Применение различных типов анимаций для геоинформационного картографирования

УДК 528.926:004

А.А. Колесников, И.О. Надыров

СГГ А, Новосибирск

ПРИМЕНЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ АНИМАЦИЙ ДЛЯ ГЕОИНФОРМАЦИОННОГО КАРТОГРАФИРОВАНИЯ

A.A. Kolesnikov, I.O. Nadyrov SSGA, Novosibirsk

APPLICATION OF DIFFERENT TYPES ANIMATIONS FOR GIS MAPPING

The history of cartographic animation development is considered. Two main types are picked out and described. The types of cartographic animations are determined which can be used for 2D and 3D maps relative to the changes in space and time. Different variants of animations and their combinations are shown which can be developed and used in modern computer applications. The problems resulting from the joint use of GIS- and multimedia data are pointed out as well as the techniques which make it possible to somehow combine them.

Концепция анимированных карт началось в 1930-ых, но практически не развивалась картографами до 1950-ых годов. В 1959 году Norman Thrower опубликовал Animated Cartography, где обсуждалось использование анимированных карт для добавления нового измерения, которое было трудным выразить в статических картах: времени. Эти ранние карты были созданы с помощью нарисованных "снимков" статических карт, соединяя ряд карт, чтобы сформировать сцену и создавая мультипликацию с помощью фотографических приемов(Thrower 1959). Такие ранние карты редко имели связанный масштаб, легенды или ориентировку на линии долготы или широты (Campbell and Egbert 1990).

С развитием компьютеров в 1960-х и 1970-х годах, разработка программного обеспечения для создания анимации позволяет начать использовать ее в картографии. Walter Tobler создал одну из первых анимаций, используя трехмерную компьютерную карту для отображения прироста населения за определенное время в Детройте (Tobler 1970). Hal Moellering создал другую анимированную карту в 1976 году, представляя пространственно-временной шаблон дорожных происшествий (Slocum et al. 2005).

Дальнейшее развитие анимированных карт было приостановлено до 1990-ых из-за нехватки мультипликаторов среди академиков, финансовых ограничениях на исследования, и нехватке средств распространения (Campbell and Egbert 1990). В 1990-ых, однако, изобретение более быстрых, более эффективных компьютеров, компакт-дисков и Интернета решило такие проблемы.

С развитием анимированной картографии начинают оформляться пути исследования создания анимированных карт.

Основываясь на работах DiBiase и других (1992), Dorling (1992) и Kraak (1994), двух - и трехмерные мультипликации может быть подразделены на пространственную динамику и временную динамику. Во временно динамических анимациях это - область карты, которая постоянна, и действия происходят в пределах этой рамки карты (Yaman и 1996 Koop).

В пространственно динамических мультипликациях это - действие, которое закреплено, но область действия не фиксирована (анимация места может быть процессом панорамирования или изменение размер окна в большое двумерное статическое изображение (Dorling 1992)), или процесс изменения режима представления карты (Peterson 1993). Места или атрибуты могут быть подсвечены, позволяя им мигать, показывать их отдельно или последовательно.

Изменения в атрибутах могут быть реализованы через изменение типов или числа атрибутов или же самих данных.

Карты могут также быть анимированы и пространственно и по времени одновременно, когда например, во время какого-либо исторического процесса точка зрения изменяется, или вращается область действия, и т.д.

Все эти пространственные и временные мультипликации могут также произойти в трехмерном пространстве вместо двумерного. Для пространственно динамических мультипликаций это обеспечивает возможность облета, изменения точки просмотра, вращения.

