Visualização 3D

Já sabíamos que uma quantidade muito grande de informações geradas na história da humanidade possuía um componente espacial, e assim os sistemas de informação geográfica (GIS) aprimoraram-se nessas últimas três décadas trazendo resultados valiosos a diversos segmentos. Pois tem sido interessante alocar inúmeras informações em um ponto, uma linha ou um polígono posicionado no planeta. O GIS tornou-se um contexto prático onde, lembrando Schaefer (2003), o senso de posicionamento é um conceito poderoso.

No entanto, a massa de dados dos sistemas de informação geográfica hoje em dia está em duas dimensões (2D). Atualmente já realizamos estudos, planejamento, projetos e ainda administramos os locais onde vivemos utilizando GIS em 2D. Várias implementações de missão crítica estão distribuídas pelo mundo. Sistemas plenos de gestão, planejamento e tomada de decisão administram cidades, mercados, exploração, microbacias, logística, telecomunicações, energia, entre outros.

O sucesso destas implementações pelo mundo fez-se devido ao avanço da tecnologia de GIS, totalmente alinhado ao avanço das tecnologias de sensoriamento remoto. Já nos anos 80 percebia-se a validade natural desta combinação: Haefner (1989, apud Torres, 1997) "…a tecnologia do sensoriamento remoto aliada a GIS’s, proporciona uma obtenção rápida, suficientemente precisa e de baixo custo de elementos diversos como cobertura e manejo do solo, rede de drenagem, topografia, entre outros."

E assim, percebemos no decorrer dos últimos anos, onde Meijerink et al. (1994) destaca que a agilidade e o poder de combinar diversos dados com o emprego de GIS faz dessa ferramenta uma peça importante para o planejamento, possibilitando a apresentação de resultados em formatos que são compreensíveis por quem os utilizará. No entanto, esta última década utilizará. No entanto, esta última década trouxe extraordinárias ferramentas de GIS com aplicações em três dimensões (3D), sistemas estereoscópicos para restituição e visualização, sistemas de visualização e análise 3D em mapa-múndi e globo, mais recentemente.

(De cima para baixo): Par estereoscópico de alta resolução, Restituição do modelo 3D da edificação, Comparação de vistas do Rio de Janeiro em Modelo 3D e foto local, Modelo 3D de edificações e relevo, Texturização e posicionamento de árvores, arruamento e linhas de distribuição

Nosso cérebro tem a capacidade e a preferência de ver e interpretar o mundo em três dimensões. O processamento de todas as informações que vemos ocorre ao longo de três eixos. A leitura diária que realizamos do ambiente em que vivemos se faz em três eixos. Nossa busca em representar em três dimensões toda e qualquer gestão ou estudo que realizamos em nossa vida é notável em todas as áreas e segmentos acadêmicos, técnicos e industriais. É a satisfação do
ciclo, visar-estudar-entender-reproduzirrevisar-resolver.

Curtir uma paisagem, ou estudar um complexo fenômeno no universo em que vivemos, nos traz a ansiedade de compreender melhor esta paisagem ou este fenômeno. Para compreender melhor algo, nada melhor do que poder reproduzi-lo. E reproduzi-lo em 3D!

O que queremos é que a reprodução se faça numa escala adequada à revisão. Queremos que grandes cidades sejam reproduzidas em miniatura. Fenômenos microscópicos queremos aumentá-los às dimensões mais próximas de nossas mãos. Trazemos isto de infância quando temos a gestão de todas as miniaturas (brinquedos) em nosso quarto. Olhamos tudo de cima e nos sentimos poderosos.

É em busca deste poder que hoje em dia especialistas reproduzem seus estudos em três dimensões. Ferramentas extremamente aprimoradas e focadas em resultados (não mais apenas ilustrativas) apóiam estudos trazendo muito mais mérito e realismo a estes trabalhos. Estes especialistas hoje estudam fenômenos microscópicos e reproduzem e analisam virtualmente uma superfície de silício para compreenderem melhor suas propriedades; estudam fenômenos adimensionais e reproduzem as explosões solares no computador para analisar melhor o clima na terra. Reproduzem Marte e simulam uma navegação no planeta com base em seu relevo e imagens orbitais adquiridas.

