Návod k použití softwaru Solar Viewer 3D

Návod k použití softwaru Solar Viewer 3D Software byl vyvinut v rámci grantového projektu Technologie a systém určující fyzikální a prostorové charakteristiky pro ochranu a tvorbu životního prostředí a pro zvýšení potenciálu energetických zdrojů číslo TA01020698 s finanční podporou Technologické agentury České republiky. Verze softwaru 0.2 Datum poslední aktualizace návodu 10. 10. 2015 1

Obsah 1. ÚVOD... 3 2. PODPOROVANÉ FORMÁTY SOUBORŮ... 3 2.1. TEXTOVÉ SOUBORY... 3 3. ZÁKLADNÍ OVLÁDÁNÍ... 4 3.1. POHYB... 4 3.2. POHLED... 5 4. VLASTNOSTI SOFTWARU... 5 4.1. JAZYKY... 5 4.2. MOŽNOSTI VYKRESLOVÁNÍ... 5 4.3. PODPORA VELKÝCH MRAČEN... 5 4.3.1. Redukce počtu zobrazovaných bodů... 5 4.3.2. Vertex Buffer Object (VBO)... 6 4.3.3. Lokální kopie výběru... 6 4.4. PODPORA VELKÝCH SOUŘADNIC... 6 4.4.1. Textový soubor... 6 4.4.2. Binární soubor... 7 5. NÁSTROJE... 7 5.1. VÝBĚR... 7 5.2. MĚŘENÍ... 7 5.2.1. Měření délek... 7 5.2.2. Odečítání souřadnic... 8 5.3. SOLÁRNÍ POTENCIÁL... 8 6. NASTAVENÍ... 10 6.1. GRAFICKÁ NASTAVENÍ... 10 6.2. NASTAVENÍ OVLÁDÁNÍ... 10 2

1. Úvod Software k zobrazení a zpracování výstupu Autonomní mapovací vzducholodi ve formě georeferencovaných mračen bodů. Pro tyto výsledky umožňuje interaktivní výběr jednotlivých zájmových ploch (typicky částí střech). Pro tyto plochy je možné vypočítat, zobrazit a uložit obsah, sklon, orientaci a další geometrické charakteristiky nutné k výpočtu solárního potenciálu. Software je publikován pod svobodnou licencí GNU GPL3. Jako základní programovací rámec pro implementaci softwaru byl použit Framework Qt verze 5. 2. Podporované formáty souborů V aktuální verzi software podporuje pouze bodová mračna a nepodporuje trojúhelníkové sítě (mesh). Pro načítání i ukládání jsou podporovány textové soubory (s libovolnou příponou) a binární soubory formátu ply. 2.1. Textové soubory V textových souborech je nezbytné oddělení hodnot znakem mezery. Je podporováno načítání v tomto pořadí a variantách (IJK normály): XYZ XYZ RGB XYZ IJK XYZ RGB IJK XYZ IJK RGB Pro barvy (RGB) je možné zadat horní hranici barevného intervalu (dolní je 0). Je možné vynechat zvolený počet řádků na začátku souboru. Obr. 1 Dialog pro načtení vstupního souboru Pří výstupu do textového souboru je možné volit, které z obsažených vlastností budou uloženy a počet desetinných míst pro všechny ukládané vlastnosti viz obr. 2. Pro barvy je možné volit horní hranici barevného intervalu. Je možné aplikovat libovolnou redukci souřadnic. 3

Obr. 2 Dialog pro výstup textového souboru Obdobná nastavení existují i pro výstup binárního souboru ply. 3. Základní ovládání 3.1. Pohyb Otáčení levé tlačítko myši (horizontálně kolem zvolené vertikální osy (viz kapitola 6.2), vertikálně podle aktuálního horizontálního natočení) Posun pravé tlačítko myši Zoom kolečko myši. Velmi užitečný nástroj pro pohyb i pohled na mračno je Centrum rotace a obrazu viz obr. 3, které slouží k výběru bodu, který bude umístěn na střed a kolem kterého bude rotace realizována. Dalším důležitým nástrojem pro orientaci v mračnu je nástroj Zobraz celé mračno v pohledu viz obr. 3. 4

