TRABAJO FINAL DE CARRERA
Contents
1. Anexos System Console WriteLine Exception DEM return false endregion Methods e Message when loading 41 42 Implementaci n de la capa Modelo de Elevaci n Digital en la plataforma ISIS VisorControl Addons USGSHeader public double Xll int i public double Yll int i public bool ReadHeader string args public USGSHeader USGSHeader a Class using System using System Collections Generic using System Text namespace VisorControl Addons lt summary gt PENDING File terrain header for USGS format lt summary gt remarks lt para gt Addons USGSHeader AutoNAV4D 4 1 Revisi n 93 lt para gt lt para gt OSusana Romero lt para gt lt para gt Esta clase est protegida por la licencia BSD de c digo abierto lt para gt lt para gt 0 Puedes ejecutar el programa con cualquier prop sito lt para gt lt para gt 1 Puedes estudiar y o modificar el programa lt para gt lt para gt 2 Puedes copiar el programa de manera que puedas ayudar a tu vecino lt para gt lt para gt 3 Puedes mejorar el programa y hacer p blicas las mejoras de forma que se beneficie toda la comunidad lt para gt lt para gt lt para gt lt para gt Contenedor de los datos de la cabecera del DTM Digital Terrain Model lt para gt lt para gt lt para gt lt para gt DEFINICI N DEL FORMATO ASCII de Arc Info USGS lt pa2. 20 4 2 Ciclo de vida del terreno del visualizador 3D de la plataforma ISIS 21 4 3 Campos y m todos de las clases esee eene nnne nnne nennen 22 CAP TULO 5 CONCLUSIONES eene tnter 25 EE Ee 27 NDICE DE FIGURAS 1 1 1 2 1 3 1 4 2 1 3 1 3 2 3 3 3 4 4 1 4 2 4 3 4 4 4 5 4 6 4 7 4 8 5 1 Representaci n en el eje de los cuaterniones 4 Comparativa caminos orto loxodr mico 5 Elementos Renette g e geesde nin sen end nd akne 6 SISTEME GE E 7 Primitivas del Middleware MAREA aaa aaa aa aa aaa nana ane ene ene nene nenen eee 10 Ejemplo de modelo vectorial de contornos 14 Ejemplo de modelo vectorial de red de tri ngulos irregulares 14 Ejemplo de p rdida de calidad de un mapa raster 15 Ejemplo de fichero DEM ece enis stine rrr innere ute 17 Diagrama de clases dis koni nd dhi dek s ne e eur en 19 Arquitectura del DEM sasi ski adresa Voda ND k dja nj Kokona re k n 20 Interfaz del VISO s presh eio dei eu oki n e t gr Corea kt res dan 21 Funciones de entrada y salida de datos de la clase Terrain 22 Funciones de entrada y salida de datos de la clase DEMmap 22 Interfaz para cabeceras de DEM nente 22 Cabecera del formato USGS E 23 Cabecera del formato DTM 23 As
3. if grid null grid new double 100 grid o0 0 32 grid 01 0 28 grid 02 0 27 grid 03 0 26 grid 04 0 26 grid 05 0 20 grid 06 0 03 grid 07 0 03 grid 08 0 03 grid 09 0 03 grid 10 0 30 grid 11 0 28 grid 12 0 26 grid 13 0 25 grid 14 0 24 grid 15 0 18 grid 16 0 03 grid 17 0 05 grid 18 0 03 grid 19 0 03 grid 20 0 30 grid 21 0 31 grid 22 0 25 grid 23 0 21 grid 24 0 20 grid 25 0 15 grid 26 0 09 grid 27 0 05 grid 28 0 03 grid 29 0 03 Anexos 33 grid 30 0 29 grid 3 0 30 grid 32 0 23 grid 33 0 30 grid 34 0 16 grid 35 0 12 grid 36 0 06 grid 37 0 05 grid 38 0 03 grid 39 0 03 grid 40 0 28 grid 4 0 21 grid 42 0 22 grid 43 0 15 grid 44 0 15 grid 45 0 11 grid 46 0 08 grid 47 0 05 grid 48 0 03 grid 49 0 05 grid 50 0 26 grid 5 0 19 grid 52 0 17 grid 53 0 16 grid 54 0 13 grid 55 0 09 grid 56 0 17 grid 57 0 15 grid 58 0 09 grid 59 0 07 grid 60 0 25 grid 6 0 19 grid 62 0 19 grid 63 0 14 grid 64 0 18 grid 65 0 20 grid 66 0 15 grid 67 0 16 grid 68 0 11 grid 69 0 12 grid 70 0 21 grid 7 0 21 grid 72 0 19 grid 73 0 19 grid 74 0 22 grid 75 0 16 grid 76 0 20 grid 77 0 18 grid 78
4. lt lt Terrain x b 53 Datum Class K Class DEMmap y Class S DEMmap UTM Class Fig 4 1 Diagrama de clases La clase Terrain que se encarga de dibujar en el terreno implementa el modelo de elevaci n de terreno con el nombre de map En la figura 4 2 podemos ver que las fuentes de informacion tienen formato USGS o DTM para ello se ha creado una Interfaz para poder ahadir f cilmente otros formatos de modelo digital de elevaci n Podemos ver que todos los formatos que proveen el modelo digital de elevaci n consisten en una matriz de puntos cuyas coordenadas habr que transformar a UTM segun el caso 20 Implementaci n de la capa Modelo de Elevaci n Digital en la plataforma ISIS 4 1 antigua plataforma ISIS IService IServiceBridge IConfig NisorControl Y Class SimpleOpenGlContral Servicio Visualizador 3D de ISIS Terrain A Class Fields Ei Methods Q BuildTERRAIN 9 LoadTERRAIN Y RedrawTERRAIN 50 Run Q Terrain f DEMmap Ch Class Fields 9 grid headerDTM headerType headerUSGS isDEMCorrupt isDEMExists NCOLS NROWS Methods Y DEMmap Q FullPath ty ReadHeader Q xl 9 vl Nested Types a ee oo ES A Header Enurn DTM USGS a IHeader Le e e IHeader Gestiona el terreno del Visualizador 3D Pinta el terreno Ordena la carga del DEM en segundo plano Dar las a
5. Posto Corman Pah D varej Cpt te Torah Pach neni 32 ee ads Pal Cita ro done Fig 5 1 Aspecto del GeoServer de la nueva plataforma ISIS 26 Implementaci n de la capa Modelo de Elevaci n Digital en la plataforma ISIS IMPACTO AMBIENTAL Una vez finalizado el proyecto podemos evaluar el impacto ambiental que puede provocar la implementaci n de todos los sistemas que componen la plataforma de simulaci n Se entiende como impacto ambiental a las acciones humanas que pueden provocar efectos colaterales sobre el medio natural o social El uso de recursos inform ticos contribuye al consumo de electricidad y la emisi n de carbono a la atmosfera pudi ndose reducir con el empleo de t cnicas de ahorro de energ a optimizando las aplicaciones a utilizar o aumentando la eficiencia mediante procesadores m s veloces Por otro lado el uso de la plataforma ISIS permite probar un nuevo modelo de UAV o una nueva misi n as como su impacto dentro de cada operaci n de vuelo sin necesidad de usar un vuelo real De esta manera no solo ahorramos recursos si no que la operaci n real es m s segura ya que ha sido simulada en varias ocasiones antes de ejecutarla en la realidad Ahorramos combustible horas de vuelo contaminando menos el medio ambiente y realizando con mayor eficiencia las misiones a realizar Debido a que una de las finalidades de la plataforma ISIS del grupo ICARUS es la monitorizaci n de incendios y puntos calient
6. The faster second headerType Header DTM return Groups DEM fileName Normalize the name file depending on the header Type if headerType Header USGS The slower first return Groups DEM fileName usgs else if headerType Header DTM The faster second return Groups DEM fileName dtm else return T lt summary gt PENDING Parses a heading sentence and detects the grid start lt summary gt lt param name args gt sentences to be parsed lt param gt lt returns gt True if parse is valid lt returns gt public bool ReadHeader string args if headerType Header USGS The slower first bool r headerUSGS ReadHeader args NCOLS headerUSGS NCOLS NROWS headerUSGS NROWS return r else if headerType Header DTM The faster second bool r headerDTM ReadHeader args 38 Implementaci n de la capa Modelo de Elevaci n Digital en la plataforma ISIS NCOLS headerDTM NCOLS NROWS headerDTM NROWS return r else return false endregion Methods Anexos 39 VisorControl Addons DTMHeader public DTMHeader DTMHeader KA public double Yll int i Class public double Xll int i public bool ReadHeader string args using System using System Collections Generic using System Text namespace VisorControl Addons lt summary gt PENDING File terrain header for DTM format
7. lt para gt OSusana Romero lt para gt lt para gt Esta clase est protegida por la licencia BSD de c digo abierto lt para gt lt para gt 0 Puedes ejecutar el programa con cualquier prop sito lt para gt lt para gt 1 Puedes estudiar y o modificar el programa lt para gt lt para gt 2 Puedes copiar el programa de manera que puedas ayudar a tu vecino para lt para gt 3 Puedes mejorar el programa y hacer publicas las mejoras de forma que se beneficie toda la comunidad lt para gt lt para gt lt para gt lt para gt Contenedor de las coordenada UTM del DEM Digital Elevation Model Soporta ficheros DTM y USGS lt para gt lt para gt lt para gt lt remarks gt Serializable public class DEMmap region Fields lt summary gt Available formats for DEM lt summary gt public enum Header DTM USGS public Header headerType private DTMHeader headerDTM private USGSHeader headerUSGS public int NCOLS public int NROWS public UTM grid public bool isDEMCorrupt public bool isDEMExists fendregion Fields public DEMmap headerType Header DTM headerDTM new DTMHeader headerUSGS new USGSHeader NCOLS 0 NROWS 0 grid null isDEMCorrupt false isDEMExists true region Methods lt summary gt VALIDATED Returns northing coordinate depending on DEM size for a given reading index lt summary gt lt
