Ciekawe Tematyarchiwum Geodetywiadomościnewsletterkontaktreklama
Najnowsze wydarzenia z dziedziny geodezji, nawigacji satelitarnej, GIS, katastru, teledetekcji, kartografii. Nowości rynkowe, technologiczne, prawne, wydawnicze. Konferencje, targi, administracja.
publikacje

Trzeci wymiar cały czas w cenie

W dobie powszechnej cyfryzacji wykonywanie modeli terenu wcale nie upadło. Na podstawie dokładnych i aktualnych cyfrowych danych geograficznych tworzy je wiele firm komercyjnych, wykorzystując frezarki i drukarki cyfrowe.

Eugeniusz Sobczyński

Niebywałych rozmiarów model terenu wykrył w 2006 r. niemiecki użytkownik programu Google Earth. Model ten o powierzchni 630 tys. m kw. (900 na 700 m) w skali 1:500 znajduje się w okolicach wioski Huangyangtan, około 35 km na południowy zachód od miasta Yinchuan, w Autonomicznym Regionie Ningxia Chińskiej Republiki Ludowej. Na modelu pokazano obszar sporny na granicy Indii i Chin, administrowany przez Chińczyków, o który w roku 1962 r. toczyła się wojna graniczna. Władze chińskie twierdzą, że model został zbudowany 7-8 lat wcześniej dla ośrodka szkolenia czołgistów.

• Doświadczenia amerykańskie

W armii USA od 1947 r. wdrażano mobilne zestawy do wykonywania modeli terenu (Amerykanie przejęli po wojnie od Niemców służące do tego pantografy i frezarki). Największą popularnoś­cią modele te cieszyły się w późnych latach 40. i wczesnych 50., wykorzystywano je podczas wszystkich większych ćwiczeń wojskowych [33]. W 1956 r. US Army wydała nawet podręcznik wykonywania modeli „Terrain Models and Relief Map Making (TM 5-249)”.

Jeden z najlepszych profesjonalnych modeli terenu powstał w 1970 r. dla obozu jenieckiego „Barbara” w celu wsparcia operacji sił specjalnych USA w obozie Son Tay (około 50 km na wschód od Hanoi). Podczas wojny w Wietnamie było tam przetrzymywanych 70 amerykańskich żołnierzy. Model zbudowali cywilni modelarze pracujący dla CIA, opierając się na zdjęciach satelitarnych Corona i lotniczych robionych z pokładu SR-71. Nawet wysokości i średnice koron drzew na terenie obozu i wokół niego zostały przedstawione w skali, aby piloci mogli wybrać najlepsze obszary do wylądowania śmigłowca. W bazie sił powietrznych Eglin na Florydzie specjalnie dobrani do akcji żołnierze posługiwali się modelem podczas przygotowań do operacji.

Fragment modelu terenu obozu jenieckiego „Barbara”,
który został zbudowany w 1970 r.
w celu wsparcia operacji uwolnienia jeńców przez siły specjalne USA

W latach 90. w armii USA modele stały się tak popularne, że dowódcy wykorzystywali je zamiast map do oceny terenu. Dlatego w końcu Dowództwo Sił Zbrojnych USA (FORSCOM) zabroniło korzystania z modeli terenu, a jednostkom topograficznym zakazało ich opracowywania. Mimo to znany jest przypadek, kiedy to dowódca III Korpusu w Fort Hood w Teksasie gen. Thomas Allen Schwartz nakazał wykonanie na ćwiczenia wielkoskalowego modelu terenu Korei. W 1995 r. w budynku dowództwa zbudowano model środkowej części Półwyspu Koreańskiego, który zajmował całe piętro atrium. Posłużyły do tego zgniecione gazety i piankowa izolacja z ręcznie malowanymi detalami. Model był tak duży, że standardowe wskaźniki laserowe nie miały wystarczającego zasięgu, by wskazywać kluczowe obszary. Dlatego wypożyczono do tego celu reflektor punktowy z teatru.

