Rešerše dostupných technologií pro 3D GIS

Transkript

1 Rešerše dostupných technologií pro 3D GIS příloha k průběžné zprávě projektu Vývoj a experimentální nasazení informačních systémů pro podporu rozhodování s využitím trojrozměrných geografických dat

2 Obsah 1. ÚVOD Číslo projektu Název projektu Veřejná soutěž, do které je daný projekt podáván Stručný popis projektu Doba řešení projektu Projektový tým OBECNÝ POPIS PRVNÍ ETAPY Název dílčího výsledku Dílčí cíle daného období Forma zpracování a předání dílčích cílů Popis dílčího výsledku Harmonogram první etapy REŠERŠE DOSTUPNÝCH TECHNOLOGIÍ PRO 3D GIS Metodika tvorby seznamu 3D řešení a zdrojů dostupných informací Základní analýza dostupných řešení Podrobná analýza vybraných řešení Detailní analýza kandidátních řešení Detailní analýza favorizovaných řešení Finální analýza vítězného řešení Postup řešení Základní analýza dostupných řešení Podrobná analýza vybraných řešení Detailní analýza kandidátních řešení ArcGIS Server BLOM Glob Google Earth API NASA World Wind OpenGlobe OSM-3D (GDI-3D) ReadyMap SDK SpacEyes3D Detailní analýza favorizovaných řešení NASA World Wind OpenGlobe OSM-3D (GDI-3D) ReadyMap SDK Finální analýza vítězného řešení (OpenGlobe) ZÁVĚR T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 2

3 1. ÚVOD Rešerše dostupných technologií pro 3D GIS byla vytvořena v rámci projektu Vývoj a experimentální nasazení informačních systémů pro podporu rozhodování s využitím trojrozměrných geografických dat, který je řešen s finanční podporou Technologické agentury ČR. Informace o projektu, jeho první etapě a druhé etapě jsou uvedeny v kapitolách 1, 2 a 4. Vlastní rešerše dostupných technologií je obsahem kapitoly Číslo projektu TA Název projektu Vývoj a experimentální nasazení informačních systémů pro podporu rozhodování s využitím trojrozměrných geografických dat 1.3 Veřejná soutěž, do které je daný projekt podáván Veřejná soutěž ve výzkumu, vývoji a inovacích vyhlášená v roce 2011, program ALFA - 2. výzva, poskytovatel Technologická agentura České republiky 1.4 Stručný popis projektu Cílem projektu je vytvořit softwarové řešení pro trojrozměrné (3D) zobrazování geografických informací doplněné specifickými analytickými nástroji, které využívají široké možnosti 3D dat. Pro současnou situaci je typický rozvoj využívání 3D dat, které obvykle sestává z pouhé vizualizace geografického prostoru. Potenciál využití 3D dat je ale podstatně vyšší. Na popsu situaci reaguje předkládaný projekt, jehož výsledkem bude vytvoření SW řešení použitelného pro rozhodování s využitím 3D dat. 1.5 Doba řešení projektu 01/ / Projektový tým Ing. Vladimír Maršík - řešitel Mgr. Martin Malý - člen řešitelského týmu Ing. Tomáš Krečmer - člen řešitelského týmu Ing. Jan Kamenický - člen řešitelského týmu RNDr. Petr Glos - další řešitel Mgr. Bc. David Mikstein - člen řešitelského týmu Mgr. Jaromír Lebeda - člen řešitelského týmu Mgr. Petr Kovács - člen řešitelského týmu 2. OBECNÝ POPIS PRVNÍ ETAPY 2.1 Název dílčího výsledku Rešerše dostupných technologií pro 3D GIS 2.2 Dílčí cíle daného období Cílem období je vytvoření analytického dokumentu - řešerše dostupných technologií pro 3D GIS. V tomto období budou prozkoumány dosavadní technologické možnosti využití 3D v GIS. Budou definovány jednotlivé T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 3

4 možnosti vytváření 3D dat, správy, publikování a konzumování s ohledem na praktické využití. Srovnána budou jak řešení česká, tak světová jak komerční, tak volně dostupná. Technologie budou otestované a dle logických kritérií porovnané. Bude vytvořen komplexní materiál, ze kterého budou vycházet následné návrhy na vytvoření specifické 3D GIS aplikace. Datum splnění tohoto dílčího úkolu je stveno na Forma zpracování a předání dílčích cílů Dosažení cílů bude prokázáno předáním výsledného materiálu, kde budou podrobně zmapovány technologie umožňující vytvoření 3D GIS systému. Bude se tedy jednat o kompletní podklad, ze kterého bude zřejmý budoucí směr s uvažováním nutnosti následného doprogramování specifických funkcí. Z materiálu bude zřejmé, že zkoumané technologie byly prakticky testovány a je tedy možné navázat realizační fází. 2.4 Popis dílčího výsledku Součástí rešerše budou: specifikace cílů rešerše; definování metodiky zkoumání dostupných technologií; prozkoumání dostupných zdrojů; soupis dostupných technologií; popis nástrojů a analýza vhodnosti z různých pohledů; stvení metodiky testování; testování technologií; návrh variant řešení. 2.5 Harmonogram první etapy Obr. 1 Harmonogram první etapy 3. REŠERŠE DOSTUPNÝCH TECHNOLOGIÍ PRO 3D GIS Cílem období roku 2012 bylo vytvořit Analytický dokument - rešerši, dostupných technologií využitelných pro tvorbu tzv. 3D GIS. Jestliže se za geografický informační systém označuje informační systém umožňující ukládat, spravovat, ale také analyzovat prostorová data, pak 3D GIS využívá trojrozměrné informace obsažené v těchto datech. Zdaleka všechna existující 3D GIS řešení využívají potenciálu 3D dat a zaměřují se pouze na jejich vizualizaci. Analytickými nástroji disponují pouze některá z těchto řešení, zejména ta komerční. Prozkoumány byly jen dosavadní technologické možnosti využití 3D v GIS, ale také jednotlivé možnosti vytváření, správy, publikování a konzumování 3D dat s ohledem na praktické využití. Srovnáním prošla jak řešení česká, tak světová, komerční i volně dostupná. Technologie byly otestovány a dle logických kritérií porovnávány. Výsledkem tohoto období je tedy vytvořený komplexní materiál shromážděný v Analytickém dokumentu, v němž jsou podrobně zmapovány technologie umožňující vytvoření 3D GIS systému. Z materiálu T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 4

5 vyplývá a je zřejmý budoucí směr vývoje navrženého řešení a je možné na něj navázat realizační fází v dalších obdobích. 3.1 Metodika tvorby seznamu 3D řešení a zdrojů dostupných informací Analytický dokument shromažďuje dostupné poznatky o jednotlivých řešeních. Pro tyto účely byly sestaveny parametry, na jejichž základě lze jednotlivá řešení vzájemně srovnávat a objektivně se rozhodovat, která řešení mají potenciál rozvoje do budoucna. Poznatky shromážděné v tomto dokumentu budou využity i v dalších obdobích pro návrh, vývoj a implementaci SW systému pro práci s trojrozměrnou geografickou informací. Proces shromažďování i následné analýzy 3D řešení bylo nutné rozdělit do těchto fází, které jsou podrobně popsány dále v textu: - Základní analýza dostupných řešení - Podrobná analýza vybraných řešení - Detailní analýza kandidátních řešení - Detailní analýza favorizovaných řešení - Finální analýza vítězného řešení Primárním důvodem rozdělení na dílčí fáze byl zejména vysoký počet dostupných 3D řešení, který se pohyboval v řádu desítek. Ne všechna tato řešení vyhovovala požadovaným kritériím parametrů potřebných pro postup do dalších fází analýzy. V rámci každé fáze došlo k posouzení vhodnosti zkoumaného řešení na základě zjištěných parametrů. y byly v pozdějších etapách analýzy více specifikovány. Tedy v počátečních fázích analýzy se hodnotily parametry obecné, přičemž míra specifikace a konkretizace narůstala s každou další fází. Do seznamu byla zahrnuta řešení jak česká, tak světová, komerční i volně dostupná, desktopová, webová i mobilní. S ohledem na ustálý rozvoj informačních technologií se do přehledu zahrnula řešení vykazující rozvoj a využití po roce Při shromažďování údajů o dostupných technologiích byl zpracovatel omezen zdroji ani způsoby vyhledávání. Jako zdroje dat sloužily zejména výsledky vyhledávání ve webovém prostředí, např. webové stránky s popisem 3D řešení, uživatelské příručky, zdrojové kódy aplikací, články, odborné publikace, závěrečné práce absolventů vysokých škol, animace a prezentace uživatelského rozhraní ad Základní analýza dostupných řešení Pro účely objektivního posouzení a porovnání dostupných 3D řešení bylo zbytné stvit základní parametry a kritéria sloužící k vyhodnocení vhodnosti řešení. V základní analýze se hodnotily tyto parametry: Popis parametru 1. web možnost využití řešení k publikaci 3D dat ve webovém prostředí 2. mobilní aplikace možnost využití řešení k publikaci 3D dat v prostředí mobilních technologií 3. typ produktu zařazení produktu podle charakteru a způsobu využití - klient, server, T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 5