8. scale Gl glTexCoord2d x 0 0 wi y 1 0 he Gl glVertex3d offsetX x offset scale offsetY y 1 offset scale offsetZ grid int x y 1 wi 1 scale Gl glEnd Gl glPopMatrix endregion PUSH MATRIX visor layer DefaultPicture lt summary gt PENDING Load Digital Elevation Model lt summary gt lt param name fileName gt The file name without path file and without extension lt param public void LoadTERRAIN string fileName if isDEMLoaded amp amp map isDEMCorrupt amp amp map isDEMExists amp amp isDEMLoading name visor Path map FullPath fileName if File Exists name System Console WriteLine fichero name no encontrado map isDEMExists false else isDEMLoading true starts loading DEM 34 Implementaci n de la capa Modelo de Elevaci n Digital en la plataforma ISIS ThreadStart ts new ThreadStart Run th new Thread ts th Start private void Run System Console WriteLine proceso iniciado try string l string args null char S S new char 1 s 0 2 bool isGrid false int i 0 StreamReader sr new StreamReader name if sr null region Cargar cabecera while 1 sr ReadLine null gg isGrid if l EndsWith l TrimEnd s args 1 Split s if map ReadHeader args isGrid true
9. 0 12 grid 79 0 22 grid 80 0 22 grid 8 0 21 grid 82 0 20 grid 83 0 23 grid 84 0 18 grid 85 0 21 grid 86 0 16 grid 87 0 15 grid 88 0 19 grid 89 0 23 grid 90 0 23 grid 9 0 22 grid 92 0 24 grid 93 0 19 grid 94 0 18 grid 95 0 22 grid 96 0 18 grid 97 0 20 grid 98 0 16 grid 99 0 18 lt summary gt PENDING Temporally terrain redrawing Real scale lt summary gt public void RedrawTERRAIN LoadTERRAIN cata200 visor layer LoadPicture Castellar png Terreno Castellar grid png region PUSH MATRIX Gl glPushMatrix Gl glScaled visor GlobalScale visor GlobalScale visor GlobalScale visor ScaleAlt Gl glTranslated offsetX offsetY offset2 for double x 0 0 x lt wi x 1 0 for double y 0 0 y lt he y 1 0 Gl glBegin Gl GL QUADS Gl glTexCoord2d x 0 0 wi y 0 0 he Gl glVertex3d offsetX x offset scale offsetY y offset scale offsetZ grid int x y wi 1 1 scale Gl glTexCoord2d x 1 0 wi y 0 0 he Gl glVertex3d offsetX x 1 offset scale offsetY y offset scale offsetZ grid int x 1 y wi 1 1 scale Gl glTexCoord2d x 1 0 wi y 1 0 he Gl glVertex3d offsetX x 1 offset scale offsetY y 1 offset scale offsetZ grid int x 1 y 1 wi 1 1
10. En un modelo digital de elevaciones se aplica la funci n anterior sobre un dominio espacial concreto D En consecuencia un DEM puede describirse gen ricamente como DEM D C 3 2 En la pr ctica la funci n no es continua sino que se resuelve a intervalos discretos por lo que el DEM est compuesto por un conjunto finito y expl cito de elementos Los valores de x e y suelen corresponder con las abscisas y ordenadas de un sistema de coordenadas plano habitualmente un sistema de proyecci n cartogr fico 3 2 Tipos de modelos Como se deduce del apartado anterior la unidad b sica de informaci n en un DEM es un punto acotado compuesto por un valor de altitud z con el valor correspondiente de x e y Las estructuras de datos correspondientes a los modelos digitales de terreno se definen dentro de tres conjuntos diferenciados conjuntos de Datos Vectoriales Datos Raster y Datos alfanum ricos Nos centraremos en los dos primeros conjuntos vectoriales y raster ya que el ltimo datos alfanum ricos se corresponde con los atributos de inter s coordenadas nombres topogr ficos etc que complementan a los dem s modelos 3 2 1 Conjuntos de Datos Vectoriales Se basa en entidades u objetos geom tricos definidos por las coordenadas de sus nodos y v rtices Se corresponden a la presentaci n digital de los mapas mediante una representaci n de puntos l neas y l neas que conforman reas Esos datos se 14 Implementaci n
11. PENDING Scale terrain lt summary gt public double scale Escala del terremo lt summary gt PENDING Terrain offset lt summary gt public double offsetX public double offsetY public double offsetZ lt summary gt PENDING Terrain grid width less one lt summary gt public double wi Ancho de la matriz 1 lt summary gt PENDING Terrain grid height less one lt summary gt public double he Alto de la matriz 1 lt summary gt PENDING True when DEM is loaded in this Terrain lt summary gt public bool isDEMLoaded True cuando este Terrain tiene cargado un DEM lt summary gt PENDING True when Terrain is Loading a DEM lt summary gt 32 Implementaci n de la capa Modelo de Elevaci n Digital en la plataforma ISIS public bool isDEMLoading True cuando este Terrain est cargando un DEM public double offset Desplazamiento respecto al lado lt summary gt PENDING The nearest terrain grid point lt summary gt public double d0 El primero m s cercano public double tx0 public double ty0 public double tz0 xGrid0 Coordenada X a que corresponde en la rejilla yGrid0 Coordenada Y a que corresponde en la rejilla PENDING The second nearest terrain grid point lt summary gt dl El segundo m s cercano public doubl public doubl summary public deubl 00000 V public double tx1 public double tyl public double tz1 xGridl
12. AutoNAV4D93 se utilizan tres sistemas de referencia diferentes seg n las necesidades el sistema ECEF NED y VCVF El sistema denominado ECEF Earth Centered Earth Fixed es un sistema de coordenadas Cartesiano que como su nombre indica est centrado en la Tierra y rota fijado a su superficie por lo tanto sus ejes X Y Z son el sistema de referencia planetario evitando a su vez efectos externos como la rotaci n o la rbita El eje Z coincide con el eje de rotaci n convencional de la Tierra El eje X viene dado por la intersecci n entre el Meridiano de Greenwich y el plano que pasa por el centro de las masas de la Tierra y es ortogonal al eje Z El eje Y est definido por la direcci n que es perpendicular a los dos ejes anteriores tal que Y2Z X Definiciones glosarios y requerimientos 7 Z Eje de los polos Meridiano de p Greenwich Y Centro de masas d Ecuador Fig 1 4 Sistema ECEF Este primer sistema de referencia se utiliza para geo posicionar un veh culo en coordenadas Cartesianas Para poder definir interacciones locales con el centro de gravedad del veh culo utilizaremos el sistema de referencia ortogonal NED North East Down El eje Z siempre se ala el centro de la tierra el eje X el Norte terrestre y el eje Y el Este Existe una versi n de este sistema de referencia llamada ngulos de Euler que usa coordenadas esf ricas Usaremos este sistema de referencia compatible con los simuladore
13. Coordenada X a que corresponde en la rejilla yGridl Coordenada Y a que corresponde en la rejilla PENDING The third nearest terrain grid point lt summary gt public doubl public doubl summary 000000 v public double d2 El tercero m s cercano public double tx2 public double ty2 public double tz2 e public double xGrid2 Coordenada X a que corresponde en la rejilla public double yGrid2 Coordenada Y a que corresponde en la rejilla endregion Fields public Terrain VisorControl visor this visor visor map new DEMmap pos visor cManager Current scale 1 0 offsetX 0 0 offsetY 0 0 offsetZ 1 0 wi 10 0 1 0 Ancho de la matriz 1 he 10 0 1 0 Alto de la matriz 1 isDEMLoaded false Este terrain no tiene aun un mapa cargado isDEMLoading false A n no se ha cargado el DEM offset double int wi 1 0 2 0 Desplazamiento respecto al lado do visor camera cRange El primero m s cercano tx0 0 0 ty0 0 0 tz0 0 0 xGrid0 0 0 yGrid0 0 0 dl visor camera cRange El segundo m s cercano txl 0 0 tyl 0 0 tzi 0 0 xGridl 0 0 yGridl 0 0 d2 visor camera cRange El tercero mas cercano tx2 0 0 ty2 0 0 tz2 0 0 xGrid2 0 0 yGrid2 0 0 tregion Methods lt summary gt PENDING Temporally 10x10 terrain definition lt summary gt public void BuildTERRAIN
