За последние несколько лет картография стала одним из тех прикладных применений компьютерных технологий, которые стали широко использоваться в жизни обычных людей. Системы GPS-навигации почти в каждом автомобиле, актуальная справочная информация в компьютерных картографических системах, гео-тэги в фотоснимках, социальные сервисы с учётом местоположения участников, GPS-приёмники, компасы и акселерометры в телефонах — всё это казалось фантастикой ещё каких-то лет десять назад! Тем не менее компьютерные картографические технологии всё ещё лишь в начале своего пути, и, вполне возможно, сейчас они находятся на пороге революции, весьма схожей с той, которая произошла в области компьютерной графики в середине 90-х, когда главным направлением развития видеопроцессоров стали динамические трёхмерные изображения. Как и тогда, речь идёт о качественных трёхмерных изображениях, только на этот раз — картографических.

Одним из предвестников наступающей революции стала шведская компания С3 Technologies — дочернее предприятие компании Saab AB, работающей в области авиастроения, аэрокосмического и военного оборудования и электроники. Коллектив С3 Technologies разработал технологию построения высокодетализированных трёхмерных моделей городов, взяв за основу военную технологию, используемую в системах наведения ракет на цели.

Идея построения трёхмерных изображений в компьютерных картографических системах отнюдь не нова, однако в популярных сервисах, вроде Google Earth, используются довольно примитивные технологии — на созданную чаще всего вручную трёхмерную модель «натягиваются» текстуры, полученные из разных источников — аэрофотосъёмки, любительских снимков и др. Как правило, созданием таких моделей занимаются энтузиасты, имеющие как разные цели, так и различный уровень подготовки. В итоге смоделированное подобным образом трёхмерное отображение местности является, скорее, аттракционом, чем инструментом с высоким уровнем достоверности.

Технология построения трёхмерных картографических изображений С3 Technologies практически исключает ручную работу. Для сбора информации используются самолеты, оборудованные системами высокоуровневых цифровых зеркальных камер. Четыре камеры, расположенные по направлению сторон света, снимают изображение земной поверхности под некоторым углом. Другие камеры, число которых не называется, расположены под точно вымеренными углами; они делают перекрывающиеся снимки поверхности в таком количестве, которого достаточно для создания трёхмерных моделей. Последняя операция осуществляется с помощью созданного специалистами С3 программного решения, которое сравнивает перекрывающиеся области снимков, определяя глубину объектов подобно механизму стереоскопического зрения мозга человека, и автоматически создаёт высокодетализированные трёхмерные объекты.

В отличие от Google Earth, трёхмерные картографические изображения, выполненные по технологии компании C3, содержат абсолютно все объекты, имеющиеся в месте съёмки — здания, деревья, элементы ландшафта и др., а не только те, которые пожелают создать энтузиасты или профессионалы. При этом разрешение изображения также впечатляет — по словам C3, каждому пикселю соответствует не более 15 см поверхности снятых объектов. Качество создаваемого трёхмерного рельефа настолько великолепно, что неосведомлённому человеку его сложно отличить от настоящих аэрофотоснимков.
Трёхмерные модели миланской соборной площади, выполненные в Google Earth (верхний скриншот) и сервисе Nokia Maps, использующем одну из ранних версий технологии С3 (нажмите на картинку для просмотра изображений большего размера):

Стоит отметить, что в арсенале Google также имеется технология сканирования информации о трёхмерном устройстве пейзажей. Для этого компания применяет лидары (от англ. LIDAR — Light Identification, Detection and Ranging) — лазерные сканеры, принципом своего действия повторяющие радар. Эту технологию Google активно использует, например, для сбора ландшафтной информации для режима Street View — просмотра фотоснимков городских пейзажей, сделанных с поверхности земли.

Профессор Авид Захор (Avideh Zakhor), руководивший разработкой лидарной технологии, используемой Google, в интервью Technology Review отмечает, что каждая из технологий имеет свои преимущества, и говорить о том, что одна из них станет доминирующей, пока преждевременно.

«Преимущество технологии С3, использующей лишь растровые изображения, заключается в том, что она гораздо дешевле лидарного сканирования с воздуха, требующего использования мощных лазерных сканеров, — говорит Захор. — Теоретически, используя растровые снимки, в пределах одинакового бюджета технология C3 позволит создать модель большей площади земной поверхности». Тем не менее профессор считает лидарную технологию более точной: «При использовании исключительно растровых изображений вам обязательно придётся корректировать результат в тех местах, где ПО допустит ошибку. И главный вопрос — насколько объёмных ручных правок требует технология С3».

По словам самой C3, уровень автоматизации достигает показателя в 98% всего времени, занимаемого процессом создания трёхмерных моделей из набора фотоснимков. В компании рассказывают, что её ПО компьютерного видения достаточно эффективно, чтобы после него оставалась необходимость лишь в минимальных и незначительных исправлениях, отмечая, что с учётом необходимости создания трёхмерной модели всей поверхности Земли стоимость и скорость сбора и обработки данных играют ключевую роль. В течение одного часа полёта на высоте 500 м самолёт, оборудованный камерами С3, способен отснять около 100 кв. км земной поверхности. Компания предусмотрела возможность размещения камер не только на самолётах, но и на транспорте, передвигающемся по поверхности планеты — автомобилях, катерах и даже сегвеях. Более того, в С3 также поработали над адаптацией своей технологии, позволяющей получать трёхмерные модели интерьеров зданий, которые могут быть встроены непосредственно в трёхмерные карты, обеспечивая виртуальному путешественнику возможность «зайти» внутрь того или иного строения.