6 desktop, editor, knihovna objektů, 4. podporované typy objektů výčet kartografických reprezentací, se kterými řešení pracuje - 3D prvky, terén, podkladové mapy (basemapy), vektorové vrstvy, rastrové vrstvy, vrstvy s uvažováním času, 5. podporované formáty výčet konkrétních formátů (způsobů uchovávání kartografických reprezentací), se kterými řešení pracuje - SHP, KML, VRML, DWG, JPG, DEM, TIN, WMS, WFS, 6. využité technologie výčet technologií, které jsou v řešení využívány a mohou nějak ovlivnit další využití - C++, Java, JavaScript,.NET, OpenGL, GL, 7. možnost vývoje a integrace zhodnocení vhodnosti řešení pro další vývoj, příp. integraci s ostatními systémy 8. licence v základním rozdělení se jedná o komerční bo volně dostupné (freeware a open source) licence, u komerčních řešení je posuzována i cena, pokud je známa 9. živost projektu posouzení potenciálu dalšího využití s ohledem na frekvenci vydávání nových verzí, datum vydání poslední verze, aktivitu v diskusním fóru atd. 10. další popis řešení textový popis funkcí a vlastností potenciálně využitelných pro vývoj požadovaného řešení 11. zdroje informace o možnosti získání dalších informací o daném řešení závěr zhodnocení závěru posouzení vhodnosti využití konkrétního řešení pro postup do druhé fáze zkoumání (Podrobná analýza vybraných řešení) textové zdůvodnění závěru s ohledem na stvená kritéria Kritéria pro postup řešení do druhé fáze zkoumání: V rámci první fáze analýzy byla pro jednotlivé parametry vytvořena kritéria, která rozlišují řešení vhodná (postupující) a vhodná (postupující) pro další fáze zkoumání. Z důvodu snadného stvení exaktních hraničních hodnot jednotlivých kritérií v úvodních fázích projektů byla zvolena kombinovaná metoda vyhodnocení výsledků. V rámci řešitelského týmu projektu byly v úvodní fázi sjednoceny postoje k jednotlivým parametrům, tedy stveny hodnoty pro další řešení vhodné a vhodné. Po provedení popisu řešení byla řešení v rámci řešitelského týmu posuzována a na základě skupinové dohody označována za vhodná, bo vhodná pro další fázi zkoumání. Díky této metodě bylo zamezeno případům, kdy by díky správným nastavením kritérií v počátku řešení postoupil produkt, s jehož vlastnostmi tým v počátku počítal, ale ve výsledku mohl představovat vysoký potenciál. Popis jednotlivých parametrů s ohledem na stvení kritérií podává základní přehled o požadovaných vlastnostech řešení. Tato kritéria jsou později brána v úvahu při stvení závěru konkrétního řešení. Popis kritérií 1. web pro vývoj nového 3D GIS řešení je tento parametr klíčový, především pro T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 6

7 publikační kompontu. Vhodná jsou řešení, která jsou schopna nějakým způsobem pracovat v rámci běžně používaných webových prohlížečů, a to i s pomocí desktopových kompont uzpůsobených pro použití ve webových prohlížečích. Pro webovou publikaci jsou vhodná řešení taková, která jsou žádným způsobem použitelná ve webovém prohlížeči. 2. mobilní aplikace parametr pro vývoj řešení spíše doplňkový. Výsledný produkt sice s mobilní částí počítá, nicméně ní zbytně nutné, aby tato funkcionalita byla součástí zkoumaného řešení. Technologie pro vytvoření mobilní aplikace může pocházet z jiného zdroje a pomocí integračních nástrojů být začleněna do konceptu řešení. Vhodná jsou řešení, která obsahují mobilní aplikaci, nicméně pokud mobilní aplikaci obsahují, jsou považována za vhodná. 3. typ produktu parametr označující začlenění dle typu využití je stěžejní pro vyhodnocení vhodnosti produktu. Za vhodná jsou považována řešení, která obsahují jak serverovou, tak klientskou část. Vhodná jsou také taková řešení, která jsou sice klientská, ale mají serverovou část řešenu nějakým alternativním způsobem. Za vhodná jsou považována ta řešení, které tvoří pouze editor, příp. dílčí kompontu řešení. 4. podporované typy objektů kritérium hodnotí univerzálnost řešení z pohledu možnosti reprezentace různých typů geografických skutečností. Za vhodná jsou považována řešení, která umožňují pracovat s 3D objekty, terém, podkladovými mapami. Pokud některou z těchto základních reprezentací řešení podporuje, je považováno za vhodné. 5. podporované formáty parametr pojednává o konkrétních formátech, které umožňují podporu jednotlivých reprezentací. Za řešení vhodná jsou považována ta řešení, která podporují standardní proprietární formáty. Za vhodná řešení jsou považována ta, u kterých ní možné použití standardních (otevřených) formátů. 6. využité technologie parametr rozděluje řešení dle použitých technologií. Kritéria jsou stvena exaktně, jelikož ní možné jasně říct, která technologie je vhodnější ž jiná. Řešení jsou uvažována za vhodná, pokud jsou založena na obecně používaných technologiích, které jsou v současnosti pro vývoj využívané. Při posouzení vhodnosti technologií jsou také uvažovány prognózy ohledně budoucího směru v oblasti vývoje softwarových aplikací. 7. možnost vývoje a integrace jedním z požadavků na vývoj výsledného řešení je možnost rozšiřování a integrace s jinými kompontami systému. Jako vhodná řešení jsou označena řešení rozšiřitelná, jlépe s otevřeným zdrojovým kódem. Řešení uzavřená s možností integrace s ostatními systémy jsou označována jako vhodná. 8. licence kritérium, které představuje pro výběr vhodného řešení podstatnou roli, nikoliv však rozhodující. Jako vhodná jsou považována řešení s volnou licencí (open source), nicméně ani komerční řešení jsou automaticky vyřazena jako vhodná. T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 7

8 9. živost projektu pro výběr vhodného produktu je rozhodující živost projektu, která předurčuje úroveň produktu a související podporu do budoucnosti. Jako vhodná jsou považována řešení, která jsou ze strany tvůrců podporována a kolem nichž se sdružuje aktivní komunita. Naopak jako vhodná řešení jsou považována ta, která vykazují aktivitu bo známky vývoje po dobu posledních tří let od doby tvorby rešerše, bo byl jejich vývoj ukončen. 10. další popis řešení parametr, ze kterého vycházejí konkrétní kritéria, přispívá však ke komplexnosti uvažovaných atributů a podává doplňující informace potřebné pro posouzení vhodnosti. 11. zdroje informace o zdrojích tvoří jasně definované kritérium, pomáhá však řešitelskému týmu vyhledat rozhodující informace v případě sporu, příp. odkazuje na reálné ukázky jednotlivých produktů Podrobná analýza vybraných řešení Pro účely podrobné analýzy vybraných 3D řešení bylo nutné seznam základních parametrů obohatit o ty, které zkoumají produkty postupující z první fáze ve větší podrobnosti. V podrobné analýze se hodnotily tyto parametry: Popis parametru 12. plugin využití řešení ve webovém prohlížeči v souvislosti s nutností instalace doplňků 13. prohlížeč požadavky na provoz v konkrétních webových či mobilních prohlížečích 14. systémové požadavky souhrn dalších požadavků, které mají vliv na využitelnost řešení 15. API na klientovi přítomnost aplikačního rozhraní, které je k dispozici pro rozšiřování funkčností klientské části 16. programovatelnost na serveru 17. integrace s externími zdroji dat možnost programového přizpůsobení serverové části řešení metody integrace s ostatními datovými zdroji, a to jak na serverové, tak na klientské části řešení 18. streamovatelnost popis způsobu, jakým se přenáší data ze serverové části na klientskou 19. manipulace se scénou popis možností ovládání 3D scény z pohledu uživatele 20. editace posouzení možnosti editace objektů přímo v prostředí webového bo mobilního klienta 21. integrace na senzory popis způsobu napojení řešení na senzory v konkrétním zařízení T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 8

9 22. upravitelnost mobilní aplikace závěr zhodnocení závěru možnosti programového rozšíření mobilního klientu posouzení vhodnosti využití konkrétního řešení pro postup do třetí fáze zkoumání (Detailní analýza kandidátních řešení) textové zdůvodnění závěru s ohledem na stvená kritéria Kritéria pro postup řešení do třetí fáze zkoumání: V rámci druhé fáze byla opět vytvořena pro jednotlivé parametry kritéria, na základě kterých byla následně vybírána řešení postupující do třetí fáze zkoumání (Detailní analýza kandidátních řešení). Z důvodu omezení zkoumání řešení schopných pracovat ve webovém bo mobilním prostředí byla tomuto zacílení přizpůsobena i kritéria. Obdobně jako v první fázi se ukázalo jako efektivní definovat striktní kritéria pro postup řešení do další fáze, nýbrž byl v rámci řešitelského týmu sjednocen postoj na vlastnosti produktů vhodné a vhodné. y byly v rámci zkoumání zaznamenávány do přehledu řešení a později v rámci týmu posuzovány za účelem rozdělení řešení mezi postupující a postupující. Popis kritérií 12. plugin pro použitelnost řešení koncovým uživatelem je tento parametr zásadní. Pokud vyžaduje řešení ve své webové části instalaci pluginu, je považováno za méně vhodné, nicméně stále využitelné. V případě, že je možné řešení provozovat bez nutnosti instalace doplňku webového prohlížeče, příp. s využitím těch standardních (Flash apod.), je řešení považováno za vhodné. 13. prohlížeč hodnota parametru podává informaci o omezení provozu řešení v rámci konkrétního webového bo mobilního prohlížeče. Důraz je kladen zejména na podporu základních webových prohlížečů (Intert Explorer, Mozilla Firefox a Google Chrome), u mobilních zařízení se jedná o prohlížeče pro Android, Windows Mobile/Pho, IPad a IPho. Jako vhodná jsou označována řešení, která umožňují provoz ve zmíněných technologiích. 14. systémové požadavky kritérium určuje, zda je využití řešení limitováno nějakými systémovými požadavky. Především se jedná o speciální nároky na OS, programové vybavení apod. Řešení, která se omezují na standardní technologie, jsou považována za vhodná. Pokud jsou pro provoz nutné zvláštní prerekvizity či nastavení, jsou taková řešení označena za vhodná. 15. API na klientovi aplikační rozhraní nabízí možnosti rozšíření klientské části pomocí metod dostupných na serverové části. Pokud existuje API pro práci s klientem (např. JavaScript), je řešení považováno za vhodné, pokud je komponta uzavřená bez možnosti rozšíření, je tato skutečnost považována za méně vhodnou pro využití. 16. programovatelnost na serveru pokud lze řešení programově rozšiřovat na serverové části pomocí standardních technologií pro vývoj SW, je označeno jako vhodné. T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 9

