ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 17.05.2019
Просмотров: 5957
Скачиваний: 3
41
Рис.29. Растровое моделирование для выбора наилучшего пути для трубопровода
(Дзержинский район Минской области)
Вопросы для самопроверки:
1. Перечислите примеры поверхностей географических характеристик, по-
строение которых выполняется с помощью растровой модели в ГИС.
2. Какие виды анализа выполняются после построения поверхностей геогра-
фических характеристик?
3. Перечислите виды анализа, которые выполняются в практике решения гео-
графических задач с помощью растровых моделей.
4. Какие функции включаются в ГИС для анализа растровой модели поверхно-
сти?
5. Какие географические задачи решаются с помощью интерполяции растра?
6. Какие географические задачи решаются с помощью реклассификации рас-
тра?
7. Какие географические задачи решаются с помощью картирования плотно-
сти по растру?
8. Какие географические задачи решаются с помощью картирования рас-
стояний по растру?
3.4. Цифровая модель рельефа
Оценка рельефа территории позволяет лучше визуально определить
взаимное расположение объектов, оценить их взаимосвязь и проанализи-
ровать влияние перепадов высот на объект диагностики. В этой связи в
ГИС для более наглядного представления высотных отметок местности
выполняется построение цифровой модели рельефа (ЦМР) (англ.
DEM - Digital Elevation Model). Основой для построения ЦМР могут
создан в pdfFactory Pro пробной версии
42
быть: топографическая карта, набор связанных высотных отметок, кос-
мический снимок, стереопара, наземная геодезическая съемка.
Однако, использование для получения модели рельефа специально
проводимой для этого наземной геодезической съемки, даже с примене-
нием самых современных технологий типа GPS, довольно непрактично,
и может играть только вспомогательную роль в редких ситуациях. Ис-
пользуемый чаще всего способ цифрования бумажных карт (или приоб-
ретения их уже в цифровых векторных форматах) и последующего по-
строения по изолиниям рельефа и отметкам высот регулярной модели
рельефа способом интерполяции широко доступен в ГИС. При этом есть
возможность построения рельефа достаточно качественного, с учетом
всей имеющейся информации, например, положения тальвегов, хребтов,
априорно плоских поверхностей типа озер — то есть линий или участ-
ков, через которые не нужно интерполировать.
Очень часто для получения цифровых моделей рельефа сегодня
применяется цифровая фотограмметрия по стереопарам аэро- или кос-
мических снимков. В целом, сегодня этот подход как доступный (при на-
личии исходных материалов) для широкого диапазона масштабов, так и
допускающий высокую степень автоматизации и позволяющий получать
высокоточные результаты, можно признать одним из наиболее привлека-
тельных. Еще недавно такие фотограмметрические методики реализовы-
вались исключительно на очень дорогих и мощных компьютерах класса
UNIX рабочих станций. Сегодня же вполне эффективные решения дос-
тупны на персональном компьютере с Windows NT. Примером мощных
систем промышленного уровня на рабочих станциях, рассчитанных на
массовое производство ЦМР и ортотрансформированных снимков, явля-
ется модуль OrthoMAX к системе ERDAS Imagine.
В качестве широко доступных материалов для построения моделей
рельефа методами современной цифровой фотограмметрии могут слу-
жить обычные аэрофотоснимки, снимки, сделанные кадровой цифровой
фотокамерой, некоторые виды космических фотоснимков (например, по-
лученные камерами МК-4 или ТК-350), а также (и это нередко предпоч-
тительнее из-за возможности получения свежих оперативных съемок по
цифровым космическим снимкам, образующим стереопары) француз-
ские снимки со спутников SPOT. Но особенно хорошие перспективы
имеет применение космических цифровых съемок сверхвысокого про-
странственного разрешения со спутника IKONOS американской компа-
нии Space Imaging.
Совершенно особые возможности для построения ЦМР открывает
использование радиолокационных космических съемок радаром с синте-
создан в pdfFactory Pro пробной версии
43
зированной апертурой. Имеются в виду спутники серии ERS (Европа) и
RADARSAT (Канада). При обработке данной информации можно ис-
пользовать стереопары и строить рельеф на основании автоматического
нахождения соответствующих точек на снимках и измерении параллакса,
подобно тому, как это делается в обычной цифровой фотограмметрии. С
другой стороны, можно использовать полные данные съемки с фазой
сигнала. Разворачивая эту фазу методами радарной интерферометрии,
получается исключительно точная модель рельефа, с принципиально
достижимой точностью порядка длины волны сигнала, то есть в единицы
– десятки сантиметров.