14. Length 1 return true else if args 0 Equals NBANDS NBANDS Convert ToInt32 args args Length 1 return true else if args 0 Equals NBITS NBITS Convert ToInt32 args args Length 1 return trus diu if args 0 BANDROWBYTES return true ae if args 0 Equals BANDROWBYTES Convert ToInt32 args args Length 1 Equals TOTALROWBYTES TOTALROWBYTES Convert ToInt32 args args Length 1 return true else if args 0 BANDGAPBYTES return true else if args 0 Equals BANDGAPBYTES Convert ToInt32 args args Length 1 Equals NODATA NODATA Convert ToInt32 args args Length 1 return true else if args 0 Equals ULXMAP 43 44 Implementaci n de la capa Modelo de Elevaci n Digital en la plataforma ISIS DEM ULXMAP Convert ToDouble args args Length 1 return true else if args 0 Equals ULYMAP ULYMAP Convert ToDouble args args Length 1 return true else if argsl0 Equals ULYMAP ULYMAP Convert ToDouble args args Length 1 return true else if args 0 Equals YDIM YDIM Convert ToDouble args args Length 1 return true else return false catch Exception e System Console WriteLine Exception return false e Message when loading Anexos 45 Viso
15. Retuns 0 if heading not available lt returns gt public double Yll int i y gt pending Returns northing coordinate depending on DTM size from if NROWS 0 return 0 else return double NROWS CELLSIZE double i NROWS CELLSIZE lt summary gt pending Returns easting coordinate depending on DTM size from read index lt m name i gt Read index lt param gt gt Easting coordinate Retuns 0 if heading not available lt return public double Xll int i A u if NCOLS 0 return 0 else return double NCOLS CELLSIZE double i NCOLS double i NCOLS NCOLS CELLSIZE public bool ReadHeader string args try if args 0 Equals NCOLS NCOLS Convert ToInt32 args args Length 1 return true else if args 0 Equals NROWS NROWS Convert ToInt32 args args Length 1 return true else if args 0 Equals XLLCENTER XLLCENTER Convert ToDouble args args Length 1 return true else if args 0 Equals YLLCENTER YLLCENTER Convert ToDouble args args Length 1 return true else if args 0 Equals CELLSIZE CELLSIZE Convert ToDouble args args Length 1 return true else if args 0 Equals NODATA VALUE NODATA_VALUE Convert ToDouble args args Length 1 return true else return false catch Exception e
16. centro del pixel superior izquierdo grados decimales para lt para gt ULYMAP latitud del centro del p xel superior izquierdo grados decimales lt para gt lt para gt XDIM dimensi n del pixel x en unidades geogr ficas grados decimales lt para gt lt para gt YDIM dimensi n del pixel y en unidades geogr ficas grados decimales lt para gt lt para gt lt para gt lt para gt El sistema de referencia es el WGS84 lt para gt remarks Serializable public class USGSHeader IHeader public bool isBYTEORDER public bool isLAYOUT public int NROWS public int NCOLS public int NBANDS public int NBITS public int BANDROWBYTES public int TOTALROWBYTES public int BANDGAPBYTES public int NODATA public double ULXMAP Anexos public double ULYMAP public double XDIM public double YDIM public USGSHeader isBYTEORDER false isLAYOUT true NROWS 0 NCOLS 0 NBANDS 0 NBITS 0 BANDROWBYTES 0 TOTALROWBYTES 0 BANDGAPBYTES 0 NODATA 0 ULXMAP 0 ULYMAP 0 XDIM 0 YDIM 0 public double Xll int i return 0 0 public double Yll int i return 0 0 public bool ReadHeader string args try if args 0 Equals NROWS NROWS Convert ToInt32 args args Length 1 return true else if args 0 Equals NCOLS NCOLS Convert ToInt32 args args
17. de la capa Modelo de Elevaci n Digital en la plataforma ISIS encuentran separados por temas en diferentes capas de informaci n tales como v as de comunicaci n localidades hidrograf a curvas de nivel etc Los puntos se definen mediante un par de valores de coordenadas con un atributo de altitud las l neas mediante un vector de puntos de altitud nica o no y los pol gonos mediante una agrupaci n de l neas Los modelos vectoriales se pueden expresar seg n estructuras de contorno o redes de tri ngulos irregulares TIN Las primeras forman el DEM a partir de un conjunto de curvas de nivel que pasan por la zona representada separadas generalmente por intervalos constantes de altitud m s un conjunto de puntos acotados que definen lugares singulares cimas fondos de colinas collados etc A w i JA t So Y 27 AE P ea F i d es 1 Jv d t D HA j a f i PA ee d D Fig 3 1 Ejemplo de modelo vectorial de contornos En las redes de tri ngulos irregulares T N triangulated irregular network los tri ngulos se construyen ajustando un plano a tres puntos cercanos no co lineales y se adosan sobre el terreno formando un mosaico que puede adaptarse a la superficie con diferente grado de detalle en funci n de la complejidad del relieve 2 TRIANGULACION 3 SUPERFICIE 4 VISTA 3D Fig 3 2 Ejemplo de modelo vectorial de red de tri ngulos irregulares Capa Modelo El
18. lt summary gt remarks lt para gt Addons DTMHeader AutoNAV4D 4 1 Revisi n 93 lt para gt lt para gt OSusana Romero lt para gt lt para gt Esta clase est protegida por la licencia BSD de c digo abierto lt para gt lt para gt 0 Puedes ejecutar el programa con cualquier prop sito lt para gt lt para gt 1 Puedes estudiar y o modificar el programa lt para gt lt para gt 2 Puedes copiar el programa de manera que puedas ayudar a tu vecino lt para gt lt para gt 3 Puedes mejorar el programa y hacer p blicas las mejoras de forma que se beneficie toda la comunidad lt para gt lt para gt lt para gt lt para gt Contenedor de los datos de la cabecera del DTM Digital Terrain Model lt para gt lt para gt lt para gt lt para gt DEFINICI N DEL FORMATO ASCII de Arc Info DTM para lt para gt Los mapas de catalunya los hemos obtenido de http www icc es web content ca prof cartografia descarrega html lt para gt lt para gt Formato ASCII de Arc Info lt para gt lt para gt El formato de los ficheros dtm es el formato grid ASCII de Arc Info pero que se puede leer con la mayoria de programas que puedan leer modelos de malla regular en formato ASCII lt para gt lt para gt Hay una cabecera con el n mero de columnas filas coordenadas del centro del pixel sur oeste paso de malla y s mbolo de cota inexistente lt para gt lt para gt NCOL
19. m desde el primer d a NDICE CAP TULO 1 DEFINICIONES GLOSARIOS Y REQUERIMIENTOS 3 1 4 OR EL e A 1 2 Bases ue 3 1 2 1 GCuaterniones 2 out deg ee Love ee ee eM ed tee dd dt ede 3 122 PORDAS o uiros opio eraot ate Db ACCU 4 1 2 3 Elementos bkeplertanos me 5 1 24 Sistemas de referencia aaa aaa aaa aaa aaa aa ake adi de de eke te pere re seen 6 1 20 Datlumsi si Be btt be meta 7 CAP TULO 2 TECNOLOG AS PARA DEN 9 2 1 Veh culos A reos No Tripulados VANT eese enne nnn 9 22 USA EY 9 PAM MARE Ee 9 2 4 Plataforma SIS coat n Enc She tye bos ed tec ciet 10 2 5 Tecnolog as NET uere tee eei tte ice duat SEENEN 11 2 6 OpenGL E 11 2 1 AUNA VA D O onte hte ederet bla sus duar ben te n doren idh t nate 12 CAP TULO 3 CAPA MODELO ELEVACI N DIGITAL eee 13 3 1 DOMINA ener eerie dta ee 13 3 2 Tipos de modelos EE 13 3 2 1 Conjuntos de Datos Vectoriales A 13 3 2 2 Conjuntos de Datos Raster 15 3 3 3 Comparativa entre modelos y toma de decisiones 15 E GE E CEET 16 3 3 1 Modelo Digital de Elevaci n DTM 16 3 3 2 Modelo Digital de Elevaci n USGS nana 17 CAP TULO 4 INTEGRACI N CON AUTONAVAD eren 19 4 1 Arquitectura del terreno dentro del visualizador 3D de la antigua plataforma ISIS
20. param name i gt Reading index lt param gt lt returns gt Northing coordinate Retuns 0 0 if heading is empty lt returns gt public double Yll int i if headerType Header USGS The slower first return headerUSGS Y11 i else if headerType Header DTM The faster second return headerDTM Yll i Anexos 37 else return 0 0 lt summary gt VALIDATED Returns easting coordinate depending on DTM size for a given reading index lt summary gt lt param name i gt Reading index lt param gt lt returns gt Easting coordinate Retuns 0 0 if heading is empty lt returns gt public double Xll int i if headerType Header USGS The slower first return headerUSGS Xll i else if headerType Header DTM The faster second return headerDTM X11 i else return 0 0 lt summary gt VALIDATED Returns the normalized file name with the DEM folder and the correct extension lt summary gt lt param name fileName gt The file name with out extension Changes the type if extension is included lt param gt lt returns gt The normalized file name Returns empty if no type is selected lt returns gt public string FullPath string fileName Detects the extension if any if fileName ToLower EndsWith usgs The slower first headerType Header USGS return Groups DEM fileName else if fileName ToLower EndsWith dtm
