها وإدارتها وصيانتها فيما بعد. تواجهنا أثناء عملية النمذجة مجموعة كبيرة من العمليات والإجراءات للوصول إلى النموذج النهائي الصحيح.
يقترح البحث المقدم منهجية
نصف آلية لنمذجة شبكات البنى التحتية بشكل ثلاثي الأبعاد في بيئة أنظمة المعلومات الجغرافية GIS. تستند هذه المنهجية على باني النماذج في برنامج ArcGIS لأتمتة المهام عن طريق تطوير أداتين لأتمتة بناء الشبكات ثلاثية الأبعاد. حيث تمثل الأداة الأولى أداة لإنشاء طبقة حفر تفتيش ثلاثية الأبعاد (3D Manhole) انطلاقاً من طبقة نقاط. أما الأداة الثانية فهي عبارة عن أداة لإنشاء طبقة أنابيب ثلاثية الأبعاد (3D Pipe). وقد تم بناء خوارزمية عمل بالإضافة لتصميم واجهة رئيسية لكلتا الأداتين (واجهة المستخدم). تم تخزين هذه الأدوات ضمن صندوق أدوات خاص (Toolbox) أطلقنا عليه اسم " 3D Manhole & Pipe.tbx".
تمثل المنهجية المقترحة وسيلة سهلة وفعالة في بناء نماذج الشبكات3D، وتسمح الأدوات المطورة بتنفيذ مجموعة من العمليات الضرورية واللازمة لبناء الشبكات ثلاثية الأبعاد.
إن الهدف الرئيسي لهذا البحث هو استكشاف إمكانيات آلات تصوير الفيديو منخفضة التكاليف في حل مسألة النمذجة ثلاثية الأبعاد للمنشآت الأثرية الضخمة. و كما نعلم, فإن اقتطاع الصور اللازمة لأي مشروع مسح تصويري هو مسألة جوهرية. لأن كلفة المشروع و المدة الزمنية
اللازمة لإنهائه تعتمدان على طريقة اقتطاع هذه الصور. و عادةً ما يتم التقاط هذه الصور واحدةً فواحدة بحيث تظهر كل نقطة من نقاط العنصر المصور على صورتين على الأقل. هذه العملية تستغرق الكثير من الوقت و خاصةً في المشاريع التي تهدف إلى نمذجة المشاهد المتسعة. من ناحية أخرى, نعلم أن تسجيل الفيديو هو عملية بسيطة نسبياً و تستغرق وقتاً أقل من ذلك المطلوب لالتقاط الصور بالطريقة التقليدية. و منه, سيكون من المفيد اقتراح منهجية للاستفادة من تسجيلات الفيديو كمصدر للصور اللازمة لتوليد النماذج ثلاثية الأبعاد.
في هذه الدراسة سنختبر إمكانيات آلتي تصوير فيديو, واحدة تجارية مستقلة و أخرى مرفقة مع هاتف نقّال و ذلك من أجل اقتطاع الصور اللازمة لنمذجة عناصر ضخمة نسبياً. من الملاحظ أن دقة التمييز الهندسية للقطات المقطتعة من تسجيلات الفيديو باستخدام الهواتف النقالة أو التجارية المستقلة (مقارنةً بآلات الفيديو الاحترافية) هي أقل بكثير من دقة التمييز الخاصة بالتقاط الصور العادية. و بالتالي, فإن النماذج ثلاثية الأبعاد الناتجة من هذه القطات ستكون جيدة من أجل التطبيقات التي لا تتطلب دقةً عالية.
سجل دخول لتتمكن من نشر تعليقات
التعليقات
جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