Podemos então reproduzir as cidades em que moramos, precisamente alocadas no mapa-múndi ou no globo terrestre, planejar melhorias, compreender melhor as distâncias, as dificuldades naturais e ainda os erros de planejamentos anteriores. O melhor destes recursos intrinsecamente empolgantes é então a reprodução e a representação em 3D da visão que temos do mundo em que vivemos ou ainda do que queremos viver.

Estas aplicações se estendem e, contendo as aplicações da já tradicional Computação Gráfica,
onde então podemos sobrevoar os modelos tridimensionais texturizados de nossas edificações
urbanas, nossos rios e montanhas. Esta Modelagem, que é a descrição tridimensional referente aos aspectos da geometria e forma dos objetos a serem reproduzidos para um sistema gráfico de visualização operado em um computador, é feita de diversas formas como restituição simples e estereoscópica, trabalho de campo e desenho.

A atualidade destes sistemas GIS em 3D passa por anos de estudos e fundamentos, como a ciência semiótica e sua relação triádica entre os elementos: o objeto, o representado e o interpretante, pelos fundamentos da geometria, primitivas gráficas, sistemas de coordenadas e espaço tridimensional. Mas o usuário da visualização 3D em GIS convive, de maneira fácil, com a proximidade entre a interface da aplicação e o mundo real onde as representações deste mundo real em três dimensões possibilitam lidar com imagens diretamente associadas a todas as suas experiências no cotidiano em sua área geográfica de estudo.

E como sempre, "Uma imagem vale por mil palavras". O que dizer da quantidade de informações que podem ser extraídas de uma imagem satélite (comercial) de 0,60 cm de resolução espacial disponível atualmente? O que isto influencia em modelagem 3D? Cada pixel (mínimo elemento) da imagem nos dá 60 cm do mundo real. Podemos então hoje, sem nunca ter ido a uma certa localidade, através de um par estereoscópio de imagens de satélite de alta resolução, restituir seus modelos tridimensionais (dimensões, geometria e forma) urbano (edificações, acessos/logística, pontos notáveis. etc.), hidrológico (fluxo, corpo d’água, etc.) e de utilidades (telecomunicações, abastecimento, energia etc.). Toda esta restituição dá-se em altíssima precisão devido à resolução
espacial do sensor ótico exemplificado. Somando-se aquisições no espectro do infravermelho, imagens de radar orbitais, as representações finais em 3D ficam ainda mais precisas e realistas. E tão interessante como realizar simulações em ambientes virtuais computacionais, é hoje termos a impressão 3D em maquetes plásticas ou em celulose.

Nota-se que aplicações como esta são muito poderosas em áreas de difícil acesso como regiões de florestas densas ou em áreas extensas com elevado custo de gestão. Num país continental como o Brasil, a potencialidade desta nova geração de GIS é muito grande.

Nos próximos anos a terceira dimensão será parte integral do GIS, fomentando avanços intensos
nas capacidades de apoio a decisão que moverão o GIS e informações geoespaciais das estações de trabalho para os computadores em nossas casas onde poderemos prever viagens técnicas, comerciais e de lazer de uma cidade para outra, por todo o mundo.

Resultados significantes já vêm mudando o modo de treinamento de pilotos e o modo que geólogos orientam os diversos tipos de exploração de recursos naturais. Mas os principais resultados para a humanidade serão notados na gestão da conservação e uso do solo, crescimento urbano, sistemas de transporte, serviços de comando e controle e emergência. Sistemas plenos nestas áreas no permitirão compreender melhor o mundo a nossa volta.

Giandri Machado
Mestre em Processamento de Imagens
Desenvolvedor de Negócios da Imagem
giandrim@img.com.br

+ Informações sobre GIS 3D na internet:
www.esri.com/library/fliers/pdfs/arcglobe.pdf
www.virtualgis.com
www.vterrain.org