第三章 即時展示技術之研發
3.2 系統執行範圍
在防災系統中洪水預警預報模擬上即時之運算展示，乃是本研究技術提升的重要 指標。以往在地形地貌的虛擬實境製作上，必須依據 DEM 的數值資料，利用人工的方 式，在虛擬實境軟體工具內，針對各個地形高程點，將其修正到實際的高度與比例尺 寸；因此，若是製作的地形地貌範圍廣大，所需要的人力作業將是十分的耗時，而現 有的虛擬實境軟體工具，在製作上，除了 3D 地形所建構之骨架網格要先製作外，網格 外部材質(如航照圖提供之地貌資料)與骨架網格的結合尚需重新調整，使得材質(航照 圖)與骨架網格的各個座標點都能儘可能的契合，而且骨架網格與航照圖上各個標的物 及河流的座標位置如何定位，也是本計畫技術提升的一大重點。
此外，受到 DEM 網格精細程度的影響，也會增加整個虛擬實境在製作上的困難 度。若是 DEM 網格太大，則整個畫面在網格與網格間就會變成菱菱角角的，非常的不 協調，若是 DEM 網格太細，雖然整體畫面會較清晰與協調，但所耗時的人力與時間則 會等倍的增加，所以如何依據現有 DEM 精度，將所製作出來的地形地貌網格能與航照 圖精確地套疊結合，讓整體畫面符合實際現況，又能節省人力來縮短製作的時間，將 是本計畫技術提升的關鍵，以下將整個技術提升的內容簡列如下:
(1)開發即時呈現展示技術，結合 3D DEM 數值資料、航照圖及洪氾淹水模擬數值
演算結果。
(2)配合 DEM 精度及航照圖解析度，自動化定位 3D 地形與河流及建物地標座標。
(3)柔化 DEM 精度不同所產生之網格現象與洪氾淹水模擬資料圖層邊緣鋸齒化現 象。
表 3.2.1 程式包含內容 地形 DTM
地形設定
航照圖
淹水生成 淹水高程 DTM 程式
導覽設定 展示路徑錄製、模組微調設定
3.3 系統製作方式
藉由 3D/VR（Virtual Reality:以電腦模擬真實世界的技術）展示技術，針對洪 氾區淹水景況，模擬技術(Simulation)、互動效果(Interactive)等展示方法，呈現淹水 境況。以本計畫主持人曾執行「基隆河整體治理計畫(前期計畫)防洪成效互動 3D 虛擬實境展示」為例，當基隆河整體治理計畫前期計畫完成後，各重現期距洪水發 生時，基隆河沿岸景況；並結合週圍環境，生動而具體地展現出來，以此方式讓設 計構想和未來完工後之成果更接近，除了在進行工程設計討論時，可加速溝通時 效、縮短決策過程、提高工作效能等功用外，尚可結合網際網路，作為與民眾參與 互動的有效管道，增進大眾對基隆河整治工程的認識。
3D/VR 虛擬實境的製作，傳統上是經由設計製作人員，將 CAD 設計圖及影像 等多種資料，透過軟體(如 Virtools)繁複的技術，匯整製作成大眾可觀看的檔案格 式。下列將詳細說明其傳統製作過程與方法：
(1)蒐集各主要地點之地形等高線圖，運用等高線圖的資訊，可分析出距離(長度)、
面積(範圍)、地形剖面、地形坡度與坡向、水系(谷系)、稜線和集水區等，進而 以等高線圖作基礎繪製三度空間立體圖如下圖所示。
(2)蒐集各主要地點之地形航照圖，籍由航照圖的實景呈現，可清楚了解地形、構 造、植被等相關資料；另外，收集到的航照圖，解析度越高，越能呈現真實面 貌，如圖 3.3.1 所示。
(3)將等高線圖之比例、XYZ 距離面積等資料換算出來，繪製出主要地形之三度空
間立體模型，而製作時須注意山谷、河流、低地等地形的連接狀況。
(4)收集到的航照圖資料轉換成 Image 影像格式(或其他可支援 PhotoShop 的影像格 式)，經由 Adobe PhotoShop 影像編輯軟體，編修其航照圖，讓影像更為清晰以 便使用。
(5)3D 立體模型和影像圖檔製作編修完成後，運用 Virtools 及 3D Studio Max 軟體等 工具，將影像圖檔一塊塊貼附至 3D 立體模型的各個角度上，以建立虛擬實境中 的真實地形地貌。
(6)主要地形之 3D 地籍圖建置完成後，接著運用 Virtools 的技術功能，整合即時運 算的 3D 虛擬實境、隨點即至技術(One-click)、串流技術(Streaming)、整合各種 多媒體、 豐富的運鏡及獨特壓縮技術等，進行地籍圖之腳本的規劃設計與製作 排程，這樣則可完成 3D 地籍圖的完整表現方式，如圖所示。
(7)最後透過 Virtools，將製作完成的 3D 地籍圖轉換成 HTML 與 SGE 等兩種檔案類 型，運用 Virtools plug-in 程式，使 3D 地籍圖可以自由在 Internet Explorer 上瀏 覽。
地形圖 航照圖
圖 3.3.1 結合地形圖及航照圖
在本研究中， 3D/VR 虛擬實境的製作，是經由設計製作人員，將 CAD 設計
圖、DEM 資料及影像等多種資料，透過 C++程式語言等繁複的技術，匯整製作 成大眾可觀看的檔案格式，其流程如圖 3.3.2 所示。以下將針對本計畫會使用到 的技術流程說明。
在本計畫中，將以 3D/VR 技術呈現立體場景，清楚展現基隆河流域。3D 場景 製作過程將分為三個步驟說明：
(1)取得基隆河流域之地形高程資料；
(2)將高程資料及航照圖，透過 CAD 軟體之 Plug-in 程式，轉製作成可運用的檔案；
(3)製作完成後的檔案及材質，再經過 C++程式語言等繁複的運算技術，產生立體虛 擬實境場景。
接著本計畫中，將以自行研發展示器，藉以展現基隆河流域洪氾模擬的淹水情 境，資料轉換過程將分為三個步驟說明：
(1)取得二維零慣性淹水模式所模擬之淹水資料，包含範圍、座標及淹水深度；
(2)利用 C++程式語言及 Virtools 所開發之資料轉檔工具，將淹水資料轉換成展示器 所需要之檔案格式；
(3)將轉換完成後的檔案及立體虛擬實境場景，匯入展示器中，產生自動化立體互動 式虛擬實境展示。結果如圖 3.3.3 所示。
圖 3.3.2 結合數值模擬結果及 DEM 資料之流程圖
圖 3.3.3 結合數值模擬結果及 DEM 資料之成果