3.2. Pohled Obr. 3 Nástroje pro ovládání pohledu Jsou přednastaveny nástroje pro všechny standardní pohledy a pro perspektivní a pravoúhlé (ortogonální) zobrazení. 4. Vlastnosti softwaru 4.1. Jazyky Software je dostupný v českém a anglickém jazyce. 4.2. Možnosti vykreslování Podporované varianty vykreslování jsou v závislosti na údajích, které jsou v datech k dispozici: Body (volitelná barva) Body s barvou Body s normálou (Phong nebo simple) Body s barvou a normálou Je možno volit ortogonální nebo perspektivní projekci s volitelným zorným polem. 4.3. Podpora velkých mračen K umožnění práce s velkými mračny bylo v softwaru implementováno několik nástrojů a technologií. Tyto nástroje je možné libovolně kombinovat. 4.3.1. Redukce počtu zobrazovaných bodů Aby nedošlo po načtení velkého mračna bodů (10 miliónů a více podle použitého hardwaru) k dlouhým odezvám softwaru na realizovaný pohyb, je počet zobrazovaných bodů automaticky redukován na hodnotu menší než 10 miliónů bodů. Uživatelsky je možné počet zobrazovaných bodů volit v předvolených procentech z celkového množství. Z důvodu různých existujících hardwarových limitů je maximální počet zobrazovaných bodů omezen na 80 miliónů. 5

Veškeré výpočetní operace probíhají vždy na plných datech, redukce počtu slouží pouze k zobrazování. 4.3.2. Vertex Buffer Object (VBO) Je technologie, která slouží k rychlejšímu zobrazování konstantních objektů jejich trvalým uložením do paměti grafické karty. Reálné zrychlení vykreslování (FPS) může být až několikanásobné v závislosti na konkrétní situaci. 4.3.3. Lokální kopie výběru V případě výběru části mračna bodů a použití nástroje Zobraz pouze vybrané je vytvořena a pro zobrazení aktivována lokální kopie vybrané části mračna bodů. To znamená, že například pokud je načteno mračno se 100 milióny bodů na počítači, který dokáže v přijatelné rychlosti (např. 15 FPS) zobrazit 10 miliónů bodů, tak je možné zájmovou oblast vybrat a zobrazit a v tomto výběru je možné následně nastavit zobrazení 100% bodů. Na lokální kopii výběru je možné aplikovat stejně jako na originální mračno VBO a/nebo redukci počtu zobrazovaných bodů. 4.4. Podpora velkých souřadnic Pro globální a národní souřadnicové systémy (S-JTSK, UTM) často není možné ukládat souřadnice s dostatečným rozlišením (přesností) v proměnných s jednoduchou přesností (float). Použití proměnných s dvojnásobnou přesností (double) je jednak datově neúsporné a dále neřeší problematiku vykreslování takových hodnot grafickou kartou, která opět ve většině případů používá jednoduchou přesnost. Proto byla v softwaru implementována podpora pro velké souřadnice formou redukce. Ve výpočetních nástrojích a při exportech jsou používány plné souřadnice. 4.4.1. Textový soubor Při načtení souboru, pokud libovolná souřadnice obsahuje hodnotu větší, než 10000 nabídne program možnost nastavení hodnot redukce souřadnice podle načtených hodnot. Pokud jsou zvoleny nenulové hodnoty, tak jsou uloženy pro další použití. Obr. 4 Dialog nastavení redukce souřadnic při vstupu souboru s velkými souřadnicemi Při uložení, pokud je zaznamenána nenulová hodnota redukce souřadnic (coordred.iszero = false), je nabídnuta její aplikaci s možností její editace (ovlivňuje pouze aktuální export). 6