• W kraju nad Wisłą

W polskiej armii w latach 70., 80. i na początku 90. modele terenu były bardzo popularne, wykonywano je na potrzeby ćwiczeń sztabowych odbywających się w ramach Układu Warszawskiego oraz na ćwiczenia krajowe. Większość modeli obejmowała obszary wynikające z przyjętych założeń doktryny politycznej i militarnej (Niemcy, Dania, Belgia, Holandia). Początkowo w dużych namiotach modele doraźnie budowano z pias­ku czasami posypanego cementem lub gipsem. Główne szlaki komunikacyjne oraz lasy przedstawiano kolorami, zwyk­le podobnie jak na mapach. Na tak przygotowaną makietę nakładano sytuację operacyjno-taktyczną. Od lat 80. makiety były wykonywane jako trwałe konstrukcje z drewna; rzeźba była modelowana z miękkich płyt pilśniowych (o grubości od 10 do 20 mm w zależności od przyjętej skali pionowej), do przedstawiania lasów używano pomalowanych na ciemnozielono szyszek olchowych, zabudowa była wykonana z klocków drewnianych, inne elementy terenu (drogi, koleje, hydrografia) malowano farbami emulsyjnymi.

Fragment modelu terenu (obszar Niemiec) wykonany w skali 1:100 000 przez polskich topografów wojskowych w latach 70.

W Wojsku Polskim nie tworzono modeli terenu z naklejonymi zdjęciami lotniczymi, tak jak to miało miejsce w państwach NATO. Prawdopodobnie wynikało to z przepisów o ochronie informacji niejawnych (wszystkie zdjęcia lotnicze były u nas wtedy poufne lub tajne). Dodatkowo rzeźbę terenu przedstawiano w kolorach (od jasnoniebieskiego do brązowego). Modele były wykonywane w cięciu arkuszowym map. Przechowywano je i przewożono na ćwiczenia w drewnianych skrzyniach. Opracowano między innymi następujące modele:
• 1:5000 i 1:10 000 – Hamburg, Kanał Lubeka, Kanał Boczny Łaby, Kanał Kiloński,
• 1:50 000 – obszar Polski i środkowych Niemiec,
• 1:100 000 – obszar Polski oraz zachodniej części NRD, Danii i Cieśnin Duńskich [34].

Fragment modelu terenu rejonu Bydgoszczy i Torunia w skali 1:100 000

Były też opracowywane modele terenu w dużych skalach dla szkół oficerskich (poligon toruński w skali 1:3000 o powierzchni 26 m kw.), ośrodków szkolenia poligonowego (Drawsko Pomorskie w skali 1:1250) czy muzeów, jak np. obszar bitwy pod Lenino oraz Monte Cassino (skala 1:3000) dla Muzeum Wojsk Lądowych w Bydgoszczy. Mało kto wie, że mapa terenu bitwy pod Racławicami prezentowana w Małej Rotundzie Panoramy Racławickiej (Muzeum Narodowe we Wrocławiu) jest dziełem wojskowych topografów. Podobne modele terenu były wykonywane we wszystkich armiach państw Układu Warszawskiego.

Fragment modelu terenu z naniesioną sytuacją taktyczną


Model terenu ośrodka szkoleniowego w Drawsku Pomorskim

• Mapy plastyczne

Osobną grupę modeli trójwymiarowych, spełniającą podobne funkcje jak modele terenu, stanowią mapy trójwymiarowe, tzw. plastyczne. W Polsce od lat 60. XX w. były wydawane takie mapy w skalach 1:10 000 i 1:25 000 dla wszystkich poligonów i wojskowych placów ćwiczeń. Dla całego kraju zostały wydane mapy w skali 1:200 000 i 1:1 000 000. Do ciekawszych map plastycznych udostępnionych do użytku cywilnego dla potrzeb turystyki należały mapy Tatr i Roztocza w skali 1:10 000.

Modelowanie terenu metodą drewnianych klocków
Modelowanie terenu metodą gwoździową

Wszystkie armie państw Układu Warszawskiego wydawały podobne mapy. Co ciekawe, również armia Stanów Zjednoczonych po II wojnie światowej masowo wytwarzała mapy plastyczne w skali 1:250 000. Pierwsze powstały podczas wojny koreańskiej, następnie wykonano mapy całej Azji, Europy i Ameryki Północnej. Ogółem od 1951 do 1970 r. US Army wydała ponad dwa miliony map plastycznych z 2 tys. matryc.

