Đặt vấn đề Ngày nay, khoa học công nghệ đã có những bước phát triển vượt bậc, hoạt động nghiên cứu chuyển giao công nghệ diễn ra phổ biến tạo ra nhiều sản phẩm chất lượng cao ứng dụng trong mọi lĩnh vực của cuộc sống. Nắm bắt xu thế phát triển đó, trường đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã và đang từng bước đưa khoa học công nghệ vào nghiên cứu, giảng dạy trên các lĩnh vực nông lâm nghiệp, phát triển nông thôn, khoa học môi trường và quản lý tài nguyên, ứng dụng nhiều thành tựu khoa học trên thế giới vào nhà trường. Công nghệ dựng mô hình 3D là công nghệ đã và đang ứng dụng rộng rãi trên thế giới phục vụ nhiều lĩnh vực khác nhau. Đặc biệt đây là công nghệ rất được ưa chuộng khi nó có thể tạo ra các sản phẩm rất phức tạp có độ chính xác cao, đưa đến cho chúng ta cái nhìn bao quát và chi tiết vật thể từ mọi góc độ.
Riêng đối với lĩnh vực quản lý đất đai nói chung và quy hoạch cảnh quan nói riêng công nghệ 3D rất hữu ích khi nó thể hiện một cách chính xác hiện trạng, cung cấp người dùng cái nhìn tổng quát khu vực cũng như đối tượng nghiên cứu. Từ khi được thành lập đến nay trường ĐHNL Thái Nguyên không ngừng trưởng thành và phát triển cả về chất lượng dạy và học, cũng như trang thiết bị cơ sở vật chất. Nhà trường đã vinh dự được đón nhận rất nhiều danh hiệu, phần thưởng cao quý của Đảng, Nhà nước, các Bộ, Ban, Ngành… Chính vì vậy hoạt động quảng bá thương hiệu của nhà trường là điều hết sức quan trọng và cần thiết, hoạt động này đã và đang được lãnh đạo nhà trường hết sức quan tâm. Xuất phát từ những nhu cầu và lợi ích thực tế đó, được sự nhất trí của Ban giám hiệu Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, khoa Quản Lý Tài Nguyên, với sự hướng dẫn trực tiếp của thầy giáo.
Ngô Thị Hông Gấm, em tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xây dựng cơ sở dữ liệu cơ sở hạ tầng 3D trường đại học Nông Lâm Thái Nguyên phục vụ quảng bá trên mạng internet”. Mục tiêu chung Sử dụng Sketchup dựng mô hình 3D hiện trạng cảnh quan, hạ tầng khu vực trường đại học Nông Lâm Thái Nguyên. Mục tiêu cụ thể Xây dựng toàn bộ hệ thống cơ sở hạ tầng của trường Đại Học Nông Lâm Thái Nguyên dưới dạng 3D (Giảng đường, ký túc xá, các khu thí nghiệm…). Đăng ký hệ thống mô hình lên mạng Google map tạo điều kiện thuận lợi cho việc tra cứu thông tin cũng như cái nhìn tổng quan về các khu vực trong trường.
Yêu cầu - Đảm bảo số liệu, tài liệu phải đầy đủ, chính xác và khách quan. - Thể hiện kích thước, vị trí, phối cảnh dưới dạng mô hình 3D hiện trạng cảnh quan, hạ tầng. Ý nghĩa học tập Sử dụng thành thạo phần mềm Sketchup. Giúp sinh viên làm quen, học hỏi những công nghệ tiên tiến.
Nâng cao kĩ năng sử dụng và tích hợp các phần mềm tin học ứng dụng. Ý nghĩa thực tiễn Với mô hình 3D trường ĐHNL cung cấp cho chúng ta cái nhìn tổng thể nhất tới các khu vực, bên cạnh đó với việc chỉnh sửa dễ dàng, quản lý đối tượng khoa học, lưu trữ tiện lợi đây sẽ là công cụ hữu ích phục vụ công tác quản lý, phát triển cơ sở hạ tầng của trường và ứng dụng trên nhiều lĩnh vực khác. n 3 Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Tổng quan về không gian ba chiều 2.