10 Pokud je serverová část programovým rozšířením uzavřená, je řešení považováno za méně vhodné. 17. integrace s externími zdroji dat možnosti integrace datových zdrojů jsou pro využití řešení zásadní. V případě, že lze vkládat vlastní data bo připojit jiné webové či mobilní služby (např. prostřednictvím WMS), jsou řešení označena za vhodná. Pokud řešení ní možné integrovat s daty z jiných zdrojů, je označeno za méně využitelné. 18. streamovatelnost kritérium rozděluje řešení podle toho, jakým způsobem dochází k přenášení obsahu ze serverové části na klientskou. Způsob přenosu dat rovněž souvisí se skutečností, zda řešení poskytuje při změně měřítka možnost měnit úroveň detailu zobrazení. Pokud řešení umožňuje pracovat se streamovanými daty, umožňuje geralizaci, měřítkově závislé zobrazování či práci s popisy, je považováno za vhodné. Řešení, která disponují mechanismem, který umožňuje rychlý přenos dat, jsou označena jako vhodná. 19. manipulace se scénou kritérium uvažuje možnosti ovládání scény uživatelem, zejména se jedná o posun a rotaci obrazu, změnu úhlu pohledu, průlety scénou, změny úrovně detailu, možnosti umisťování bodů zájmu (tzv. POI) či umísťování popisků. Pokud lze pracovat s 3D scénou uživatelsky přívětivým způsobem, je řešení považováno za vhodné. Čím méně přívětivé řešení je, tím více je pro využití vhodné. 20. editace v případě, že lze data ve webovém bo mobilním prostředí vybírat bo editovat (např. identifikace jednotlivých objektů s možností změny textury povrchů), je řešení označeno jako vhodné. Pokud ní umožněna editace prvků a scény, vkládání nových objektů apod., je technologie pro výsledné řešení méně vhodná. 21. integrace na senzory aplikace umožňuje využití informací, které jsou získávány hostitelským zařízením. Pokud řešení umožňuje integraci s daty získanými senzorickým měřením bo snímáním (např. GPS), je považováno za vhodné. Pokud aplikaci integrovat s daty ze senzorů lze, je označena jako méně vhodná. 22. upravitelnost mobilní aplikace závěr zhodnocení závěru kritérium pojednává o možnostech programového rozšíření mobilní aplikace. V případě, že lze mobilní aplikaci nějakým standardním způsobem upravovat, je považována za vhodnou. V případě, že ní možné nad řešením programovat, je označeno jako vhodné. posouzení vhodnosti využití konkrétního řešení pro postup do třetí fáze zkoumání (Detailní analýza kandidátních řešení) textové zdůvodnění závěru s ohledem na stvená kritéria Detailní analýza kandidátních řešení V rámci třetí fáze, tedy Detailní analýzy kandidátních řešení, již byly vytvářeny žádné nové parametry. Podstata spočívala v podrobném rozpracování již naplněných parametrů z předchozích fází. T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 10

11 Důraz byl kladen zejména na rozbor využitých technologií s ohledem na možnosti tvorby vlastních aplikací jak ve webovém tak mobilním prostředí. Jelikož byla řešení strukturována do více částí (např. na klientskou, serverovou, tvorbu dat), zaměřila se tato fáze i na studium celého systému, včetně vazeb mezi jeho jednotlivými částmi. Testována byla také uživatelská rozhraní a klientské aplikace, nástroje dostupné k ovládání scény, dostupné editační i analytické nástroje. Z hlediska rozsahu i stupně vývoje editačních i analytických nástrojů byly hodnoceny i souvislosti s licenčními podmínkami. Kritérium vyspělosti analytických nástrojů bylo pro označení řešení jako vhodné bo vhodné natolik limitující, jelikož řada opensource a freeware řešení umožňuje v těchto řešeních tyto nástroje vytvářet. U komerčních řešení došlo v této fázi k posouzení vstřícnosti licenčních podmík vzhledem k možnému dalšímu vývoji jinými subjekty ž samotným vlastníkem řešení. Za vhodná pro postup do čtvrté fáze byla označena především ta řešení založená na obecně používaných a dostupných technologiích, které jsou v současnosti pro vývoj 3D řešení i v oblasti GIS využívané. V úvahu byl také brán potenciální budoucí směr vývoje těchto technologií i jejich následná podpora. Jako více vhodná se dále jevila řešení, u nichž je patrný vývoj, jlépe i s plám rozvoje do dalších let. Byla hodnocena rovněž možnost výměny zkušeností i podpory v rámci komunity sdružující se kolem daného řešení. Jako vhodnější byla považována řešení volně dostupná, u komerčních pouze ta se srozumitelnými exaktně definovanými ustveními licenčních podmík a s náklady potřebnými na pořízení řešení, které svou výší ohrožují zdárné dokončení tohoto projektu i následný rozvoj řešení po jeho skončení Detailní analýza favorizovaných řešení Stejně jako ve fázi předchozí již byly taxativně vymezovány žádné nové parametry, naopak došlo ještě k detailnějšímu rozboru parametrů již naplněných. V této fázi již každé řešení naplňovalo kritérium možnosti tvorby vlastních aplikací prostřednictvím API bo SDK knihoven. Hodnocení dostupnosti, možností úprav či kvality dostupné dokumentace týkající se tvorby vlastních aplikací bylo dílnou součástí této fáze analýzy. Rozbor řešení zahrnoval jak způsob a formu publikace podkladových dat, tak možnosti nahrávat a sdílet vlastní 3D data. Součástí byl také popis komunikace mezi serverovou částí, která data publikuje, a částí klientskou. Některá řešení umožňovala sdílet všechny standardní formáty dat a vyžadovala jejich předzpracování do požadovaného formátu. Struktura tohoto formátu byla rovněž podrobena důkladné analýze. Proces předzpracování dat byl podrobně popsán a zhodnocen z hlediska zkušeností uživatelů, sady k tomuto dostupných nástrojů, míry automatizace i časové náročnosti v závislosti na objemu předzpracovávaných dat. Praktické testování předzpracování dat však bylo předmětem poslední fáze, tedy Finální analýzy vítězného řešení. Navrhované řešení by v optimálním případě mělo zatěžovat stranu klienta nutností instalace pluginu či stahováním velkého objemu dat. Za vhodné bylo tedy označeno především takové řešení, které využívá a je postaveno na standardech a perspektivní technologii mající potenciál i podporu do budoucna. Dalším kritériem bylo co jmenší omezení uživatele z hlediska možnosti tvorby a úpravy vlastních aplikací, včetně nástrojů již vyvinutých pro potřebu případného předzpracování dat. K důležitým kritériím patřila i znalost a podpora budoucího vývoje řešení Finální analýza vítězného řešení Tato fáze se již zaměřila na testování reálných dat potenciálních koncových uživatelů a zákazníků vyvíjeného SW systému. Testováním procházelo jak samotné API i možnosti vývoje vlastních aplikací, ale i proces předzpracování na reálných datech dodaných uživateli. Předmětem testování byla data typu 3D objekt, terén, podkladová mapa. Proces předzpracování každého z těchto typů dat byl detailně popsán, stejně tak manipulace se scénou tvořenou těmito daty v klientské aplikaci. Nedílnou součástí byl i přehled a popis základních metod, které poskytuje SDK vítězného řešení pro tvorbu vlastní aplikace a samotného glóbu, ale i ovládání a manipulaci se scénou. T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 11

12 3.2 Postup řešení Proces analýzy shromážděných 3D řešení bylo z důvodu vysokého počtu nutné rozčlenit celkem do pěti fází. V každé fázi došlo k posouzení zjištěných parametrů na základě předem logicky daných kritérií a následnému vyhodnocení dostupných řešení jako vhodných bo vhodných pro postup do další fáze analýzy. Míra specifikace a konkretizace zjišťovaných parametrů narůstala s každou další fází Základní analýza dostupných řešení Na počátku první fáze se podařilo sestavit seznam šedesáti dvou řešení a technologií, které lze označit za 3D GIS bo se dají využít pro jeho tvorbu. Nejčastějším zdrojem informací o produktech se staly výsledky vyhledávání ve webovém prostředí odkazující zejména na konkrétní webové prezentace těchto řešení. Rozsah zveřejněných informací se u jednotlivých řešení lišil v závislosti na těchto faktorech. - je řešení komerční bo opensource/freeware - region, v němž má řešení zastoupení a podporu - využitelnost řešení, nasazení v konkrétní instituci - subjekt, který řešení vyvíjí (obchodní společnost, subjekt veřejné správy, školská instituce, student v rámci závěrečné práce ad.) - rozsah komunity využívající dané řešení a její aktivita - historie a stupeň vývoje, potenciál rozvoje do budoucna Podrobný soupis naplněných parametrů jednotlivých řešení je k dispozici v Příloze č. 1 k tomuto dokumentu. y základní analýzy dostupných řešení Pouze pět řešení umožňovalo publikovat 3D data jak ve webovém i mobilním prostředí, konkrétně ArcGis Server, BlomUrbex 3D, Google Earth, NASA World Wind a SIVAN 3D GIS (viz obr. 2). Z celkového počtu šedesáti dvou řešení se téměř polovina zaměřila na publikaci 3D dat na webu. Počet řešení určených pro zobrazování 3D dat na mobilní zařízení byl podstatně nižší, celkem deset řešení. Masivní rozvoj mobilních technologií v posledních letech i čím dál zvyšující se potřeba a obliba využití 3D dat však dává předpoklady k rozvoji řešení podporujících publikaci 3D dat v tomto prostředí. Míra rozvoje však bude ovlivněna počtem uživatelů mobilních zařízení s konkrétním operačním systémem (např. Android, ios, Windows Pho). Z řešení shromážděných v Analytickém dokumentu převládala řešení komerční, v poměru přibližně 3:2 k opensource i volně dostupným řešením (viz obr. 3). Z hlediska použitých technologií byly jčastěji zastoupeny C++, OpenGL, Java a JavaScript (viz obr. 4). T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 12

13 Obr. 2 Struktura řešení podle možnosti publikace 3D dat ve webovém a mobilním prostředí Obr. 3 Struktura řešení podle licenčních podmík T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 13

14 Obr. 4 Struktura řešení podle využitých technologií Jako vhodné pro postup do další fáze analýzy bylo označeno třicet jedna řešení, tedy polovina všech shromážděných. - ALV library - ArcGIS Desktop + 3D Analyst - ArcGIS Server - BlomUrbex 3D - BlomViewer - City Engi - CityMaker Explorer - CityMaker Onli - CityMaker Server - CitySurf Globe Mobile - Digital Macau 3D City Onli Platform - Geo 3D - Geo 3D SDK - Glob3 - Google Earth - Google Earth API - Grass - NASA World Wind - Navteq Visio Dev Kit T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 14

