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Simbología en glob3

En los últimos meses hemos estado trabajando bastante con la simbología en el rendering de vectoriales para glob3. A lo largo de este tiempo el proyecto ha ido derivando hacia ser una herramienta de visualización avanzada más que una herramienta SIG clásica.

En este momento nos encontramos desarrollando también una API de etiquetado, pero aún está en un desarrollo muy temprano aunque  los resultados son muy prometedores

Para empezar se ha implementado el Renderizado de capas vectoriales, los formatos de archivos funcionales son los más clásicos en SIG (Shapefile, postGis,GML,KML y se puede implementar fácilmente cualquiera que funcione en geotools) . El renderizado de vectoriales en glob3 en cuanto a la API tiene las siguientes características:

Escenarios de uso:

  • Renderizado en tiempo real (dentro de glob3)
  • Rederizado Batch para impresión, generación de SVG, etc…

ISymbolizer2D es una API simple y poderosa para cambiar la simbología de rendering en tiempo real (repositorio) . Usando esta interfaz se implementas 12 métodos para el control completo del renderizado.

GexpressionsSymbolizer2D / IExpression: Es un pequeño framework para crear expresiones (Interpreter Pattern) para la parametrización completa del comportamiento de renderizado

Esta arquitectura posibilita es uso de lenguajes de script de alto nivel para el control de la simbología en el renderizado (Jythos, BeanShell, Scala, etc…)

LOD: Se han implementado diferentes políticas (configurables) para la gestión del level of detail obteniendo un renderizado extremadamente rápido y optmizado

Clustering de símbolos: El amontonamiento de puntos (símbolos) es un problema, se definen políticas de visualización que permiten agrupar símbolos para mostrarlos como un grupo.

GSymbol2D: Interfaz para el renderizado simple de geometrías (Color, relleno, borde, etc…)

GVectorial2DRenderer: Quad-tree para consultas espaciales rápidas.

Coloreado: Esta es una de las partes más novedosas, pues hemos desarrollado el coloreado de set de datos mediante ColorBrewer (Basado en el trabajo de Cynthia Brewer, Mark Harrower y The Pennsylvania State University) . Hemos usado los tipos de coloreado y rampas propuestas por estos autores de manera que datos no secuenciales no tienen por qué tener una secuencia como se hace habitualmente. Por ejemplo, una rampa de color con muchas categorías (por ejemplo, un mapamundi) no tiene sentido que tenga una rampa de colores gradual. El uso de este tipo de simbología, obliga a la persona que diseña el mapa a elegir una rampa de color que siempre queda bien.

Arquitectura de renderizado: Posibilidad de renderizar símbolos 2d y 3d en tiempo real simultáneamente y renderizar 3d datos en 2d (extrusión, símbolos 3D, etc…)

Hemos desarrollado un interfaz para trabajar con esta API y demostrar su gran potencialidad:

Para cada geometría representada con glob3, puntos, curvas o superficies, podrá seleccionarse el color. Por defecto, en cada una de ellas aparecerá seleccionada la opción Color / constant; que permite cambiar el color a todo el conjunto de datos. Si se selecciona la opción Color / unique, se mostrará un panel

que permitirá utilizar colores diferentes para mostrar los distintos valores de los campos representados. Consta de una parte común, que se mostrará siempre que se seleccione la opción unique, y de una parte específica, para la elección de colores, que dependerá del valor seleccionado en Option. Este panel incluye las siguientes opciones:

AREA COMUN

  • Constant / unique: Modo de coloreado. Todos iguales o selección de colores.
  • Option: Permite seleccionar la opción para selección de colores. Por defecto utiliza la opción Brewer (color brewer). Otras opciones serán Ramp (rampa de colores) y otras aun por definir.
  • Default: permite seleccionar el color por defecto. Aplicado a todos aquellos valores no seleccionados.
  • Field: Pemite seleccionar entre los campos de las geometrías representadas aquel cuyos valores se desean colorear.
  • Lista de valores: Se muestra una lista con los valores seleccionados por el usuario junto con el color utilizado para representarlo. Tiene las opciones: Add value, add all values, remove value, remove all values.

AREA ESPECÍFICA

Depedenderá del valor seleccionado en el combo Option.

  • Option Brewer:
  • Classes: muestra un spinner, que permite seleccionar el número de valores/colores que se utilizarán en la representación.
  • Type: Permite seleccionar el tipo de colores a utilizar, entre los valores Qualitative, Sequential y Diverging.
  • Scheme: Combo para la selección del esquemade color de entre los disponibles.
  • Option Ramp: (En construcción)
  • Option Others: (En construcción)
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julio 12, 2011 at 10:24 am Deja un comentario

Conecta-t canal Extremadura. Igo Software

Programa conecta-t del Canal Extremadura. Igo Software y realidad virtual

[Vimeo 10432337]

marzo 25, 2010 at 3:18 pm 2 comentarios

Girona 2010. Comunicación. Desarrollo de aplicaciones SIG 3D personalizadas.