После триумфальной демонстрации технологии на выставке CES 2011 в начале этого года С3 лицензировала ранние версии своих трёхмерных моделей некоторых крупных городов мира компаниям Nokia, которая использует их в сервисе Nokia Maps (вот, например, //www.ixbt.com/click/?c=53616c7465645f5f472430ea089f9d1a01b9069871e63ccc5caf14d80a13fe4a4a6670cde305a029d738cb4674d6dbcd9d1af9202b20064a2ddca7642db4ef95c2427dbb832033691ed52a428e2bd965464d2d81d8cb2ec0d83df6d88956fbc2fdf85c26bfa21372d51d890b055097d7&h=c852cd4e8906d81bce4350b573c3387162b7701cссылка для обзора трёхмерной модели миланского городского пейзажа, изображённого на скриншоте, приведённом выше), и Yell. Неудивительно, что очевидная перспективность технологии C3 вызвала интерес и у главных игроков рынка. Уже в июле этого года стало известно, что Saab AB продала свою часть в С3 неизвестному покупателю, заплатившему за 57,8% её акций около 150 млн. долларов. Веб-сайт Nyteknik.se со ссылкой на собственный источник в Saab AB тогда сообщил о том, что С3 приобрела компания из «западного мира» — это позволило наблюдателям очертить список возможных покупателей, способных выложить за подобную технологию около четверти миллиарда долларов: Google, Apple, Microsoft. В конце октября веб-сайт 9to5mac.com сообщил о том, что покупателем C3 стала Apple. По сведениям 9to5mac.com, бывшие руководители С3 Technologies — исполнительный директор Маттиас Астром (Mattias Astrom), финансовый директор Кьелл Седерстранд (Kjell Cederstrand) и ведущий менеджер по продуктам Людвиг Эмгард (Ludvig Emgard) — теперь работают на подразделение Apple, занимающееся разработкой мобильной операционной системы iOS. Все они вместе с большинством других сотрудников С3 Technologies, как и ранее, работают в Швеции в составе группы Apple, получившей название Sputnik.

Apple за последние годы неоднократно демонстрировала намерения создать собственный картографический сервис. В настоящее время в её операционных системах и других программных продуктах используются карты Google, однако возможности Apple сейчас позволяют создать собственный картографический сервис, который решит сразу две задачи: во-первых, он предоставит Apple возможность создания карт в соответствии со своими требованиями, а во-вторых, станет мощным шагом в борьбе с главным конкурентом — Google.

Впервые подобные планы Apple стали очевидны в 2009 году, когда она приобрела компанию Placebase, поддерживавшую собственный картографический сервис, аналогичный Google Maps. Годом позже стало известно о приобретении Apple компании Poly 9, которая занималась разработкой кроссплатформенного веб-сервиса, который должен был предоставить возможность использования трёхмерной модели Земли непосредственно в браузере, без необходимости загрузки и установки дополнительного ПО. В 2010 году также стало известно о том, что Apple использует в собственных картографических сервисах собственные базы данных о различных объектах, хотя сами карты по-прежнему берутся из Google Maps.

Ещё одним свидетельством серьёзности намерений Apple могут послужить рекрутинговые объявления на сайте компании, замеченные уже в нынешнем году: ей требовались дополнительные разработчики приложения Maps для iOS, имеющие опыт разработки соответствующих пользовательских интерфейсов. Потенциальные новые сотрудники должны в сотрудничестве с группой пользовательских интерфейсов компании работать над созданием инновационных функций iOS, а целью работы является «радикальное улучшение методов взаимодействия человека с картами и геолокационными сервисами».

Кроме того, в Сети неоднократно появлялись свидетельства работы Apple над созданием собственного решения для пошаговой навигации, а американское патентное ведомство приняло от компании заявки на ряд изобретений в области дополненной реальности. Не стоит также забывать об успехе дебютировавшего в iPhone 4S персонального помощника с голосовым интерфейсом Siri, способного стать одной из ключевых особенностей собственного картографического сервиса Apple. Такой внушительный набор «картографических активов» не оставляет сомнений, что Apple вполне по силам создать собственный сервис, радикально отличающийся от привычных нам компьютерных карт. Вполне возможно, дебют его состоится уже в следующем году — в составе операционной системы iOS 6. Во время выставки CES 2011 представители C3 демонстрировали отображение трёхмерных пейзажей на iPad первого поколения, и вычислительной мощности этого планшета для просмотра таких карт оказалось вполне достаточно.

Картографические сервисы становятся одним из самых мощных и востребованных источников информации, позволяющих пользователям эффективно искать и, наоборот, продвигать те или иные варианты, привязанные к географии — например, магазины, туристические объекты и др. Разумеется, в отечественных реалиях в силу ряда причин это заметить пока непросто, однако набивший оскомину пример по-прежнему актуален: поиск подходящего ресторана поблизости, ознакомление с его меню, поиск информации о блюдах из меню в интернете, отзывы посетителей о качестве блюд и обслуживания в этом ресторане, резервирование столика и заказ блюд — всё это уже стало обычным делом для миллионов пользователей смартфонов.

Технология C3 почти наверняка вскоре получит достойных конкурентов или, по крайней мере, будет повторена — та же Google постоянно работает над улучшением качества трёхмерных моделей. А если ещё немного помечтать, то можно представить себе трёхмерные сканеры, которые могут использоваться самими пользователями для сбора информации для картографических сервисов, — это поможет получить модели тех мест, которые в планы владельцев сервисов пока не входят. В любом случае, компьютерная картография всё больше срастается с окружающей реальностью, и уже не за горами те времена, когда весь мир будет за экраном нашего компьютера.