Progetto per la realizzazione di un simulatore di territorio con generazione dinamica ed in tempo reale di profili altimetrici con curve di livello e differenziazione cromatica e sistema di simulazione piogge e movimento dei fluidi sul suolo.

Introduzione
Questo progetto prevede l’utilizzo di applicazioni di visualizzazione 3D per insegnare concetti di scienze della terra, attraverso la costruzione di una sabbiera interattiva/dinamica capace di generare sistemi di topografia virtuale e simulatori di acqua creati utilizzando un circuito chiuso di una telecamera Microsoft Kinect 3D, un  potente software di simulazione Sabbiera a realtà aumentatae visualizzazione, e un proiettore. La realtà aumentata risultante (AR)-sandbox consente agli utenti di creare modelli di topografia modellando sabbia vera, che viene poi aumentata inSimulatore di territorio in realtà aumentata tempo reale da una mappa di elevazione colorata con colori e gradienti diversi a seconda dell’altezza, dalle linee topografiche e dai movimenti simulati dell’acqua sul territorio. Il sistema insegna concetti geografici, geologici e idrologici come il modo di leggere una cartina topografica, il significato di linee di contorno, bacini, bacini, dighe, ecc. Il simulatore dei fluidi integrato è tra i più avanzati oggi esistenti, la simulazione del flusso d'acqua avviene in base al set Saint-Venant di equazioni delle acque basse, che sono una versione integrata profondità del set di equazioni di Navier-Stokes, che regolano il flusso di fluido e che viene eseguito in background in tempo reale usando un'altra serie di GLSL shaders. La simulazione è un secondo ordine esplicito con accurata evoluzione temporale del sistema iperbolico di equazioni differenziali parziali, capace di utilizzare la sabbia reale come superficie virtuale come elementi di condizione del contorno del bacino dei fluidi. La simulazione viene eseguita in modo tale che l'acqua scorre esattamente alla velocità reale assumendo un fattore di scala 1:100, a meno che la turbolenza del flusso non costringe a troppi passaggi di integrazione per la scheda grafica utilizzata.

Descrizione
Il progetto prevede la realizzazione di una sandbox rettangolare (scatola di sabbia) delle dimensioni di 1 metro per 75 cm, ripiena di ca. 100kg di sabbia bianca finissima ed illuminata da un videoproiettore a proiezione asimmetrica con un sistema di rilevazione 3D capace di rilevare le differenze di livello tra la base del contenitore ed il top-level superiore della sabbia. In fase iniziale la sabbia viene distribuita con altezzza uniforme pari a circa 10cm che corrisponde al livello 0 (zero) slm (0 metri sul livello del mare). A seguito della calibrazione il sistema sarà in grado di simulare con il semplice movimento della sabbia effettuato dagli utenti, il territorio ricostruito su mappa altimetrica con una differenziazione cromatica ed il disegno delle curve di livello. Il software utilizzato di tipo open source è integrato inoltre con un simulatore di pioggia capace di attivarsi semplicemente oscurando (come se ci fosse una nuvola) il raggio di luce del videoproiettore sulla sabbia. Grazie a questo stratagemma, si può simulare il passaggio di veloci sistemi temporaleschi piuttosto che la presenza in una data zona di un sistema di precipitazioni di particolare intensità come ad esempio le bombe d’acqua.

Si riporta un video dimostrativo