V nasprotju s splošnim mišljenjem Google Earth ni bil prvi. Leto pred tem je NASA prestavila NASA World Wind, pri katerem je »na kroglo nalepila« satelitske fotografije, ki niso bile označene z vojaško skrivnostjo. To je večinoma pomenilo fotografije »nižje« ločljivosti, ki so dobre za splošni prikaz globusa, prave uporabne vrednosti pa niso imele. Google je idejo dvignil na višjo raven, ko je dodal tudi komercialno dostopne fotografije višjih ločljivosti, letalske fotografije ter pozneje tudi žive slike videokamer ter večje število interaktivnih funkcij, ki so omogočile, da uporabniki ne le po potujejo globusu, temveč nanj dodajajo tudi svoje vsebine. S tem je globus prerasel svojo osnovno nalogo in postal okolje različnih dejavnosti – od prostočasnih, izobraževalnih prek znanstvenoraziskovalnih do komercialnih.
OMEJITVE VIRTUALNIH GLOBUSOV
Med 2D-geografskimi storitvami za prikaz zemljevidov in virtualnimi globusi sta dve osnovni razliki: med fiksnim pogledom od zgoraj (2D-prikaz) in 3D-prikazovanjem (3D rendering) ter med že izdelano grafiko in grafiko, ki jo program (uporabnikov računalnik) oblikuje v realnem času glede na ukaze uporabnika – spreminjanje kota opazovanja, vrtenje … Bolj ali manj dobre rešitve (algoritme) za povečevanje, vrtenje in nagibanje (kot gledanja) slik so že dlje časa poznane. Povečevanje pomeni dodajanje pik v sliko, in če gremo iz ločljivosti fotografije, to pomeni, da je slika vedno bolj nejasna. Obračanje pomeni, da se osnovna pika preslika v več pik, končni rezultat pa je zamegljenost. Najtežje je nagibanje, kar pri virtualnih globusih pomeni lepljenje fotografije na digitalni višinski model. Kako dobro program (algoritem) virtualnega globusa rešuje te težave, pomeni glavno razliko med njimi. Podrobna razlaga vseh tehnologij in postopkov presega okvir članka, dovolj je, da veste, zakaj pride do zamegljene slike, nepravih razmerij objekta in podobnega.
VIŠINSKI MODEL
NASA je s svojim projektom radarskega »zajema« topografije planeta (SRTM – Shuttle Radar Topography Mission) zagotovila začetne podatke za oblikovanje digitalnega višinskega modela zemeljske površine (DEM – Digital Elevation Model). Model so pozneje izboljšali tako, da so mu dodali še na druge načine pridobljene »višinske« podatke. Po domače povedano – »globus« pozna bolj ali manj natančno nadmorsko višino točk na planetu, na podlagi katerih lahko izriše model okolice. To so dosegli tako, da so pogled s ptičje perspektive zamaknili pod želenim kotom. Pride pa pri tem do neljube posledice: ker so tako letalske kot tudi satelitske slike posnete pod pravim kotom, dobimo relief, kjer so stavbe, drevesa in drugi visoki objekti »zalikani« na podlago.
PREVEČ PODATKOV?
Značilno za obe vrsti storitev oz. programov pa je, da oboji uporabljajo digitalne fotografije tal. Vzemimo Google Earth. V njihovih strežnikih je za več terabajtov podatkov, ki jih je treba nekako spraviti na zaslon uporabnika. Vsaj slednje je moč »dokaj« preprosto rešiti. Podatki so razbiti na dele (zaplate na zemljevidu), v računalnik uporabnika pa se naložijo zgolj tisti, ki so povezani z opazovano površino. Bolj ko se s pogledom približujemo površini, višja je ločljivost, to pa pomeni, da v računalnik »prihaja« vedno več podatkov. Da nam ne bi bilo treba vsakič na novo nalagati podatkov, se ti shranijo v predpomnilnik računalnika (ta je na trdem disku), tako da je poznejši ponovni pogled na isto površino veliko hitrejši. Koliko velik je ta predpomnilnik in ali lahko uporabnik nastavlja njegovo velikost, je odvisno od virtualnega globusa.
