A digital botanical garden: using interactive 3D models for visitor experience enhancement and collection management

Abstract

[EN] Botanical gardens are important spots in urban spaces, both for researchers and for many different kinds of public. Conveying scientific information by means of an attractive digital product, on a pre- or post-visit experience, is a way of captivating the public, especially the younger generation, to the relevance of those gardens as repositories of knowledge and for conservation of plant species diversity. This approach also facilitates communication with the general public and access to historical data. On the other hand, bringing the garden to the desktop of researchers and managers can be an advantage, not only for an overview of the status quo but also in spatial planning matters. This paper describes the production of a 3D dynamic model of the Tropical Botanical Garden in Lisbon on top of a Geographic Information System (GIS). Its development included creating a spatial database to organise data originating from a variety of sources, the three-dimensional (3D) modelling of plants, buildings and statues, the creation of web pages with historic and contextual information, as well as the publication of a number of interactive 3D scenes. Several software packages were used, and the final outputs were published in ArcGIS Online to be explored by the public and researchers (link provided at the end of the text). The data are organised in a database, and most 3D modelling tasks are procedural through Computer Generated Architecture (CGA) rules. Thus, updating information or 3D models can be done without having to repeat all steps, an important feature for a dynamic botanical garden. Challenges and solutions are also addressed, providing a constructive contribution to the further implementation of similar experiences in other botanical gardens. According to a user survey carried out, the realism of the representation and the possibility of easily retrieving information from the objects are the most positive aspects of the project. Highlights:

A virtual 3D model of a botanical garden was built based on a GIS with plants botanical information and buildings, statues and other assets historical information. The height and crown diameter of individual trees were determined from watershed operations on aerial LiDAR data. Statues were modelled photogrammetrically. Buildings were modelled procedurally using CGA rules. Users found realism and information access to be the most positive points. The way of data organisation and the elaborated modelling rules make the product easily extendable for new data and objects.

[ES] Los jardines botánicos son enclaves importantes en los espacios urbanos, tanto para los investigadores como para diferentes tipos de público. Transmitir la información científica mediante un producto digital atractivo, en una experiencia previa o posterior a la visita, es una forma de transmitir al público, especialmente a los más jóvenes, la relevancia de esos jardines como repositorios de conocimiento para la conservación de la diversidad de las especies vegetales. Este enfoque también facilita la comunicación con el público en general y el acceso a los datos históricos. Por otro lado, un acceso virtual del jardín tanto de los investigadores como de los gestores supondría una gran ventaja, no sólo para tener una visión global del estado actual, sino también para cuestiones referentes a la planificación territorial. El presente trabajo describe la producción de un modelo dinámico 3D del Jardín Botánico Tropical de Lisboa sobre un Sistema de Información Geográfica (SIG). Su desarrollo incorpora una base de datos espacial que organiza los datos procedentes de diversas fuentes, la modelización 3D de la vegetación, edificios y estatuas, páginas web con información histórica y contextual, así como la publicación de una serie de escenas interactivas en 3D. Para ello, se utilizaron varios programas informáticos y los resultados finales se publicaron en ArcGIS Online para que el público y los investigadores pudieran explorarlos (el enlace se proporciona al final del texto). Los datos se organizan en una base de datos y la mayoría de las tareas de modelado en 3D son procedimentales mediante reglas de Computer Generated Architecture (CGA). De este modo, la actualización de la información o de los modelos 3D puede realizarse sin tener que repetir todos los pasos, lo cual es importante para un jardín botánico dinámico. Con esta investigación se abordan retos y soluciones, contribuyendo de forma constructiva a la puesta en práctica de experiencias similares en otros jardines botánicos. Según una encuesta realizada a usuarios relacionados con los jardines botánicos, el realismo de la representación y la posibilidad de recuperar fácilmente la información de los objetos son los aspectos más positivos del proyecto.