15 - NetGIS Server - NEWSCAPE Technology - OpenGlobe - OSM-3D (GDI-3D) - ReadyMap SDK - Saab 3D Rapid Mapping - Scenario 3D - SIVAN 3D GIS - SpacEyes3D - SuperMap iclient for Realspace - Terra 3D - myvr 3D MapView K jčastějším důvodům, proč bylo řešení označeno jako vhodné, patřilo dostatečné množství informací potřebných pro kvalitní analýzu. Dále byla vyřazena úplná řešení, která tvořila pouze dílčí kompontu bo byla určena výhradně pro editaci dat. Vyřazena musela být také perspektivní řešení vykazující známky vývoje a řešení využitelná pouze pro jednorázové účely, např. jako výsledek závěrečné práce ve školské instituci bo projektu. Pokud řešení splňovalo některé z kritérií vhodnosti, ale pracovní skupina se shodla na jeho možném potenciálu i možnosti využití, bylo označeno jako vhodné s cílem shromáždit o něm další poznatky Podrobná analýza vybraných řešení Předmětem druhé fáze zkoumání byla analýza, testování a následné posouzení vhodnosti všech 31 řešení. Zjišťované parametry se týkaly zejména vlastností řešení umožňující publikovat 3D data ve webovém bo mobilním prostředí. S ohledem na zaměření této fáze a zkoumaných parametrů mohla být zařízení, která tuto podmínku splňovala, označena jako vhodná pro postup do další fáze. y se týkaly zejména možností integrace s externím zdroji dat, posouzení uživatelských možností při manipulaci se scénou a dále systémových požadavků. Podrobný soupis naplněných parametrů jednotlivých řešení je k dispozici v Příloze č. 1 k tomuto dokumentu. y podrobné analýzy vybraných řešení Ne všechny posuzované parametry byly u všech řešení relevantní, např. u desktopových aplikací bo jiných typů řešení, která umožňují publikaci na webu bo v mobilním prostředí. Systémové požadavky webových řešení jsou jčastěji omezeny na využití v operačním systému Windows. Přibližně třetina řešení zkoumaných v této fázi vyžaduje instalaci doplňků (tzv. pluginů) pro zobrazení v podporovaném webovém prohlížeči, u sedmi řešení ní potřeba žádných pluginů a tři technologie využívají technologii Java applet (viz obr. 5). Až na výjimky jsou běžně podporovány prohlížeče Intert Explorer, Mozilla Firefox a Google Chrome. Uživatel má většinou k dispozici základní funkce pro manipulaci se scénou jako je zoom, posun scény, měření ad. Pokud řešení umožňuje integraci na senzory, jedná se v naprosté většině zejména o využití dat GPS. Řešení využitelná na mobilních zařízeních se liší v závislosti na podporovaném operačním systému. T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 15

16 Obr. 5 Struktura webových řešení podle nutnosti instalace doplňků (tzv. pluginy) Z testovaných bylo vybráno jedenáct řešení, která byla následně označena jako vhodná pro postup do navazujících fází analýzy. - ArcGIS Server - BLOM řešení (BlomUrbex 3D a BlomViewer) - Glob3 - Google Earth API - NASA World Wind - NEWSCAPE Technology - OpenGlobe - OSM-3D (GDI-3D) - ReadyMap SDK - SpacEyes3D Jako vhodná byla označena ta řešení, která 3D data umožňovala publikovat alespoň v jednom z požadovaných prostředí, tedy buď na webu bo v mobilních zařízeních. V naprosté většině případů se tak jednalo o desktopové aplikace. Došlo také k vyřazení řešení, u nichž se prokázal potenciál odhalený v první fázi a u nichž byla naplněna požadovaná kritéria Detailní analýza kandidátních řešení Předmětem analýzy v této fázi bylo celkem jedenáct řešení, přičemž řešení společnosti Newscape Technologies se nadále posuzovala pouze v souvislosti se dvěma řešeními společnosti BLOM, jelikož využívá SDK knihoven BLOMu k tvorbě vlastních mobilních aplikací. Do této fáze tedy postoupila pouze řešení umožňující alespoň publikaci 3D dat na webu bo mobilních zařízeních. S tímto souviselo i druhové složení technologií využitelných ve vývoji každého řešení. Nejčastěji byla zastoupena u čtyř řešení platforma Java, JavaScript a GL u dvou řešení. T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 16

17 ArcGIS Server K detailnější analýze byl vybrán rovněž komerční produkt ArcGIS Server americké společnosti Esri. Jedná se o jeden ze světově jrozšířenějších serverových GIS systémů, aktuálně dostupný ve verzi ArcGIS Server primárně slouží k publikování mapových služeb. Jedním z typů mapových služeb, které je ArcGIS Server schopen publikovat, je služba typu Globe (viz obr. 6). Tyto služby sice dokáží publikovat 3D data, avšak mezi jejich výhody patří, že mezi klienty, kteří jsou schopni služby tohoto typu konzumovat, patří prakticky výhradně desktopové aplikace (ArcGlobe, ArcCatalog, ArcGIS Explorer Desktop, ArcReader, a aplikace vyvinuté pomocí ArcGIS Engi). Tyto aplikace nabízejí veškeré standardní nástroje pro manipulaci s vizualizovanými 3D daty (zoom, rotace, průlet ad.). Obr. 6 Aplikace ArcGlobe konzumující Globe službu (model budovy dostupný z Další možností, jak pomocí systému ArcGIS Server publikovat 3D geografická data, je rozšíření ArcGIS Serveru ArcGIS 3D Analyst for Server. Jedná se o webovou nadstavbu produktu ArcGIS 3D Analyst for Desktop a slouží spíše k provádění různých 3D analýz. Dalo by se říci, že rozšíření ArcGIS 3D Analyst for Server je schopno provádět prostorové analýzy nad 3D daty publikovanými Globe službou ArcGIS Serveru (viz obr. 7). T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 17

18 Obr. 7 Schéma jednotlivých složek systému ArcGIS Server (dostupné z Společnost Esri však pro práci s 3D daty ve webovém prohlížeči upřednostňuje spíše aplikaci City Engi. V dávné době se v tomto produktu objevila funkcionalita tzv. Sces, která umožňuje v omezené míře publikovat 3D scény ve webovém prostředí. : Produkty firmy Esri, včetně ArcGIS Serveru, obsahují mnohé nástroje pro práci s 3D geografickými daty. Otázkou však zůstává, jakou cestu společnost Esri zvolí pro 3D data na webu. Dojde k vývoji takového API, T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 18

19 které umožní konzumovat data Globe služeb ve webovém prostředí? Nebo dojde k dalšímu rozvoji funkcionality produktu City Engi, který již ve velmi omezené míře tuto funkcionalitu poskytuje? Tyto jasnosti a navíc velmi nákladná licence produktu ArcGIS Server rozhodly o tom, že ArcGIS Server k dalšímu zkoumání byl doporučen BLOM Pro účely detailní analýzy byla vybrána dvě řešení vyvinutá společnosti BLOM. Součástí analýzy ale také společnosti NEWSCAPE technology, která BLOM produkty využívá k vývoji vlastních mobilních aplikací. Jelikož všechna tato řešení spolu souvisí, byla dále v tomto projektu posuzována společně. BlomUrbex 3D byl vyvinut jako on-li platforma geoserveru pro poskytování a publikování 3D dat jak ve webovém, tak i mobilním prostředí. Umožňuje on-li přístup k datovým sadám jrůznějších 3D objektů, zejména však budov. Zpřístupnit lze jen data společností BLOM (knihovna BLOM 3D), ale i data partrů této společnosti. Pro přístup k těmto datům lze využít způsobů zmíněných dále v textu. K vytváření vlastních aplikací ve webovém prostředí mají uživatelé k dispozici vlastní JavaScriptové API. V prostředí mobilních zařízení lze využít SDK pro operační systémy Android, ios, J2ME a Windows Mobile. K datům lze přistupovat i z jiných běžně užívaných CAD a GIS aplikací (např. aplikace společností Autodesk, Esri, Intergraph ad.) prostřednictvím pluginů. Uživatel tedy ní limitován využitím pouze produktů BLOMu, ale je schopen integrovat již vlastní existující řešení s řešením společnosti BLOM. Poslední možností jak přistupovat k datům BlomUrbex 3D je využít aplikací vyvinutých společností BLOM (viz obr. 8). Obr. 8 Struktura systému BlomUrbex 3D (dostupné z K vizualizaci dat z knihovny BLOM 3D slouží plugin BlomUrbex 3D Viewer, jehož využití se omezuje na webové prohlížeče Intert Explorer, Mozilla Firefox a Google Chrome. ové řešení pro přístup k 3D datům z geoserveru BlomUrbex 3D, ale i BlomUrbex, představuje prohlížeč BlomViewer. Prohlížeč BlomViewer je dostupný z adresy Tato aplikace T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 19

20 ní vhodná pro zobrazení v mobilních zařízeních. Zajištěna je podpora funkcionality ve webových prohlížečích podporujících JavaScript, konkrétně Intert Explorer (od verze 7), Mozilla Firefox (od verze 3.6) a Google Chrome (od verze 8). K zajištění plné funkcionality v prohlížeči Google Chrome je však nutné mít nainstalován i prohlížeč Mozilla Firefox, jehož komponty BlomViewer využívá). Uživateli jsou zpřístupněny základní funkce, jako je posun, zoom, rotace, změna úhlu pohledu, výběr úrovně detailu zobrazení a kvality obrazu, přidání bodu zájmu (tzv. POI) ad. Součástí je také editační mód umožňující výběr, přidání, smazání, posun 3D objektů (u budov i jejich vnějšího pláště), ale i změnu textury objektu (viz obr. 9). Obr. 9 Identifikace vnějšího pláště budovy v aplikaci BlomViewer (dostupné z SDK knihoven BLOMu pro vývoj vlastních aplikací mobilních zařízení využívá např. společnost NEWSCAPE Technologies, která se specializuje na zobrazování 3D reality na mobilních zařízeních a tabletech (ipho, ipad, smartphos). Uživatelská nabídka zahrnuje především 3D průvodce městy (např. YesCitiz, Virtual 3D City ad.), ale i aplikaci Mobile3DCAD. Uživatel má k dispozici základní nástroje pro manipulaci s 3D objekty jako je posun, zoom, rotace, změna úhlu pohledu, přidání bodu zájmu (tzv. POI) ad. U mobilní CAD aplikace lze velmi sofistikovaným způsobem pracovat s řezy 3D objektů. : Společnost BLOM nabízí podobně jako společnost Esri řadu nástrojů v oblasti GIS i práce s 3D daty. Kromě serverové řešení BlomUrbex 3D nabízí uživatelům možnost tvorby vlastních webových aplikací pomocí JavaScriptového API. Stejně tak umožňuje vývoj na mobilních zařízeních, což dokládá prostřednictvím svých mobilních aplikací např. společnost NEWSCAPE Technologies. K dispozici je také rozsáhlá databáze 3D objektů. Rozsáhlé portfolio nabízených služeb i dostupných nástrojů pro práci s 3D daty se odráží v nákladech za poskytnutí licence i podpory. Přestože se jedná o kvalitní řešení z oblasti 3D GIS, jevilo se z důvodů vysoké nákladnosti na jeho pořízení i samotnou podporu jako vhodné pro další analýzy Glob3 Glob 3 je platforma pro vývoj GIS aplikací napsaná v programovacím jazyce Java a uvolněná pod open source licencí. Autorem je španělská firma igo software. Podporován je vývoj aplikací jak pro desktop (Glob3), tak pro web i mobilní zařízení (Glob3 Mobile). Pro potřeby projektu je vhodná především verze Glob3 Mobile (viz obr. 10, 11), avšak ta je v současnosti ve fázi proof of concept a k dispozici je jen virtuální zeměkoule s možností T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 20