21. que el modelo Raster permitiendo un mayor grado de detalle Los mapas vectoriales poseen la cualidad 16 Implementaci n de la capa Modelo de Elevaci n Digital en la plataforma ISIS de poder ser escalados ilimitadamente sin sufrir p rdida de calidad a diferencia de los mapas pasterizados En el caso particular del proyecto que nos ocupa el modelo Raster tiene mayor validez por las caracter sticas citadas anteriormente Tiene una mayor eficiencia computacional sacrificando a la vez la calidad del detalle visual que no entra dentro de los objetivos de la aplicaci n a desarrollar 3 3 Formatos Este apartado trata de abordar los principales formatos de datos para las aplicaciones donde est presente el Modelo Digital de Elevaciones 3 3 1 Modelo Digital de Elevaci n DTM Los modelos digitales de terreno DTM 3 Digital Terrain Model se generan a partir del procesado ortofotos Una ortofoto es una fotograf a de una zona de la superficie terrestre que ha sido corregida digitalmente y representa una proyecci n ortogonal de la zona sin efectos de perspectiva permitiendo realizar mediciones exactas sobre el terreno sin que influyan las deformaciones causadas por la perspectiva de una c mara o la velocidad a la que se mueve El formato de los ficheros DTM es el formato grid ASCIP Los datos que contiene est n formados por una cabecera seguida del conjunto de los datos La figura 3 4 muestra un ejemplo de fichero DTM que nos pe
22. BYTES O ReadHeader 9 ULXMAP xl 9 ULYMAP e T 9 XDIM Y DIM Methods B nanckesder Fig 4 8 Cabecera del formato DTM 9 USGSHeader Q xl vil Fig 4 7 Cabecera del formato USGS 24 Implementaci n de la capa Modelo de Elevaci n Digital en la plataforma ISIS Conclusiones 25 CAP TULO 5 CONCLUSIONES Los formatos de DEM el DTM y el USGS son de inter s para el grupo ICARUS en la plataforma de simulaci n S S Se ha provisto de unas clases selladas capaces de cargar en la memoria local y en forma de matriz la elevaci n del terreno a partir de ficheros en dichos formatos La plataforma de simulaci n ISIS ha estado evolucionando durante la realizaci n de este trabajo La validaci n del DEM en la antigua plataforma permitir definir una lista de especificaciones m s realistas para el modelo de elevaci n digital definitivo LINEAS FUTURAS e Para la escala global se usa se usar la USGS que no est completado e Este proceso lo utiliza el visualizador 3D pero en un futuro lo podr usar cualquier servicio de la nueva plataforma ISIS una vez Marea implemente las llamadas remotas e La carga de ficheros es local pero en un futuro hay que utilizar el GeoServer figura 5 1 que es quien proporciona la informaci n geogr fica en la nueva plataforma ISIS e Un futuro servicio de alt metro podr a utilizar esta capa de Modelo de Elevaci n Digital Guaple Forth Display Sur vize VAS TELEMETRY UAY ECEPL
23. DE USUARIO lt para gt lt para gt lt para gt lt para gt IMPORTAR UNA IMAGEN lt para gt lt para gt Para que Terrain muestre una imagen debe estar en la carpeta Visor en formato PNG y con la propiedad Copiar en el directorio de resultados como Copiar siempre El canal alpha sirve para darle transparencia a la textura por eso deben tener el canal alpha a negro porque si no la imagen sale blanca lt para gt lt para gt El procedimiento para que las im genes creadas con Paint tengan canal alpha consiste en abrir la imagen con el Gimp2 El Gimp es un editor de imagenes GNU Al darle a menu Capa Duplicar Capa aparece el canal alpha por defecto opaco Hay que Guardar la imagen donde en el menu para Exportar archivo debemos elegir Combinar las capas visibles y darle al bot n Exportar lt para gt lt para gt lt para gt lt para gt lt para gt remarks Serializable public class Terrain region Fields VisorControl visor Access to the Visor DEMmap map Mapa que contiene el DEM lt summary gt PENDING Asyncronous processing lt summary gt private Thread th string name visor Path Groups DEM fileName DTM lt summary gt PENDING Fire time lt summary gt public DateTime fireTime Hora del terreno lt summary gt PENDING Terrain grid lt summary gt public double grid Terreno cerca de Castellar int pos lt summary gt
24. Implementaci n de la capa Modelo de Elevaci n Digital en la plataforma ISIS 2 T AutoNAV4D94 Como explica el capitulo 1 1 un co simulador es el que nos permite simular en un mismo escenario sistemas a reos no tripulados reales y sistemas simulados El co simulador empleado en este proyecto es AutoNAV4D93 El uso de este co simulador nos da la capacidad de prototipado rapido y simulacion a la capa de de servicios USAL a trav s de estandares y componentes que permiten un r pido dise o e implementaci n de nuevas funcionalidades La simulaci n se usa para incrementar la seguridad al usar veh culos virtuales y reducir el coste de diseho Su arquitectura est formada por tres componentes e Veh culos Virtuales VV Virtual Vehicle e Sistema Virtual VS Virtual System y e la interfaz del usuario Para m s detalle se recomienda ver AutoNAV4D A co simulator for Unmanned Aircraft Systems 2 Capa Modelo Elevaci n Digital 13 CAP TULO 3 CAPA MODELO ELEVACI N DIGITAL 3 1 Definici n El Modelo de Elevaci n Digital DEM es una estructura num rica de datos que representa la superficie topogr fica terrestre y la distribuci n espacial de la altitud Un terreno real puede describirse de forma gen rica como una funci n bivariable continua Z G Xyy 3 1 donde z representa la altitud del terreno en el punto de coordenadas x y y es una funci n que relaciona la variable con su localizaci n geogr fica
25. S xxx lt para gt lt para gt NROWS xxx lt para gt lt para gt XLLCENTER xxx lt para gt lt para gt YLLCENTER xxx lt para gt lt para gt CELLSIZE xxx lt para gt lt para gt NODATA_VALUE xxx lt para gt lt para gt A continuaci n vienen las cotas por filas de Norte a Sur y cada fila de Oeste a Este Las cotas vienen dadas en metros y separadas por blancos Dependiendo de como se haya generado puede haber saltos de l nea o no y se recomienda leerlas con lectura de flujo stream con formato libre lt para gt lt para gt El sistema de referencia es el oficial ED50 proyecci n UTM huso 31 y las cotas son ortom tricas La altura ortom trica es la distancia en vertical entre la superficie f sica del planeta y la superficie del geoide Las alturas ortom tricas H se relacionan con las alturas geod sicas N como H h N sonde h es la la altura elipsoidal lt para gt remarks Serializable public class DTMHeader IHeader public int NCOLS public int NROWS public double XLLCENTER public double YLLCENTER public double CELLSIZE public double NODATA_VALUE public DTMHeader NCOLS Oy NROWS 0 XLLCENTER 0 YLLCENTER 0 CELLSIZE 0 NODATA_VALUE 0 40 Implementaci n de la capa Modelo de Elevaci n Digital en la plataforma ISIS region Methods lt summat read index lt summar lt param name i gt Read index lt param gt returns Northing coordinate
26. SC Escola Polit cnica Superior de Castelldefels UNIVERSITAT POLIT CNICA DE CATALUNYA TRABAJO FINAL DE CARRERA T TULO DEL TFC Implementaci n de la capa Modelo de Elevaci n Digital en la plataforma ISIS TITULACION Ingenieria T cnica de Telecomunicaci n especialidad Sistemas de Telecomunicaci n AUTORA Susana Romero G mez DIRECTOR Joshua Mart nez Tristancho FECHA 25 de Mayo 2009 T tulo Implementaci n de la capa Modelo de Elevaci n Digital en la plataforma ISIS Autora Susana Romero G mez Director Joshua Mart nez Tristancho Fecha 25 de Mayo 2009 Resumen Dentro de la plataforma de simulaci n integrada desarrollada por el grupo de investigaci n ICARUS de la UPC el modelo de elevaci n digital juega una parte importante con la finalidad de conocer la altura respecto del suelo de los aviones no tripulados Este trabajo final de carrera consistir en la implementaci n de la capa Modelo de Elevaci n Digital DEM en la antigua plataforma Escenario Integrado de Simulaci n ICARUS ISIS Esta capa se abastece de dos bases de datos Una fotogr fica y otra de elevaci n Dependiendo del uso debe ser procesada dicha informaci n segun las necesidades de la petici n Una primera versi n ser integrada dentro de un visualizador 3D llamado Visor a fin de validarla Este Visor forma parte de la antigua plataforma ISIS de simulaci n bajo el Framework NET Palabras cla