Визуальные параметры, такие как интервал, яркость и форма, используемые для статичных карт, применимы и для анимированных. Кроме того в 1991 году David DiBiase и коллеги развивали визуальные переменные, уникальные для оживляемых карт: продолжительность, единица измерения и порядок. Продолжительность - единица измерения времени между кадрами отображаемой сцены, влияет на плавность мультипликации. Чем чаще отображаются кадры, тем более плавно отобразится анимация. (Slocum et al. 2005). Плавность также зависит от скорости изменения (Slocum et al. 2005). Порядок относится к временному интервалу, в течение которого воспроизводится анимация, обычно представляемой в хронологической последовательности (Slocum et al. 2005). Alan MacEachren расширил число визуальных параметров в 1995 году, включив в их число дату отображения (время, когда начались изменения), частоту (число показов изменяемой формы) и синхронизацию (при отображении двух и более временных последовательностей) (Slocum et al. 2005).

Таким образом, виды двумерных и трехмерных картографических анимаций относительно пространства и времени можно свести в таблицу:

Картографические анимации Двумерные Трехмерные

Изменения в пространстве Изменение формы и размера объекта Изменение местоположения Изменение угла поворота объекта Изменение цвета и яркости Изменение текстуры Те же, что и в двумерных плюс: Полет Изменение точки просмотра

Изменение масштаба Вращение

Изменения во времени Изменения в объектах Изменения в атрибутах Те же, что и в двумерных

Изменения в пространстве и времени Двумерные изменения в пространстве и времени Трехмерные изменения в пространстве и времени

Современные компьютерные программы содержат наборы модулей, обеспечивающих самые разные варианты и комбинации анимаций:

- Перемещение всего картографического изображения по экрану;

- Мультипликационный показ последовательности карт-кадров или блок-диаграмм;

- Изменение скорости демонстрации, покадровый просмотр, возврат к избранному кадру, обратная последовательность;

- Перемещение отдельных элементов содержания (объектов, знаков) по карте;

- Изменение отдельных элементов карты, их размеров, формы, ориентации и др.;

- Мигание знаков, варьирование окраски, изменение ее интенсивности, создание эффекта вибрации цвета;

- Изменение освещенности или фона, “подсвечивание” и затенение отдельных участков карты;

- Панорамирование, изменение проекции и перспективы (точки обзора, ракурса, наклона), вращение блок-диаграмм;

- Варьирование масштабом изображения или его части, использование эффекта наплыва или удаления объекта;

- Создание эффекта движения над картой (облет территории), в том числе с разной скоростью.

В настоящее время существует очень мало точек соприкосновения между мультимедийными и геоинформационными данными, так как ГИС сами по себе не позволяют создавать анимации и отображать аудиовизуальную информацию, а программы для создания анимаций не позволяют использовать в качестве основы векторные геоинформационные данные. В ГИС для отображения мультимедийной информации как правило применяется метод ссылок на соответствующие файлы, которые будут воспроизведены в ассоциированной программе. Но большинство потребителей “бытовых” картографических данных не используют ГИС и поэтому в интернете и мультимедийных атласах наибольшее распространение получили карты, построенные на Flash технологии. Она позволяет частично использовать векторные данные ГИС (путем операций экспорта-импорта) в качестве подосновы для построения анимированных карт, координатная привязка при этом не сохраняется. Частично решить данную проблему можно задав примерные коэффициенты пересчета из

единиц измерения проекта Flash в геодезические координаты. Таким образом, существующие технологии анимирования картографических данных позволяют использовать полученные произведения в образовательных и демонстрационных целях, там где не особо важна точность отображения.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Animated mapping - Wikipedia, the free encyclopedia

2. Campbell, C.S. and Egbert, E.L. 1990. Animated Cartography: 30 Years of Scratching

the Surface. Cartographica

3. DiBiase, D. 1992. Animation and the role of Map Design. Cartography and Geographic Information Systems

4. Ferjan Ormeling - Teaching animation cartography

5. D. DiBiase, A.M. MacEachren, J.B. Krygier and C. Reeves - Animation and the role

of map design in scientific visualization. Cartography and GIS, vol.19-4, 1992

6. D. Dorling - Stretching space and splicing time: from cartographic animation to interactive visualization. Cartography and GIS vol.19-4, 1992

© А.А. Колесников, И.О. Надыров, 2008