ЦМР может храниться как в виде растровой (GRID), так и в виде
векторной (TIN) модели данных. Выбор типа представления ЦМР опре-
деляется задачами ГИС. Далее на модель может быть наложен космиче-
ский снимок.
Если для отображения рельефа используется регулярная сетка, то
описание местности производится с помощью регулярной сетки с рав-
ными промежутками между ячейками (растровая ЦМР). При растровом
представлении ЦМР для каждой точки растра определяются значения
высот. Растровому методу свойственны эффекты усреднения и «размы-
вания», поэтому при работе с крупными масштабами его применение ог-
раничено. Но использование растрово-сетчатого представления местно-
сти обеспечивает легкость обработки и хранения данных, применение
простых и легко автоматизируемых методов создания уровней детализа-
ции, что важно для быстрой визуализации больших объемов данных.
TIN (Triangulated Irregular Network) дает лучшее представление
рельефа в случае сильнопересеченной местности. Но TIN-модель трудно
обновлять. Каждое изменение рельефа моделируемой территории обыч-
но влечет за собой необходимость заново развивать всю сеть. Другая от-
рицательная черта TIN — чрезмерная сложность создания уровней дета-
лизации. Вследствие этого, визуализация в режиме реального времени на
основе TIN — представления затруднена, рис.30.
создан в pdfFactory Pro пробной версии
44
Рис.30. Фрагмент триангуляционной сети поверхности
Дзержинского района Минской области
Знание ЦМР дает возможность учитывать смещение за счет рельефа
при съемке и производить ортотрансформирование аэрофотоснимков,
выполнять построение трехмерных моделей местности, решать наборы
географических задач, связанных с эрозионными процессами, строитель-
ством, прокладкой трубопроводов и т.д.
Например, для оценки технического состояния магистрального неф-
тепровода на о.Сахалин [26] ЦМР была восстановлена из топоосновы на
основе метода обратных взвешенных расстояний первоначально с нане-
сением изолиний, урезов воды и высотных отметок, а затем с нанесением
нефтепровода, ЛЭП, дорог, других трубопроводов. На ЦМР был наложен
космический снимок LANDSAT-7. Образец фрагмента цифровой модели
рельефа Дзержинского района с драпировкой космоснимком Landsat-7
ETM+ (2001 г.) показан на рис.31.
создан в pdfFactory Pro пробной версии
45
Рис.31. Фрагмент цифровой модели рельефа Дзержинского района Минской области
с драпировкой космоснимком Landsat-7 ETM+ (2001 г.)
Вопросы для самопроверки:
1. Какие материалы являются основой для построения ЦМР?
2. Назовите преимущества способа цифровой фотограмметрии для построе-
ния ЦМР в сравнении с другими методами.
3. Приведите пример мощной системы промышленного уровня, которая рас-
считана на массовое производство ЦМР и ортотрансформированных
снимков.
4. Перечислите широко доступные материалы для построения моделей рель-
ефа методами современной цифровой фотограмметрии.
5. В чем заключаются преимущества использования радиолокационных косми-
ческих съемок радаром с синтезированной апертурой для построения
ЦМР?
6. В каких моделях данных может храниться ЦМР?
7. Перечислите преимущества и недостатки растрового представления
ЦМР.
8. Перечислите преимущества и недостатки представления ЦМР с использо-
ванием TIN-модели данных.
9. Какие наборы географических задач позволяет решать построение ЦМР?
3.5. Цифровая модель местности
Цифровая модель местности (ЦММ) (англ. DTM — digital ter-
rain model) цифровое представление характеристик местности, которая
включает модели высот, уклонов, аспектов и экспозиций склонов, систе-
му тальвегов и другие атрибуты местности. Обычно ЦММ является про-
изводной от цифровых моделей рельефа, рис.32.
создан в pdfFactory Pro пробной версии