27. Virtuales No obstante el visualizador utiliza el Datum local de la posici n donde se encuentre por ejemplo si un veh culo se encuentra en la ciudad de Barcelona se usar el Datum ED50 utilizado en Espaha y Portugal Tecnolog as para DEM 9 CAP TULO 2 TECNOLOG AS PARA DEM 2 1 Veh culos A reos No Tripulados VANT Un Veh culo A reo No Tripulado en ingl s UAV Unmanned Aerial Vehicle es un veh culo a reo aut nomo capaz de volar sin necesidad de piloto humano gracias a un sistema de pilotaje aut nomo Son de gran utilidad en contextos donde sea peligroso el uso de aviones tradicionales en ambientes hostiles o misiones repetitivas como la vigilancia y el reconocimiento 2 2 USAL El UAS Service Abstraction Layer USAL desarrollado por el equipo ICARUS 1 es un conjunto de servicios disponibles dentro de la arquitectura del sistema del VANT para dar soporte a las misiones del veh culo y facilitar el acceso de los par metros al usuario final Los servicios disponibles de USAL se clasifican en cuatro categor as Servicios de vuelo Servicios de misi n Servicios de carga Servicios de reconocimiento 2 3 MAREA El flujo de datos entre los componentes de USAL y los servicios se realiza a trav s del middleware MAREA Middleware Arquitecture for Remote Embedded Applications desarrollado por el equipo ICARUS para la comunicaci n de sus primitivas formadas por variables eventos invocaciones remotas y transfe
28. adas por blancos espacios Los datos contenidos en este fichero se encuentran referenciados en el sistema oficial ED50 proyecci n UTM huso 31 y las cotas son ortonom tricas La altura ortonom trica es la distancia en vertical entre la superficie f sica del planeta y la superficie del geoide 3 3 2 Modelo Digital de Elevaci n USGS El est ndar USGS DEM es un formato de archivo desarrollado por la United States Geological Survey 4 para el almacenamiento de datos Haster del modelo de elevaci n digital Es un est ndar abierto utilizado mundialmente Est contenido en un unico archivo codificado en ASCII formado por bloques de 1024 bytes registrado en tres categor as A B y C CABECERA DATOS 18 Implementaci n de la capa Modelo de Elevaci n Digital en la plataforma ISIS El registro A se corresponde a la cabecera del archivo el C aparece en la cola como tr iler y m ltiples registros de B llamados retratos comprenden los datos de elevaci n Los registros de A y C est n formados por un solo bloque mientras que B normalmente requiere m ltiples bloques Los campos del registro A contienen el origen el tipo y un resumen de los datos En el registro B se encuentran todos los datos de elevaci n para un lugar en concreto Los registros son multiples de 1024 bytes y contienen una pequena cabecera con un resumen de la informaci n de ese mismo registro La informaci n de esta cabecera ser de gran utilidad en nuestra impl
29. ayor a de las misiones de veh culos a reos no tripulados La idea es proveer una capa de abstracci n que permita al desarrollo de la misi n reutilizar estos componentes y que proporcione una serie de directrices de c mo los servicios deben intercambiar la informaci n de los aviones de cualquier otro tipo de informaci n Los servicios disponibles cubren una parte importante de las funcionalidades gen ricas que se presentan en la mayor a de las misiones Por lo tanto para Tecnolog as para DEM 11 adaptar el avi n a una nueva misi n ser necesario reconfigurar los servicios utilizados en el mismo El objetivo de ISIS es minimizar la prueba del desarrollo y el coste de validaci n y proporcionar una f cil migraci n del software desde el entorno de pruebas hasta la plataforma real de vuelo 2 5 Tecnolog as NET El co simulador debe de ser un sistema distribuido por lo tanto debe crearse como una serie de componentes separados para ser reutilizados en otras implementaciones El lenguaje de programaci n C es el lenguaje de programaci n orientado a objetos m s deseado Los programas Visual Studio 2005 para Windows y Mono para Linux soportan este lenguaje Los servicios se ejecutan en un Container Existen containers que s lo son soportados por C como PSoC Programable System on Chip o las FPGAS Fiel Programable Gate Array Otros containers usados com nmente en aplicaciones de veh culos a reos no tripulados s
30. caci n AUTORA Susana Romero G mez DIRECTOR Joshua Mart nez Tristancho FECHA 25 de Mayo 2009 30 Implementaci n de la capa Modelo de Elevaci n Digital en la plataforma ISIS Anexos 31 VisorControl Addons Terrain public Terrain VisorControl visor Terrain A public void BuildTERRAIN Class public void RedrawTERRAIN public void LoadTERRAIN string fileName private void Run using System using System Collections Generic using System IO using System Text using System Threading using Tao OpenGl Open Graphic Library namespace VisorControl Addons lt summary gt PENDING The Local Terrain class Camera and CameraManager required lt summary gt remarks lt para gt Addons Terrain AutoNAV4D 4 1 Revisi n 93 lt para gt lt para gt OSusana Romero lt para gt lt para gt Esta clase est protegida por la licencia BSD de c digo abierto lt para gt lt para gt 0 Puedes ejecutar el programa con cualquier prop sito lt para gt lt para gt 1 Puedes estudiar y o modificar el programa lt para gt lt para gt 2 Puedes copiar el programa de manera que puedas ayudar a tu vecino lt para gt lt para gt 3 Puedes mejorar el programa y hacer p blicas las mejoras de forma que se beneficie toda la comunidad lt para gt lt para gt lt para gt lt para gt lt para gt lt para gt lt para gt lt para gt MANUAL
31. e describe el camino loxodr mico donde la trayectoria corta los meridianos con el mismo ngulo Definiciones glosarios y requerimientos 5 A diferencia del camino loxodr mico el camino ortodr mico se corresponde con el camino m s corto entre dos punto La siguientes ilustraciones muestran la comparaci n entre ambos BE Camino Loxodr mico EXE camino onodr mio Fig 1 2 Comparativa caminos orto loxodr mico 1 2 3 Elementos Keplerianos Los elementos Keplerianos nos permiten definir las rbitas de los sat lites a partir de seis par metros v lidos para un instante de tiempo determinado llamado poca Los tres primeros elementos proporcionan la forma de la orbita e a semi eje mayor de la elipse m e e excentricidad de la elipse e T tiempo de perigeo Los tres restantes definen la orientaci n de la rbita e Inclinaci n de la rbita rad e Q Longitud del nodo ascendente rad e w Argumento del perigeo rad En la Fig 1 3 se detalla cada uno de los elementos dentro de un sistema de referencia 6 Implementaci n de la capa Modelo de Elevaci n Digital en la plataforma ISIS Normal to the 2 Orbital Plane Equatorial Plane Direction of Perigee Fig 1 3 Elementos Keplerianos 1 2 4 Sistemas de referencia Un par metro fundamental a definir es la posici n del VANT Para ello utilizaremos un conjunto de variables que permiten situarlo dentro de un sistema de referencia En el co simulador
