tie informatie over de dimensionale aspecten van de ruimtelijke
verschijnselen?" 3D-kaarten worden niet uitdrukkelijk genoemd,
noch worden ze uitgesloten. Een fundamentele vraag luidt nu: „Wat
onderscheidt 3D-kaarten van 2D-kaarten en wat zijn de karakteristie
ken van de 3D-kaart?"
Kaarten zijn modellen van de werkelijkheid. Ze verschaffen informa
tie over ruimtelijke verschijnselen welke in die werkelijkheid voor
komen. Ze worden geproduceerd door een proces van generalisatie
en structurering van gegevens uit de werkelijkheid. De meeste ruim
telijke verschijnselen kennen een driedimensionale verspreiding,
maar tijdens de modellering naar de 2D-kaart wordt de derde dimen
sie genegeerd. Vaak gebeurt dit opzettelijk en voor veel toepas
singen is dit geen probleem, daar de kaartgebruiker goed in staat is
het model te begrijpen. Wanneer een kaartgebruiker bijvoorbeeld de
informatie ontleent aan een stadsplattegrond en voor zichzelf visuali
seert, is een driedimensionaal, virtueel beeld van de stad het resul
taat. Vaak ook is de reductie van drie naar twee dimensies toegepast
om pragmatische redenen. De meeste kaarten worden immers
gepresenteerd op een vlak medium. Concluderend kan worden
gesteld dat de afwezigheid van informatie omtrent de derde dimen
sie de kaart als tweedimensionaal definieert.
Wanneer de kartograaf de derde dimensie wil bewaren, wordt het
constructieproces van de kaart moeilijker. Ondanks het feit dat de
computer kan worden gebruikt bij dit constructieproces, worden de
meeste permanente en tijdelijke kaarten nog steeds op een vlak
medium gepresenteerd. Extra stimuli worden aan de beelden toege
voegd om de gebruiker ze toch als driedimensionaal te doen erva
ren. Door sommigen worden dergelijke beelden 2V2D genoemd,
omdat de derde dimensie niet tastbaar is.
Hier wordt een kaart, op zich beschouwd als een grafische afbeel
ding van het milieu, als driedimensionaal gedefinieerd wanneer het
stimuli bevat die de kaartgebruiker de kaartinhoud als driedimensio
naal doen ervaren. Zo omvat deze definitie naast de geschaduweer-
de reliëfkaart en de panoramakaart (fig. 2) ook de traditionele hoog-
tezonekaart.
Van alle 3D-kaarten is in dit informaticatijdperk het ruimtelijke model
de niet-orthogonale, 3D-representatie van ruimtelijke verschijnse
len extra interessant. De computer biedt de kartograaf namelijk de
mogelijkheid te experimenteren met een volledige 3D-gegevensver-
zameling. Daarom zal het onderzoek zich verder concentreren op dit
kaarttype. Hierbij gaat het om ruimtelijke modellen met zowel een
topografisch als thematisch karakter. Voorbeelden worden gegeven
in fig. 3.
3. Derde dimensie
3.1. 3D-presentatietechnieken
Om 3D-kaarten, zoals een digitaal terreinmodel, te creëren, zijn
verschillende technieken beschikbaar. In fig. 4 zijn deze technieken
geclassificeerd. Overigens moet worden opgemerkt dat niet alle
genoemde technieken regelmatig in de kartografie worden gebruikt
en dat ook combinaties van verschillende technieken mogelijk zijn.
Het schema geeft tevens de relatie tussen de presentatietechniek en
het voorkomen van de kaart: de permanente, de tijdelijke en de
virtuele kaart.
3D-presentatietechnieken
weergave
medium
realistische
representatie
globe
reliëfmodel
braillekaart
enkel
beeld
beelden op 2D-
medium met
grafische stimuli
voor 3D-perceptie
mentale kaarten
parallax beweging
suggestieve
representatie
dubbel
beeld
optische stereo
anaglyphen
polarisatie
meer
beelden
holografieën
lenzen
vari-focus
spiegels
P
e
r
m
t
a
n
i
j
e
n
d
t
e
1
V
r
i
t
u
1
k
e
e
I
Fig. 4. Driedimensionale representatietechnieken.
De technieken zijn verdeeld in twee hoofdcategorieën. Die resulteren
in een reële 3D-representatie, dat wil zeggen de derde dimensie is
tastbaar, en in een suggestieve 3D-representatie. De globe, het
reliëfmodel en de braillekaart vallen in de eerste categorie. De twee
de categorie is verder onderverdeeld in subcategorieën, afhankelijk
van het aantal beelden nodig voor de representatie van de 3D-kaart.
