Презентация на тему: Гейзеры

Создание виртуальной модели Долины Гейзеров с использованием технологий неогеографии и виртуального окружения Леонов А.В.1, Серебров А.А.1, Алейников А.А.4, Дрознин В.А.2, Ерёмченко Е.Н.1, Казанский И.П.1, Клименко А.С.1, Клименко С.В.1, Леонов В.Л.2, Леонова В.Ф.1, Самойленко С.Б.2, Уразметов В.Ф.1, Фролов П.В.1, Шпиленок Т.И.31 Институт физико-технической информатики, г. Протвино Московской области2 Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН, г. Петропавловск-Камчатский3 ФГУ «Кроноцкий заповедник», г. Елизово Камчатского края4 ООО «ИТЦ «Сканэкс», г. Москва4-я международная конференция «Земля из космоса – наиболее эффективные решения»Мини-конференция «Веб & ГИС 2009»г. Москва03.12.2009

Благодарности Финансирование проекта осуществляется Российским фондом фундаментальных исследований (РФФИ):Проект 09-07-06042-г (конференция – 2009 г.)Проект 09-07-02100 –э_к (экспедиция – 2009 г.)Заявка 10-07-00407-а (инициативный проект 2010-2012 гг.)Авторы благодарят за помощь, поддержку и участие в работе над проектом: ИФТИ и лично директора проф., д.ф.-м.н. Клименко С.В.ИВиС ДВО РАН и лично директора академика РАН, д.ф.-м.н. Гордеева Е.И., заместителя директора по научной работе к.г.н. Муравьёва Я.Д., учёного секретаря Леонова В.Л., Двигало В.Н., к.г.-м.н. Делемень И.Ф., Егорову Н.П., Леонову Т.В., Мельникова Д.В.ФГУ «Кроноцкий заповедник» и лично директора Шпиленка Т.И., заместителя директора по научной работе Мосолова В.И.КФ ГС РАН и лично директора к.т.н. Чеброва В.Н., Титкова Н.Н.ООО «ИТЦ «СканЭкс» и лично генерального директора к.ф.-м.н. Гершензона В.Е.ERDAS Inc. и лично регионального менеджера по продажам Ирину ВетцельООО «Навгеоком Инжиниринг» и лично генерального директора Фролова А.В.Географический факультет МГПУ и лично декана проф., к.г.н. Дмитриеву В.Т.Камчатский/Берингийский экорегиональный офис Всемирного фонда дикой природы (WWF) и лично экс-директора Лору УильямсИнтернет-портал R&D.CNews и лично руководителя Ерёмченко Е.Н.Студента кафедры СИМ МФТИ Белосохова Д.Е.Аникушкина М.Н., Рашидова А.В., Шпиленка И.П.

Долина Гейзеров Одно из самых крупных в мире скоплений гейзеровРасположена в Кроноцком заповеднике на КамчаткеВыбрана одним из семи «Чудес России» в 2008 году

Оглавление Постановка задачи:Актуальность: ограничение посещения, оползневая опасность, необходимость сохранения природного наследияЦель: создание виртуальной модели Долины Гейзеров (3D + динамика во времени + сценарии развития)Научные задачи: развитие средств визуализации гео-данных, моделирование геодинамических процессов в гео-контекстеПрактические задачи: информационная поддержка научных исследований, «виртуальный туризм»Направления работы и текущие результаты:Подготовка основы: ЦМР, космоснимок, привязкаПолучение данных: стерео видео, данные научных организацийРазработка Интернет-модели: KML, Google Earth API, JSРазработка 3D-модели в виртуальном окружении: OSGМоделирование оползневой опасности: SPH

Ограничение посещения Уникальный природный объект:туристическая достопримечательность мирового масштабаТруднодоступность: режим заповедникатехническое ограничение посещения - 3000 человек в сезонАктуально создание открытой модели:развитие «виртуального туризма»информационная поддержка научных исследований и эколого-просветительской деятельности

Оползневая опасность Оползень 2007 года нанёс серьёзный ущерб ДГ: более половины гейзеров были завалены обломочной лавиной и затоплены подпрудным озеромВероятность формирования новых оползней в районе ДГ является высокой:ведутся комплексные исследования для прогноза оползневой опасностиАктуальна визуализация разнородных научных данных: рельеф местностигеологическая структурасейсмические данныеданные ДДЗрасположение объектовхарактеристики объектовэкспертные оценкичисленное моделированиединамика во времени

Слева – фотоснимок 2007 года. Справа – скриншот Интернет-модели в том же ракурсе.

Природное наследие В геологическом масштабе времени, оползни в районе ДГ происходят регулярно. Когда случится следующий – завтра или через 1000 лет?Актуально сохранение максимально полной информации о ДГ на современном технологическом уровне – в форме виртуальной 3D-модели

Цели проекта Создание научно-популярной виртуальной модели ДГ в открытом формате, свободно доступной в Интернете (neogeography)Создание виртуальной 3D модели ДГ в открытом формате для стерео визуализации (virtual environment)Прогнозирование оползневой опасности на основе созданных моделей (situation awareness)

Задачи проекта Научные задачи:Развитие средств визуализации гео-данных в науках о земле с использованием методов неогеографии и виртуального окруженияРазвитие методов создания общедоступных виртуальных моделей природных объектов на базе открытых технологийРазработка средств моделирования и визуализации геодинамических процессов в гео-контексте на основе общедоступных виртуальных моделейПрактические задачи:Информационная поддержка научных исследований и эколого-просветительской деятельностиРазвитие «виртуального туризма» и популяризация труднодоступных районов Камчатского краяВизуализация оползневой опасности для экспертной оценки и планирования мер по минимизации ущерба

Методы и подходы неогеография (neogeography)географические координаты, космоснимки высокого разрешениядетальные ЦМР, векторные модели объектовгиперссылки, коллективная работа, актуализация данныхвиртуальное окружение (virtual environment)интерактивная 3D-модель, интуитивный интерфейспогружение пользователя в пространство модели интерактивное повествование (interactive storytelling)активное участие пользователя в виртуальном миресовмещение заданного сюжета и свободы перемещенияситуационная осведомлённость (situational awareness)комплексное представление информации об объектепрогноз развития ситуации и оперативное реагирование

Прогноз

Хронология проекта 2007:Июнь 2007 – научно-популярный репортаж об оползне в ДГ2008:Декабрь 2008 –первая версия общедоступной Интернет-модели ДГ2009:Март 2009 – анимация оползня в общедоступной Интренет-модели на основе экспертных оценокАпрель 2009 – доклады на конференциях «Высокие технологии XXI» (Экспоцентр, Москва), «Туризм и рекреация» (МГУ, Москва)Май 2009 – доклад на международной конференции MEDIAS-09 (Кипр)Июнь 2009 – поддержка проекта со стороны РФФИ Сентябрь 2009 – конференция по тематике проекта на базе ИВиС ДВО РАН и ФГУ «Кроноцкий заповедник»Сентябрь 2009 – экспедиция в ДГ и сбор данных для развития моделиНоябрь 2009 – доклад на 52-й научной конференции МФТИ Декабрь 2009 – доклад на 4-й международной конференции «Земля из космоса – наиболее эффективные решения»

Направления работы Подготовка основы:снимок GeoEye-1 (2009, 0,5 м)ЦМР на основе стереопары Cartosat (2007, 5 м)точная GPS-привязкаПолучение данных: экспедиция для сбора данных (стерео видеосьёмка, спутниковая геодезическая съёмка)организация взаимодействия с ИВиС ДВО РАН, КФ ГС РАН, ФГУ «Кроноцкий заповедник» (проведение конференции, поставка установки VE)Разработка Интернет-модели (KML): систематическое описание объектов (текст, фото, видео)интеграция в общедоступный веб-сайт (Google Earth API, JS), индивидуальный просмотр в свободном режиме или в режиме виртуальной экскурсиинедостаток – рельеф SRTM 90 м, преимущество – общедоступностьРазработка 3D-модели для VR (OSG):высококачественная презентация основных объектов (стерео видео, аудио, аватары)коллективный просмотр в режиме виртуальной экскурсии на установке VEнедостаток – ограниченная доступность, преимущество – точная реконструкция рельефа и высокая степень погружения в пространство моделиМоделирование движения обломочной лавины: численный расчет (SPH) и 3D-визуализация результатов на реальном рельефе распределённые вычисления на графических процессорах (NVIDIA CUDA)

Подготовка основы

Получение данных

KML-модель

KML-модель

KML-модель Создана топографическая основа на базе карт масштаба 1:200 000, 1:10 000, 1:2 000, а также аэрофотоснимка 2007 года. Создана статичная модель района Долины Гейзеров, включающая следующие слои данных: Координаты и фотографии основных гейзеров;Фотоснимки местности с описаниями, привязанные по точке съёмки;Видеоматериалы с извержениями гейзеров, привязанные по точке съёмки;Координаты и фотографии объектов туристической инфраструктуры;Координаты основных высот, на основе карты 1:200 000;Векторные представления основных рек района и их притоков;Векторное представление основных пеших маршрутов из Долины Гейзеров;Векторное представление подпрудного озера, по текущему уровню воды;Векторные 3D-модели разломов, по которым произошёл отрыв тела оползня;Растровая геологическая карта местности;Растровая карта распределения температуры грунта;Растровая схема оползня, произошедшего 3 июня 2007 года;Растровая схема оползневой опасности в районе Долины Гейзеров.Создана динамическая модель (анимация) оползня, произошедшего в Долине Гейзеров 3 июня 2007 года.Модели интегрированы в веб-сайт www.valleyofgeysers.comРазработана система управления моделью на веб-сайте на основе JS

Интернет-модель

ЦМР 5 м + космоснимок 0,5 м

3D-модель в VE

3D-модель в VE

Моделирование оползня Сложный рельеф, неоднократное изменение направления движения и ответвление боковых языковВыделено пять характерных участков движенияПостроена модель изменения скорости на основных участках

Моделирование оползня Бортовые валы на склонах каньона существенно выше поверхности оползняВыбрана модель движения двухкомпонентного обломочно-грязевого потока

Структура анимации Выполнена анимация двух основных тел оползня и обломочно-грязевого потока в масштабе времени, приближенном к реальномуВыполнена анимация подпрудного озера в условном масштабе времени

Анимация - видео

Перспективы Виртуальные модели природных объектовВиртуальный туризмПоддержка исследованийПрогнозирование оползней, лавин, селейЧисленный расчет на точном рельефе3D-визуализация результатов расчетаСитуационное моделирование, СППР при ЧСАнализ сценариев развития событий«Серьёзные игры»

Спасибо за внимание!