32. ementaci n para poder dar forma a nuestro mapa DEM correctamente Las elevaciones son contiguas y est n separadas por voids de valor 32767 Cada elevaci n se expresa con seis caracteres enteros que ocupan un lugar fijo dentro de un bloque Los valores de este formato utilizan el sistema terrestre de referencia UTM La cabecera solamente aparece en le primer bloque seguido de todos los dem s bloques que contienen los valores de elevaci n Por ltimo el registro C contiene datos de control de calidad RMSE root mean squared error utilizando campos de 6 enteros Cuando leemos el fichero DEM desde el primer hasta el ultimo byte recorremos los valores siguiendo el orden de las columnas de oeste a este Integraci n con AutoNAV4D 19 CAP TULO 4 INTEGRACI N CON AutoNAV4D Para la implementaci n de la capa Modelo Digital de Elevaci n DEM en la antigua plataforma Escenario Integrado de Simulaci n ICARUS ISIS hemos pensado en crear una clase llamada DEMmap que abstrae el modelo digital de elevaci n del terreno de la fuente de informaci n Como vemos en la figura 4 1 el VisorControl que es un control de usuario contiene una serie de a adidos Addons como pueden ser capas de dibujo Layer c maras de puntos de vista Camera y una de ellas es el terreno sobre el que se encuentra la c mara Terrain I 4 VisorControl Class gt SimpleOpenGlControl Addons Layer y Class Layer
33. endregion Cargar cabecera region Cargar grid Preproceso de args map grid new UTM map NCOLS map NROWS do foreach string e in args if e Equals Se presupone UTMZone T map grid i new UTM map Yll i map Xll i Convert ToDouble e T itt 1 sr ReadLine args 1 Split s while sr EndOfStream fendregion Cargar grid isDEMLoaded true else System Console WriteLine File name is corrupt map isDEMCorrupt true catch Exception e System Console WriteLine e Message visor globalExceptionMessage Exception e Message when loading DEM name map isDEMCorrupt true isDEMLoading false scale 50 System Console WriteLine proceso terminado th Abort Anexos E endregion Methods 36 Implementaci n de la capa Modelo de Elevaci n Digital en la plataforma ISIS VisorControl Addons DEMmap public DEMmap public double Yll int i DEMmap public double Xll int i Class public string FullPath string fileName public bool ReadHeader string args using System using System Collections Generic using System Text namespace VisorControl Addons lt summary gt PENDING Contains the DEM Digital Elevation Model inside the UTM grid DTM and USGS supported lt summary gt remarks lt para gt Addons DEMmap AutoNAV4D 4 1 Revisi n 93 lt para gt
34. es o HOT SPOTS la implementaci n del DEM de una forma segura y validada es crucial para que podamos por un lado combatir el fuego y eliminar que el fuego se vuelva a avivar y por el otro lado que el trabajo de los bomberos sea m s seguro Esta es otra forma de contribuir a la reducci n del impacto ambiental Referencias y enlaces 27 REFERENCIAS Y ENLACES 1 Grupo de investigaci n ICARUS de la UPC http icarus upc es 2 Tristancho Joshua AutoNAV4D A co simulator for Unmanned Aircraft Systems http upcommons upc edu handle 123456789 133773 3 DTM Digital Terrain Model format http www ew govt nz Environmental information REDI 900127 http www icc es web content ca prot cartogratia descarrega html http www mass gov mgis dtm htm 4 USGS Standards for Digital Elevation Models http rockyweb cr usgs gov nmpstds demstds html 5 Informaci n sobre mapas raster y vectoriales http www udistrital edu co comunidad profesores rfranco vector_raster h tm estructuraraster 6 Ortofotos http www cartesia org article php sid 409 28 Implementaci n de la capa Modelo de Elevaci n Digital en la plataforma ISIS Anexos 29 sc Escola Polit cnica Superior de Castelldefels UNIVERSITAT POLITECNICA DE CATALUNYA ANEXOS TITULO DEL TFC Implementacion de la capa Modelo de Elevacion Digital en la plataforma ISIS TITULACION Ingenieria T cnica de Telecomunicaci n especialidad Sistemas de Telecomuni
35. evaci n Digital 15 3 2 2 Conjuntos de Datos Raster En el modelo raster los datos se interpretan como el valor medio de unidades elementales de superficie no nula que teselan el terreno con una distribuci n regular sin solapamiento y con recubrimiento total representada Estas unidades fundamentales son los p xeles que guardan informaci n de la altura anchura y color del mismo Los gr ficos rasterizados se distinguen de los gr ficos vectoriales en que estos ltimos representan una imagen a trav s del uso de objetos geom tricos como curvas y pol gonos no del simple almacenamiento del color de cada p xel 3 3 3 Fig 3 3 Ejemplo de p rdida de calidad de un mapa raster Comparativa entre modelos y toma de decisiones A continuaci n se muestran algunas ventajas y desventajas que tiene un modelo sobre el otro 1 2 3 El modelo Raster es m s eficiente en cuanto a c lculos que el modelo vectorial La distribuci n regular permite que las diferentes transformaciones rotaci n escalado etc puedan realizarse eficientemente mediante la implementaci n de alg n algoritmo incremental mientras que una malla de tri ngulos para el caso del modelo vectorial al no tener una construcci n uniforme hace m s complicados dichos c lculos El modelo Raster es m s eficiente en memoria que le modelo vectorial Habitualmente siempre se necesitan m s datos para su reproducci n El modelo Vectorial es m s exacto
36. ierra en 60 husos de 6 grados de longitud y se enumeran del 1 al 60 el intervalo 180 180 empeando por 180W lt para gt lt para gt Se divide la Tierra en 20 zonas de 8 grados de Latitud que se denominan con letras desde la C hasta la X excluyendo las letras I y O De la N en adelante est n en el emisferio Norte lt para gt lt para gt Las zonas polares no est n consideradas en este sistema Ver sistema de coordenadas UPS Las dos excepciones son la zona 31V y la 32V lt para gt lt para gt http erg usgs gov isb pubs factsheets fs07701 html lt para gt remarks public string ToNomenclature return 3053546784891567
37. jo final de carrera termina con el cap tulo 5 dedicado a las conclusiones las l neas futuras y un estudio sobre el impacto ambiental 2 Implementaci n de la capa Modelo de Elevaci n Digital en la plataforma ISIS Definiciones glosarios y requerimientos 3 CAP TULO 1 DEFINICIONES GLOSARIOS Y REQUERIMIENTOS 1 1 El co simulador En este proyecto el t rmino co simulador se corresponde a un grupo de componentes y servicios integrados dentro de una plataforma de ensayo en un mismo escenario de sistemas a reos no tripulados Unmanned Aircraft Systems UAS y sistemas simulados que es donde vamos a probar y validar la capa de modelo de elevaci n digital objeto de este trabajo El co simulador nos ayuda a validar el software hardware y los planes de vuelo antes de su implementaci n definitiva Est formado por un grupo de componentes que trabajan conjuntamente y que est n disenados dependiendo de la finalidad y fiabilidad deseadas del modelo de simulaci n En nuestro caso el co simulador se utiliza para la comprobaci n de diferentes misiones de veh culos a reos no tripulados dentro de una plataforma de prueba antes de su implementaci n real En el CAP TULO 2 se explica detalladamente los requisitos y componentes que forman parte del co simulador utilizado 1 2 Bases cient ficas 1 2 1 Cuaterniones Los cuaterniones nos proporcionan la notaci n matem tica para representar las orientaciones y las rotaciones de objetos e
38. l en la plataforma ISIS VisorControl Addons UTM using System using System Collections Generic using System Text namespace VisorControl Addons summary PENDING Universal Transverse Mercator coordinates northing easting altitude in a NEU reference system Position over the map in meters lt summary gt remarks lt para gt Addons UTM AutoNAV4D 4 1 Revisi n 93 lt para gt lt para gt OJoshua Tristancho M lt para gt lt para gt Esta clase est protegida por la licencia BSD de c digo abierto lt para gt lt para gt 0 Puedes ejecutar el programa con cualquier prop sito lt para gt lt para gt 1 Puedes estudiar y o modificar el programa lt para gt lt para gt 2 Puedes copiar el programa de manera que puedas ayudar a tu vecino lt para gt lt para gt 3 Puedes mejorar el programa y hacer p blicas las mejoras de forma que se beneficie toda la comunidad lt para gt lt para gt lt para gt lt remarks gt Serializable public class UTM lt summary gt Northing 80S a 84N in meters 0 to 9328000 lt summary gt public double n lt summary gt Easting 180W a 180E in meters 0 to 10000000 lt summary gt public double e lt summary gt Altitude or high over mean sea level in meters rPLANET to 3 4E 38 lt summary gt public double u summary Zone number OON 01 to 60 lt summary gt public int zoneNumbe