Modelowanie terenu metodą taśm kartonowych (papieru falistego)


• Z cyfrowych danych

Obecnie, w dobie powszechnej cyfryzacji, wykonywanie modeli terenu wcale nie upadło. Ich opracowywaniem na podstawie najdokładniejszych i najbardziej aktualnych cyfrowych danych geograficznych zajmuje się wiele firm komercyjnych. Wykorzystywane są do tego frezarki, a treść jest nadrukowywana za pomocą drukarek cyfrowych. Modele są frezowane w zagęszczonej piance poliuretanowej, dzięki czemu są wyjątkowo lekkie. Powstające modele wiernie i sugestywnie przedstawiają teren, zarówno jeżeli chodzi o ukształtowanie, jak i pokrycie. Na zlecenie armii USA modele te są wykonywane pod przyszłe misje i operacje militarne [35]. Przykładem jest model zamówiony na misję w Afganistanie.

Największym na świecie modelem terenu, jaki kiedykolwiek wykonano z danych cyfrowych, może poszczycić się kanadyjska prowincja Kolumbia Brytyjska. Zaprezentowano go w 2006 r. na konferencji Esri w San Diego. Został wykonany w skali poziomej 1:99 000, pionowa jest powiększona o 50%. Model ma wymiary 40 na 74 stopy (ok. 12 na 23 m), tworzy go ponad 260 milionów punktów wysokościowych i jest pokryty ponad 100 miliardami kropel atramentu [36].

Model kanadyjskiej prowincji Kolumbia Brytyjska wykonany w skali 1:99 000
i zaprezentowany na konferencji Esri w San Diego, 2006 r.

W USA usługi modelowania terenu zlecają obecnie firmom modelarskim kancelarie prawne, grupy reagowania kryzysowego (straż pożarna, policja, służby poszukiwawczo-ratownicze), biura zarządzania gruntami (budownictwo, inżynieria lądowa, nieruchomości, rekreacja), deweloperzy, agencje transportowe, przedsiębiorstwa użyteczności publicznej, architekci, muzea, agencje wojskowe, federalne, stanowe i miejskie. 17 modeli terenu różnych rejonów i wysp znajduje się na stałej ekspozycji w muzeum National Geographic Society Explorers Hall w Waszyngtonie.

Przykładem miasta, które już od prawie 40 lat myśli o swoim rozwoju w kontekście wykorzystania modeli terenu, jest Boston. Jeszcze zanim pojawiły się pierwsze edycje programów 3D na komputery osobiste, w Bostonie powstała drewniana makieta miasta, która miała pomóc w lepszym zagospodarowaniu przestrzeni. Przyczynkiem do tego była działalność lokalnych aktywistów, którzy wywalczyli przyjęcie prawa ograniczającego budowę wysokich budynków w pobliżu parku Boston Common. Rozporządzenie pod nazwą Boston Common Shadow Law określało czas, w jakim budynek może blokować dostęp promieni słonecznych do parku.

Cyfrowymi modelami terenu zajmuje się też amerykańska Agencja Zaawansowanych Projektów Badawczych w Obszarze Obronności (Defense Advanced Research Projects Agency – DARPA). Podczas 10-godzinnego wyścigu The Grand Challenge pojazdów autonomicznych (bez kierowców) na pustyni w pobliżu Las Vegas ruch poszczególnych pojazdów obserwowano w czasie rzeczywistym [37]. Było to możliwe dzięki modelowi, projektorom, sieci łączności i nawigacji satelitarnej.

• Technika modelowania terenu

Dawniej wykonywanie modeli zlecano inżynierom wojskowym. Wiele zależało od ich inwencji, z reguły były to modele z drewna, gliny, plasteliny, wosku lub kitu (propolisu). Od I wojny światowej wykonywaniem modeli zajmowali się głównie żołnierze topografowie lub geografowie, którym do pomocy przydzielano żołnierzy wojsk inżynieryjnych (saperów). Bardzo często modele wykonywano w terenie z dostępnych materiałów, np. piasku, do którego dodawano materiał spajający i utwardzający. Podczas II wojny światowej na froncie zachodnim utworzono w poszczególnych armiach specjalistyczne pracownie modelarskie, modele wykonywano głównie na podstawie zdjęć lotniczych. Obecnie modelowanie odbywa się z danych cyfrowych, a materiałem jest twarda i lekka pianka poliuretanowa. Doraźnie podczas ćwiczeń wojskowych i planowania operacji wojskowych są wykorzys­tywane schematyczne modele zrobione z podręcznych materiałów. Na niższych szczeblach dowodzenia (brygada, dywizja) ich wykonanie zleca się specjalistom rozpoznania (G-2, S-2), gdyż odpowiadają oni za analizę i ocenę terenu [1].

