Wesołego Alleluja życzy redakcja portalu gisplay.pl

wielkanoc kurczaki

Numeryczny Model Terenu

Numeryczny Model Terenu definiuje się jako "numeryczną reprezentację powierzchni terenowej, utworzonej poprzez zbiór odpowiednio wybranych punktów leżących na tej powierzchni oraz algorytmów interpolacyjnych umożliwiających jej odtworzenie w określonym obszarze"  [Gaździcki 1990].

Idealne odtworzenie powierzchni terenu przez model nie jest możliwe, ponieważ ze względów ekonomicznych, czasowych i wielkości zbiorów danych, nie da się pomierzyć ani wyrazić całej złożoności powierzchni terenu.

Podstawowymi problemami związanymi z numerycznym modelem terenu są:

  • problem odpowiedniego doboru charakterystycznych punktów powierzchni (ang. sampling problem) w celu uzyskania jak najlepszego efektu przy minimalizacji ilości danych,
  • problem odtworzenia (przedstawienia) powierzchni na podstawie istniejących danych (ang. representation problem).

W praktyce podstawowe znaczenie mają dwa modele:

  • Model GRID - regularny w postaci siatki kwadratów uzupełnione charakterystycznymi punktami i liniami szkieletowymi 
  • Model TIN - w postaci nieregularnej siatki trójkątów.

Model GRID

Model oparty jest na siatce kwadratów, której punkty węzłowe posiadają określone wysokości powierzchni terenowej. Struktura taka jest wyjątkowo łatwa do przetwarzania, zabiera bardzo mało pamięci, a algorytmy używane do modelowania terenu są stosunkowo proste. Im gęstsza siatka zostanie zastosowana tym otrzymany model będzie dokładniejszy. Zwiększając gęstość siatki prowadzi jednak do sytuacji, że jest ona również zwiększana w miejscach o małym urozmaiceniu terenu, powodując tym samym znaczny wzrost nic nie wnoszących danych. Rozwiązaniem jest uzupełnienie struktury o punkty charakterystyczne i linie szkieletowe lub zastosowanie siatki o strukturze hierarchicznej dostosowującej gęstość do stopnia skomplikowania rzeźby. Wysokości w punktach węzłowych mogą pochodzić bezpośrednio z pomiaru (bezpośredniego lub fotogrametrycznego) lub być wyznaczane z innych modeli powierzchni terenowych.

Model TIN

Nieregularna sieć trójkątów powstaje głownie jako efekt bezpośrednich pomiarów terenowych, gdzie cały zakres opracowania zapełnia się trójkątami opartymi o punkty pomiarowe. Ponieważ w tych modelach wykorzystywane są wszystkie punkty charakterystyczne model jest stosunkowo dokładny. Do tworzenia siatki trójkątów najczęściej wykorzystywana jest triangulacja Delaunay'a. Trójkąty tworzone są w ten sposób aby żaden z punktów nie należących do niego nie był położony wewnątrz okręgu opisanego na trójkącie. Ilustrację zasady przedstawiono na poniższym rysunku.Istotą TIN jest np. przechowywanie oryginalnych danych pomiarowych podczas gdy w modelu grid wysokości w punktach węzłowych przeważnie są już interpolowane.

Tworzenie NMT

Dane do stworzenia numerycznego modelu terenu uzyskiwane są przede wszystkim z trzech źródeł:

  • pomiarów bezpośrednich,
  • pomiary fotogrametryczne,
  • digitalizacji istniejących map.

Niekiedy wykorzystuje się również altimetrię radarową lub laserową, dla modeli geologicznych wiercenia lub pomiary sejsmiczne.

Bezpośrednie pomiary terenowe

Pomiary bezpośrednie charakteryzują się wysoką dokładnością, a punkty wysokościowe (pikiety) w łatwy sposób są wprowadzane do systemów informatycznych. Pomiary te są jednak pracochłonne i kosztowne. Na ich podstawie otrzymuje się model nieregularny. Przy pozyskiwaniu punktów należy zwracać uwagę na to, by dobrze charakteryzowały powierzchnię terenu.

Pomiary fotogrametryczne

Za pomocą instrumentów fotogrametrycznych lub zaawansowanych programów komputerowych możliwe jest automatyczne pozyskiwanie wysokości na zbudowanym modelu. Najczęściej wysokości są pozyskiwane na siatce prostokątów lub kwadratów. Ponieważ w ten sposób pozyskiwane wysokości nie oddają w pełni złożoności form terenowych można zastosować automatyczne zagęszczanie siatki przy dużych zmianach wysokości. Przy interwencji operatora możliwe jest pozyskiwanie linii strukturalnych. 

  • Próbkowanie regularne: Może być wykonywane jako profile lub w siatce kwadratów (grid). Zaletą jest możliwość całkowitego zautomatyzowania pozyskiwania wysokości. Wadami jest ograniczenie do terenów o małych zmianach wysokości. Liczba pozyskanych punktów jest nieadekwatna do terenu: na terenach płaskich zbyt duża i za mała na terenach pofałdowanych. 90 Metoda generuje zbyt dużą liczbę punktów, ponieważ gęstość siatki musi być mała, by uniknąć dużych błędów.
  • Próbkowanie progresywne: Przy pozyskiwaniu wysokości dokonywana jest analiza i w zależności od zmian wysokości gęstość próbkowania ulega zmianie. Zaletą jest operowanie na mniejszej liczbie punktów przy wyższej dokładności.
  • Próbkowanie selektywne. Pozyskuje się dodatkowo linie strukturalne. W połączeniu z próbkowaniem progresywnym nosi nazwę próbkowania kompozytowego. Zaletą jest wyraźne poprawienie modelu terenu. Niedogodność stanowi konieczność interwencji operatora, tak więc metoda jest jedynie częściowo automatyczna.

Zadania NMT

  • Wyznaczanie wysokości
  • Obliczanie objętości i bilansowanie robót ziemnych
  • Przekroje terenowe
  • Sprawdzanie widoczności
  • Wyznaczanie maksymalnych spadków i ich azymutów
  • Wizualizacja 3D
  • Wyznaczanie obszarów zalewowych
  • Tworzenie warstwic
Powyższy tekst jest fragmentem wykładów dr inż. Waldemara Izdebskiego prowadzonych w ramach przedmiotu SIT i Mapa zasadnicza na Wydziale Geodezji i Kartografii Politechniki Warszawskiej

więcej na: www.izdebski.edu.pl

Mapa GIS - znajdź firmę, sklep, studia...

mapagis skan

Jesteś tutaj: Start GIS Numeryczny Model Terenu