інформаційних систем | Картографічні джерела даних для ГІС | візуалізація моделей | Дистанційне зондування та сканування | системи позиціювання | Глобальна навігаційна система GNSS |

загрузка...
загрузка...
На головну

моделі рельєфу

  1. V етап. Синтез комп'ютерної моделі об'єкта.
  2. А) Моделі загального попиту
  3. Актуальні комунікаційні моделі ЗМІ.
  4. Актуальні комунікаційні моделі ЗМІ.
  5. Алгоритм моделювання. Характеристики кожного етапу
  6. Аналіз і оптимізація мережевої моделі
  7. аналіз моделі

Цифрове моделювання рельєфу як одна з важливих моделюють функцій геоінформаційних систем включає дві групи операцій, перша з яких обслуговує вирішення завдань створення моделі рельєфу, друга - її використання [2].

Цифрова модель рельєфу (ЦМР) - засіб цифрового представлення тривимірних просторових об'єктів у вигляді тривимірних даних, що утворюють безліч висотних відміток у вузлах регулярної або нерегулярної мережі.

Існує кілька способів і технологій створення ЦМР.  Множинність типів джерел вихідних даних про рельєф викликана, в свою чергу, різноманіттям способів отримання і організації первинних вимірювальних відомостей і їх похідних. Серед них геодезичні роботи і топографічна зйомка місцевості, стереофотограмметрічеськие обробка фототеодолітних, аеро- і космічних знімків, промірні роботи і ехолотування підводного рельєфу акваторій океанів і внутрішніх водойм, радіолокаційна зйомка рельєфу льодовикового ложа і небесних тіл. Різноманітні і вторинні джерела відомостей про рельєф, наприклад топографічні карти і плани.

Просторова організація вихідних даних про рельєф як безлічі опорних точок моделі (точок з відомими висотними відмітками) також різна. Їх розподіл може бути регулярним, структурним і хаотичним. З урахуванням технології отримання та попередньої обробки можна виділити системи висотних відміток рельєфу в випадково розташованих точках - вузлах нерегулярної мережі (одержуваних, наприклад, в результаті тахеометричної зйомки), в частково впорядкованих множинах точок (інженерні вишукування, ехолотування), в вузлах регулярних решіток (спеціальні види майданного нівелювання, цифрова фотограмметрична обробка, попередня обробка інших моделей), лінійно впорядковані множини точок, одержувані шляхом цифрования карт (обводом ліній або скануванням), повністю або частково впорядковані множини точок, які генеруються в процесі фотограмметричної обробки стереомодель місцевості. Таким чином, виділяються чотири типи вихідних множин:

1) нерегулярно розташованих точок;

2) нерегулярно розташованих точок, положення яких пов'язано зі структурою рельєфу (структурні лінії поля);

3) точок, регулярно розташованих уздовж ліній, слабо пов'язаних зі структурою поля (на изолиниях або профілях, наприклад галси попутного проміру);

4) регулярно розташованих точок (прямокутні, трикутні або шестикутні регулярні мережі).

Серед розмаїття джерел даних для моделювання рельєфу двом з них - картками та аерокосмічним матеріалами належить особлива роль масових джерел.

Відносно даних дистанційного зондування - матеріалів аеро- і космос'емок, зауважимо, що їх роль буде зростати, а частка і роль карти знижуватися. Цьому сприятимуть технологічні і технічні причини: зростання просторового дозволу систем сканера космічної зйомки (<1 м), широке поширення відносно недорогих і доступних цифрових фотограмметричних станцій, в тому числі на базі персональних комп'ютерів, поява принципово відмінного від стереофотограмметричного методу екстракції висот - интерферометрии, широко відомої в додатках до обробки радіометричних даних. Аерознімки широко використовуються для контролю якості і ступеня достовірності ЦМР. З щодо великомасштабної стереомодель аерознімків, прийнятої за умовно справжню, беруться контрольні точки зі значеннями висотних відміток, точність яких свідомо набагато вище, ніж у розроблюваної моделі.