Nguyên lý về 3D (three - Dimension) - Đồ họa 3 chiều (3D computer graphics) bao gồm việc bổ sung kích thước về chiều sâu của đối tượng, cho phép ta biểu diễn chúng trong thế giới thực một cách chính xác và sinh động hơn. - Tuy nhiên các thiết bị truy xuất hiện tại đều là 2 chiều, do vậy việc biểu diễn được thực thi thông qua phép tô chát (render) để gây ảo giác (illusion) về độ sâu. - Đồ họa 3D là việc chuyển thế giới tự nhiên dưới dạng các mô hình biểu diễn trên các thiết bị hiển thị thông qua kĩ thuật tô chát (rendering). Đặc điểm của kĩ thuật đồ họa 3D - Có các đối tượng phức tạp hơn các đối tượng trong không gian 2D.
- Bao bởi các mặt phẳng hay các bề mặt. - Có các thành phần trong và ngoài. - Các phép biến đổi hình học phức tạp. - Các phép biến đổi hệ tọa độ phức tạp hơn.
- Thường xuyên phải bổ xung thêm phép chiếu từ không gian 3D vào không gian 2D. - Luôn phải xác định các bề mặt hiển thị. Các phương pháp hiển thị 3D - Với các thiết bị hiển thị 2D thì chúng ta có các phương pháp sau để biểu diễn đối tượng 3D: - Kĩ thuật chiếu (projection): Trực giao (orthographic) phối cảnh (perspective) - Kĩ thuật đánh dấu độ sâu (depth cueing) - Nét khuất (visible line/surface identification) n 4 - Tô chát bề mặt (surface rendering) - Cắt lát (exploded/cutaway scenes, scens-section) - Các thiết bị hiển thị 3D: - Kính stereo - stereoscopic displays - Màn hình 3D - Holograms [2] Hình 2.1: Các cách mô tả đối tượng 3D 2. Tổng quan Google Satellite - Google Satellite là công cụ tiện dụng đơn giản giúp ta có thể tải ảnh vệ tinh từ google map về 1 cách dễ dàng với việc xác định tọa độ của 2 góc ảnh (tọa độ của phía trên bên trái và phía dưới bên phải), ảnh tải về sẽ được xem thông qua Google view (tích hợp sẵn trong Google Satellite).
Ngoài ra Google Satellite còn hỗ trợ người dùng ghép các mảng ảnh nhỏ lại thành 1 mảng ảnh lớn dễ dàng. - Việc xác định tọa độ của bức ảnh thông qua 2 phương pháp: + Máy GPS Xác định phạm vi của khu vực sau đó sử dụng máy GPS để có được tọa độ. + Google map Với Google map việc xác định phạm vi của ảnh và tọa độ của chúng hoàn tòan dễ dàng do Google map cung cấp một hệ thống hình ảnh vệ tinh có độ chính xác khá cao và quan sát trực quan tiện lợi với nhiều góc độ. Tổng quan Google Sketchup pro a) Giới thiệu giao diện người dùng.
- Phần mềm Google Sketchup được phát triển bởi @Last Software sau đó Google mua lại và xây dựng nên. Đây là phần mềm dùng để thiết kế các bản vẽ kỹ thuật và đặc biệt là xây dựng mô phỏng nên các công trình kiến trúc hạ tầng cơ sở mà không đòi hỏi một trình độ cao về đồ hoạ. - Đơn giản nhưng hiệu quả: Để đơn giản và hiệu quả, Sketchup trực quan hóa mọi hoạt động tương tự khi vẽ tay, đơn vị cơ bản trong Sketchup là đường - mặt với chuỗi thao tác vẽ, chia, nối, di chuyển, xoay, thu phóng, nâng khối, cắt khối, cắt khối, trượt dẫn, tô màu, áp vật liệu, vẽ địa hình, thêm cảnh quan, giả lập bóng đổ. Xuất ảnh, làm slide show… các hoạt động này đều trực quan trong môi trường 3D.
