SandBox: la realtà aumentata per conoscere il territorio

Per capire l’evoluzione morfologica del territorio ci si può affidare alle nuove tecnologie come la realtà aumentata. Nello specifico è possibile capire la topografia, i movimenti simulati dell’acqua sul territorio, i concetti geografici, geologici e idrologici etc…
Tutto questo grazie ad una SandBox topografica realizzabile con sabbia, un videoproiettore e una telecamera a realtà aumentata Microsoft Kinect 3D.

Come funziona la SandBox

Lo strumento, come detto, è formato da sabbia all’interno di un box, un proiettore per “colorarla” in funzione all’altitudine, una telecamera a realtà aumentata Microsoft Kinect 3D (quella disponibile dalla console Xbox 360 in su) e infine un software che gestisca la visualizzazione.

 

Kinect 3d Sandbox

Fig.1 – Microsoft Kinect 3D

Sandbox

Fig.2 – Sanbox (Fonte: Lock Haven University of Pennsylvania)

La SanBox topografica consente agli utenti di creare modelli di topografia modellando la sabbia che viene colorata in tempo reale con colori e gradienti diversi in base alla quota.

Nel video di seguito viene spiegato il funzionamento:

Scopo della SandBox

Oltre alle citate finalità, la SandBox topografica è un ottimo strumento didattico. Gli studenti riescono a comprendere in maniera interattiva come leggere una cartina topografica, il significato delle curve di livello e dei movimenti dell’acqua sul territorio, il concetto di linee di contorno, bacini, dighe e molto altro.

L’utente può prendere coscienza dell’evoluzione del territorio, dei processi geologici e del comportamento dell’acqua in base ai mutamenti del territorio. Si riesce così a superare il concetto della staticità delle carte topografiche o di qualsiasi altra carta che descriva il territorio e i suoi fenomeni.

sandbox usgs

Fig. 3 – SandBox a realtà aumentata (Fonte: USGS)

Algoritmo di calcolo

La simulazione del flusso d’acqua viene effettuata in base al set di equazioni di Saint-Venant per acque basse (poco profonde), derivanti dall’integrazione della profondità delle equazioni di Navier-Stokes che regolano il flusso di fluido e viene eseguita in background in tempo reale usando set di GLSL shaders. La simulazione è un’accurata evoluzione temporale esplicita di secondo ordine del sistema iperbolico di equazioni differenziali parziali, utilizzando la sabbia reale come condizione al contorno. La simulazione viene eseguita in modo tale che l’acqua scorra esattamente alla velocità reale assumendo un fattore di scala 1:100. Se la turbolenza del flusso costringe a troppi passaggi di integrazione, la scheda grafica utilizzata va in difficoltà oppure non riesce ad elaborare il risultato.

Ulteriori informazioni qui..

 

 

 

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