21 připojení WMS služby. Její multiplatformita je zajištěna tím, že pro každý typ zařízení (ios, Android, klasický webový prohlížeč podporující HTML5 - viz obr. 12) je zkompilován nativní zdrojový kód (Objective C, Java, JavaScript), který je původně napsaný v C++ a pomocí automatizovaných nástrojů postupně převeden na Objective C. To je následně převedeno do jazyka Java a z ní je získán JavaScriptový kód. Projekt je v ranném stadiu vývoje a byl očekáván rychlý vývoj nových funkcí a podpora nových technologií. Plánovaná byla podpora zobrazení fotografií, videa, budov, bo podpora klasických OGC standardů jako KML, WFS, GML atd. Bohužel vývoj ustrnul a ní jasné, zda bude znovu obnoven. Obr. 10 Struktura systému Glob3 Mobile (dostupné z T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 21

22 Obr. 11 Ukázka z aplikace Glob3 Mobile (dostupné z ové fórum projektu ní k dispozici, v mailing listu ní téměř žádná aktivita, stejně tak v požadavkovém systému. Obr. 12 Ukázka z klientské aplikace Glob3 (dostupné z : Přestože se projekt jevil jako slibný, rychle se rozvíjející a podporující jmodernější technologie, jeho vývoj byl pozastaven a jeví známky aktivity. Vzhledem k příliš rané fázi vývoje byl doporučen do další fáze výběru. T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 22

23 Google Earth API Řešení Google Earth API je složeno z pluginu a jeho JavaScriptového API a umožňuje vkládat virtuální 3D glób do webových strák. produktu je variabilní, liší se podle způsobu použití. Pro veřejné použití jsou google mapy i API zdarma, pro autentizované použití je třeba licenci zakoupit. Podrobnosti jsou k nalezení na adrese: Aplikace Google Earth má i svoji mobilní verzi, avšak speciální API přímo pro mobilní klienty nikoliv. Záleží, jak je klient schopen zobrazovat webovou aplikaci napsu v běžném API. Jak již bylo řečeno, API klientských aplikací je založeno na jazyce JavaScript, výhodou je však nutnost instalace pluginu do prohlížeče. API je kvalitně zdokumentované ( a je dostupná řada příkladů ilustrujících možnosti produktu. Samozřejmostí je podpora jazyka KML (viz obr. 13), výhodou kvalitní podkladová data poskytovaná společností Google (včetně Google StreetView a rozsáhlé celosvětové databáze 3D budov). Rovněž existuje několik polooficiálních způsobů integrace se systémem ArcGIS. API nabízí veškeré standardní ovládací prvky (posun, zoom, rotace, průlet ad.) Rovněž poskytuje možnost práce s časovou složkou dat. Obr. 13 Google Earth s KML modely budov (dostupné z: : Současným trendem je využívání technologických možností, které poskytuje HTML5. Přestože je Google API osvědčený a v mnoho ohledech velmi kvalitní produkt, byl doporučen k dalším zkoumání z důvodu nutnosti instalace pluginu. Potenciálně problematické by rovněž mohly být licenční podmínky produktu NASA World Wind Open source projekt původem z americké NASA, napsaný v Javě a využívající OpenGL, tudíž je multiplatformní. Jedná se o WMS server a SDK pro vývoj aplikací. Neobsahuje hotovou aplikaci pro prohlížení T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 23

24 dat, ale knihovny pro vývoj vlastních aplikací a serverovou část pro publikaci dat v podobě WMS služby. K dispozici jsou demo ukázky, kterými se lze inspirovat (viz obr. 14 a 15). Lze vyvíjet jak desktopové Java aplikace, tak webové stránky za pomocí Java appletu. Pokud má uživatel vlastní data, lze využít podkladových dat ze serverů NASA a USGS. Pracovat lze také s KML daty a formátem Collada. Ve vývoji je i API pro mobilní platformu Android, avšak poslední dobou se v této věci mnoho děje - na fóru ní skoro žádná aktivita (a když je, tak autorů). Uživatel musí mít na svém počítači nainstalovu Javu a ovladače grafické karty podporující OpenGL. Vývojáři upozorňují, že bez aktuálních ovladačů může být problém se zobrazením mapy. Mapa se ovládá myší v kombinaci s klávesnicí, oproti jiným programům je invertována svislá osa na myši, takže na práci s programem se musí uživatel jprve adaptovat. Obr. 14 Ukázka práce s texturami objektů ve World Wind Java SDK Extruded Shapes (dostupné z: T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 24

25 Obr. 15 NASA World Wind (screenshot aplikace, : I přes nutnost mít nainstalovu Javu pro zobrazení aplikací World Wind bylo řešení označeno jako vhodné pro účely analýzy v další fázi. Důvodem je poměrně dlouhá historie vývoje a tím tedy i odladěnost projektu. Také to, že projekt je kompletně open source a má poměrně rozsáhlou komunitu uživatelů, kteří jsou aktivní na diskusním fóru. Java je navíc poměrně rozšířenou technologií a představuje pro uživatele významný problém OpenGlobe Openglobe je relativně mladý projekt pro publikování 3D geografických dat, který vzniká na Univerzitě aplikovaných věd Severozápadního Švýcarska (University of Applied Sciences Northwestern Switzerland). Od dubna roku 2011 je projekt včetně kompletních zdrojových kódů dostupný pod Open Source licencí (MIT license). Projekt se skládá z nástrojů pro zpracování geografických dat do podoby vhodné k publikaci a z API pro vývoj klientských aplikací, které jsou schopné tyto data konzumovat. Klientské aplikace využívají moderní technologie HTML 5 a GL. Nástroje pro předzpracování dat jsou napsány v jazyce C++. Předzpracování dat spočívá ve vygerování dlaždic (obrázků) podkladových dat, ve vytvoření.json souborů reprezentujících elevaci (zvlnění) terénu a ve vymodelování 3D objektů, které lze umístit do mapy (soubory.json s asociovu texturou například ve formátu.jpeg, bo.png), podpora KML je v plánu (viz obr. 16). T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 25

26 Obr. 16 Předpokládaný vývoj produktu Openglobe (dostupné z: API produktu Openglobe je stále ve vývoj a jelikož se jedná o API pro psaní webových aplikací, lze jej rovněž využít pro psaní aplikací mobilních (zde se však zatím spíše jedná o pilotní projekty, záleží na podpoře GL na klientském zařízení). Samotné API umožňuje v klientských aplikacích všechny standardní ovládací nástroje (zoom, rotace, průlet scénou, identifikace ad.). API umožňuje přímo pracovat s daty OpenStreetMap (ní třeba data znovu předzpracovávat a gerovat dlaždice). Ukázky z webových aplikací lze vidět na obr. 17 a 18. T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 26

27 Obr. 17 Využití Openglobe - norský projekt, mapa oblasti Svalbard (dostupné z: Obr. 18 Využití projektu Openglobe - Švýcarsko 3D (dostupné z: : Jedná se o produkt, který má díky využívání moderních technologií a relativně jednoduché architektuře velký potenciál. Produkt byl vybrán k ještě detailnějšímu zkoumání ve čtvrté fázi. T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 27

28 OSM-3D (GDI-3D) OSM-3D (OpenStreet Map 3D) je projektem německé univerzity v Heidelbergu (Universität Heidelberg), který si dává za cíl využití dat projektu OpenStreetMap a dat projektu SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) a s jejich pomocí vytvořit databázi 3D geografických dat. Proces importu dat z OpenStreetMap je relativně složitý (viz obr. 19) a je prováděn na serverech univerzity v Heidelbergu, kvůli možnosti provádění importu dat a jejich ukládání na vlastních serverech je nutné kontaktovat zástupce vývojářů. Data uložená v databázi jsou následně publikována ve formátu W3DS ( 3D Service). V rámci projektu rovněž vzniká aplikace, která je schopna publikovaná data vizualizovat na straně klienta. Jedná se o aplikaci XNavigator (viz obr. 20 a 21), která je naprogramovaná v jazyce Java (lze ji spouštět ve webovém prohlížeči - webstart, applet, ale i jako desktopovou aplikaci) a jejíž zdrojové kódy jsou dostupné pod licencí GNU Geral Public License. Jinou aplikaci schopnou konzumovat data ve formátu W3DS se podařilo objevit. Obr. 19 Schéma gerování dat OSM 3D z dat OpenStreet Map a SRTM a jejich publikace. (dostupné z: T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 28

29 Obr. 20 Aplikace XNavigator (Java Start verze) s daty OSM 3D. (dostupné z: Obr. 21 Aplikace XNavigator (Java Applet) s daty OSM 3D T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 29

