ВВЕДЕНИЕ 3
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 6
1. Краткий обзор решения 6
1.1 Достоинства данного решения 6
1.2 Построение модели города 7
2. Математическая модель землетрясения 8
2.1 Типы сейсмических волн 9
2.2 Эффект землетрясения на строения 11
2.3 Исследовательская работа по вычислению математических
моделей 12
3. Интеграция веб-картографического проекта OpenStreetMap 15
3.1 Описание сервиса 15
3.2 Работа с сервисом 16
3.3 Сложности работы с сервисом 17
4. Процедурная генерация города в Unity 18
4.1 Описание Unity 18
4.2 Выгрузка данных из OpenStreetMap 19
4.3 Обработка данных 20
5. Реализация основных модулей 21
5.1 Симуляция землетрясения в Unity 21
5.2. Построение города в Unity 24
5.3 Генерации рельефа 30
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 33
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 34
ПРИЛОЖЕНИЕ 36
Анализ и предсказания каких-либо событий всегда был важен в истории человечества. В прошлом, ученые проверяли свои гипотезы и теории на практических опытах в реальной жизни. В данной работе будет затронута такая наука, называемая сейсмология.
Самый важный скачок в развитии сейсмологии произошел в середине 19 века. Известный геофизик-сейсмологи Робберт Маллет в течении 20 лет собирал данные об исторических землетрясениях и проводил натурные эксперименты. Он составил каталог мировой сейсмичности состоящий из 6831 землетрясений. По каждому их них приводились дата, местоположение, число толчков, возможное направление, продолжительности колебаний и их последствиях. Он предпринял экспедицию в Италию, по результатам которой 1862 издал двухтомник «Великое неаполитанское землетрясение 1857 года: основные принципы сейсмологических наблюдений». В этом сочинении, разбив пострадавший от землетрясения район на 4 зоны по характеру воздействия, Маллет тем самым ввёл первую шкалу интенсивности землетрясений.
Череда разрушительных землетрясений конца XIX и начала XX веков способствовала тому, что в странах Европы, России, США и Японии приступили к систематическим наблюдениям за землетрясениями. После стали понятны причины возникновения землетрясений[1].
В настоящее время ученые все еще не могут точно предсказать где и когда произойдет следующие землятресение. Но есть технологии которые позволяют узнать о землетрясении за несколько минут до основного толчка.
В некоторых странах, таких как Япония (одна из самых сейсмически активных стран) по специальным технологиям строятся дома, которые выдерживают большинство землетрясений. Для создания таких технологий проводились эксперименты на зданиях уменьшенного масштаба. Используя знания из разных материалов и по разному сконструированных, ставят на специальную платформу которая симулирует землетрясения. Но таким способом нельзя симулировать землетрясения разной силы на целом городе.
Из-за этого лучшим решением будет перенести все исследования и эксперименты в виртуальный мир. Где, в теории, можно моделировать целые города и даже страны. И при симуляции, можно собирать данные о поведении домов, дорог, урбанистики и даже визуально понаблюдать.
Целью дипломной работы является разработка инструмента для Unity, которое позволит загрузить данные с карты реального мира и работать с целыми городами, а также проводить симуляции землетрясений.
И в данной работе, будет минимально реализован функционал позволяющий, генерировать местность и участок города, создавать упрощенную версию землетрясения.
В рамках дипломной работы были поставлены следующие задачи:
• Рассмотрение существующих аналогов с их преимуществами и недостатками.
• Изучение и работа с API OpenStreetMap.
• Изучение математической базы землетрясения.
• Реализация инструмента для Unity. Основные модули: о Процедурная генерация города, о Генерация рельефа, о Упрощенная симуляция землетрясения.
В результате выполнения дипломной работы были достигнуты следующие цели:
• Опыт работы с API OpenStreetMap в связке с Unity.
• Рассмотрена математическая база землетрясений.
• Реализован функционал позволяющий работать с OpenStreetMap.
• Реализован алгоритм симуляции землетрясения.
• Реализован модуль, который позволяет процедурно генерировать рельеф местности при помощи OpenStreetMap и карт NASA.
• Реализован модуль позволяющий генерировать город либо участок города.
В будущем данную работу можно добавлять дополнительный функционал. Например: симуляция наводнений, ураганов, и тому подобные катаклизмы. Также, если довести до ума существующую версию программы, его могут использовать коммунальный службы, социологи, экологи, правоохранительные органы и тому подобные службы.
Код программного продукта и ВКР размещены по ссылке в GitLab: http://gititis.kpfu.m/ReAGajfutdinov/NaturalDisasterSimulator
1. Батыр С. К. Катастрофы в природе: землетрясения. Ridero, 2016. - 550 с.
2. Сейсмические волны [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.geo.mtu.edu/UPSeis/waves.html, свободный.
3. Shobha Bagai*, Parul Madaan, Tarun Khajuria. A Mathematical Model
for the Effect of Earthquake on High Rise Buildings of Different Shapes. DU Journal of Undergraduate Research and Innovation, Volume 2, Issue 1 pp 180-188, 2016. - Режим доступа:
http://joumals.du.ac.in/ugresearch/DU%20e-Journal%20-%20UG%20Res earch_files/DUJ4%20Vol%202%20Issuel/J%201.20.pdf, свободный.
4. Dr. G. P. Chandradhara. Earthquake effects on stmctures. [Электронный
ресурс]. - Режим доступа:
https://sjce.ac.in/wp-content/uploads/2018/01/EQ2-Earthquake-Effects.pd f, свободный.
5. Filip Pachla, Alicja Kowalska-Koczwara, Tadeusz Tatara, Krzysztof Stypula. The influence of vibration duration on the structure of irregular RC buildings. Bulletin of Earthquake Engineering, 2019. - Режим доступа:
https://link.springer.com/article/10.1007%2F s 10518-018-00546-4, свободный.
6. Шкала Рихтера [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.math.wichita.edu/~richardson/earthquake.html, свободный.
7. Карта OpenStreetMap [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://wiki.openstreetmap.org, свободный.
8. Хокинг, Джозеф. Unity — в действии. Мультиплатформенная разработка на C# : [рус.]. — 2. — СПб : Питер, 2016. — 336 с.
9. Торн, Алан. Искусство создания сценариев в Unity : [рус.]. - СПб : ДМК, 2016.-362 с.
10. Карты NASA [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://visibleearth.nasa.gov. свободный.