digitálny model prevýšenia (DEM) - špecializovaná databáza, ktorá vykazuje tvar povrchu medzi bodmi stanovenú úroveň, skompilovaný výšok údaje interpolácie odvodené od zdrojov pozemných prieskumov a zhromažďovanie fotogrammetrickým založených na obdĺžnikovom modelovanie siete. Softvér GIS využíva digitálnu technológiu pre vizualizáciu 3D, tvorbu obrysov a analýzu povrchov.

História vývoja a modernity

CRP bol zavedený v roku 1970 s cieľom rozlíšiť najjednoduchšiu formu modelovanie terénu zložitejších typov elektronických povrchu podaní. Spočiatku to bolo používané len pre bitmapové reprezentácie: výška hodnoty nastavené v uzloch pravidelnej mriežky križovatky. Konštrukcia digitálneho modelu reliéfu bola vecou niekoľkých mesiacov.


V súčasnej dobe modernej roboti schopní zbierať potrebné dáta, analyzovať ich na detail a vytvoriť vizuálne rozvrhnutie do realistickejší a efektívne z hľadiska. Dokonca naynedostupnishi veľké oblasti Zeme je teraz možné zobraziť a previesť model pomocou nepilotované (UAV) sú vybavené moderným vybavením. Rôzne typy radarov, kamier a ďalších nástrojov môže byť namontovaný na drones zhromažďovať potrebné informácie pre konkrétne digitálneho modelu terénu. Táto špičková technológia spojená s najrýchlejším softvérom ponúka najlepšie výsledkyv čo najkratšom čase. 26.dubna 2016 globálnou spoločnosťou s IT Solutions NTT DATA a RESTEC (Japan Technology Center Remote Sensing) oznámila, že ich služba 3D globálne digitálne mapy, nazvaný AW3D prvý 5 metrov service trojrozmerný model terénu krytina celú planétu, vrátane Antarktídy. To beží cez tri milióny snímok získaných pomocou satelitov a rekonštruované Daichi Earth Observation Satellites (ALOS) of Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA).


Vo februári 2014 NTT DATA a RESTEC služba začala 3D digitálny mapy s obmedzeným pokrytím. Táto služba predstavuje výrazné zlepšenie oproti existujúcim službám s rozlíšením len 30 a 90 metrov. NTT DATA, údaje AW3D sa už používajú vo viac ako 60 krajinách.

Termíny, definície a skratky

digitálneho modelu terénu - trojrozmerný obraz povrchu vytvorených na základe výšky a sú reprezentované ako raster - meradle štvorca alebo nepravidelné trojuholníkové siete. USGS DEM - heoznachenyy rastra, postavený v sérii profilov "juh-sever". Rovnako ako ostatné parametre USGS, pôvodne vytvorené matrice vo forme dosiek, ktoré zodpovedajú topografický štvoruholník,

vo veľkom meradle -75 /15 min;

Priebežne - 30 minút;

v malom rozsahu - 1 stupeň.

Dlaždice na vytvorenie modelu digitálneho terénu sú k dispozícii na bezplatné stiahnutie v mnohých štátnych a regionálnych centrách na výmenu informácií.
DEM je digitálna kartareliéf, tj reprezentácia zemského povrchu. DTM - súbor metód používaných na prijímanie alebo reprezentovanie maticovej výšky. Filtrovanie výšky matrice je súbor metód používaných na zlepšenie geomorfologickej podobnosti matíc. Analýza alebo parametrizácia oblasti - proces kvantitatívneho hodnotenia detailov oblasti. Analýza modelov digitálnych terénov (DTA) sa používa ako všeobecný pojem na určenie aplikačných parametrov. Terén - mapy alebo obrázky získané z databázy pomocou DTA.

Zdroje údajov DEM

Topografia alebo reliéf - forma alebo konfigurácia terénu zobrazená na mape kontúrnymi líniami, hypsometrickými odtieňmi a tieňovaním. V súčasnosti existuje päť hlavných zdrojov údajov na vytvorenie modelu digitálneho terénu:

pozemné štúdie;

zhromažďovanie fotogrammetrických informácií na palube;

dostupné kartografické prieskumy, ako sú topografické mapy;

letecké laserové skenovanie;

Stereoskopické alebo radarové satelitné snímky.

Tieto metódy zhromažďovania matice sa porovnávajú s ohľadom na štyri aspekty:

cena;

presnosť;

hustota odberu vzoriek;

požiadavky na predbežné spracovanie.

Tradične takéto informácie zhromažďovali geodetri z pozemných prieskumov, po ktorých nasledovala poloautomatická digitalizácia stereoplotrov. Ide o najpresnejší, ale aj najdrahší spôsob zberu údajov. Nedávny vývoj súvisí s automatickým porovnávaním stereofónnych záberov, použitím obrázkov laseromskenovanie, diaľkové snímanie alebo stereoskopické prekrytia (SPOT, ASTER) alebo pomocou interferometrických fotografií.
Druhou modernou vysoko účinnou metódou je palubný a priestorový interferometrický radarový systém, ktorý sa používa na presné získanie údajov o povrchu zeme a teréne.