30 (dostupné z: : Projekt byl vybrán ke zkoumání i v dalším podrobném čtvrtém kole, protože se jedná o potenciálně zajímavý zdroj 3D dat. Drobným problémem by mohla být existence klientské aplikace pouze v jazyce Java (lze spouštět přímo v prohlížeči bez nutnosti instalace pluginu) ReadyMap SDK ReadyMap je produkt americké společnosti Pelican Mapping, která vyvíjí nástroj osgearth, kterým je ReadyMap inspirován. Jedná se o open source knihovnu napsu v JavaScriptu využívající pro vykreslování GL. Základní formát přístupu k datům jsou WMS a TMS služby, lze ale například připojovat i OpenLayers vrstvy (tedy například také ArcGIS vrstvy, Leaflet vrstvy a jiné). Serverová část ní k dispozici (alespoň volně k použití, na webu je zmínka o ReadyMap Serveru, ale víc informací k němu ní k dispozici), k datům se přistupuje buď přes mapovou službu (viz obr. 22), bo přímo na disku v podobě dlaždic (v podstatě lokální TMS server). K dispozici jsou ukázky kódu, avšak žádná dokumentace. S autory projektu je možno komunikovat na webovém fóru, kde odpovídají na dotazy a řeší problémy uživatelů. Mapu lze ovládat standardně myší. V kombinaci s klávesou shift je možné rotovat a naklápět zeměkouli. Práce s mapou je rychlá a plynulá, občas se objevují artefakty při navazování dlaždic na sebe, ty ale po chvíli mizí (v okamžiku kdy jsou nahrána všechna data dlaždic pro zvolený výřez mapy). Obr. 22 ReadyMap SDK (dostupné z: T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 30

31 : Open source projekt je napsaný v technologii GL, autoři komunikují s uživatelskou komunitou. I přes absenci serverové části se jevil jako vhodný pro postup do další fáze výběru SpacEyes3D Komerční produkt francouzské firmy poskytující komplexní GIS řešení (viz obr. 23): SpacEyes3D Builder - vytváření 3D dat SpacEyes3D Server - publikace dat SpacEyes3D Viewer - desktopová aplikace pro prohlížení publikovaných dat SpacEyes3D Plugin - ActiveX plugin do prohlížeče pro prohlížení dat na webu Programy jsou dostupné v několika jazycích (čeština chybí). Plugin do prohlížeče funguje na bázi ActiveX technologie, je ho tedy možno spustit jen na platformě Windows. Stejně tak ostatní součásti systému jsou určeny jen pro systémy Windows. Data jsou k uživateli streamovaná, takže omezením velikosti map je jen velikost disku na serveru. Jedním z jčastějších požadavků uživatelů je zobrazení budov. Program Builder by měl být schopen plynule pracovat s několika tisíci budovami. O prohlížení velkého počtu budov pomocí pluginu se již výrobce zmiňuje. Ovládání mapy v prohlížeči pomocí pluginu je rychlé a plynulé. K dispozici jsou standardní nástroje pro ovládání pohledu - otáčení, změna vertikálního úhlu pohledu, nástroj pro identifikaci, atd (viz obr. 24). Lze zobrazit např. stereoskopicky pro 3D brýle. Nevýhodou je omezení pluginu jen na jednu spuštěnou instanci, takže lze současně prohlížet více map. Obr. 23 Struktura systému SpacEyes3D (dostupné z: T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 31

32 Obr. 24 Ukázka z aplikace SpacEyes3D Viewer (dostupné z: : Produkt je zajímavý komplexností, jelikož poskytuje nástroje pro vytváření, publikování i prohlížení 3D dat. Problém lze spatřit v použití pluginu do prohlížeče, jež lze spustit jen na platformě Windows, navíc jen v jedné instanci. Další výhodou je uzavřený vývoj pod komerční licencí. Z těchto důvodů bylo toto řešení považováno za vhodné k další analýze. y detailní analýzy kandidátních řešení Ze všech řešení testovaných a posuzovaných v této třetí fázi byla jako vhodná označena dvě řešení využívající technologii GL a dvě řešení postavená na platformě Java. Všechna tato řešení jsou volně dostupná, dvě z nich vyvíjená v prostředí vysokoškolské instituce, konkrétně univerzit ve Švýcarsku a Německu. Jednalo se o následující řešení: - NASA World Wind - OpenGlobe - OSM-3D (GDI-3D) - ReadyMap SDK T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 32

33 3.2.4 Detailní analýza favorizovaných řešení V této fázi analýzy již byla hodnocena pouze čtyři řešení, z nichž dvě využívala technologii GL a dvě byla postavena na Javě. Cílem byl výběr takového řešení, které bude sloužit jako základ vyvíjeného SW systému, resp. 3D GIS, který umožní 3D data jen vizualizovat a publikovat uživatelům, ale i nad nimi provádět analytické úlohy, čímž dojde k naplnění potenciálu 3D dat. Ve fázi poslední již byla na zvoleném řešení prakticky testována reálná data požadovaných typů, tedy především 3D objekty, terén, podkladové mapy, vrstvy rastrové a vektorové NASA World Wind Jak již bylo řečeno v předchozích iteracích, produkt NASA World Wind se de facto skládá ze dvou částí. První částí je WMS Server, který je schopen publikovat geografická data ve standardním formátu WMS a nástroje pro import dat (podkladová data včetně elevace). Podkladová data jsou na straně serveru uložena ve formě již vygerovaných dlaždic, které mohou být volitelně vygerovány v pyramidové struktuře. Jelikož přenos podkladových dat a dat elevace ze serveru na stranu klienta představuje velkou datovou zátěž, podporuje NASA World Wind cachovaní těchto dat na straně klienta. K instalaci podkladových dat a elevace na serverovou část systému ja naprogramována samostatná utilita (viz obr. 25). Obr. 25 Utilita pro instalaci dat (Aplikace World Wind) T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 33

34 Instalace serverové části, včetně následného přidání dat, je na stránkách projektu kvalitně zdokumentována. Viz: a a při testování nastaly žádné komplikace. Používat WMS Server produktu NASA World Wind ní nutné, produkt umožňuje připojit vlastní WMS služby. 3D modely lze do klientské aplikace připojit v podobě populárního formátu KML. Druhou část tvoří samotné API v jazyce Java, které lze využít pro tvorbu vlastních klientských aplikací (buď jako Java Applet, bo ve formě Java Start, či samostatné aplikace). API je kompletně dostupné, je tedy možné API přepsat a následně překompilovat podle požadavků uživatelů. API je kvalitně zdokumentované s dostupnou řadou příkladů ilustrujících jeho použití. Mezi hlavní rozhraní patří: Globe - rozhraní reprezentující virtuální glób a jeho elevaci (je gerována za využití rozhraní Tessellator ) Layer - rozhraní reprezentuje podkladová data a další prvky umístěné na glóbu Tato dvě rozhraní společně tvoří virtuální glób. View - rozhraní definuje, jakou část glóbu a následně které prvky na něm vidí uživatel Toto rozhraní, společně s ostatními rozhraními zobrazenými na obr. 26 tvoří okno aplikace NASA World Wind. Obr. 26 Schéma hlavních rozhraní NASA World Wind API (dostupné z: : Jedná se o řešení, které je prověřené skutečným reálným nasazením (viz sekce User Applications na stránce Přestože NASA World Wind je kvalitním řešením, byl vybrán k postupu do další fáze zkoumání z důvodu nutnosti instalovat platformu JAVA a rovněž z důvodu, že aplikaci je nutné v prohlížeči spouštět jako JAVA Applet, bo Start. Tento způsob spouštění aplikací v prohlížeči ní do budoucna příliš perspektivní. T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 34

35 OpenGlobe Produkt OpenGlobe se podobně jako NASA World Wind skládá ze dvou hlavních částí. První část je serverová s nástroji pro konverzi a import dat. Podkladová data a elevace jsou uložena již ve formě vhodné pro transport ke klientovi (vygerované dlaždice podkladových dat ve formě rastrů a elevace v souborech typu.json). Není tedy třeba na stranu serveru nic instalovat, jen je třeba vygerovat data a následně je pomocí vhodného web serveru publikovat. 3D modely (například modely budov) je možné vkládat do klientské aplikace ve formě.json souboru s asociovu bitmapou. Dataprocessingové nástroje obsahují skript pro jejich konverzi do této podoby z formátu Collada. Problém však může nastat při exportu 3D modelu: Multipatch Feature Class -- skript ArcGIS MultiPatchToCollada Collada formát.json + bitmapa, kdy vzniklý 3D model je složen z mnoha jednotlivých malých souborů (viz obr. 27 a 28). Nicméně lepší možnost importu 3D modelů, včetně podpory KML, má v plánu vývojový tým produktu dokončit do konce roku Obr. 27 Část modelu budovy ve formátu.json Obr. 28 Bitmapa (část budovy) asociovaná s předchozím.json souborem Nástroje pro zpracování dat (podkladových dat a rastrů) lze stáhnout buď již ve zkompilované podobě, bo ve formě zdrojových kódů na adrese Nachází se zde i dokument s názvem Processing Geo-Data using the Openglobe Tools, který proces přípravy dat k publikaci detailně popisuje (obsahuje rovněž tutorial). Druhou části je SDK pro vývoj klientských webových aplikací aplikací. Výše uvedené stránky obsahují SDK včetně dokumentu OpenGlobe SDK for GL Specification, jedná se o detailní popis SDK a jeho funkcí. SDK rovněž umožňuje klientskou aplikací konzumovat data OpenStreetMap, či WMS služby. T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 35

36 Obr. 29 Modely budov v aplikaci OpenGlobe (dostupné z: : Produkt Openglobe byl vybrán jako finální řešení a to hd z několika důvodů. Jedná se o nadějný open source projekt, okolo kterého začíná vznikat funkční komunita. Velkým přínosem jsou nástroje pro předzpracování dat. Je vyvíjen v perspektivní technologii a vývojový tým plánuje rozšířit projekt o další funkcionalitu OSM-3D (GDI-3D) Základem projektu OSM-3D jsou mapová data z OpenStreetMap doplněná o elevaci z měření SRTM (Shuttle Radar Topography Mission) a 3D reprezentaci budov. Budovy jsou z velké části vygerovány automaticky z půdorysu a elevace v daném bodě (obr. 30). Jejich vzhled ale odpovídá realitě. Výška budovy často lze odhadnout (rozlišení topografických dat je 90 metrů, pouze na území USA je rozlišení 30 metrů), a tak se použije přiměřená náhodná hodnota. Lze však nahrát vlastní modely budov vytvořené ručně podle skutečnosti (obr. 31). Formát OSM je postupně vylepšován a přibývají atributy, ze kterých lze výšku budovy vyčíst (např. počet podlaží, bo výška v metrech). Autor však musí výšku vždy zadat. T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 36