Aby wykonać model terenu, należy w pierwszej kolejności określić obszar i skalę poziomą, ale z prac koncepcyjnych najtrudniejszy jest wybór skali pionowej. Zależy ona w głównej mierze od wysokości względnych występujących na obszarze opracowania i zawsze jest większa od skali poziomej. Z reguły należy określić wartość skrajnych wysokoś­ci i na ich podstawie tak dobrać skalę pionową, aby duże i małe formy można było przedstawić, nie naruszając przy tym ich wzajemnych relacji. Przyjęta skala pionowa nie powinna deformować kształtu zboczy i zbyt mocno zniekształcać ich nachylenia. W zasadzie powinna być jednolita dla całego modelu [38], chociaż analiza wykonanych modeli wskazuje, że na obszarach równinnych była często powiększana w stosunku do obszarów o dużych przewyższeniach. Wybór prawidłowej skali pionowej modelu jest trudną sztuką, a do pewnego stopnia również kwestią gustu. Za mała skala pionowa nie daje możliwości przedstawienia wszystkich form terenu, z kolei za duża powoduje, że teren przybiera nienaturalne kształty [3]. Obowiązuje zasada, że im mniejsza skala pozioma, tym większa skala pionowa. Przykładowo przy jednolitej skali 1:1 000 000 Mont Blanc o wysokoś­ci 4807 m miałby zaledwie 5 mm. Dlatego w modelach wykonywanych w małych skalach poziomych (1:1 000 000 i 1:500 000) skala pionowa powinna być 10 do 20 razy większa. W opracowaniu prof. Józefa Szaflarskiego [8] czytamy: „w modelach o małych skalach, przedstawiających duże obszary (np. kontynenty) konieczne są znaczniejsze powiększenia, np. przy skali 1:2 mil. 5-15 krotne”.

Relacje między skalą poziomą i pionową modelu terenu proponowane przez firmę Summit [39]

Przy skalach większych zwiększenie skali pionowej powinno być odpowiednio mniejsze [22]. Na przykład dla map w skali poziomej od 1:10 000 do 1:100 000 stosunek skal powinien wynosić ok. 5:1. Firma Summit Terragraphics zajmująca się wykonywaniem cyfrowych modeli terenu i map plastycznych sugeruje jednak powiększenia 3:1 (patrz wykres) [39, 18].

W klasycznie wykonywanych modelach kolejnym etapem jest przeniesienie z mapy na płyty pilśniowe miękkie (karton, tekturę lub sklejkę) rysunku warstwic, do czego używano kalek lub pantografów. Na podstawie przyjętej skali pionowej dobierało się właściwą dla danego cięcia warstwicowego grubość płyt pilśniowych. Poszczególne płyty wycięte według układu warstwic mocuje się (przykleja) jedną na drugą i tak powstaje model schodkowy. Były też stosowane inne techniki modelowania terenu, na przykład metoda gwoździowa (szpilkowa), taśm kartonowych, drewnianych klocków. Po wymodelowaniu terenu i wygładzeniu jego powierzchni modelarze przechodzili do pokrycia terenu. Podczas I i II wojny światowej bardzo popularne było naklejanie na model pociętych zdjęć lotniczych, często zdjęcia były dodatkowo kolorowane farbami. Innym sposobem było rysowanie na modelu kolorowymi farbami pokrycia terenu z map. Na modelach w dużych skalach zabudowa, zalesienie, mosty, zapory były modelowane z drewna i innych materiałów, a następnie przyklejane. Zalesienie i pojedyncze drzewa przedstawiono pomalowanymi na zielono wysuszonymi szyszkami.

