- Các nhóm đối tượng nổi trên mặt DEM – có độ cao riêng:
2.4.2. Chuẩn dữ liệu CityGML
CityGML là mô hình dữ liệu mở trên nền XML cho lưu trữ và trao đổi dữ liệu mô hình 3D thành phố ảo do giáo sư Thomas Kolbe và nhóm nghiên cứu của đại học Berlin, Đức nghiên cứu và phát triển lí thuyết. Phần mềm thử nghiệm ứng dụng chuẩn này cũng đã được lập và dùng trong dự án xây dựng mô hình 3D City của Berlin.
Năm 2008, CityGML đã được OGC và ISO TC 211 đánh giá và chọn là chuẩn quốc tế cho mô hình 3D City.
Hình 2.1. Mức chi tiết mô hình 3D
CityGML định nghĩa các nhóm thông tin, mối quan hệ giữa chúng cho phần lớn các đối tượng địa hình đô thị cho mô hình thành phố và khu vực trong các khía cạnh về kích thước và vị trí hình học, quan hệ topology, quan hệ ngữ nghĩa và các hình thức hiển thị. Mô hình này cũng bao gồm trật tự phân cấp đối tượng.
CityGML là một mô hình thông tin phổ biến cho các đại diện của các đối tượng 3D đô thị. Nó định nghĩa các lớp và các mối quan hệ cho các đối tượng địa hình có liên quan nhất tại các thành phố và các mô hình khu vực đối với tính chất hình học của họ, topo, semantical và sự xuất hiện. Bao gồm hệ thống phân cấp tổng quát giữa các lớp học chuyên đề, quy tụ, quan hệ giữa các đối tượng, và các thuộc tính không gian. Những thông tin chuyên đề đi xa hơn các định dạng trao đổi đồ họa và cho phép sử dụng các mô hình thành phố ảo 3D cho các nhiệm vụ phân tích tinh vi trong các lĩnh vực ứng dụng khác nhau như mô phỏng, yêu cầu đô thị khai thác dữ liệu, quản lý cơ sở, và chủ đề. CityGML được thực hiện như một mô hình dữ liệu mở và định dạng dựa trên XML cho việc lưu trữ và trao đổi các mô hình thành phố ảo 3D. Nó được thực hiện như là một lược đồ ứng dụng cho các Địa lý Markup Language 3 (GML3), thể mở rộng tiêu chuẩn quốc tế để trao đổi dữ liệu không gian do mở rộng không gian địa lý Consortium (OGC) và TC211 ISO. CityGML được thiết kế để trở thành một tiêu chuẩn mở và do đó có thể được sử dụng miễn phí.
Cấp độ chi tiết (LoD) của Mô hình địa hình 3D
Quá trình xây dựng Mô hình địa hình 3D có thể chia thành hai bước chính cũng tương tự như khi làm sa bàn, đầu tiên phải tạo khung, sau đó mới phủ lên trên các lớp màu và gắn thêm các đối tượng khác. Cụ thể là:
Bước 1: Xây dựng mô hình hình học (modeling) bao gồm xây dựng DEM và mô hình hoá các đối tượng địa hình 3D.
Bước 2: Hiển thị trực quan (visualistion) các đối tượng của mô hình.
Khi thiết kế mô hình mô phỏng thế giới thực người thiết kế khó có thể xây có được một mô hình giống thế giới thực 100%. Câu hỏi luôn luôn được đặt ra là các đối tượng sẽ được thể hiện giống với thực tế đến mức nào. Mô hình càng giống với thực tế thì dung tích dữ liệu càng lớn và tốc độ hiển thị càng chậm và chi phí xây dựng mô hình càng cao. Khái niệm cấp độ chi tiết: LoD - Level of Detail được đưa ra để diễn tả mức độ chi tiết, sự giống nhau giữa mô hình Mô hình địa hình 3D và thế giới thực.
Ở bước 1- xây dựng mô hình hình học, LoD sẽ quyết định độ chi tiết của các đối tượng như độ chính xác của DEM, những chi tiết nào của bề mặt đất có thể bỏ qua, những công trình kiến trúc nào phải được thể hiện và thể hiện đến mức nào, những tiểu tiết nào có thể được khái quát hoá.