37 Obr. 30 Automaticky vygerovaná budova - Brno (hrad Špilberk) Obr. 31 Ručně modelovaná budova - Petronas Towers (dostupné z: T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 37

38 Zpracování začíná stažením dat z OpenStreetMap databáze pomocí nástroje Osmosis, což je Java aplikace pro příkazovou řádku, která uloží data do relační databáze ve formě atributových tabulek a relací mezi nimi. K tomu, aby se s těmito daty dalo pracovat v geografickém systému, musí být převedena na geometrické PostGIS typy a prostorové indexy. Výsledkem je WMS databáze, ze které pak může číst data klasický WMS server. Pokud z těchto prostorových dat chceme vytvořit 3D data, musíme několika dalšími procesy zkombinovat tyto data s elevací z projektu SRTM. Tím dostame zvlněný povrch ve formě dlaždic. Na něj se pak vygerují budovy, popisky a body zájmu. Výsledná kombinace podkladových dat, elevace, budov, atd. je publikována ve formě W3DS ( 3D Service) služby. Tato služba popisuje 3D scénu a objekty v ní obsažené. Je založena na formátu X3D a KML, podporuje Level of Details pro každý objekt, textury objektů, ale také animace a jiné efekty. Scéna se může skládat například z krajiny, budov, vegetace, zařízení ulic (lampy, kapličky, schránky,...), světelných podmík, různých úhlů pohledu atd. Klient schopný konzumovat W3DS se jmenuje XNavigator. Je to opensource projekt napsaný v Javě využívající OpenGL. Využívá ho právě projekt OSM-3D ( Další implementace W3DS je CityServer3D ( ale ní jasné, zda mají vlastního klienta, bo využívají také XNavigator. Celý proces zpracování OSM dat na 3D data je výpočetně náročný a poměrně složitý. Data si spravují sami autoři z univerzity v Heidelbergu a poskytují je volně k dispozici. : W3DS se jeví jako velmi obsáhlý formát 3D dat s širokými možnostmi. Je však stále ve fázi draftu (ní to schválený OGC standard) a jeho poslední verze je z března 2011 (podle informací z webu Známa je jediná implementace klienta schopného konzumovat W3DS - XNavigator. Ten ke svému běhu potřebuje Java plugin do prohlížeče. Z výše uvedených důvodů bylo toto řešení vyhodnoceno jako vhodné pro účely projektu ReadyMap SDK Software ReadyMap SDK je napsaný v Javascriptu a využívá GL pro vykreslování grafiky v prohlížeči. Jeho části vycházejí z programu osgearth, což je nástroj pro vykreslování virtuální zeměkoule napsaný v C++ od stejné firmy (Pelican Mapping). Přepsáním části funkcionality osgearth do Javascriptu vznikl základ pro ReadyMap. Dále se v něm využívá knihovna osgjs (javascriptová verze 3D grafického toolkitu OpenSceGraph) a knihovna jquery pro usnadnění psaní javascriptových skriptů, ošetření událostí v prohlížeči a psaní aplikací využívajících Ajax. Vše je vydáno pod open source licencí LGPL. Základním způsobem přístupu k mapovým podkladům je WMS bo TMS služba. Například vrstvu s elevací lze připojit takto: map.addelevationlayer(w ReadyMap.TMSElevationLayer({ // SRTM elevation name: "Elevation", url: " args: "json=true", tmstype: "google" })); Elevace je na serveru uložena jako tiff soubory, které v současnosti ní možné v javascriptu/gl zpracovat. Proto je v ReadyMap Serveru funkcionalita pro převod tiff na.json, která se stará i o bezešvé navázání jednotlivých dlaždic na sebe. T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 38

39 Samotné SDK zatím má podporu pro zobrazování budov bo jiných 3D objektů. Projekt však rozšířil jeden z jeho uživatelů a na experimentální podpoře pro budovy začal pracovat (obr. 32). Zdrojový kód lze stáhnout z forknutého projektu na Githubu ( Jedná se o načtení.json souboru s geometrií budov. Každá budova je v něm určena svým půdorysem a její výškou. Výsledný 3D objekt je pak realizován vytažením (extrude) polygonů budov do požadované výšky a nastavením odpovídající barvy. Podle vyjádření autora tohoto rozšíření je v plánu doplnění podpory pro textury. V současnosti je zobrazení většího počtu budov velmi pomalé a spolehlivé (občas se načtou všechny budovy), alespoň tedy v kombinaci s mapovými podklady. Zobrazením pouhých budov bez mapy se vše načte rychleji. Obr. 32 Experimentální podpora budov v ReadyMap (dostupné z: Ukázka kódu dvou budov ze souboru buildings.json (altura=výška, hoja=dlaždice, vertices=vrcholy, lon & lat=zeměpisná délka a šířka): { "altura": 15, "hoja": "2765", "vertices": [{ "lon": , "lat": }, { "lon": , "lat": }, { "lon": , "lat": }, { "lon": , "lat": }] }, { T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 39

40 } "altura": 15, "hoja": "2773", "vertices": [{ "lon": , "lat": }, { "lon": , "lat": }, { "lon": , "lat": }, { "lon": , "lat": }] : ReadyMap je založen na Javascriptu a GL, což jsou technologie rychle se vyvíjející a perspektivní. Tempo vývoje ReadyMap ale poslední dobou zpomaluje a v současné oficiální verzi podporuje ani zobrazení budov, i když je obsaženo v plánu vývoje. Absence volně dostupné serverové části pak přidává k hodnocení další záporné body. Na základě těchto argumentů se řešitelský tým shodl, že se pro účely tohoto projektu ReadyMap hodí. y detailní analýzy favorizovaných řešení Jako jvhodnější ze čtyř řešení analyzovaných v této fázi byl vybrán projekt realizovaný v univerzitním prostředí ve Švýcarsku. Řešení zde vyvinuté je volně dostupné, založené na technologii GL. Vývoj řešení nadále pokračuje a k dispozici je i jeho plán do dalších let. V řešitelském týmu panuje naprostá shoda na tom, že se jedná o velmi perspektivní řešení, které slibuje velký potenciál při publikaci3d dat ve webovém i mobilním prostředí Finální analýza vítězného řešení (OpenGlobe) Projekt OpenGlobe byl vybrán jako jvhodnější řešení ze všech shromážděných v Analytickém dokumentu. Tato kapitola se zaměřila zejména na popis jeho SDK a na detailnější popis testování produktu. Testováno bylo jak API a možnosti při vývoji klientské aplikace, tak Data Processingové nástroje a průběh importu dat. V případě podkladových dat (například ve formátu.tif) a jejich konzumace OpenGlobe klientskou aplikací je nutné vygerovat dlaždice podkladových dat ve formě vhodné k publikaci web serverem. Postup je pomocí dataprocessingových nástrojů následující: Nejprve je třeba z podkladových dat vypočítat extent oblast,i pro kterou lze extent gerovat. Pro tuto operaci je připraven nástroj ogcalcextent.exe. Konkrétní volání je následující: ogcalcextent --srs EPSG: inputdir Ortofoto_Brno_stred_final\ --filetype tif Kde EPSG:2065 je souřadný systém a Ortofoto_Brno_stred_final\ adresář se zdrojovými daty. T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 40

41 Výstupem tohoto volání jsou souřadnice extentu oblasti, pro kterou je možné podkladové dlaždice gerovat a doporučený počet úrovní přiblížení. V dalším kroku je nutné vytvořit adresářovou strukturu pro podkladové dlaždice (dlaždice mají přesně definovaný formát a jsou ukládány do adresářové struktury tak, aby klientská aplikace vždy stahovala ty dlaždice, které jsou zrovna zobrazené ve webovém prohlížeči): ogcreatelayer --name Brno --lod 22 --extent type image --force Kde 22 je počet úrovní přiblížení, Brno název nově vytvářené vrstvy a extent, pro který budou podkladová data gerována. Poté, co je připravena adresářová struktura, lze přistoupit k samotnému gerování dat. To se postupně pro každá soubor provádí následujícím příkladem: ogadddata --numthreads 4 --layer brno --image Ortofoto_Brno_stred_final\BRNO_8-0_13.tif --srs EPSG: fill Je vidět, že lze proces gerování dlaždic spouštět v několika vlákch (jedná se totiž o proces náročný na výpočetní kapacitu procesoru a spouštěním ve více vlákch lze proces urychlit). Tímto příkazem jsou však dlaždice gerovány pouze pro jnižší úroveň. Pro ostatní úrovně se vygerují příkazem: ogresample --layer brno --type image --verbose Tím je proces gerování dlaždic podkladových dat hotov. Je již jen třeba adresářovou strukturu s dlaždicemi publikovat vhodným web serverem (například IIS, bo Apache Tomcat). Pro ilustraci lze ještě uvést obsah souboru layersettings.json, který je uložen v kořenu adresářová struktury, ve které jsou uloženy dlaždice a obsahuje základní informace o dané vrstvě (dlaždicích). Tento soubor je prvním, ke kterému přistupuje klientská aplikace jež požaduje data (dlaždice) dané vrstvy: { } "name" : "Brno", "type" : "image", "format" : "png", "maxlod" : 22, "extent" : [ , , , ] -- název vrstvy -- typ dat -- formát dlaždic -- počet úrovní přiblížení -- extent Proces gerování elevace je prakticky totožný jako postup při gerování dlaždic. Proces gerování 3D modelů již byl zpracován v předchozí iteraci dokumentu. Popis vývojového SDK (schéma viz obr. 33): OpenGlobe SDK (Software Development Kit) lze stáhnout na adrese kde se nachází starší zkompilovaná verze SDK. Aktuální verze se nachází na adrese tuto verzi je však před použitím nutné zkompilovat. Pro kompilaci je nutné mít nainstalován Python ve verzi 2.6, bo 2.7. Základní objekty OpenGlobe aplikace: (viz dokument OpenGlobe SDK for GL Specification) SDK je napsáno pomocí objektově orientovaného přístupu a mezi jeho vlastnosti patří, že každý objekt je reprezentován svým jedičným ID (parametr object_id typu integer) Mezi základní a jdůležitější objekty každé aplikace patří objekt typu Context, který reprezentuje vykreslované okno aplikace a grafický engi. Mezi další důležité objekty každé aplikace dále patří: objekt typu Sce (reprezentuje vizualizace virtuálního glóbu, a to buď 3D, bo 2D), objekt typu Camera (tento objekt definuje, jaké elementy jsou viditelné v objektu Sce, T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 41