• Żołnierze kochają modele terenu

Przywołując przykłady z minionych konfliktów wojskowych, można dojść do wniosku, że dowódcy kochają modele terenu. Potwierdzają to również moje osobiste doświadczenia. Kiedy dowodziłem jednostką geograficzną, która wykonała kilka modeli terenu, dowódcy i oficerowie sztabów często wykorzystywali te modele zamiast map, nawet do oceny terenu. Z kolei geografowie wojskowi, którzy przeważnie byli ich wykonawcami, traktowali modele terenu jako utrapienie, pracę rzemieślniczą, niemającą wiele wspólnego z opracowaniem map i oceną terenu. Faktem jest jednak, że modele terenu przyczyniły się do wielu zwycięskich bitew podczas I i II wojny światowej (patrz poprzednie części artykułu). Umożliwiały pilotom wykonywanie zadań związanych z identyfikacją obiektów przewidzianych do bombardowania, a piechocie uzgadnianie współdziałania między pododdziałami. Bezsprzecznie są niezawodnym narzędziem szkoleniowym, pomagającym zrozumieć teren i relacje między mapą a terenem. Wielu żołnierzy uważa też, że wydrukowana mapa jest „martwa”, a modele pozwalają na inter­akcję oraz intui­cyjne czytanie terenu.

Żołnierze Armii Amerykańskiej oraz Afgańskiej Armii Narodowej i policjanci przy modelu terenu
podczas omawiania operacji wojskowej

Przyszłość na pewno należy do wirtualnych modeli wykonywanych z różnych wysokorozdzielczych cyfrowych danych geograficznych. W ostatnich latach dzięki technologiom satelitarnym i dronom następuje niebywale szybki przyrost cyf­rowych danych geograficznych. Zbierane są dane charakteryzujące nie tylko zewnętrzne elementy pokrycia terenu, ale i wewnętrzne struktury (budynków, zakładów, kopalni itp.). Podążają za tym również narzędzia (oprogramowanie i sprzęt) do wizualizacji danych, które pozwalają tworzyć bliźniaczy świat (digi­tal twins). Zakłada się odwzorowanie w rzeczywistości wirtualnej nie tylko pojedynczych fizycznie istniejących obiektów, ale także całej infrastruktury i procesów w niej zachodzących.

Bardzo trudno przewidywać, w jakim kierunku za kilkanaście lat rozwinie się wizualizacja terenu. Już dziś wirtualne rekonesanse nad wykreowanym z danych cyf­rowych terenem są praktyką ćwiczeń wojskowych, wykorzystuje się je też w misjach i operacjach militarnych.

Niezależnie jednak od modeli z danych cyfrowych w warunkach polowych podczas ćwiczeń dowódczo-sztabowych i misji wojskowych są wykonywane proste modele terenu z podręcznych materiałów. Ułatwiają one uzgodnienie współdziałania między pododdziałami i różnymi rodzajami wojsk i służb.

Płk rez. dr Eugeniusz Sobczyński w latach 1999-2005 szef Zarządu Geografii Wojskowej

Literatura w części 1
Opublikowano w lipcu 2020 r.



KOMENTARZE Komentarze są wyłącznie opiniami osób je zamieszczających i nie odzwierciedlają stanowiska redakcji Geoforum. Zabrania się zamieszczania linków i adresów stron internetowych, reklam oraz tekstów wulgarnych, oszczerczych, rasistowskich, szerzących nienawiść, zawierających groźby i innych, które mogą być sprzeczne z prawem. W przypadku niezachowania powyższych reguł oraz elementarnych zasad kultury wypowiedzi administrator zastrzega sobie prawo do kasowania całych wpisów. Użytkownik portalu Geoforum.pl ponosi wyłączną odpowiedzialność za zamieszczane przez siebie komentarze, w szczególności jest odpowiedzialny za ewentualne naruszenie praw lub dóbr osób trzecich oraz szkody wynikłe z tego tytułu.

ogłoszenia
sklepy

GEOPRYZMAT
RASZYN

Instrumenty optyczne, GPS i skanery. Wyłączny dystrybutor marek Pentax i Kolida
serwisy