De keuze en bruikbaarheid van een van deze technieken is afhanke
lijk van de interactie van een drietal factoren:
menselijke capaciteiten. Het kan hierbij zowel om psychologi
sche als fysiologische beperkingen van de mens gaan. Een klein
percentage mensen is bijvoorbeeld niet in staat diepte te zien in
stereoscopische beelden, wat deze techniek voor deze groep
minder geschikt maakt;
doel van het 3D-beeld. Afhankelijk van de weer te geven informa
tie en de doelgroep zal een bepaalde mate van realisme in de
beelden moeten worden aangebracht. Zo zijn de technieken in
fig. 4 niet allemaal even geschikt voor een zeer gedetailleerde
weergave;
technische mogelijkheden. De keuze van de techniek kan wor
den bepaald door pragmatische redenen, zoals de beschikbaar
heid van materialen en financiën.
3.2 Driedimensionale perceptie
Tijdens het ontwerp van kaarten maakt de kartograaf, naast de
algemene leesbaarheidsregels, gebruik van de regels van het gra
fisch tekensysteem. Deze bieden echter alleen uitkomst voor de
2D-kaart. Wat moet eraan worden toegevoegd om de gebruiker de
kaart als echt driedimensionaal te laten ervaren? In hoofdstuk 2 is al
opgemerkt dat de kaart een model is van de werkelijkheid. Kunnen
we aan die werkelijkheid ingrediënten lenen voor de 3D-kaart?
Daartoe moeten we weten hoe wij mensen de driedimensionale wer
kelijkheid om ons heen ervaren en is het nodig meer te begrijpen van
het functioneren van het menselijke waarnemingssysteem. Alle theo
rieën over „zien" erkennen het bestaan van diepte-informatie. Deze
diepte-informatie kan worden beschouwd als een verzameling aan
wijzingen die de waarnemer een correcte indruk van diepte geven.
Deze diepte-aanwijzingen kunnen worden verdeeld in die gerela
teerd aan fysiologische karakteristieken van het menselijke waar
nemingssysteem, de fysiologische diepte-aanwijzingen en die gere
lateerd aan het object en de manier waarop ze in beeld worden ge
bracht, de psychologische diepte-aanwijzingen.
Dit tweede type diepte-aanwijzingen, zoals schaduwering, textuur en
perspectief, kunnen worden gebruikt in het kaartbeeld zelf om de
3D-indruk te versterken. De eerste categorie diepte-aanwijzingen
(accommodatie, binoculaire ongelijkheid, monoculaire bewe-
gingsparallax en convergentie) kan worden gebruikt door toepassing
van hulpmiddelen als een stereoscoop. In aanverwante disciplines
als de fotogrammetrie is voldoende kennis aanwezig over dergelijke
hulpmiddelen om deze direct in de kartografie toe te passen. Een
uitgebreid overzicht over de diepte-aanwijzingen kan worden gevon
den in [4, 5, 7, 10, 11].
In veel 3D-beelden worden de psychologische diepte-aanwijzingen
met elkaar gecombineerd. Dit hoeft overigens niet altijd in een beter
3D-beeld te resulteren, maar kan ook leiden tot optische illusies. De
toepassing van deze diepte-aanwijzingen wordt onder andere
besproken in handboeken over computergrafiek [3, 9],
Het is ook mogelijk de psychologische en fysiologische diepte
aanwijzingen met elkaar te combineren. Afhankelijk van het soort
combinatie zal een versterking of verzwakking van het 3D-beeld
optreden.
4. Vereiste functionaliteit van programmatuur ten be
hoeve van de produktie van 3D-kaarten
De procedure voor de vervaardiging van ruimtelijke modellen zoals
deze wordt voorgesteld, is schematisch geïllustreerd in fig. 5, waarbij
de produktie van een digitaal terreinmodel als voorbeeld is geno
men. Het produktieproces bestaat voor alle typen ruimtelijke model
len uit vijf stappen. Het betreft als eerste de gegevensverzameling
(1) en de gegevensverwerking (2). Deze beide stappen kunnen
afhankelijk van het type ruimtelijk model methodisch verschillen. De
volgende stappen betreffen de voor-afbeelding van het model (3), de
manipulatie van het model (4) en de uiteindelijke visualisatie (5).
Deze laatste drie stappen worden als essentieel gezien in het pro
duktieproces.
4.1. Verzamelen van gegevens
In fig. 5 worden verschillende technieken gepresenteerd, gebruik
makend van diverse methodieken voor het verzamelen van de coör
dinaten. Het betreft onder andere de terrestrische opname, de
fotogrammetrische opname en het digitaliseren van bestaand kaart
materiaal. Voor wat de digitale terreinmodellen betreft, is de keuze
van een van deze technieken afhankelijk van de aard van het terrein
en de beschikbare programmatuur en apparatuur.
72
NGT GEODESIA 90 - 2
