digitální model převýšení (DEM) - specializovaná databáze, která vykazuje tvar povrchu mezi body stanovenou úroveň, zkompilovaný výšek údaje interpolace odvozené od zdrojů pozemních průzkumů a shromažďování fotogrammetrickým založených na obdélníkovém modelování sítě. Software GIS využívá digitální technologie pro 3D vizualizaci, tvorbu obrysů a analýzu povrchu.

Historie vývoje a modernity

Termín DMS byl zaveden v sedmdesátých letech za účelem odlišení nejjednodušší formy modelování terénu od složitějších typů elektronické reprezentace povrchu. Nejprve byla použita výlučně pro rastrové reprezentace: hodnota výšky udávaná v uzlech křižovatky pravidelné mřížky. Stavba digitálního modelu reliéfu byla záležitostí několika měsíců.


V současné době moderní roboti schopni sbírat potřebná data, analyzovat je na detail a vytvořit vizuální rozvržení do realističtější a efektivní z hlediska. Dokonce naynedostupnishi velké oblasti Země je nyní možné zobrazit a převést model pomocí nepilotované (UAV) jsou vybaveny moderním vybavením. Na droně mohou být instalovány různé typy radarů, videokamer a dalších nástrojů, aby bylo možné shromáždit potřebné informace pro konkrétní model digitálního terénu. Tato špičková technologie spojená s nejrychlejším softwarem poskytuje nejlepší výsledkyv co nejkratším čase. 26.dubna 2016 globální společností s IT Solutions NTT DATA a RESTEC (Japan Technology Center Remote Sensing) oznámila, že jejich služba 3D globální digitální mapy, nazvaný AW3D první 5 metrů service trojrozměrný model terénu krytina celý svět, včetně Antarktidy. To běží přes tři miliony snímků získaných pomocí satelitů a modernizované Daichi Earth Observation Satellites (ALOS) of Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA).


V únoru 2014 NTT DATA a RESTEC služba zahájila 3D digitální mapy s omezeným pokrytím. Tato služba představuje výrazné zlepšení oproti stávajícím službám, které nabízejí rozlišení pouze 30 a 90 metrů. Tyto NTT DATA, AW3D již používá ve více než 60 zemích světa.

Termíny, definice a zkratky

digitálního modelu terénu - trojrozměrný obraz povrchu vytvořených na základě výšky a jsou reprezentovány jako rastr - měřítku čtverce nebo nepravidelné trojúhelníkové sítě. USGS DEM - heoznachenyy rastru, postavený v sérii profilů „jih-sever“. Stejně jako ostatní parametry USGS, původně vytvořené matrice ve formě desek, které odpovídají topografický čtyřúhelník,

ve velkém měřítku -75 /15 min;

Prozatímní - 30 minut;

malý - 1 stupeň.

Panely pro výstavbu digitální model terénu k dispozici ke stažení v mnoha národních a regionálních center pro výměnu informací.
DEM je digitální kartareliéf, tj. reprezentace zemského povrchu. DTM - soubor metod používaných k přijímání nebo reprezentaci matice výšky. Filtrování výšky matrice je soubor metod používaných ke zlepšení geomorfologické podobnosti matric. Analýza nebo parametrizace oblasti - proces kvantitativního posouzení detailů oblasti. Analýza digitálních terénních modelů (DTA) se používá jako obecný termín pro určení aplikačních parametrů. Terén - mapy nebo obrázky získané z databáze pomocí DTA.

Zdroje dat DEM

Topografie nebo reliéf - forma nebo uspořádání terénu, znázorněné na mapě obrysovými liniemi, hypsometrické odstíny a stínování. V současné době existuje pět hlavních zdrojů dat pro vytváření modelu digitálního terénu:

pozemní studie;

palubní sběr fotogrammetrických informací;

dostupné kartografické průzkumy, jako jsou topografické mapy;

letecké laserové skenování;

Stereoskopické nebo radarové satelitní snímky.

Tyto metody shromažďování matice jsou porovnávány s ohledem na čtyři aspekty:

cena;

přesnost;

hustota odběru vzorků;

požadavky na předběžné zpracování.

Tyto informace byly tradičně shromažďovány inspektory z pozemních průzkumů následovaných poloautomatickou digitalizací stereoplotterů. Jedná se o nejpřesnější, ale také nejdražší metodu sběru dat. Nedávný vývoj se týká automatického srovnání stereofonních obrazů, využití obrazů pomocí laseruskenování, dálkové snímání nebo stereoskopické překryvy (SPOT, ASTER) nebo pomocí interferometrických fotografií.
Druhou moderní metodou vysokého účinku je palubní a prostorový interferometrický radarový systém, který slouží k přesnému získávání údajů jak na zemském povrchu, tak na terénu.

Typy digitálních modelů terénu

Porovnání několika elevačních ploch lze použít k mapování tří výšek nebo k odhadnutí objemu objektů. Laserové skenování slouží k výstavbě budov, elektrických vedení, otevřených lomů, terénu a dokonce geometrie vln na moři. Existují různé způsoby modelování výšky: modely digitálních terénu (DIM), digitálních povrchových modelů (SMP), digitálních modelů terénu (3DM) a trojúhelníkových nepravidelných sítí (TNC). SMF zachycuje přirozené a zabudované funkce na povrchu Země a je užitečné při 3D modelování pro telekomunikace, urbanistické plánování a letectví, protože objekty studie jsou zobrazeny s výškou nad zemským povrchem. DIM je čistá čistá síť, spojená s vertikálním souřadnicovým systémem. Když vývojář odfiltruje body, jako jsou mosty a silnice, získá hladký model digitálního terénu. Budovy energetických vedení, budov a typů vegetace nejsou zahrnuty v DEM. Konstrukce čistého obrysu je obzvláště užitečná při plánování hydrologie, půdy a využívání půdy. CMM má dvě definice v závislosti na zemi použití. V některých zemích je ve skutečnosti synonymem DIAa znamená povrch výšky, představující čistou zeminu, svázaný s obecným vertikálním prvkem.

