Цифровые модели рельефа

Цифровая модель рельефа — это дискретная модель рельефа ме­стности (поверхности), предназначенная для компьютерного моде­лирования и отображения средствами компьютерной графики.

Каждую точку поверхности Земли невозможно передать в мо­дель. Поэтому используют цифровые модели рельефа, которые передают отдельные точки. В тоже время наборы этих точек позволя­ют восстанавливать всю поверхность при использовании методов компьютерного моделирования.

Главная цель ЦМР — при минимальном числе точек модели обеспечить максимально возможную точность построения рельефа.

В простейшем случае ЦМР — это набор трехмерных координат точек рельефа, а также информация о связях между ними и спосо­бах восстановления поверхности по данным точкам.

Точки для ЦМР могут собираться по горизонталям, по профи­лям и по заданной регулярной или нерегулярной сетке.

Сетку задают плановые координаты. Регулярная сетка предпоч­тительнее нерегулярной тем, что она существенно (на порядки) снижает размерность матриц, необходимых при аналитическом описании и восстановлении любой точки рельефа.

Основная проблема при построении ЦМР заключается в том, что реальная поверхность является нерегулярной, т. е. имеет разры­вы. Математические модели, как правило, описывают гладкую, ре­гулярную поверхность.

Поэтому довольно часто цифровую модель рельефа строят из совокупностей разных математических моделей, стыкующихся в оп­ределенных точках. Одним из таких подходов является метод Воро­ного-Делоне.

Пространственные данные могут быть охарактеризованы посред­ством трех основных категорий элементов: признаки, время, задачи пользователей. Нанесение (наложение) разнородных пространст­венных данных на единую координатную сетку всегда было мощ­ным инструментом географического анализа. Принципы проекти­рования ГИС должны обеспечивать хранение и представление дан­ных для реализации этого процесса. Точки, линии и участки могут быть представлены в топологическом (графовом) или растровом формате. Растровый формат более удобен для наложения данных и более пригоден для восприятия в силу своей наглядности, однако области неправильной формы легче представляются в топологиче­ском формате. Основными видами аналитической обработки дан­ных являются наложение и разделение карт и данных для вычисле­ния и измерения участков и поиска по критерию близости.

Расстояния между объектами могут измеряться в прямых коор­динатах или с учетом отмеченных на карте препятствий, причем по­ложение последних может изменяться во времени (например, ме­теорологические фронты). Создание географической БД складыва­ется из шести этапов: разработка проекта, сбор и подготовка данных, составление карт, интеграция карт.

С целью обеспечения доступа к ГИС разрабатываются специа­лизированные структуры данных (БД пространственной информа­ции) и языки запросов, включающие пространственные операторы (ограничения).

Современные ГИС широко используют не только картографи­ческую и векторную информацию, но и данные фотосъемок и соот­ветственно растровые изображения. Векторные данные называют объектными, растровые — полевыми. Последние широко использу­ются для изучения и выявления новых объектов.

Одним из методов геоинформационного моделирования, позво­ляющим выявлять новые объекты, является процедура классифика­ции данных. Она основана на том, что все пиксели изображения, имеющие сходные спектральные сигнатуры, объединяются в класс.

Эта процедура полностью заимствована из методов распознава­ния образов и является результатом интеграции технологий обра­ботки данных дистанционного зондирования (ДДЗ) в ГИС-технологии.

Классификация заключается в определении принадлежности исследуемого объекта к известному классу. Она производится авто­матически по набору признаков, которые задает оператор.

Классификацию можно проводить по одному или нескольким признакам, с обучением или без. Она может быть использована для последующей векторизации изображений или улучшения их качества.

Технология комплекса GeoDraw/ГеоГраф, созданного и развивае­мого в Центре Геоинформационных исследований Института гео­графии РАН (ЦГИ ИГРАН). Технология позволяет получать мате­риалы в соответствии с требованиями действующих нормативных документов (рис. 4.50). Она состоит из следующих основных этапов:

• подготовка единой топоосновы на весь объект;

• оцифровка полигона (границы, просеки) и вычисление геометрических площадей кварталов;

• оцифровка внутренней ситуации кварталов путем сканирования АФС и последующей оцифровки по растру (ранее оцифровка выполнялась на дигитайзерах);

• выдача рабочих планшетов, их считка и редактирование;

• вычисление и приемка площадей;

• подключение таксационных баз данных;

• оформление и печать планшетов, планов лесонасаждений и
других выходных материалов;

• оформление электронных карт для передачи заказчику.

Рис. 4.50. Примеры отображения пространственных данных

с помощью пакета ГеоГраф: а — БД по лесному хозяйству; б — БД по нефтехимическим ресурсам

Технология ГИС обещает быстрое развитие всех областей, в ко­торых обрабатываются географические данные. Однако в разработке ГИС между отдельными европейскими странами существуют боль­шой разрыв. В то время как в Великобритании и Нидерландах ГИС уже прочно вошли в практику различных областей (картография, местное управление землепользованием, планирование), в других европейских странах внедрение этой новой технологии проходит чрезвычайно медленно. Существует предположение, что националь­ные традиции информации о землепользовании определяют органи­зационные условия и процедуры интеграции новой технологии и что это ограничивает возможность использования программного обеспечения универсальной ГИС, разработанной в других нацио­нальных условиях.

Дата добавления: 2015-07-20