Googlov patent
Googlova tehnologija Universal Texture uporablja dve metodi za prenos velike količine podatkov do uporabnika in izboljšavo kakovosti slik– »mip mapping« in »clip stacking«. Izrazov namenoma nismo niti poskušali posloveniti. »Mipmaps« je zbirka rastrskih slik (bitmap), ki omogoča dodajanje občutka globine dvodimenzionalnim slikam. Deluje po načelu obrnjenih piramidnih struktur, naloženih eno na drugo, pri čemer ima vsaka nova plast dvakrat večjo ločljivost od plasti pod njo. »Clip stacks« pa je del ogromne količine podatkov, ki so b strežnikih. Algoritem določi, katere dele zemljevidov želi uporabnik pogledati, in za izdelavo zaslonske slike uporabi samo te.
SLOVENIJA NA GLOBUSIH
Google zagotavlja, da je na globusu Google Earth vsaj satelitska fotografija ločljivosti 15 metrov na piko, mimogrede, obstajajo celo fotografije ločljivosti 15 cm, le da ne za Slovenijo, pa tudi za večino sveta ne. Slovenija je glede ločljivosti nad 5 metrov slabše pokrita, pokrite so le okolice nekaterih mest. Prav tako moti, da so bile fotografije posnete med leti 2000 in 2003, novejših pa nismo našli. Tako nekaterih objektov na globusu preprosto ni. Globus Gaea+ pa namesto satelitskih fotografij uporablja letalske (posnete med leti 2004 in 2007), ločljivost pa je tudi do 0,5 m na piko. Naredili smo primerjavo izseka Blejskega otoka na različnih globusih, pri čemer smo poskušali »gledati« z enake višine, okoli enega kilometra. Dobro se vidi, kaj »naredi« Googlova tehnologija. Čeprav je pogled pravokoten na otok (neposredno navzdol), imamo občutek tridimenzionalnosti. Pri globusu Gaea+ tega občutka ni zaslediti. O rezultatih pri drugih globusih ni treba izgubljati besed.
Druga primerjava prikazuje prostorski pogled. Osnova za njegovo izdelavo je višinski model. Globus Gaea+ za to uporablja podatke Geodetske uprave Slovenije, ki so »natančni« do 12,5 metra. Ne gre za napako, temveč za podatke o višinskih točkah, ki se med seboj razlikujejo za omejeno višino. V praksi to pomeni, da ta višinski model vključuje veliko več točk. Tako je »veliko natančnejši«, kar je razvidno tudi iz pogleda na Ljubljanski grad. Še veliko bolj je to očitno pri pogledih na Alpe, kjer je občutek »strmine« pri globusu Gaea+ plus nekoliko realnejši od onega v Google Earthu.
Čemu Gaea+
Konec lanskega leta je podjetje Xlab predstavilo virtualni globus Gaea+ (www.gaeaplus.si). O njem smo se pogovarjali z ekipo strokovnjakov, ki sodelujejo pri razvoju tega slovenskega globusa.
Kot sem razbral razbrati iz dosegljivih informacij ste vzeli odprtokodno okolje (Nasa Wolrd Wind SDK), dodelali navigacijo in na model planeta namestili plasti iz Geopedie (www.geopedia.si). Zakaj ste se odločili za samostojen program oz. storitev, namesto da bi izdelali plasti za Google Earth?
Javna različica Gaea+ je pravzaprav nastala kot stranski izdelek več industrijskih in raziskovalnih projektov (vizualizacija simuliranih poplav, projekt predstavitve digitalizirane slovenske kulturne dediščine ipd.), nekatere so sofinancirale tudi javne institucije, npr. MORS, MZVT in ARRS. Google Earth je bil za naše potrebe preprosto preveč rigiden in zaprt, zgolj z dodajanjem plasti v Google Earth nismo mogli doseči želene funkcionalnosti. Sprva smo razvijali lastno vizualizacijsko jedro, a se je izkazalo, da je z vzdrževanjem in dopolnjevanjem osnovnih funkcionalnosti ter z zagotavljanjem delovanja na različnih platformah preveč dela, zato smo se odločili kodo razviti ponovno na vrhu odprtokodnega WWJ SDK.
V kolikšni meri ste spremenili osnovno kodo? Kaj ste dodali in zakaj?
Spremembe jedra WWJ SDK so prosto dostopne in smo jih posredovali tudi Nasi, nekatere bodo nemara integrirane v bodoče različice WWJ SDK. Med drugim smo omogočili rabo natančnejšega višinskega modela (DEM) – tega potrebuje predvsem prikaz poplavnih območij -, nadgradili prikazovanje podatkov iz strežnikov WFS (odprt protokol za posredovanje vektorskih podatkov) in tako omogočili prikaz kompleksnejših objektov, denimo zgradb iz katastra, z uporabo kar najmanjše količine prenesenih podatkov.