4.4.2. Binární soubor Pokud jsou souřadnice v souboru uloženy v jednoduché přesnosti ("property float x"), tak logicky není redukce nabízena. Pokud jsou souřadnice v souboru uloženy v dvojité přesnosti (double), tak se nabídne možnost nastavení hodnot redukce souřadnice podle načtených hodnot. 5. Nástroje 5.1. Výběr Je implementován výběr obdélníkem a polygonem. Výběr je realizován levým tlačítkem myši. Normálně jsou vybrané body ke stávajícímu výběru přidány, při stisku levé klávesy Ctrl jsou body odebrány. Obr. 5 Možnosti výběru Na vybrané body je možné aplikovat základní nástroje pro práci s výběrem viz obr. 5. 5.2. Měření Prozatím jsou implementovány dva nástroje měření a to měření délek a odečítání souřadnic. Body pro měření se po aktivaci nástroje zadávají při stisknuté levé klávese Ctrl, aby byl umožněn standardní pohyb v mračnu mezi výběrem bodů. 5.2.1. Měření délek Naměřené údaje jsou zobrazovány graficky a dále v okně Zprávy, odkud je možné je kopírovat nebo celý obsah Zprávy uložit. 7

5.2.2. Odečítání souřadnic Obr. 6 Měření délek Vybírané body jsou zvýrazněny v 3D pohledu a jejich souřadnice jsou dále vypisovány v okně Zprávy, odkud je možné je kopírovat nebo celý obsah Zprávy uložit. Pro redukované souřadnice je zpětně aplikována jejich redukce. 5.3. Solární potenciál Obr. 7 Odečítání souřadnic Po výběru bodů je možné aktivovat nástroj Vypočti parametry roviny z nabídky Solární potenciál viz obr. 8. Pro správné hodnoty některých parametrů je nutné před výpočtem zvolit aktuální souřadnicový systém. Momentálně jsou podporovány systémy S-JTSK a UTM. 8

Obr. 8 Solární potenciál Po aktivaci nástroje dojde k proložení vybraných bodů rovinou v souladu s metodou nejmenších čtverců a tato rovina je ve 3D grafice modře vykreslena. Dále jsou spočteny a zobrazeny následující parametry v 3D grafice: Obsah roviny Sklon vůči vodorovné rovině ve stupních a procentech Azimut Souřadnice těžiště roviny Směrodatná odchylka proložení rovinou V okně Zprávy jsou kromě výše uvedených základních parametrů zobrazeny doplňující údaje: Počet bodů v rovině Normálový vektor roviny Směrník v použitém souřadnicovém systému Meridiánová konvergence (ta je nutná pro výpočet skutečného azimutu) Souřadnicový systém použitý k výpočtu Obsah okna Zpráva je možné uložit nebo pouze zkopírovat důležité údaje. 9

6. Nastavení 6.1. Grafická nastavení Grafická nastavení jsou tematicky rozmístěna na dvou kartách. První karta obsahuje nastavení týkající se zobrazování bodů a druhá kamery a souřadnicových os. U nastavení bodů jsou základní nástroje přepínače zobrazení individuálních barev bodů a stínování pomocí normál, pokud jsou tyto údaje v datech k dispozici. Pro stínování s využitím normál je implementováno klasické Phong stínování se zobrazováním pouze z čelní strany a dále jednoduché stínování s identickým zobrazováním z obou stran bodu podle normály. Další důležitá nastavení jsou Vertex Buffer Object a Procento bodů k vykreslení [%], které slouží ke zrychlení zobrazování pro velká mračna a jsou popsány v kapitole 4.3.2 a 4.3.1. Obr. 9 Grafická nastavení Pro kameru s perspektivou je možné nastavit zorný úhel a dále blízkou a vzdálenou ořezovou rovinu v hlavních jednotkách mračna. Dále je možné měnit grafické zobrazení souřadnicových os. 6.2. Nastavení ovládání Je zde možnost nastavit svislou osu modelu (kolem této osy je rotováno horizontálním pohybem) a dále rychlost pohybu rotace. 10

Obr. 10 Nastavení pohybu 11