Typy modelov digitálneho terénu

Porovnanie viacerých nadmorských plôch je možné použiť na zmapovanie troch výšok alebo odhad objemu objektov. Laserové skenovanie sa používa na stavbu budov, elektrických vedení, otvorených lomov, terénu a dokonca geometriu vĺn na mori. Existujú rôzne spôsoby modelovania výšky: modely digitálnych terénov (DIM), digitálne povrchové modely (SMP), modely digitálnych terénov (3DM) a trojstranné nepravidelné siete (TNC). SMF zachytáva prirodzené a zabudované funkcie na povrchu Zeme a je užitočná pri 3D modelovaní pre telekomunikácie, urbanistické plánovanie a letectvo, pretože objekty štúdie sú zobrazené s výškou nad zemským povrchom. DIM je čistá čistá sieť, viazaná na vertikálny súradnicový systém. Keď vývojár odfiltruje body, ako sú mosty a cesty, získa hladký model digitálneho terénu. Budovy elektrických vedení, budov a typov vegetácie nie sú zahrnuté v DEM. Konštrukcia čistého obrysu je obzvlášť užitočná pri plánovaní hydrológie, pôdy a využívania pôdy. CMM má dve definície v závislosti od krajiny použitia. V niektorých krajinách je v skutočnosti synonymom DIAa znamená povrch výšky, ktorý predstavuje čistú zem, viazaný na všeobecný vertikálny prvok.

Spojené štáty majú odlišnú definíciu digitálne výškové modely - vektorový súbor dát sa skladá z pravidelne rozmiestnených bodoch a prírodných predmetov, ako sú hrebene a rozbiť linky. Dopĺňa matricu výšok vrátane lineárnych charakteristík povrchu zeme. V TSMM aplikovaný GOST R 52440-2005, pričom jeho cieľom je vytvoriť databázu mapujúci priestorové umiestnenie väzby získané v priebehu vyhľadávania inžinierskych štúdií, kataster pracuje, prieskum, štatistické štúdie, práce a iné špeciálne prieskumy. Tento model sa zvyčajne vytvára pomocou stereofotogrammetrie. Body sa nachádzajú pravidelne a charakterizujú formu nahých oblastí. Z týchto pravidelných a kontúrnych línií môžete interpolovať CMM v DIA. Predstavuje charakteristické vlastnosti zemského povrchu oveľa lepšie ako trojrozmerné praskliny a pravidelne sa nachádzajú trojrozmerné hromadné body.

Trojstranná nepravidelná sieť

Pre simuláciu súvislý na základe nameraných údajov o oblasť, ktorá leží medzi meraniami by mala súvisieť s výpočtovej metódy. Pre prvé jednotlivé body sú spojené v trojuholníkové plochy, k dispozícii vo vektorovom formáte (TIN: tryanhulyrovannaya nepravidelná sieť) pomocou interpolácie.
Ak je to potrebné, vektorové dáta sa premenia na rastrový formát, napríklad mriežka spevná veľkosť bunky. Na tento účel sa používajú rôzne matematické metódy. Je dôležité otestovať simuláciu a rozhodnúť sa, ktorá z najrealistickejších oblastí výberu. Hoci niektoré aplikácie GIS, ako napríklad Arc GIS, dokážu spracovávať TIN, iné pracujú len s rastrovými geomodely. V závislosti od umiestnenia základných meracích bodov sú zobrazené rôzne usporiadania.

Nástroje na získanie výšky

Po výbere metódy skutočného povrchu oblasti vyberte nástroj na meranie merania. V súčasnosti sa široko používa:

Bezpilotné letecké vozidlo.

LiDAR - Opatrenia odrážajú svetlo odrazené od zeme a vracajú sa do snímača, aby získali nadmorskú výšku zemského povrchu.

Stereofotogramovanie z leteckej fotografie.

Multipre prezentačné stereo pre leteckú fotografiu.

Nastavenie optického bloku satelitného obrazu.

Interferometria radarovými údajmi.

​​

Kinematic GPS v reálnom čase.

Topografické mapy.

Teodolit alebo tachymetr.

Dopplerov radar.

Niektoré metódy diaľkového prieskumu Zeme pre výškové matrix:

Satelitné interferometrie - radar so syntetickou apertúrou, ako je "topografické misia raketoplánu radaru», pomocou dvoch radarových snímok antén odobratých v rovnakom čase, vytvoriť digitálny model terénu.

fotogrametria - v leteckom fotografovania sa používa v fotogrametriu snímok z aspoň dvoch rôznych uhlov pohľadu. Rovnako ako to fungujeľudské videnie, je schopný získať hĺbku a perspektívu z jednotlivých uhlov pohľadu.