42 tzn. jedná se o pohled na glób) a World objekt, který obsahuje objekt Sce a definuje jednotlivé mapové vrstvy (mohou být typu image, elevation, waypoint, POI, geometry a voxel layer). Každý objekt obsahuje metodu ogdestroy...(), která jej smaže. Obr. 33 Schéma Openglobe SDK (OpenGlobe SDK for GL Specification) T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 42

43 Přehled jdůležitějších metod poskytovaných OpenGlobe SDK: Základní metody pro tvorbu aplikace a glóbu Vytvoření kontextu z html elementu canvas, druhý parametr určuje, zda bude zobrazení typu fullscreen, či. context = ogcreatecontextfromcanvas("nameofcanvas", true); Vytvoření objektu typu Globe, parametrem je Kontext aplikace globe = ogcreateglobe(ctx); Přidání zobrazovací vrstvy typu Image layer ogaddimagelayer(globe, img); Přidání vrstvy s elevací ogaddelevationlayer(globe, elvsrtm_ch); Nastavení barvy pozadí ogsetbackgroundcolor(ctx,r,g,b,a); Z kontextu vrátí jeho scénu sce = oggetsce(ctx); Ze scény vrátí jeho world world = oggetworld(sce); Metody vracející šířku a výšku kontextu value = oggetwidth(ctx); value = oggetheight(ctx); Metoda vracející výškovou hodnotu v daném místě na souřadnicích. (vrátí pole jehož hodnoty jsou: proměnná určující, zda je do glóbu přidaná elevace, hodnota elevace, úroveň přiblížení - level of detail) oggetelevationat(globe,x,y); Metody pro psaní textu na obrazovku (tj. do objektu typu Kontext) Vykreslí na obrazovku ASCII text ogdrawtext(ctx,text,x,y); Nastavení barvy vypisovaného textu ogsettextcolor(ctx,r,g,b); Metody nastavující handlery pro jednotlivé události Nastavení volání funkce onrender, která se volá vždy při vykreslení framu na obrazovku. ogsetrenderfunction(ctx, onrender); Nastavení volání funkce po kliku myší ogsetmousedownfunction(context_id, callback); Nastavení volání funkce po uvolnění kliku myši. T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 43

44 ogsetmouseupfunction(context_id, callback); Nastavení volání funkce volané při pohybu myši ogsetmousemovefunction(context_id callback); Nastavení volání funkce po točení kolečkem myši ogsetmousewheelfunction(context_id, callback); Nastavení volání funkce volané po stisknutí tlačítka na klávesnici ogsetkeydownfunction(context_id, callback); Nastavení volání funkce volané po uvolnění tlačítka na klávesnici ogsetkeyupfunction(context_id, callback); Nastavení volání funkce při změně velikosti okna aplikace ogsetresizefunction(context_id, callback); Nastavení volání funkce, která se podobně jako funkce onrender volá po vykreslení framu na obrazovku. Navíc však obsahuje informaci o době, která uplynula od vykreslení posledního framu - důležité z důvodu rozdílné rychlosti vykreslování framů na rozdílných konfiguracích ogsettimerfunction(context_id, callback); Výběrové metody Tyto metody vrací informaci, kam uživatel kliknul. Vrací objekt typu Globe na který uživatel klikl result = ogpickglobe(sce,x,y); Vrací kliknuté POI (Point of Interest) ogpickpoi(sce,x,y); Vrací kliknutý 3D objekt mesh = ogpickmesh(sce, x, y); Navigace Metody, které umožní, či zmožní pohyb v mapě oglocknavigation(sce); ogunlocknavigation(sce); Ovládání kamery Metody manipulující s kamerou - pohledem na globe Vytvoří novou kameru cam = ogcreatecamera(sce); Vrátí aktivní kameru cam = oggetactivecamera(sce); Vrátí aktuální pozici kamery - tj. místo, odkud se díváme na globe T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 44

45 currpos = oggetposition(sce); Vrátí aktuální orientaci kamery currorientation = oggetorientation(sce); Nastaví novou pozici kamery ogsetposition(cam,x,y,z); Nastaví novou pozici kamery ogsetorientation(cam,yaw,pith,roll); Nastaví aktuální kameru ogsetactivecamera(cam); Vrátí počet kamer inicializovaných pro scénu oggetnumcameras(sce); Vrátí jednu z kamer oggetcameraat(sce,index); Nastaví aktuální kameru tak, aby směřovala na specifikovu pozici oglookat(sce,x,y,z); Přesu (odletí) kameru na letu du pozici ogflyto(sce,x,y,z); Odletí s kamerou na pozici, včetně otáčení během letu ogflyto(sce,x,y,z,yaw,pitch,roll); Obdobná metoda jako dvě předchozí, navíc nastaví, z jaké vzdálenosti má kamera sledovat dané místo ogflytolookatposition(sce, x, y, z, distance); Nastaví dobu letu (v ms) ogsetflightdurati on(sce,1000); Nastaví funkci, která se provede při začátku animace letu kamery ogsetflytostartedfunction(context,flytoanimationstarted); Nastaví funkci, která se provede při konci letu kamery ogsetinpositionfunction(context,positionreached); Metody pro vkládání a práci s 3D objekty Vytvoření mapové vrstvy pro vkládání 3D objektů geometrylayer = ogcreategeomtrylayer(world,"name"); Načtení 3D modelu ze souboru.json geometry = ogloadgeometryasync(geometrylayer,"pathtoobj.json"); Příklad vytvoření 3D modelu ze zadaných hodnot geometry = ogcreategeometry(geometrylayer, T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 45

46 { } ); type: "solidcube", length: "1000", // 1000 metrů position: [7,46,4000], // Souřadnice color: [1,1,0], srs: "EPSG:4326" // Souřadný systém Změna velikosti již vloženého objektu v osách x,y,z ogsetgeometryscale(geometry,x,y,z); Změna otočení 3D objektu ogsetgeometryorientation(geometry,yaw,pitch,roll); Změna pozice 3D objektu ogsetgeometrypositionwgs84(geometry,x,y,z); Osvícení vybranéhé 3D modelu zadu barvou oghighlightgeometry(geometry,r,g,b,a); SDK obsahuje celou řadu dalších metod a funkcí. Z důležitých ulze uvést například metody pro: umísťování billboardu do mapy (umožňuje vkládat prakticky cokoliv, například obrázek, video atd.), metody pro vkládání mapových vrstev různých typů. Tyto a další metody jsou popsány v již zmiňovaném dokumentu OpenGlobe SDK for GL Specification. Pro názornost lze uvést i příklad základní aplikace (načtení virtuálního glóbu s elevací): <html lang="en"> <meta http-equiv="content-type" content="text/html; charset=utf-8" /> <script type="text/javascript" src="openglobe.js"></script> <script type="text/javascript"> function main() { var context = ogcreatecontextfromcanvas("canvas"); var globe = ogcreateglobe(context); ogaddimagelayer(globe, { url : [' layer: 'world500'}); ogaddelevationlayer(globe, { url : [' layer: 'srtm'}); } </script> <body onload="main()"> <div style="text-align: center"> <canvas id="canvas" width="640" height="480"></canvas> /div> </body> </html> : Aplikace založené na OpenGlobe SDK jsou do budoucna velkým příslibem v oblasti 3D GIS. Podařilo se kontaktovat vedoucího vývoje tohoto projektu (Martin Christen z University of Applied Sciences Northwestern Switzerland) a dle jeho vyjádření budou práce na vývoji SDK pokračovat pravděpodobně ještě několik dalších let (už jen z důvodu práce na SDK v rámci diplomových prací studentů). Je v plánu vylepšení T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 46

47 funkčnosti LOD (Level of Detail) a podpora zobrazování velkého množství 3D objektů. Na projektu se rovněž podílí doktorský student z Olomouce, což je výhodné z hlediska případné komunikace ohledně dalšího vývoje. 4. ZÁVĚR Realizace první fáze projektu proběhla v souladu se stveným plám. Ve výše uvedených kapitolách tohoto dokumentu jsou uvedeny podrobné informace o průběhu a výsledcích první fáze projektu. Stav projektu po první fázi Finální analýzou vítězného řešení byla dokončena rešerše dostupných 3D GIS řešení. Bylo vybráno takové, které umožňuje v dalších obdobích projektu vyvíjet 3D GIS, umožňující 3D data jen vizualizovat, ale také naplno využívat jejich potenciál i prostřednictvím analytických nástrojů. Tímto byl naplněn cíl prvního období projektu. Na základě provedené analýzy bylo vybráno řešení, které řešitelský tým vyhodnotil na základě definovaných parametrů a stvených kritérií jako jvhodnější pro splnění cílů jen v dalších obdobích projektu, ale i pro splnění celkového cíle projektu. Zvoleno bylo takové řešení, které již obsahuje navigaci v 3D prostoru a které již má dostupné, funkční a zdokumentované nástroje pro import dat. V dalším období tedy nic brání tomu nadefinovat způsob optimální tvorby dat, stvit a aplikovat principy správy dat, publikace a využití koncovým klientem. SDK řešení navíc umožní implementovat 3D analýzy, které se doposud vyskytují pouze u řešení pracujících ve 2D. Dílčí cíle navazujícího období Vývoj 3D GIS aplikace v základní verzi Cílem období je vývoj základní verze software na základě analýzy vytvořené v předchozí období. Základní verze SW bude splňovat základní požadavky na 3D GIS. Bude vyvinuta infrastruktura potřebná k fungování celého systému, tj. vznik řešení, které bude umožňovat základní navigaci v 3D prostoru. Bude vybrán způsob optimální tvorby dat, stveny a aplikovány principy správy dat, publikace a využití koncovým klientem. Řešení bude v základní verzi umožňovat základní analýzy, které jsou dostupné v současné době pouze ve 2D verzi. Datum splnění tohoto dílčího úkolu je stveno na T-WIST, T-MapViewer, T-MapServer, Tango Server jsou registrované obchodní známky společnosti T-MAPY spol. s r. o. Strana 47

48 Rešerše dostupných technologií pro 3D GIS příloha k průběžné zprávě projektu Vývoj a experimentální nasazení informačních systémů pro podporu rozhodování s využitím trojrozměrných geografických dat Příloha č.1