CC BY
14
УДК 004.65
ПОДХОД К 2D/3D - ВИЗУАЛИЗАЦИИ ПАРАМЕТРОВ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ
НА БАЗЕ ТЕХНОЛОГИИ WEBGL
Р. Р. Джавадов
Уфимский государственный авиационный технический университет Российская Федерация, 450006, г. Уфа, бульвар Ибрагимова, 19 [email protected]
Предлагается способ определения и визуализации на карте мира параметров геомагнитного поля при помощи спутника. Описывается методика применения указанного способа для оперативного и достоверного отображения на карте основного ряда параметров геомагнитного диполя в автоматическом режиме.
Ключевые слова: геомагнитное поле, геомагнитные вариации, WebGL технологии, геомагнитные бури.
APPROACH TO 2D / 3D - VISUALIZATION PARAMETERS GEOMAGNETIC FIELD ON THE BASIS OF TECHNOLOGY WEBGL
R. R. Dzhavadov
Ufa State Aviation Technical University 19, Boulevard Ibragimov, Ufa, 450006, Russian Federation [email protected]
The paper proposes a method for determining and visualizing on the world map of the geomagnetic field parameters via satellite. A technique of application of this method for the rapid and reliable display on a map the main number of the parameters of the geomagnetic dipole automatically.
Keywords: geomagnetic field, geomagnetic variations, the WebGL technology, geomagnetic storms.
Введение. В современном мире специалисты, научный интерес которых находится в области биологии, медицины, геофизики, геологии, техники, социологии, психологии и многих других наук, уделяют все большее внимание сопоставлению параметров внешних геомагнитных вариаций (ГМВ) с тенденциями существования и развития под их влиянием объектов и систем различной природы происхождения и последующему анализу полученных результатов. На основании накопленных статистических данных известно, что некоторые составляющие ГМВ могут воздействовать как на биологические, технические и прочие объекты и системы в целом, так и на человека в частности. Искаженные нормальные условия существования системы вынуждают ее приспосабливаться к изменениям окружающей магнитной обстановки либо продолжать существовать в ней в стрессовом (неустойчивом) режиме [8]. Особенно остро проблема минимизации негативного воздействия ГМВ стоит в области построения и эксплуатации аэрокосмической техники различного целевого назначения. Такая ситуация первостепенно обусловлена взаимодействием человека со значительным количеством сложных навигационных, информационно-измерительных и управляющих систем в условиях непрерывности процесса полета и удаленности от наземных технических служб [1-2]. Вследствие всего этого был разработан сервис для 2D/3D - визуализации параметров геомагнитного поля на базе технологии WebGL, с помощью которого можно преждевременно оповестить о появлении геомагнитных бурь.
Веб-приложение для визуализации параметров геомагнитного поля. В качестве ключевых технических требований к механизму реализации предложенного решения особо выделяются его мобильность и оперативность. В данном случае под мобильностью понимается возможность использования приложения в условиях минимальных аппаратных и программных возможностей - без привязки к типу устройства, среде использования и пр. Оперативность понимается как анализ параметров
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2016. Том 1
геомагнитного поля и 2D/3D визуализация картографической информации в режиме реального времени, по нажатию всего нескольких кнопок [7].
С учетом перечисленных требований предлагаемое инструментально-программное средство предоставит ученым-специалистам возможность оперативно и с надлежащей точностью анализировать картины распределения вектора геомагнитной индукции в околоземном пространстве с любой необходимой разрешающей способностью в автоматизированном режиме, для того, чтобы делать какие-либо прогнозы и заранее предвещать о появлении геомагнитных бурь [1-4].
Технологии, используемые в веб-приложении. Основой данного веб-приложения является технология под названием Cesium. Это библиотека JavaScript для создания 3D-глобусов и 2D-карт в веб-браузере без плагина. Он использует WebGL технологию для аппаратного ускорения графики, является кросс-платформенным и настроен для визуализации динамического данных. Cesium является открытым исходным кодом под лицензией Apache 2.0. Это бесплатно для коммерческого и некоммерческого использования [5].