Interpolácia digitálne obrys mapa

Staršie metódy generovanie interpolácie DTM často obsahujú digitálny obrysové mapy, ktoré môžu byť získané priamou vyšetrenie krajine. Táto metóda sa stále používa v horských oblastiach, kde interferometria nie je vždy uspokojivá. Údaje o kontúrovom riadku alebo ľubovoľné iné vzorové DB nastavenia pomocou GPS alebo pozemného signálu nie sú modelom digitálneho terénu (DEM), ale môžu sa považovať za modely digitálneho terénu. MMM pozornosť, že výška je neustále k dispozícii v každej lokalite výskumnej oblasti. Kvalita matice je mierou presnosti výšky každého pixelu (absolútna presnosť) a presnosti detailov (relatívna presnosť). Niekoľko faktorov zohráva dôležitú úlohu v kvalite výrobkov získaných na základe matice:

nerovnosti terénu;

hustota odberu vzoriek;

metóda zberu údajov o výške;

rozlíšenie mriežky alebo veľkosť pixelov;

interpolačný algoritmus;

Vertikálne riešenie;

algoritmus pre analýzu oblastí.

Štandardné 3D produkty obsahujú kvalitné masky, ktoré poskytujú informácie o pobreží, jazere, snehu, oblakoch a koreláciách.

Štúdia pomocou GIS Global Mapper

Prvým krokom je použitie vyhľadávacieho nástroja Global Mapper na vytvorenie bodového objektu na požadovanej adrese - to je projekcia pre túto oblasť. Potom použite online dátový nástrojmôžete sa pripojiť k snímkam vo vysokom rozlíšení. Webová stránka GIS obsahuje množstvo užitočných vrstiev, ktoré je možné pridať. Vektorové dáta sú stiahnuté ako tvarovaný súbor pomocou webového prehliadača v Global Mapper jednoduchým pretiahnutím súborov. Technológia vytvárania digitálnych modelov reliéfu:

Stiahnite si archív dát DEM.zip. Veľkosť zip archívu je 25 MB.

Rozbaľte archív do adresára na pevnom disku.

Otvorte archív DEM.zip.

Vytvorte podadresár s názvom "DEM" v adresári, kde sú uložené dáta.

Extrahujte všetky súbory z archívu ZIP do nového podadresára.

Konečným výsledkom budú dva podadresáre, z ktorých jeden obsahuje 30-metrový DMP a druhý - 10-metrový DMP.

Tieto súbory údajov majú skorší formát na distribúciu DEM USGS - elevácie v horizontálnych (pixelových) jednotkách a reprezentatívnych pre oblasť pokrytú listom topografickej mapy 1: 24 000.

Spustí globálny mapovač.

Otvorte DEM, zvoľte Súbor & gt; Otvorte súbor a potom prejdite do adresára DEM_30m alebo DEM_10m otvorením súboru bushkill_pa.dem.

Pomocou nástrojov Zoom (Priblíženie) a Pan (Pan) môžete priblížiť a posúvať DEM.

Tlačidlo Celé zobrazenie (ikona domov) aktualizuje pôvodný úplný pohľad na súbor údajov.

Ak chcete vidieť maticu výšok s tieňmi kopca, nájdite tlačidlo zapnutie /vypnutie tienenia kopca, v ľavom dolnom rohu, kde sú slnečné lúče.

Zahŕňa tieňovanie kopcov.

Vzhľad rozloženia môžete zmeniť výberom položky Nástroje> & gt; "Konfigurácia" zmenou nastavení "VertikálnaParametre "a" Nastavenia Shaderu "vyberte farbu z každého tlačidla" Nízka farba "alebo" Vysoká farba "v oblasti gradientu.

Kliknite na tlačidlo "Apply".

Prejdite na kartu Vertikálne parametre a experimentujte s posuvníkom "Vertical Exaggeration", kliknite na "Apply".

Prejdite na nástroj na stiahnutie národnej karty.

Uistite sa, že aktuálny rozsah je vybraný v ponuke nad mapou. Toto určuje oblasť na mape, pre ktorú chcete nájsť údaje.

V ľavej ponuke rozbaľte sekciu "Elevation Products (3DEP)" a začiarknite políčko vedľa akéhokoľvek súboru údajov, ktoré chcete prevziať.

Kliknite na tlačidlo "Nájsť produkty" a pomocou odkazov zobrazených vo výsledkoch vyhľadávania zobrazte oblasť každej sady údajov na mape a stiahnite si požadovanú DEM.

Vytvorí sa archív zip, ktorý sa dá uložiť na pevný disk.