Vse skupaj smo ovili tudi v – vsaj sami si radi tako predstavljamo – uporabniku prijazen vmesnik, ki ga samo vizualizacijsko jedro seveda ne vsebuje. To nam omogoča zbiranje in pregledovanje posameznih plasti glede na funkcionalnost, nastavljanje njihove prosojnosti ipd.
V primerjavi z Google Earthom je vaš izdelek veliko manj interaktiven. Opazil sem namreč, da uporabniki ne morejo dodajati zaznamkov, modelov objektov in podobnega. Nameravate to v prihodnje spremeniti?
Interaktivnost je seveda zaželena, a bo morala počakati na sredstva za nadaljnji razvoj. Gaea+ je šele na začetku svoje poti. Že v začetni fazi smo se povezali z Društvom za digitalizacijo Slovenije, Geopedio, ki nam omogoča prikaz nekaterih podatkov, tako da kanimo s časom dodajati tudi druge podatke iz njihovih podatkovnih zbirk. Ti podatki vključujejo tudi uporabniške vsebine, katerih urejanje spletišče Geopedia že zdaj omogoča. Želja je, da bi Gaea+ omogočala tako pregledovanje kot tudi urejanje uporabniških vsebin s pomočjo povezave z Geopedio.
Katere plasti podatkov še nameravate dodati v tem letu, in če ste lahko natančnejši glede časovnih rokov?
Težko. Vsekakor bodo v kratkem na voljo sloji z mejami držav, izboljšanimi podatki o cestah in vsebinami zbranimi v okviru projekta digitalizacije slovenske kulturne dediščine, DEDI. Ti slednji so še prav posebej zanimivi, saj vključujejo denimo več kot stoletje stare zemljevide, ki jih lahko prikažemo nalepljene na slovensko površje in jih z uporabo prosojnosti celo primerjamo z ortofotografijami, si ogledamo trirazsežne modele, npr. Cerkve Sv. Kancijana ipd. Za nadaljnji razvoj pa imamo vrsto idej, od prikaza vremenskih podatkov (denimo oblačnosti, temperatur, padavin) v »skoraj realnem« času, risanja in samodejnega premikanja po poteh, ki jih zabeležijo GPS-sprejemniki, do meritev razdalj in prikaza prečnih prerezov poti in drugih analitičnih pripomočkov ...
Kaj je vaš cilj? Za kakšne namene mislite, da bodo uporabniki uporabljali vašo storitev?
Naš cilj je, da postanemo sinonim geografske vizualizacije na Slovenskem. Upamo na čim več uporabnikov, ki bi naše programje uporabljali za čisto osebne namene: od pregleda krajev in zanimivosti v njegovi bližini do tega, da bi pred plezanjem načrtali pot v steni ali pa kolegom pokazali, kam so šli na turno smuko in katere »grapce so odfurali«.
Vsekakor pa upamo tudi, da nam bo z namenskimi nadgradnjami, podobno kot smo že storili za simulacije poplavnih scenarijev, uspelo razviti močno vizualizacijsko orodje namenjeno pregledu najrazličnejših geografskih podatkov, predvsem v sodelovanju z različnimi simulacijskimi in analitičnimi orodji, za podporo katerim je programje pravzaprav sploh nastalo. Na tem področju vsekakor merimo tudi, če že ne predvsem, na tuje trge.
Verjetno je v ozadju tudi komercialni cilj. Katere funkcije bodo plačljive in brezplačne? Kdo mislite, da bo uporabljal plačljive?
Potencialna področja, kjer je Gaea+ široko uporabna (v primerjavi z od ozko namenskimi, o kakršnih govorimo zgoraj) so: turizem, varnost in reševanje, urbanistično načrtovanje in infrastruktura, podajanje podatkov javne uprave ... Izdelava novih funkcionalnosti za omenjena področja tudi nam pomenijo velik izziv, vendar pa je vse odvisno od želja morebitnih partnerjev in pa njihove volje v podobi podpore razvoju.
Vsa funkcionalnost bo vedno na voljo najširši javnosti in bo načeloma tudi v obliki izvorne kode. Isto velja za vse podatke, za katerih rabo imamo ustrezne pravice. Žal pri nekaterih podatkih to preprosto ni mogoče, brez podatkov pa tudi kakšna od že razvitih funkcionalnosti nima smisla.
Moj mikro, Februar 2009 | Marjan Kodelja