Centrum Serwisowe NaviGate
KRAKÓW

Centrum Serwisowe NaviGate wykonuje serwis odbiorników GNSS, kontrolerów, niwelatorów i tachimetrów marki Trimble, Spectra Geospatial, Nikon, Sokkia, Leica, Topcon, CHC, Geomax oraz dronów i sensorów marki DJI Enterprise. Naszym Klientom zapewniamy...
kalendarium imprez
 
2025
      poprzedni miesiąc
    kwiecień
      następny miesiąc
      ponwtśroczwpiąsobnie
      123456
      78910111213
      14151617181920
      21222324252627
      282930
      strzałka w dółnadchodzące wydarzenia
      2025-04-25 | POZNAŃ
      Geograficzne aspekty badań nad krajobrazem, turystyką i rekreacją oraz planowaniem przestrzennym
      Konferencja naukowa pt. Geograficzne aspekty badań nad krajobrazem, turystyką, rekreacją oraz...
      więcej
      2025-04-28 | KRAKÓW
      XIX Ogólnopolska Konferencja Studentów Geodezji 2025
      W dniach 28–29 kwietnia 2025 r. na Uniwersytecie Rolniczym im. Hugona Kołłątaja w Krakowie...
      więcej
      2025-05-12 | WARSZAWA oraz ONLINE
      Automatyczne generowanie map z BDOT10k; w porównaniu do generowania z OpenStreetMap
      „Automatyczne generowanie map z BDOT10k; w porównaniu do generowania z OpenStreetMap”...
      więcej
      2025-05-14 | JANÓW LUBELSKI
      VIII Konferencja Naukowo-Techniczna pn. "Kierunki rozwoju i innowacje w geodezji i kartografii"
      Tematyka konferencji: • nowoczesne techniki i technologie pomiarowe, • wykorzystanie...
      więcej
      2025-05-14 | DĘBLIN
      NC2025 - Rola nawigacji w transporcie lotniczym, morskim i lądowym
      Celem konferencji będzie wymiana doświadczeń, prezentacja wyników badań własnych oraz najnowszych...
      więcej
      2025-05-19 | POZNAŃ
      Człowiek w przestrzeni: działalność, efekty i perspektywy
      Konferencja ma na celu rozpowszechnienie i popularyzację studenckich osiągnięć z zakresu geografii...
      więcej
      strzałka w dół zobacz pozostałe
      filmy
      Model 3D Piaseczna na bazie danych z UAV
      play thumbnail
      czy wiesz, że...
      strzałka w dół Czy wiesz, że...
      dyskietkę komputerową zbudował w 1950 r. Yoshiro Nakamatsu (Nakamats) z Uniwersytetu Cesarskiego w Tokio?
      następny
      strzałka w dółGeoludzie
      Walery Fedorowski (1899-1974)
      Urodził się 3 stycznia 1899 roku w Trościaniczynie (dzisiaj Ukraina). W 1924 roku ukończył studia na Politechnice Lwowskiej, uzyskując dyplom mierniczego I stopnia, a po odbyciu praktyki zawodowej - inżyniera i mierniczego II stopnia. W 1928 roku...
      więcej

      strzałka w dółGeodaty
      1995
      Niemcy rozpoczynają budowę sieci stacji referencyjnych GPS.
      następny

      © 2023 - 2025 Geo-System Sp. z o.o.

      O nas

      Geoforum.pl jest portalem internetowym i obszernym kompendium wiedzy na tematy związane z geodezją, kartografią, katastrem, GIS-em, fotogrametrią i teledetekcją, nawigacją satelitarną itp.

      Historia

      Portal Geoforum.pl został uruchomiony przez redakcję miesięcznika GEODETA w 2005 r. i był prowadzony do 2023 r. przez Geodeta Sp. z o.o.
      Od 2 maja 2023 roku serwis prowadzony jest przez Geo-System Sp. z o.o.

      Reklama

      Zapraszamy do kontaktu na adres
      redakcji: geoforum@geoforum.pl

      Kontakt

      Redaktor prowadzący:
      Damian Czekaj
      Sekretarz redakcji:
      Oliwia Horbaczewska
      geoforum@geoforum.pl
      prześlij newsa

      facebook twitter linkedIn Instagram RSS

      RODO
      polityka prywatności
      mapa strony
      kontakt
      reklama
      v2