39. lturas bajo demanda etc Abstrae el terreno de la Fuente de informaci n DTMHeader A Class Fields 9 CELLSIZE NCOLS 9 NODATA VALUE 9 NROWS 9 XLLCENTER 9 YLLCENTER Methods USGSHeader 8 Class Fields BANDGAPBYTES BANDROWBYTES isBYTEORDER isLAYOUT NBANDS NBITS NCOLS NODATA NROWS TOTALROWBYTES LILXMAP LILYMAP XDIM YDIM Methods a Se S O ll lll Fig 4 2 Arquitectura del DEM Arquitectura del terreno dentro del visualizador 3D de la UTM Class E Fields 9 designator Ye 9 n Yu g zone Y zoneMumber El Methods 4 ToMomenclature 9 UTM 1 overloa Integraci n con AutoNAV4D 21 4 2 Ciclo de vida del terreno del visualizador 3D de la plataforma ISIS El visualizador 3D de ISIS solicita la carga del DEM en funci n del punto de vista de la c mara Mientras tanto el visualizador 3D muestra una pequena zona del terreno inmediato a la c mara como se observa en la figura 4 3 El DEM se carga en segundo plano de la fuente de informaci n seg n el formato deseado Cuando el DEM finaliza el proceso de carga avisa al visualizador 3D y este junta la textura con el modelo digital de elevaci n El resultado de la uni n de la textura y el DEM podr ser utilizado en un futuro por cualquier servicio incluido el visualizador 3D como es en nuestro caso Existen librer as que hacen este proceso como es el caso de SharpMaps ESRI etc Pero que son pesadas y co
40. n tres dimensiones Permiten evitar los problemas de bloqueo en el azimut tambi n conocido en ingl s como gimbal lock que aparecen al aplicar los ngulos de Euler donde la rotaci n se ve limitada por dicho efecto El xito es debido a la extensi n del concepto de rotaci n en tres dimensiones a la rotaci n en cuatro dimensiones En la siguiente figura se muestra la representaci n de los cuaterniones 4 Implementaci n de la capa Modelo de Elevaci n Digital en la plataforma ISIS Fig 1 1 Representaci n en el eje de los cuaterniones Se representa un vector tridimensional en un sistema de coordenadas con tres ejes perpendiculares entre s x y z en funci n de los vectores unitarios j k La multiplicaci n por i se define como una rotaci n de 90 grados en el plano perpendicular al vector es decir en el plano de y y z Matem ticamente definimos los cuaterniones como el conjunto H Q w xit yz zk Vw x y z EM 2 1 Donde la suma se define como De xit yj a bi c dk w 2 x bBi y ojeGc dk 22 y la multiplicaci n se desarrolla como De xi yj zkYMa b cj dk l wa xb yc zd wb ax yd zc i we ya zb xd j xd za xc yb k 2 3 Definiendo las relaciones en 1 ep i j k ijk 1WVijktl 2 4 1 2 2 Orbitas En nuestro caso la rbita nos muestra la trayectoria o el camino recto recorrido sobre la tierra Cuando nuestra rbita se rige por una constante s
41. nsumen muchos recursos amp 16fps 1 FCUPC RISE CUTER DER me Fig 4 3 Interfaz del visor 22 Implementaci n de la capa Modelo de Elevaci n Digital en la plataforma ISIS 4 3 Campos y m todos de las clases Terrain Class E Fields d di d2 fireTime grid he isDEMLoaded isDEMLoading map name offset offsetx offset offsetz pos scale th ExO tx1 tx2 tyO tyl ty2 tz tei tz2 visor wi xGridO xGrid1 xGrid2 yGridO yGrid1 yGrid2 El Methods BuildTERRAIN 9 LoadTERRAIM 9 RedrawTERRAIN Y Run 9 Terrain Gee E NA e DCI E Fig 4 4 Funciones de entrada y salida de datos de la clase Terrain DEMmap Class El Fields 9 qrid gf headerDTM 9 headerType g headerUses 9 isDEMCorrupt 9 isDEMExists Y NCOLS Y NROWS El Methods Q DEMmap 4 FullPath Y ReadHeader Q xl 9 vil Nested Types Fig 4 5 Funciones de entrada y salida de datos DEMmap IHeader Interface E El Methods re Readteader 9 oy o H de la clase Fig 4 6 Interfaz para cabeceras de DEM Integraci n con AutoNAV4D 23 4 3 1 Cabeceras de DEM Q IHeader USGSHeader A E Lesen Class DTMHeader A Class 2 Fields 9 BANDGAPBYTES E Fields Y BANDROWBYTES Y CELLSIZE 9 isBYTEORDER NCOLS 9 isLAYOUT NODATA VALUE Y NBANDS NROWS 9 NBITS 9 XLLCENTER 9 NCOLS 9 YLLCENTER Y NODATA Methods Y NROWS re DTMHeader Y TOTALROW
42. oportan NET Framework 2 0 los cuales son los containers de inter s para esta aplicaci n NET Framework 2 0 es un proyecto de Microsoft para crear una nueva plataforma de desarrollo de software con nfasis en transparencia de redes con independencia de plataforma de hardware y que permite un r pido desarrollo de aplicaciones Debido a la publicaci n de la norma para la infraestructura com n de lenguajes CL por sus siglas en ingl s el desarrollo de lenguajes se facilita por lo que el marco de trabajo NET soporta ya m s de 20 lenguajes de programaci n y es posible desarrollar cualquiera de los tipos de aplicaciones soportados en la plataforma con cualquiera de ellos lo que elimina las diferencias que exist an entre lo que era posible hacer con uno u otro lenguaje 2 6 OpenGL El co simulador puede mostrar informaci n de manera visual como contadores el plan de vuelo c maras virtuales de vuelo entre otras Toda esta informaci n se mostrar gracias al uso de OpenGL Open Grafic libraries soportado tanto por Visual Studio como por Mono OpenGL es una especificaci n est ndar que define una API Application Programming Interface multilenguaje y multiplataforma para escribir aplicaciones que produzcan gr ficos 2D y 3D Multiplataforma es una interfaz entre dos implementaciones en nuestro caso es una interfaz entre la implementaci n del software del co simulador y la implementaci n hardware de la tarjeta de video 12
43. pecto del GeoServer de la nueva plataforma ISIS 25 Introducci n 1 INTRODUCCI N En el cap tulo 1 se presentan algunos conceptos necesarios para entender el co simulador donde se integrar la capa modelo de elevaci n digital DEM a fin de ser validada En el cap tulo 2 se ha querido hacer una breve introducci n a las tecnolog as donde se integra el co simulador AutoNAV4D93 y algunas particularidades como la plataforma de programaci n o el motor de renderizado El cap tulo 3 est dedicado al Modelo de Elevaci n Digital que es el contenido importante en este trabajo final de carrera Se explicar en qu consiste as como algunos ejemplos como pueden ser el DTM y el USGS de inter s para el grupo CARUS en la plataforma de simulaci n S S explicada previamente en el cap tulo 2 y que ha ido evolucionando a durante la realizaci n de este trabajo El cap tulo 4 hace referencia a detalles m s t cnicos de la implementaci n Se presentar la arquitectura el ciclo de vida del DEM y algunos diagramas de clase Se ha dado la implementaci n del c digo en el anexo debido a su extension de unas 1000 l neas de c digo nuevo ahadidas a la plataforma ISIS dentro del co simulador AutoNAV4D93 La ayuda de las nuevas clases creadas se encuentra en el propio c digo en formato XML de manera que pueden ser consultadas dentro del editor Visual Studio si usamos Windows o dentro del editor Mono si usamos Linux Este traba
44. r lt summary gt Desigantor code 00N C to X except I and O summary public string designator lt summary gt UTM zone code 00N 1 to 60 and C to X except I and O lt summary gt string zone public UTM n 0 e 500000 u 0 zoneNumber 31 designator N zone zoneNumber ToString PadLeft 2 0 ToUpper designator public UTM double n double e double u string UTMZone this n n this e e this u u if UTMZone Length 2 this zoneNumber Convert ToInt32 UTMZone Substring 2 1 this designator UTMZone Substring 0 2 ToUpper else if UTMZone Length gt 1 this zoneNumber Convert ToInt32 UTMZone Substring 1 1 this designator UTMZone Substring 0 1 ToUpper else this zoneNumber 0 this designator Z UTMZone 002 Zona no v lida this zone zoneNumber ToString PadLeft 2 0 ToUpper designator lt summary gt PENDING Universal Transverse Mercator nomenclator lt summary gt returns The normalized UTM nomenclature lt returns gt remarks lt para gt Devuelve el nombre normalizado a partir de las coordenadas UTM lt para gt Anexos 47 lt para gt UTM es una proyecci n cilindrica conforme Las l neas loxodr micas se representan como l neas rectas sobre el plano solo se representa la region entre los paralelos 84 N y 80 S lt para gt lt para gt Se divide la T