Дані дистанційного зондування в цілому і процедури їх обробки не позбавлені недоліків. В умовах щільної міської забудови або високої заселеності (при стовідсотковій сомкнутости крон деревостану) отримана цифрова модель в істотній своїй частині буде відображати геометрію будівель і споруд або полога лісу і вимагати втручання оператора в автоматизований процес її побудови.

Таким чином, карта залишається основним джерелом даних для ЦМР, що вимагає більш детального її розгляду.

До картографічним джерел належать топографічні карти і плани, які використовуються для створення ЦМР суші, і морські навігаційні карти для ЦМР акваторій. Типова технологія генерації ЦМР заснована на цифрование горизонталей як основний її складової, а також висотних відміток і інших картографічних елементів, які використовуються для відображення рельєфу, із залученням даних по інших об'єктах карти (елементів гідрографічної мережі).

На сучасних загальногеографічних картах суші рельєф представлений композицією трьох засобів картографічної виразності з різною просторовою локалізацією елементів: системою изолиний (горизонталей, ізогипс), безліччю позначок висот і сукупністю точкових Внемасштабнимі, лінійних і майданних знаків, доповнюють зображення рельєфу горизонталями (знаки ярів і промоїн, сухих ділянок річок, обривів, бровок, зсувів, осипних ділянок, скель, карстових воронок, курганів, полою, льодовиків і так далі).

Як джерело даних для ЦМР, топографічна карта при всіх її достоїнствах, не позбавлена ??недоліків. Один з них пов'язаний із зображенням рельєфу горизонталями. По-перше, загальновідомо, що дві функції горизонталей - з'єднувати точки з однаковими висотами і служити засобом «правильного», «географічно достовірного» опису (передачі) форм рельєфу на карті - знаходяться в важко розв'язати протиріччя між собою. Звідси важливий практичний висновок, який випливає з аналізу дрібномасштабних загальногеографічних карт, що полягає в тому, що топографічні та інші карти суші масштабу 1: 500000 і дрібніше практично непридатні для створення ЦМР.

По-друге, як і будь-який інший елемент картографічного зображення, горизонталі проведені на ній з певною точністю, яка при інших рівних умовах (масштабі, методах зйомки або складання карти шляхом генералізації великомасштабних картографічних джерел) залежить від типу і морфології рельєфу. Наприклад, похибка зображення рельєфу на Плоскоравнінние місцевості в масштабі 1: 10000 з перетином горизонталей 1,0 м становить 25%.

Принципово важливо, що нормативними документами від початку зазначено, що карта в частині зображення рельєфу неравноточних; Проте неравноточних буде ЦМР, створена на її основі, з урахуванням похибок, що вносяться в процесі її аналого-цифрового перетворення, т. е. цифрования горизонталей і обробки отриманих записів при трансформації в одну з згадуваних вище типів моделей.

По-третє, крім основних топографічні карти містять додаткові і допоміжні горизонталі. Перші з них проводяться на половині висоти перетину і носять також назва полугорізонталей і з точки зору метричности аналогічні основним. Другі ж проводяться, згідно з інструкціями, на довільній висоті і, як правило, повинні бути надписані, в іншому випадку їх облік при побудові ЦМР неможливий.

По-четверте, топографічні карти позбавлені зображення рельєфу дна внутрішніх водойм, а також морських і океанічних акваторій. У більшості випадків формальний вихід з цієї ситуації полягає в тому, щоб привласнити акваторії висотну позначку урізу води, умовно вважаючи її «плоскої». З різних причин (разновременность створення окремих номенклатурних аркушів, похибки топографічних зйомок або грубі помилки укладачів) контур одного і того ж водойми може супроводжуватися різними оцінками урізу води; в цьому випадку виникає задача приведення дзеркала води до «горизонту».