Схема работы веб-приложения. Представленное в проекте веб-приложение функционирует в строгом соответствии с требованиями, предъявляемыми к приложениям данного класса. Единственное, что необходимо пользователю для его эффективного использования, - это так называемый пользовательский агент, или, как его чаще называют, веб-браузер, который поддерживает технологию WebGL [1].
После запуска браузера пользователь вводит в строку адреса URL искомого веб-приложения, что приводит к передаче потока HTML-кода, графики и клиентских сценариев на его персональный компьютер. На стороне клиента браузер выполняет рендеринг полученного кода и представляет пользователю набор визуальных элементов управления (см. рисунок).
С помощью выдвигающегося меню, пользователь выбирает временной диапазон, за который спутник совершил свои замеры параметров геомагнитного поля, а радиокнопками пользователь выбирает желаемый параметр для визуализации на карте мира. Так, к примеру, выберем временной диапазон «2 часа», а затем параметр геомагнитного поля «Восточная компонента ГМП». В результате веб-приложение обращается к данным, сделанным спутником за 2-х часовой промежуток, и визуализирует их на карте мира. Также при помощи этого веб-приложения можно загрузить свои файлы формата KML^to всяческие пометки на карте, либо трёхмерные модели, геометрические фигуры), либо выбрать уже имеющиеся 6 слоёв для визуализации геомагнитных составляющих. Ещё пользователю доступны 2 функции для взаимодействия со спутником, это «Текущее положение спутника» и «Траектория движения спутника». Функция «Текущее положение спутника» отображает на карте последний сделанный замер спутника. Функция «Траектория движения спутника» отображает несколько последних замеров спутника и соединяет их при помощи линий.
-} С С gtonMJiWtni/M/indfxhtml fí
Copyngnl С CjttS Rewaich Uaboritoiv JO t5
Экранная форма веб-приложения
Заключение. В рамках проведенных исследований синтезирован, научно обоснован и предложен способ, обеспечивающий оперативную, автоматическую визуализацию параметров ГМП в условиях минимума аппаратно-вычислительных средств (в том числе и в полевых условиях). Представлен вариант его конкретной практической реализации на основе современных веб-технологий, что обеспечивает соблюдение принципов гибкости, мобильности и кроссплатформенности.
Библиографические ссылки
1. Воробьев А. В., Шакирова Г. Р. Автоматизированный анализ невозмущенного геомагнитного поля на основе технологий картографических веб-сервисов // Вестник УГАТУ. 2013. Т. 17, № 5(58). С. 177-187.
2. Воробьев А. В. Моделирование и исследование эффекта геомагнитной псевдобури // Геоинформатика. 2013. № 1. С. 29-36.
3. Миловзоров Г. В., Воробьев А. В., Миловзоров Д. Г. Методика описания параметров геомагнитной псевдобури // Вестник ИжГТУ. 2013. № 1. С. 103-107.
4. Воробьев А. В. GE0magnetic_v1.0: свид. об офиц. рег. программы для ЭВМ № 2013610905. М. : РосАПО, 2013.
5. Cesium [Электронный ресурс]. URL: http://cesiumjs.org/ (дата обращения: 10.11.2015).
6. Воробьев А. В., Миловзоров Г. В. Методика цифровой фильтрации сигнала при мониторинге параметров магнитосферы Земли в реальном времени // Научно- технический вестник СПбГУ ИТМО. 2008. Вып. 2(47). С. 3-7.
7. Воробьев А. В., Миловзоров Г. В. О цифровой фильтрации полигармонических информационных сигналов при мониторинге параметров магнитосферы Земли // Вестник УГАТУ. 2009. Т. 12, № 2 (31). С. 171-174.
8. Воробьев А. В. Вопросы проектирования цифровых геомагнитных обсерваторий. LAP Lambert Academic Publishing G mbh & Co. KG, Berlin, 2012. С. 10-20.
© Джавадов Р. Р., 2016
