Живая карта Бородинского сражения (взгляд из космоса)

Цель проекта

Интерактивная модель территории Бородинского поля, которая дает уникальную возможность стать свидетелем Бородинского сражения и совершить экскурсию по современному Бородинскому полю, осмотреть и познакомиться с памятниками и героями великой битвы.

Выполненные работы

Описание работ

Двенадцатого декабря 2012 года в визит-центре Государственного Бородинского военно-исторического музея-заповедника состоялась презентация нового медиапродукта «Живая карта Бородинского сражения (взгляд из космоса)». Скачайте программу "Живая карта Бородинского сражения (взгляд из космоса)" на свой компьютер. Для установки необходимо соединение с интернетом.

Геопортал разработан при поддержке Роскосмоса усилиями ОАО "НПК "РЕКОД", Государственного Бородинского военно-исторического музея-заповедника, Научного центра оперативного мониторинга Земли, Научно-исследовательского испытательного центра подготовки космонавтов имени Ю.А.Гагарина, ООО "Иннотер" и ООО "KT Labs". Он посвящен 200-летию победы России в Отечественной войне 1812 года. 

Интерактивная карта дает уникальную возможность наглядно представить как целостную картину сражения и исторического ландшафта того времени, так и совершить экскурсию по современному Бородинскому полю, осмотреть и познакомиться с памятниками и героями великой битвы. Использование высокодетальных космических снимков на базе геосервиса разработки и технологий 3Д-моделирования позволяет свободно перемещаться в виртуальном пространстве, рассматривая местность под произвольным ракурсом, самостоятельно приближая или удаляя интересующие объекты. Объединение исторической хронологии основных этапов Битвы гигантов, архивных документов, старинных карт, репродукций и фотографий с современными сферическими панорамами, анимацией, фото- и видеоматериалами, при музыкальном сопровождении военного марша, создают эффект присутствия и путешествия во времени, достоверности восприятия динамично изменяемых сцен. Представленная работа, по мнению специалистов музейного дела, служит ярким примером эффективного использования результатов космической деятельности и геоинновационных технологий визуализации историко-географических знаний, которая является одним из приоритетов информационного общества XXI века.

Для оценки динамики изменений на территории Государственного Бородинского военно-исторического музея-заповедника были подобраны данные дистанционного зондирования, обладающие высоким пространственно-временным разрешением, охватывающим период с 1941 по 2012 гг.

Визуализация расстановки войск
С этой целью были отобраны исторические материалы: карты и описания сражения военных историков XIX – XX вв. (М.И. Богдановича и A.A. Балтийского), а также труд В.В. Прунцова "Бородинское сражение". В частности, использовалась карта расстановки войск на момент начала сражения, выполненная Богдановичем и опубликованная в его труде «История Отечественной войны 1812 года в 3-х томах». Карта отсканирована и геопривязана (в качестве основы использовались снимки WorldView 2).

Далее произведена оцифровка расположения войск с добавлением к каждому объекту атрибутивной информации, содержащей:

• принадлежность подразделения («French/Russian corpses»);
• тип войск («кавалерия», «пехота», «артиллерия запаса» и т. д.);
• подробное описание подразделения («3-я пехотная дивизия (граф Этьенн-Морис Жерар»).
• структура и состав («3 бригады пехоты, 14 орудий артиллерии и 9-я рота 5-го батальона сапёров. Всего - 18 бат., 28 ор. 5417 человек»);
• изображения полководцев, примеры формы.

Атрибутивная информация набиралась на основе монографии Богдановича и её более поздней, уточнённой версии A.А. Балтийского. Из исторических фондов Российской Государственной Ленинской библиотеки, из интернет-ресурсов сайта музеи России и архивов реконструкторов получены репродукции образцов военной формы. Структурированная база данных, содержащая в себе описания и полноразмерные примеры военных мундиров, изображений и зарисовок командующих дивизиями и полками русских войск и войск Великой Армии. Ссылки на элементы базы данных также даны в атрибутах векторной карты сражения. Таким образом, к векторным полигонам полков доступны изображения, дающие наглядное представление об обмундировании войск, некоторых образцах оружия, современные фотографии с реконструкций Бородинского сражения и аналогичная наглядная информация. На момент написания статьи часть вышеприведенных данных еще не была интегрирована, однако медиапроект постоянно совершенствуется и дополняется новой информацией.

Создание трёхмерных моделей памятников Бородинского поля
Большинство 3D-моделей памятников создавались с помощью обработки специально отснятого фотоматериала. Особенность фотографирования такова, что необходимо делать круговую съёмку вокруг объекта, акцентируя внимание на мелких деталях, чтобы каждый сантиметр поверхности попал хотя бы на один снимок. Сложность могут вызвать памятники высотой более 2 метров, так как не представляется возможным снять их сверху. Данный недостаток устраняется при ручной обработке. Важное значение имеют также погодные условия съёмки.

После цветовой коррекции следует полуавтоматическая обработка в специализированном ПО (Agisoft Photoscan). Она требует много компьютерных ресурсов и времени. На выходе получается цветное облако точек (cloud point), по которому проводится реконструкция поверхности (surface reconstruction). После этого производится высокополигональный каркас (hightpoly mesh), окрашенный по цветам точек (vertex color) и имеющий готовую UV-развёртку. На этот каркас проецируется более точный цвет с фотоматериала.

Получившийся каркас уже имеет вид готового продукта, однако из-за своей высокополигональности он практически не пригоден. Чтобы это исправить применяется ретопология каркаса, на основе существующего каркаса строится низкополигональный каркас с лимитом треугольников, установленным техническим заданием. Также создаётся оптимизированная UV-развёртка.

С высокополигонального каркаса проецируется цвет на низкополигональный (текстура). Если того требует техническое задание, то на этом шаге можно снять карту псевдо-рельефа (bump-map или normal-map) и карту освещённости (ambient occlusion).
Следующим шагом является доработка модели памятника в трёхмерном редакторе, где исправляются неточности модели, а также исправляются погрешности, возникшие из-за разных факторов (например, из-за большой высоты объекта моделирования, которая приводит к непроработанным деталям при построении облаков точек). Дорабатываются карты цвета объекта (текстуры), устраняются погрешности проецирования цвета, проводится общая цветовая коррекция. Наконец, геопривязанный вариант каждой отредактированной модели памятника размещается на геопортале.