Spustite Global Mapper a prejdite do priečinka, kde je uložený archív zip.

Dvakrát kliknite na názov súboru. Údaje by sa mali zobraziť - program ich môže čítať aj v komprimovanej podobe.

Obrazový obrázok DEM by sa mal objaviť v okne Global Mapper.

Ak je DEM Bushkill stále viditeľný, otvorte riadiace centrum a vymažte príznak Bushkill DEM. Kliknite na tlačidlo "Úplné zobrazenie".

Ak chcete zobraziť údaje DEM zo stínového kopca, nájdite v paneli s nástrojmi v ľavom dolnom rohu tlačidlo Povoliť /zakázať stínanie na kopci.

Zahŕňa tieňovanie kopcov.

Vzhľad môžete zmeniť výberom položky Nástroje & gt;"Konfigurovať" a meniť nastavenia pre "Vertikálne parametre" a "Shader Parameters".

Metadáta súvisiace s údajmi rozloženia môžete zobraziť v ponuke Nástroje & gt; "Centrum riadenia". Rozmery PIXELu sú uvedené v stupňoch, nie v metroch.

Softvér

Rôzne počítačové programy vrátane softvéru špeciálne prispôsobeného na meranie zariadení od výrobcov geodetických zariadení (Zeiss, Leica, Wild, Sokkia, Trimble) sú k dispozícii na spracovanie a interpoláciu meracích bodov. V archeologickej praxi sa AutoCAD bežne používa na spracovanie a prepísanie skutočných rozmerov trojrozmerných meracích dát. Môžete si zakúpiť ďalšie moduly alebo pokročilé verzie na vytvorenie obrysových línií a 3D modelov. Pri navrhovaní povrchov 2,5 D je možné použiť akýkoľvek program GIS. Okrem toho dáta z geofyzikálnych štúdií možno ľahko prečítať a navrhnúť pomocou údajov z merania terénu. Plány obrysu možno vytvoriť vo formáte DXF. Súbory sa exportujú do programu AutoCAD. Stínované alebo farebné rozloženia terénu sú exportované do rôznych grafických formátov (TIFF, JPEG, BMP) a integrované do AutoCADu. Výsledné modely sú zvyčajne prezentované v rastrovom formáte, v ktorom je k bunke priradená hodnota výšky s určitou XY súradnicou s danou dĺžkou strany. V zásade sú rastrové varianty podobné snímkam, okrem toho, že hodnota farby zostáva namiesto toho výška. Prevod bitmapových digitálnych modelov reliéfnych srtm z jedného formátu do druhého vProgramy GIS zvyčajne nie sú problémom, takže tu nie je potrebný žiadny špecifický formát, najmä preto, že sú často už zdokumentované v predchádzajúcich špecifikáciách. V závislosti od zvoleného zdrojového média sa vyberú rôzne spôsoby zobrazovania povrchu terénu. Súbory AutoCADu (* .dwg) sa často ťažko exportujú do iných vektorových programov, ako je Corel draw alebo Adobe Illustrator pre ďalšiu úpravu. Avšak na to, aby bolo možné zahrnúť plány a výkresy na publikovanie, môže byť AutoCAD zobrazený ako súbory PDF, premenený na súbory JPEG, rozšírený alebo upravený pomocou programov na úpravu obrázkov.

Rozsah metódy

Presné informácie o povrchu Zeme majú zásadný význam v mnohých vedách. Topografia riadi rozsah procesov zemskej kôry (odparovanie, prietok vody, masový pohyb, lesné požiare), ktoré sú dôležité pre výmenu energie medzi fyzickým klimatickým systémom v atmosfére a biogeochemickými cyklami. Ekológia skúma vzťah medzi formami života a životného prostredia, ako je pôda, voda, podnebie a krajina. Hydrológia je založená na znalosti kontúry krajiny pre modelovanie pohybu vody, ľadovcov a ľadu. Geomorfológia opisuje reliéf, rozpoznáva procesy formácie. Klimatológia skúma toky teploty, vlhkosti a častíc vzduchu. Ďalšou oblasťou uplatnenia DEM je globálna klasifikácia pôdneho pokrytia. Presné mapovanie a klasifikácia zemského povrchu v globálnom meradle je najdôležitejším predpokladom rozsiahleho modelovania geologických procesov. V priebehuPočetné štúdie ukázali, že radarové snímky sú vhodné na dokumentovanie a klasifikáciu prírodnej vegetácie a poľnohospodárskych oblastí. Pri diaľkovom snímaní sa vylepšenia matice používajú na korekciu obrázkov alebo získavanie tematických informácií o geometrii senzora a miestnom reliéfe. Pre synergické využitie rôznych systémov senzorov GIS je preto použitie digitálnych modelov terénov nevyhnutným predpokladom kódovania satelitných snímok a korekcie terénnych efektov.