Звідси загальна рекомендація до програмних засобів створення ЦМР: вони повинні підтримувати контроль геометричної коректності цифрових уявлень горизонталей, т. Е. Дотримання двох умов: 1) однойменні і різнойменні горизонталі не повинні перетинатися (зливатися, стосуватися); 2) кожна гоізонталь повинна бути замкнута на саму себе або кордон картографічного зображення (зазвичай, рамку карти). Дотримання першого з умов забезпечує відсутність складок (нахлестов) в запису горизонталі і злиття (торкання) різнойменних (сусідніх) горизонталей, другого - відсутність в них розривів.

Недоліки топокарт в частині зображення рельєфу горизонталями частково можуть бути компенсовані іншими графічними елементами, використовуваними для відображення елементів і форм рельєфу, що не виражаються в горизонталях з чисто графічним або змістовним мотивами. Наприклад, звід умовних знаків топографічних карт масштабу 1: 10000 містить більше 50 лінійних і точкових знаків. Частина з них - висотні позначки, позначки урізу води, знаки ярів із зазначенням їх глибини, обривів, карстових воронок і інших природних утворень, а також ряду штучних форм рельєфу - дійсно здатні істотно поліпшити загальну метричну характеристику рельєфу і підвищити точність створюваної моделі шляхом її обліку в структурних ЦМР. Навпаки, вкрай схематичний малюнок високогірних форм рельєфу, що включає льодовики, снежники, знаки скель і скелястих обривів з фрагментами горизонталей, унеможливлює створення на ці ділянки кондиційної ЦМР, вимагаючи залучення некартографіческого першоджерела, наприклад аерознімка.

Точність як одна з важливих характеристик якості моделі може бути оцінена її відповідністю умовно істинного «оригіналу», що ґрунтується на контролі точності ЦМРпо вибірковим оцінками їх середньоквадратичних похибок якості.

Типи цифрових моделей рельєфу. Зазвичай первинні дані з використанням тих чи інших операцій приводяться до одного з двох найбільш широко поширених уявлень поверхонь (полів) в ГІС: растровому поданням (моделі) і моделі TIN.

Растрова модель просторових даних - розбиття простору (зображення) на далі неподільні елементи (пікселі) - стосовно ЦМР позначає матрицю висот: регулярну (зазвичай квадратну) мережу висотних відміток в її вузлах, відстань між якими (крок) визначає її просторову роздільну здатність. Саме такими є ЦМР, створювані національними картографічними службами багатьох країн.

Модель TIN ілюструється як нерегулярна трикутна мережу (Triangulated Irregular Network) з висотними відмітками в її вузлах (рис. 17.1).

Мал. 17.2. тривимірна модель
Мал. 17.1. модель TIN
 Подальший розвиток цифрового моделювання рельєфу зв'язується з новими тривимірними моделями просторових даних, відомими поки лише в експериментах і небагатьох реалізаціях в комерційних програмних засобах ГІС. Ці моделі засновані на тривимірних розширеннях «планиметрических» двомірних моделей. До них належать два типи моделі: модель об'ємних пікселів - «вокселов» (тривимірне розширення растрової моделі даних) і тривимірне розширення моделі TIN - тетраедричних модель.

Обидва типи «істинно-тривимірних» моделей здатні описувати не тільки поверхні, але і тіла, запозичуючи підходи і алгоритми так званого «твердотільного моделювання» в комп'ютерній графіці. Відомі приклади їх використання в геології, геофізики, маркшейдерії як інструменту «геометризації надр».

Створення ЦМР і перерахунок їх з одного виду в інший базується на використанні математичного апарату. Від правильного його застосування залежить не тільки адекватність побудованої моделі, а й оптимальність витрат ресурсів машинної пам'яті і часу обчислення.

Тривимірне представлення рельєфу (Рис. 17.2) у вигляді светотеневого або нитяного (каркасного) зображення (блок-діаграми) - ще одна з широко поширених функцій обробки ЦМР. В основі побудови таких зображень, заснованих на уявленні ЦМР моделлю TIN, лежать алгоритми комп'ютерної графіки, що дозволяють проблему видалення невидимих ??поверхонь при формуванні тривимірних графіків ііх проектуванні на площину.

 



перетворення даних | Математико-картографічні моделі
загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати