Sviluppo di un'applicazione per la visualizzazione di campi scalari 2D

Abstract

In un contesto caratterizzato dalla crescente disponibilità di dati scientifici e territoriali, la visualizzazione efficace dei campi scalari bidimensionali rappresenta una necessità fondamentale. Questa tesi documenta la progettazione e l'implementazione di un'applicazione software dedicata alla visualizzazione interattiva di dati raster, importati da formato ASCII Grid, arricchiti da sovrapposizioni geospaziali provenienti da file GeoCSV. Sviluppato in linguaggio C++17, il progetto si fonda su uno stack tecnologico che integra SFML per la gestione del contesto grafico, OpenGL per il rendering e Dear ImGui per la creazione di un'interfaccia utente. L'architettura del software è stata progettata per massimizzare l'efficienza computazionale: il rendering della heatmap è delegato interamente alla GPU tramite l'utilizzo di texture in floating point e fragment shader. Questo approccio ibrido consente la manipolazione in tempo reale delle scale cromatiche (colormap) e del filtraggio dei valori (clamping), garantendo fluidità anche con dataset ad alta risoluzione. Parallelamente, il sistema gestisce il parsing e il rendering di primitive geometriche complesse (punti, linee, aree), offrendo funzionalità di styling dinamico basato sugli attributi dei dati. Per assicurare un'interazione ottimale, è stato implementato un meccanismo di interrogazione spaziale (picking) basato su strutture dati R-tree (libreria Boost.Geometry), che permette di selezionare e identificare le entità geospaziali con latenza pressoché nulla. Il risultato finale è uno strumento modulare e performante, che dimostra l'efficacia dell'accelerazione hardware e delle tecniche di indicizzazione spaziale nell'analisi di dati geospaziali complessi.

In a context characterized by the growing availability of scientific and territorial data, the effective visualization of two-dimensional scalar fields is a fundamental necessity. This thesis documents the design and implementation of a software application dedicated to the interactive visualization of raster data, imported from ASCII Grid format, enriched with geospatial data overlays from GeoCSV files. Developed in C++17, the project is based on a technology stack that integrates SFML for graphics context management, OpenGL for rendering, and Dear ImGui for user interface creation. The software architecture has been designed to maximize computational efficiency: heatmap rendering is delegated entirely to the GPU through the use of floating point textures and fragment shaders. This hybrid approach allows real-time manipulation of color scales (colormaps) and value filtering (clamping), ensuring fluidity even with high-resolution datasets. At the same time, the system manages the parsing and rendering of complex geometric primitives (points, lines, areas), offering dynamic styling capabilities based on data attributes. To ensure optimal interaction, a spatial query (picking) mechanism based on R-tree data structures (Boost.Geometry library) has been implemented, allowing geospatial entities to be selected and identified with virtually zero latency. The end result is a modular, high-performance tool that demonstrates the effectiveness of hardware acceleration and spatial indexing techniques in the analysis of complex geospatial data.