Las jornadas de Girona se acercan, esperamos que sean tan divertidas y productivas como siempre. Esta es la comunicación que hemos enviado este año:

Desarrollo personalizado de aplicaciones SIG 3D

M. de la Calle Alonso(1),D.Gómez-Deck (1),V. Olaya Ferrero (2)

(1) IGO SOFTWARE. C/Santiago Caldera 4 Cáceres. mdelacalle@igosoftware.es

(2) Universidad de Extremadura, volaya@unex.es

Resumen

En los últimos años la proliferación de aplicaciones 3D en SIG ha sido enorme, desde la aparición de Google Earth el usuario está familiarizado con entornos 3D. Por otra parte lo ordenadores con aceleración 3D son comunes en la actualidad y el acceso a banda ancha es prácticamente generalizado, ademas cada vez hay mayor cantidad de datos públicos que pueden ser utilizados por clientes SIG que sean capas de recibir datos de internet.Hay varias librerías apropiadas para la realización de este tipo de aplicaciones. IGO SOFTWARE a comenzado a desarrollar aplicaciones 3D con las librería Nasa World Wind SDK para java.Decidimos usar estar librerías por su robustez, sencillez, cantidad de ejemplo, estar hechas en java (nos permite su unión a muchas librerías SIG) y su uso de caché local.

Las aplicaciones desarrolladas en 3D no sólo son visualmente más atractivas, también nos ofrecen más información que el SIG clásico en 2D. Gracias a la integración de librerías como SEXTANTE ahora es posible también realizar análisis.

En un futuro se espera poder desarrollar también algoritmos de análisis en 3D usando dicha plataforma.Por otra parte, llevamos desde hace algunos años desarrollando aplicaciones para el tratamiento de nubes de puntos proveniente de Láser Escáner y LIDAR, esta plataforma es ideal para mostrar nubes de puntos, por lo que es perfecta para visualizar nubes de puntos georreferenciadas.

Mostraremos ejemplos de aplicaciones programadas con estas librerías y las posibilidades que vemos de cara a un futuro a este tipo de desarrollos

Key words: 3D, LIDAR, SEXTANTE, NASA WORLD WIND, LÁSER ESCÁNER, JAVA, JOGl, EUCLID

Introducción

Uno de los próximos pasos en la computación debería ser la generalización del uso del 3D para todas la aplicaciones que lo permitan. El mundo SIG no es ajeno a ello, y lo que comenzó por el uso de globos 3D donde representamos información 2D debe evolucionar a que los SIG sean capaces de representar  y analizar la información en 3D.

Nuestros planes futuros pasan por la elaboración de librerías genéricas para el manejo de geometrías en 3D y por su visualización en productos SIG tales como Nasa World Wind

Euclid

Es un Framework para manejar geometrías multidimensional y multiprecisión Es decir podemos trabajar con él indistintamente típicamente de las dimensiones en que tengamos los datos 2D – 3D y de su precisión Euclid se encarga de gestionar todo de manera que siempre los cálculos sean correctos.
Se han desarrollado multitud de optimizaciones que nos permiten por ejemplo construir un octGrid con 127 millones de puntos con color estas optimizaciones se han hecho en dos sentidos:

  1. Optimizar el uso de la memoria. Uso apropiado de las Clases de java. (Clases Buffer)
  2. Aprovechamiento de la arquitectura de múltiples núcleos de los procesadores de ultima generación usando las posibilidades de programación multihilo de java.

Un ejemplo de como funciona euclid son las clases de generalización de una bola n-dimensional, esta sería la clase n-Ball su especialización a 2D sería Disk y la especialización a 3D sería Ball


Figura 1: Euclid

Un método que funcionaría en las n-dimensiones podría ser:

public double distanceToBoundary(final VectorT point)

{

return center.distance(point) – radius;

}

Este método devolvería para cualquier dimensión la distancia al borde.

Hay muchos ejemplos de algoritmos u operaciones que pueden son multidimensionales, EUCLID nos abstrae de ello y nos permite trabajar con uno u otra.

S3xtante

Sextante (Sistema Extremeño de Análisis Territorial , http://sextantegis.blogspot.com/). La primera aplicación de Euclid ha sido hacer que funcionen en n-dimensiones los algoritmos de Sextante que fueran n-dimensionales. Haciendo cambios muy pequeños en los algoritmos, es decir, simplemente implementando Euclid y trabajando con operaciones de nuestro framework de geometrías estos pasan a poder ser usados en 3D sin ningún tipo especial de cambio.

Un ejemplo sencillo en este sentido lo encontramos en el clasico buffer o zona de influencia. Si tomamos, por ejemplo, un segmento lineal (una linea con tan sólo 2 nodos, uno inicial y otro final), el buffer calculado para una distancia dada seria un rectángulo de longitud la misma que el segmento y de altura el doble que la distancia de influencia. Llevando este concepto a 3D el resultado sería un cilindro de radio dicha distancia y altura la longitud del segmento. De igual modo puede extenderse para otras figuras mas complejas, siendo siempre el resultado una nueva figura tridimensional.

