Fotorealistyczne wizualizacje kartograficzne
Projekt badawczy finansowany przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego nr N N526 193636 (2009 – 2011):
Kierownik projektu: dr inż. Jacek Drachal
Celem projektu było opracowanie uczytelnionych form prezentacji ogólnodostępnych danych geograficznych o dużym potencjale edukacyjnym: satelitarnych obrazów Ziemi zarejestrowanych w systemie Modis i globalnego modelu terenu SRTM wykonanego z wahadłowca Endaevour. Uznano, że umiejętne opracowanie tych danych w formie fotorealistycznych wizualizacji kartograficznych może stanowić cenną pomoc naukową na lekcji geografii, pokazując Świat w nowy i nowoczesny sposób.
Dane przedstawione syntetycznie w formie mapy to nowa jakość, to więcej niż poszczególne warstwy danych oglądane oddzielnie. Dopiero w tej przetworzonej formie można też w pełni docenić wartość nieznanych wcześniej obserwacji Ziemi z dużej wysokości, a porównanie nowej mapy z innymi jest ułatwione. Takie opracowania wymagają połączenia umiejętności z różnych dziedzin, od tradycyjnego redagowania mapy po przetwarzanie obrazów i obsługę specjalistycznych programów, dlatego też są podejmowane w niewielu ośrodkach naukowych na świecie.
W wyniku przeprowadzenia serii eksperymentów wyznaczono procedurę łączenia danych, która spełniła stawiane warunki. Otrzymany w wyniku obraz powierzchni Ziemi zachował naturalne barwy zobrazowania MODIS oraz szczegółowo prezentował ukształtowanie terenu, zgodnie z zapisem numerycznego modelu SRTM. Tak jak zakładano, skala barw obrazu syntetycznego była znacznie poszerzona w stosunku do oryginalnej skali barwnego zobrazowania, a jednoczesna widoczność barw i cieniowego rysunku rzeźby wyznaczała szereg obszarów o zbliżonej charakterystyce wizualnej, których nie było widać na obrazach składowych. Uzyskany obraz terenu, pomimo przetworzenia, pozostawał obiektywną prezentacją danych satelitarnych, tworząc jednocześnie iluzję rzeczywistego widoku Ziemi z dużej wysokości.
Do poglądowego przedstawienia pomiarów wysokościowych SRTM zastosowano specjalny sposób cieniowania rzeźby terenu, będący połączeniem cieniowania ukośnego i pionowego. Sposób ten ma tę zaletę, że oprócz stworzenia złudzenia wypukłości gór, ciemniejszym tonem zaznacza zbocza o dużym nachyleniu oraz podkreśla najdrobniejsze zmiany nachylenia na obszarach prawie płaskich. Dzięki temu wyraźnie widać zarówno masywy górskie jak i obszary pagórkowate czy rzeczne doliny wyróżniające się nawet na tle plaskiego otoczenia.
W celu uczytelnienia obrazu terenu wyraźnie zaznaczono na nim wybrane miasta i elementy sieci hydrograficznej. Obiekty te nie były tak dobrze widoczne na oryginalnym obrazie, dlatego zaznaczono je na podstawie dodatkowych danych. Do obrazów bardziej szczegółowych, przeznaczonych do map w większych skalach, dodano sieć drogową i granice państwowe. Obrazy terenu zostały opracowane w formie map w wybranych odwzorowaniach kartograficznych i skalach.
W pracach tych zastosowano nowatorskie podejście do elementów referencyjnych, lokalizujących obraz powierzchni Ziemi w przestrzeni geograficznej, takich jak opisy i siatka kartograficzna. Są one niemal niewidoczne na pierwszy rzut oka i nie zakłócają obrazu całości obszaru. Jest to efekt zamierzony, który ma skłaniać obserwatora przede wszystkim do zobaczenia i zapamiętania unikalnego widoku terenu z dużej wysokości.
Realizacja projektu umożliwiła wykonanie następujących map, które można oglądać na stronach www:
• mapy Europy w skali 1:10 000 000 w odwzorowaniu walcowym równoodległościowym znanym też pod nazwą odwzorowania geograficznego albo Plate Carree;
• mapy Europy w skali 1:10 000 000 w odwzorowaniu azymutalnym równoodległościowym
z punktem środkowym o współrzędnych 50oN, 20oE;
• mapy Europy Środkowej w skali 1:2 000 000 w odwzorowaniu azymutalnym
równoodległościowym z punktem środkowym o współrzędnych 50oN, 20oE;
• mapy Polski w skali 1:1 000 000 w odwzorowaniu PUWG 1992;