- Nhanh nhưng chính xác Do đơn giản nên người dùng sketchup có thể vẽ rất nhanh, nhưng không có nghĩa là kém chính xác. Sketchep có khả năng dò điểm nội suy, giả lập bóng đổ theo thời gian thực, tạo mặt mặt cắt tương tác, áp vật liệu dễ dàng. [9] Giao diện người dùng đơn giản, trực quan dễ tiếp cân: Hình 2.2: Giao diện người dùng Google Sketchup n 6 Thao tác cơ bản với chuột trong sketchup Hình 2.3: Thao tác chuột cơ bản Drawing: Các công cụ tạo đường nét, hình đa giác, tròn, tự do dưới dạng 2D. Edit: Chứa các thao tác về biên tập khi thiết kế bao gồm dời, cắt, xoay, điều chỉnh tỉ lệ và tạo hình khối 3D từ 2D.
Construction: Cung cấp các công cụ hỗ trợ công tác xây dựng bao gồm các ghi chú kích thước, thước đo, góc đo, text, hệ trục. Principal: Công cụ chủ yếu khi thao tác với các đối tượng thiết kế bao gồm các thao tác chọn, tạo component, thay đổi vật liệu, xóa. Shadows: Là công cụ cho phép mô phỏng ánh sáng tự nhiên của tất cả các ngày trong năm tại vị trí thiết kế với mọi khung giờ trong ngày. n 7 Styles: Cách thức hiển thị đường, mặt, khối trên cùng làm việc mà không phải tác động hay làm thay đổi vật liệu của đối tượng.
Views: Chuyển khung nhìn thiết kế sang các góc trước, sau, trái, phải, trên, phối cảnh. Camera: Cung công cụ giúp bạn có thể nhìn ngắm sản phẩm thiết kế của mình với mọi góc độ khác nhau.4: Một số công cụ phục vụ dựng mô hình trong sketchup [3] 2. Tình hình ứng dụng công nghệ 3D và các nghiên cứu có liên quan 2. Các nghiên cứu có liên quan 2.
Các nghiên cứu trên thế giới - Nghiên cứu Research and practice in three-dimensional city modeling năm 2009 của Qing Zhu và các cộng sự giới thiệu các mô hình 3D GIS được sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau bằng cách chuyển đổi các dữ liệu từ bản đồ 2D sang 3D. - Nghiên cứu Representing and Exchanging 3D City Models with CityGML năm 2009 của Thomas H. Kolbe giới thiệu mô hình CityGML là một mô hình dữ liệu mở và được định dạng trên XML dựa trên phần mềm Geography 19 Markup Language phiên bản 3. Các phần mềm này cho một cái nhìn tổng thể về việc quản lý mô hình các thành phố trong nền 3D.
- Nghiên cứu Spatial Data Modelling for 3D GIS của A. Pilouk năm 2008 chỉ ra cách tiếp cận và áp dụng các mô hình 3D GIS và sử dụng ngôn ngữ mô hình VRML là mô hình hóa thực tế ảo thể hiện tương tác với các đối tượng của mô hình 3D để phát triển và hiển thị trên Web. n 8 Nhìn chung tình hình phát triển 3D trên thế giới đang được phát triển trên nhiều môi trường khác nhau, bên cạnh đó đang nghiên cứu áp dụng cách hiển thị trên trên nền Web. Các nghiên cứu tại Việt Nam Cùng với sự phát triển của nền công nghệ trên thế giới thì tại Việt Nam GIS 3D hiện tại đang được phát triển trong việc xây dựng các mô hình trong các sơ đồ tuyến, mặt cắt trong các ngành du lịch, giao thông, thủy lợi, bản đồ tác chiến trong quân sự; mô hình cảnh quan trong giáo dụ, hệ thống cấp thoát nước, mô hình phục vụ cho quy hoạch và phát triển không gian đô thị.
Một số nghiên cứu về 3D GIS trong nước hiện nay được giới thiệu trong các hội thảo GIS toàn quốc có thể kể đến như: - Nguyễn Văn Tuấn, Ứng dụng GIS trong quản lý quy hoạch xây dựng, Đại học quốc gia Hà Nội - trường Đại học Công Nghệ năm 2011.