Cuando un algoritmo no es multidimensional, el Euclid no es suficiente para solucionar la nueva tarea. Este es el caso, por ejemplo, de los algoritmos de interpolación, que en lugar de generar capas raster (2D), ahora han de generar volúmenes raster (sustituir píxeles por voxels). El uso de Euclid soluciona la entrada de datos, puesto que estos son vectoriales, pero los resultados, que no son de tipo vectorial, no pueden gestionarse de igual modo. El algoritmo de interpolación, por su parte, al no estar implementado en la librería, debe modificarse igualmente

Aplicaciones personalizadas. Framework 3D.

Las aplicaciones SIG 3D que vamos a programar pueden ser muy distintas, pero su arquitectura básica es la siguiente:

GeoTools → Acceso a datos SIG

Proj4 → Manejo de proyecciones

Euclid → Geometrías

S3xtante → Análisis

Nasa World Wind → Visualización

Según los requerimientos pueden incluirse más elementos a la arquitectura pero estas 5 librerías suelen ser el mínimo común entre todas ellas.

Figura 2: Arquitectura

El visualizador (Nasa World Wind) tiene algunas características que lo hacen una herramienta imprescindible:

  • Uso del caché local. Acelera muchísimo la experiencia de usuario, además se pueden distribuir las aplicaciones con su caché de manera que todo va muy rápido.
  • Fácil de implementar un applet.

También cuenta con algunos inconvenientes como es que usa JOGL en una versión que ya no está en uso, además este proyecto ha sido abandonado por SUN y su API ha cambiado enormemente en las últimas versiones lo que dificulta enormemente el desarrollo en openGL

Playas 3D

Aplicación típica que muestra datos de usuario, permite moverse por toda Andalucía y visualizar los perfiles de aguas de baño de las playas de esa comunidad. Tiene un buscador de playas y es una aplicación muy sencilla

Figura 3: Playas 3D

Sig Histórico

Este desarrollo es bastante simple pero tiene el interés de introducir la variable temporal en el SIG.

Figura 4: SIG Histórico

Visor LIDAR 3D

No existen visores LIDAR en 3D dentro del panorama OpenSource siendo nubes de puntos 3D, con este visualizador podremos ver estas nubes y diseñar herramientas para trabajar con esa nube y visualizarlas en 3D en el acto. Este visor es experimental totalmente y para él se han utilizado numerosas optimizaciones, ya que los datos LIDAR suelen ser muy pesados.

Se utilizan técnicas como LOD (Level of Detail) y se llevan al límite las capacidades de visualización de Nasa World Wind y JOGL

Conclusiones

Creemos que el uso de 3D está especialmente indicado para muchas actividades que realizan los usuarios SIG en la actualidad. Dentro del panorama opensource, como se puede ver en esta comunicación, tenemos herramientas suficientes para construir una arquitectura que nos permite hacer aplicaciones SIG personalizadas. Por otra parte, aunque existe estas librerías, vimos también que cuando hemos querido empezar a desarrollar herramientas de análisis, no teníamos todo lo que necesitábamos por lo que ha habido que implementar librerías para ello.

febrero 24, 2010 at 7:03 am Deja un comentario

Aplicaciones SIG personalizadas en 3D

Hemos desarrollado nuestra primera aplicación SIG personalizada sobre el SDK de java de Nasa World Wind, estas librerías nos permiten usar de manera muy cómoda un globo 3D para representar información geográfica sobre él. Hay algunas librerías más que permiten hacer esto, privativas y libres, pero WW es la que más cómodo nos ha resultado para trabajar sobre ella.

Son unas librerías completas con gran cantidad de ejemplos en los que está hecho casi todo lo que se puede necesitar en una aplicación de este tipo. Las librerías funcionan sobre JOGL, que un port directo de las librerías gráficas OpenGL, lo que nos permite tocar e l 3d desde java a bastante bajo nivel. Una de las cosas que más nos han gustado ha sido ver como usa el caché local, cada zona que se visita, queda toda la información guardada en la máquina cliente, siendo realmente rápido el acceso a todos los datos en una segunda visita.

También hay algunos problemas que pretendemos abordar más adelante. No hay una forma suficientemente buena aún para mostrar información vectorial, la más fácil es tomarla de servidores WMS, pero no siempre están disponibles los datos del usuario, más adelante, esperamos poder hacerlo, mientras hay algún proyecto que ha hecho cosas parecidas, aunque parece parado, este proyecto es GEOWIND, al menos revisando su código se puede aprender bastante, pero no está listo para hacer ningún producto basándonos en este código.

La aplicación que hemos desarrollado, se encarga de mostrar los perfiles de baño de las playas de andalucía, ha sido desarrollado para la empresa Infraeco y el cliente final es la Consejería de Medio Ambiente de la Junta de Andalucía.

Pongo un pequeño vídeo de su funcionamiento, este resultado se ha conseguido con menos de dos semanas de desarrollo.

[Vimeo 7372384]

noviembre 2, 2009 at 7:44 am 2 comentarios


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