45. rControllnterface IHeader double Xll int i Header double Yll int i Enum bool ReadHeader string args DTM USGS using System using System Collections Generic using System Text namespace VisorControl lt summary gt VALIDATED DEM header interface lt summary gt lt remarks gt lt lt lt lt lt lt vecino lt lt se benefi lt lt lt para gt Es para gt 0 para gt l para gt 2 para gt para gt 3 para gt para In para gt En para IHeader AutoNAV4D 4 1 Revisi n 93 lt para gt para gt Susana Romero lt para gt ta clase est protegida por la licencia BSD de c digo abierto lt para gt Puedes ejecutar el programa con cualquier prop sito lt para gt Puedes estudiar y o modificar el programa lt para gt Puedes copiar el programa de manera que puedas ayudar a tu Puedes mejorar el programa y hacer publicas las mejoras de forma que cie toda la comunidad lt para gt lt para gt terfaz de cabecera de mapas DEM lt para gt la implementaci n del interfaz deben contemplarse valores por defecto en caso de no ser proporcionados o descartar valores en el caso de no estar asignados para remarks public interface IHeader double Xll int i double Yll int i bool ReadHeader string args 46 Implementaci n de la capa Modelo de Elevaci n Digita
46. ra gt lt para gt Los mapas globales los hemos obtenido de http edc usgs gov products elevation gtopo30 gtopo30 html lt para gt lt para gt Formato ASCII est especifcado en http edc usgs gov products elevation gtopo30 README html lt para gt lt para gt La cabecera contiene lt para gt lt para gt BYTEORDER orden del byte en el cual se guardan los valores de los pixels de la imagen M Motorola byte order primero el byte m s significativo lt para gt lt para gt LAYOUT organizaci n de las bandas en el archivo BIL band interleaved by line nota el DEM es una imagen de banda unica lt para gt lt para gt NROWS n mero de filas de la imagen lt para gt lt para gt NCOLS n mero de columnas de las imagen lt para gt lt para gt NBANDS n mero de las bandas espectrales de la imagen 1 para DEM lt para gt lt para gt NBITS n mero de bits por pixel 16 para DEM lt para gt lt para gt BANDROWBYTES numero de bytes por banda por fila el doble del numero de columnas del DEM de 16 bits lt para gt lt para gt TOTALROWBYTES numero total de bytes de datos por fila el doble del n mero de columnas para un DEM de 16 bits de banda nica lt para gt lt para gt BANDGAPBYTES el n mero de bytes entre las bandas en una imagen con formato BSQ 0 para DEM lt para gt lt para gt NODATA s mbolo de cota inexistente lt para gt lt para gt ULXMAP longitud del
47. rencia de archivos MAREA provee un entorno de ejecuci n con canales de comunicaci n y funciones comunes 10 Implementaci n de la capa Modelo de Elevaci n Digital en la plataforma ISIS remote y nvocation Receiver Y transmission Fig 2 1 Primitivas del Middleware MAREA El papel de cada servicio se representa por la acci n de publicar subscribir o ambas acciones simult neamente lo que facilita la implementaci n en servicios empotrados eliminando la programaci n compleja de redes de aplicaciones distribuidas Este Middleware ofrece la localizaci n de otros servicios y administra su descubrimiento en la red maneja todas las tareas de transferencia direcciona los mensajes y los retransmite entrega los datos controla el flujo de los mismos etc Tambi n es un contenedor de servicios cooperativos Durante la realizaci n de este TFC el Midlleware MAREA ha ido evolucionando Al inicio s lo dispon a de la primitiva variable y el Visor est basado en la versi n 1 1 Actualmente MAREA dispone de las cuatro primitivas En un futuro ser necesario replantear la arquitectura del Visor De mientras se usa un servicio llamado GoogleEarthDisplayService que hace la funci n de lo que ser el GeoServer o proveedor de mapas 2 4 Plataforma ISIS La plataforma ISIS Icarus simulation Integrated Scenario es un conjunto de servicios reusables que comprenden una serie m nima de componentes comunes necesarios en la m
48. rmite ver la estructura de sus datos Capa Modelo Elevaci n Digital 17 BER n E 4 i 258000 000000 I 4485000 000000 1 i 200 000000 I E 0 0 3 I 7 8 3 5 1 i 5 1 7 o 8 i 5 6 2 6 3 i 5 2 8 2 1 l 6 6 6 2 3 1 0 8 4 7 I H 2 1357 1 1 5 0 l 0 2 998 5 889 6 792 1 756 1 731 1013 0 1125 5 1034 9 941 0 883 2 846 3 835 2 800 8 828 3 887 7 972 5 1037 5 1048 8 1075 8 1126 7 i 1279 9 1339 0 1377 6 1397 6 1356 5 1328 4 1244 9 1243 2 1322 7 1250 4 1209 8 1181 7 1168 0 i 1240 3 1278 6 1373 1 1433 2 1518 5 1578 9 1592 1 1663 2 1741 7 1820 3 1906 0 1926 3 1941 4 i 2024 3 1963 9 1903 0 1834 8 1774 0 1718 6 1623 5 1498 5 1404 6 1477 2 1466 8 1389 9 1295 4 i 1466 0 1388 2 1371 6 1494 7 1604 0 1650 1 1654 2 1614 8 1511 3 1422 0 1395 3 1327 0 1317 0 1174 7 1077 6 997 8 1009 4 1099 5 1195 8 1279 9 1369 7 1443 6 1473 6 1427 8 1404 8 1340 9 I 1427 9 1506 7 I 1507 8 1457 2 Fig 3 4 Ejemplo de fichero DEM La cabecera nos da informaci n sobre el contenido y caracter sticas de los datos del DTM Estos datos nos ser n de gran utilidad para poder almacenar el fichero y tratarlo correctamente Indica el valor del n mero de filas y columnas de los datos las coordenadas del centro del p xel sur oeste el tamafio del p xel para cada dato y el valor con el que se expresa una cota inexistente A continuaci n encontramos las cotas ordenadas por filas de Norte a Sur y cada fila de Oeste a Este Las cotas vienen dadas en metros y separ
49. s de vuelo El sistema VCVF Vehicle Centered Vehicle Fixed es el sistema de referencia del veh culo El eje siempre va en direcci n de la cabeza del veh culo que normalmente se corresponde con la direcci n de vuelo El eje j apunta a la parte derecha del veh culo y k siempre apunta a la parte superior Al utilizar estos ejes ortogonales omitimos los movimientos internos como desplazamientos de partes del veh culo y rotaciones 1 2 5 Datums Todos sabemos que la tierra no es esf rica Pero no solo eso ni siquiera es un cuerpo regular achatado por los polos Esta irregularidad hace que cada pa s o incluso cada regi n escoja el modelo de cuerpo definible matem ticamente que m s se ajuste a la forma de la tierra en su territorio Este cuerpo suele ser un elipsoide Una vez que hayamos sido capaz de definir el elipsoide necesitaremos crear otro modelo matem tico que nos permita representar un punto concreto en un mapa con sus valores de coordenadas A este modelo matem tico le llamamos Datum Ahora hay que destacar que un Datum tiene que estar necesariamente referido a un elipsoide en particular ste es conocido como el elipsoide de 8 Implementaci n de la capa Modelo de Elevaci n Digital en la plataforma ISIS referencia La conclusi n obvia es que existen diferentes Datums si se usan diferentes elipsoides de referencia El Datum WGS84 es el Datum de referencia universal utilizado en aplicaciones GPS y en Veh culos
50. ve DEM DTM USGD AutoNAV4D93 ISIS Co Simulador Visor 3D Modelo digital de elevaci n Title Digital Elevation Model on ISIS platform implementation Author Susana Romero G mez Director Joshua Mart nez Tristancho Date May 25th 2009 Overview Within the integrated simulation platform developed by the ICARUS research group of the UPC the digital elevation model plays an important part with the purpose of knowing the height from the floor of the Unmanned Aerial Vehicles This TFC consists on the implementation of the layer Digital Elevation Model DEM in the old ICARUS Simulation Integrated Scenario ISIS This layer has two sources a photographic database and a elevation database Depending on the use this information must be processed according to the needs of the request A first version will be integrated into a 3D display called Visor to validate it This Visor is part of the old ISIS simulation platform under the NET Framework Keywords DEM DTM USGD AutoNAV4D93 ISIS Co Simulador Visor 3D Digital Elevation Model Quiero dedicar este proyecto a mis padres y a mi hermano porque lo son todo para m A V ctor por ser el pilar fundamental de mi vida y un apoyo incondicional en todo momento A Silvia que me ha acompafiado en todos estos anos de carrera y para m siempre ser de mi familia Y por supuesto a mi tutor Joshua por todo la confianza que ha depositado en
Download Pdf Manuals
Related Search