Ở bước 2 - Hiển thị trực quan, LoD sẽ quyết định về mặt hình thức đối tượng sẽ được thể hiện giống với hình ảnh thực đến mức nào. Có hai xu hướng thể hiện trái ngược nhau. Một là ký hiệu hoá tối đa các đối tượng theo các nguyên tắc bản đồ: symbolisation. Hai là cố gắng thể hiện các đối tượng càng giống với hình ảnh thực càng tốt : photo-realistic. Thí dụ ở cách thứ nhất một ngôi nhà bê tông được qui định thể hiện đơn giản là một khối màu xám, ở cách thứ hai nó được chụp ảnh ở tất cả các bề mặt và các ảnh này được đính lên từng bề mặt của mô hình ngôi nhà. Người thiết kế phải chọn được một điểm dừng hợp lý giữa hai xu hướng này.
LoD áp dụng ở bước xây dựng mô hình DEM, mô hình hình học các đối tượng 3D trên DEM và ở bước hiển thị trực quan phải đồng đều.
Nhiều ý kiến cho rằng trong một Mô hình địa hình 3D lý tưởng, mỗi đối tượng phải có nhiều cách thể hiện khác nhau (multi-presentation – multi-LoD) cho các mức độ chi tiết khác nhau. Một số đề xuất về LoD đã được đưa ra cho một mô hình
như thế, trong đó dữ liệu được chia thành các mảnh nhỏ (tile). Ba bộ dữ liệu ở ba cấp độ chi tiết (độ chi tiết cao, trung bình và thấp) được lưu trữ cho từng mảnh nhỏ đó. Để tạo ra một hình ảnh phối cảnh của mô hình, mỗi mảnh nhỏ sẽ được thể hiện ở một cấp độ chi tiết nhất định phụ thuộc vào khoảng cách từ vị trí theo dõi đến mảnh đó. Cần phải có phương án xử lý thật tốt khi hiển thị ở khu vực ranh giới giữa hai mảnh có cấp độ chi tiết khác nhau. Một khó khăn khác khi xây dựng một mô hình như thế là dung lượng dữ liệu sẽ tăng rất nhanh cùng với số cấp độ chi tiết được lưu trữ.
Hình 2.2: Cấp độ chi tiết LoD đối với các đối tượng nhà, khối nhà
Mối liên hệ giữa khái niệm tỷ lệ của Mô hình địa hình 2D và LoD của Mô hình địa hình 3D có nhiều điểm tương đương. Chúng đều liên quan đến độ chính xác và mức độ khái quát hoá của các đối tượng.
Khi làm việc với dữ liệu dạng số, tỷ lệ bản đồ đầu tiên thể hiện tương quan giữa kích thước của đối tượng trong file số và trên bản in. Nhưng không chỉ như thế, dữ liệu thường được tạo ra cho một tỷ lệ nào đó và chất lượng của dữ liệu cũng phù hợp với các qui định đề ra cho loại tỷ lệ đó về độ chính xác, mức độ khái quát hoá cũng như phạm vi bao trùm của từng tờ bản đồ. Tương tự như thế đối với Mô hình địa hình 3D, độ chi tiết, độ chính xác của DEM phải tương đồng với cách thể hiện của các đối tượng nằm trên mặt DEM.
Ở các tỷ lệ nhỏ, trên Mô hình địa hình 2D rất nhiều đối tượng được thể hiện nửa tỷ lệ hoặc phi tỷ lệ. Trên Mô hình địa hình 3D ở tỷ lệ này, độ cao riêng h hay độ rộng, độ dài trên mặt phẳng ngang của các đối tượng nằm trên mặt DEM thường là không đáng kể so với độ chính xác, hay chênh cao của DEM. Người xem không có ấn tượng nhiều khi xem chúng được dựng lên trong môi trường 3D cho một khu vực rộng đúng như kích thước thực của một tờ bản đồ tỷ lệ nhỏ. Các đối tượng nổi trên
mặt đất dường như nằm ép sát xuống mặt DEM. Ở các tỷ lệ lớn, chúng nổi lên và cho người khảo sát ấn tượng rõ ràng hơn