Výzkumné cíle
- nalezení nových aplikací technologie 3D tisku v oblasti geoprostorové vizualizace
- testování možností zobrazení dat pomocí plnobarevných 3D modelů
- využití nízkonákladových řešení při vizualizaci geodat použitím 3D tisku
- vývoj nových interaktivních nástrojů spolupracujících s vytištěnými 3D modely
- zefektivnění tvorby tyflomap a jiných výukových pomůcek pomocí 3D tisku
- provádění uživatelského testování 3D modelů a 3D map
Výzkumný směr Digitální kartografie v oblasti 3D tisku byl zahájen v roce 2014 testováním možností využití a limitů této technologie pro vizualizaci geoprostorových dat. Výsledkem byly poznatky o využitelnosti reálných 3D modelů a postupy, které umožnily jednodušší zpracování GIS dat do 3D podoby. Vznikaly tak modely z plastu, ale i barevné modely z papíru zachycující reliéf krajiny či modely budov. Současně také probíhal výzkum 3D tisku tyflomap (hmatových map pro nevidomé) a zefektivnění jejich tvorby. Na něj navazuje vývoj interaktivních tyflomap propojitelných s mobilními zařízeními, který přináší novou multimediální funkcionalitu map a přísun aktuálních informací uživateli map.
Plnobarevný tisk – model zaniklé obce
3D tiskárna Mcor IRIS HD nám umožňuje vytvářet reálně vypadající plnobarevné modely z papíru technologií SDL (Selective Deposition Lamination). Této technologie jsme využili pro tvorbu různých modelů krajiny, zástavby či výukových pomůcek. Největším úspěch byla výroba detailního fyzického modelu zaniklé obce Čistá. Při výrobě modelu byl testován optimalizovaný postup a tisková nastavení vyladěné s cílem upravit data technickým limitacím stoje a zároveň udržení nízké ceny výrobku při zachování kvality výsledného provedení. Zdrojem pro přípravu modelu obce byly historické letecké snímky i dobové fotografie. Modelování a opravy geometrie zákresu probíhaly v programech SketchUp a Magics. Model zemského terénu generovaný z dat z laserového snímkování v oblasti obce byl vytvořen v softwaru ArcGIS for Desktop. Pro export terénu byla využita extenze programu QGIS, texturování probíhalo v prostředí 3D-Coat. Příprava dat pro 3D tisk byla realizována v aplikaci SliceIT.
3D tisk nízkonákladových modelů reliéfu a povrchu
Tisk na tiskárnách technologie FFF (Fused Filament Fabrication) umožňuje výrobu nízkonákladových modelů zemského terénu, budov, 3D map i technických součástek s minimálními materiálními náklady. Toho bylo využito při výrobě velkého výškopisného modelu České republiky složeného z devíti dílčích částí v měřítku 1 : 700 000. Předzpracování dat probíhalo v programech ArcGIS for Desktop a ERDAS Imagine. Samotné modelování do formy 3D objektu se však uskutečnilo až v softwaru Rhinoceros. Pro rozvrstvení dat k tisku byla využita open-source aplikace slic3r a pro realizaci samotného tisku Pronterface a OctoPrint. Jednotlivé díly modelu pak byly doplněny o magnetickou podložku a zkombinovány s kompatibilní stolní mapou zaměřenou na jednotlivá pohoří a národní parky v Česku.
Moderní tyflomapy a technologie TouchIt3D
Katedra geoinformatiky se dlouhodobě věnuje oblasti tyflokartografie a moderním trendům při tvorbě hmatových map. Námi vyvinutá technologie TouchIt3D je založená na propojení 3D objektů, jako jsou právě tyflomapy, 3D schémata, ovládací prvky apod., s mobilním zařízením typu tablet či mobilní telefon. Každý model je propojený s mobilní aplikací, která na základě uživatelských podnětů spouští předdefinovanou akci. Takovou akcí může být například vibrace či akustický signál s názvem objektu při kontaktu nevidomého s příslušným mapovým znakem nebo výpis aktuálních odjezdů linek MHD na displeji zařízení po doteku uživatele s modelem zastávky na 3D plánu dopravního terminálu. Technologie TouchIt3D je zaměřena zejména na prezentaci prostorových dat a navigaci pro veřejnost, vizuálně postižené nebo jinak hendikepované osoby. Nabízí však možnosti dotykového ovládání v oblasti průmyslu, hrách a dalších aplikacích.
Tangible Landscape
Tangible Landscape je modelovací prostředí pro analýzu změn terénu. Vzniklo spojením fyzického modelu, 3D skeneru a projektoru se softwarem GRASS GIS. Dovoluje analyzovat dopad změn v terénu tím, že zachytí změny v modelu. Po jejich převedení do GIS prostředí jsou prováděny požadované analýzy nebo simulace. Výsledky jsou promítány zpět na model v reálném čase. Je cenově dostupnější než jeho předchůdci, protože využívá kinetický senzor pro 3D skenování fyzických modelů. Také má schopnost rozeznat širokou škálu materiálů či objektů. Jako fyzický model může být použit písek obohacený polymery, jíl či výrobky z 3D tiskáren. Za to, že je Tangible Landscape více integrován s GIS, vděčí pluginu v GRASS GIS. Tento plugin umožňuje automatické skenování, procesy, georeferencování, import a analýzu modelu. Vzhledem k tomuto těsnému propojení mohou uživatelé kromě dotykového prostředí využít grafické prostředí, příkazový řádek a skriptování.
Tiskárny
Prusa i3
Poseidon Duo
Ultimaker 3
Stratasys F170
Mcor IRIS HD