Spojené státy mají odlišnou definici digitální výškové modely - vektorový soubor dat se skládá z pravidelně rozmístěných bodech a přírodních předmětů, jako jsou hřebeny a rozbít linky. Doplňuje matici výšky, včetně lineárních charakteristik povrchu země. V TSMM aplikován GOST R 52440-2005, přičemž jeho cílem je vytvořit databázi mapující prostorové umístění vazby získané v průběhu vyhledávání inženýrských studií, katastr pracuje, průzkum, statistické studie, práce a jiné specializované průzkumy. Tento model je obvykle vytvořen pomocí stereofotogrammetrie. Body jsou umístěny pravidelně a charakterizují formu nahých oblastí. Z těchto pravidelných a obrysových čar můžete interpolovat CMM v DIA. Je charakteristické znaky na zemském povrchu mnohem lepší trojrozměrné linky zlomit a pravidelně rozmístěných trojrozměrných odběrných míst.

Trojitá nepravidelná síť

Pro simulaci souvislý na základě naměřených údajů o oblast, která leží mezi měřeními by měla souviset s výpočetní metody. Pro první jednotlivé body jsou spojeny v trojúhelníkové plochy, k dispozici ve vektorovém formátu (TIN: tryanhulyrovannaya nepravidelná síť) pomocí interpolace.
V případě potřeby se vektorová data převedou do rastrového formátu, například do mřížky spevná velikost buňky. K tomu se používají různé matematické metody. Je důležité otestovat simulaci, abyste mohli rozhodnout, který z nejrealističtějších oblastí pro studium. Přestože některé aplikace GIS, jako je Arc GIS, dokáží pracovat s TIN, jiné pracují pouze s rastrovámi geomodely. V závislosti na umístění základních měřicích bodů jsou zobrazena různá uspořádání.

Nástroje pro získání výšky

Po výběru metody pro skutečný povrch oblasti vyberte nástroj pro měření. V současné době se široce používá:

Bezpilotní letecká vozidla.

LiDAR - Měření odráží světlo odražené od země a vrací se k senzoru pro získání nadmořské výšky zemského povrchu.

Stereophotogramování z letecké fotografie.

Multi-prezentační stereo pro leteckou fotografii.

Nastavení optického družicového bloku.

Interferometrie radarovými daty.

​​

Kinematic GPS v reálném čase.

Topografické mapy.

Teodolit nebo tachymetr.

Dopplerovský radar.

Některé metody dálkového průzkumu Země pro výškové matrix:

Satelitní interferometrie - radar se syntetickou aperturou, jako je „topografické mise raketoplánu radaru», pomocí dvou radarových snímků antén odebraných ve stejnou dobu, vytvořit digitální model terénu.

Fotogrammetrie - fotografie zhotovená z nejméně dvou různých hledisek se používají při letecké fotografii ve fotogrametrii. Stejně jako to fungujelidského vidění, je schopen získat hloubku a perspektivu z jednotlivých hledisek.

Interpolace digitálních obrysových map

Staré metody generování DIM často zahrnují interpolaci digitálních obrysových map, které lze získat přímým průzkumem povrchu země. Tato metoda se stále používá v horských oblastech, kde interferometrie není vždy uspokojivá. Data obrysové čáry nebo jiné vzorové DB sady pomocí GPS nebo pozemního signálu nejsou digitálním terénním modelem (DEM), ale lze je považovat za modely digitálního terénu. MMM pozornost, že výška je neustále k dispozici v každé lokalitě výzkumné oblasti. Kvalita matice je měřítkem přesnosti výšky každého pixelu (absolutní přesnost) a přesnosti detailů (relativní přesnost). Několik faktorů hraje důležitou roli v kvalitě produktů získaných na základě matice:

nerovnosti terénu;

hustota odběru vzorků;

metoda shromažďování údajů o výšce;

rozlišení mřížky nebo velikost pixelu;

interpolační algoritmus;

Vertikální rozlišení;

algoritmus pro oblastní analýzu.

Standardní produkty 3D zahrnují kvalitní masky, které poskytují informace o pobřeží, jezeře, sněhové pokrývce, mracích a korelacích.

Studie pomocí GIS Global Mapper

Prvním krokem je použít vyhledávací nástroj Global Mapper pro vytvoření bodového objektu na požadované adrese - to je projekce pro tuto oblast. Pak pomocí online datového nástrojemůžete se připojit k snímkům s vysokým rozlišením. Web GIS má řadu užitečných vrstev, které lze přidat. Vektorová data se stáhnou jako tvarovaný soubor pomocí webového prohlížeče v Global Mapperu jednoduchým přetažením souborů. Technologie vytváření digitálních reliéfních modelů:

Stáhněte si archiv dat DEM.zip. Zip archiv velikost je 25 MB.

Rozbalte archiv do adresáře na pevném disku.

Otevřete archiv DEM.zip.

Vytvořte podadresář s názvem "DEM" v adresáři, kde jsou data uložena.

Extrahujte všechny soubory z archivu ZIP do nového podadresáře.

Konečným výsledkem budou dva podadresáře, z nichž jeden obsahuje 30 metrů DMP a další - 10 metrů DMP. Tyto sady dat mají dřívější formát pro distribuci DEM USGS - elevace v horizontálních (pixelových) jednotkách a reprezentativní pro oblast pokryté listem topografické mapy 1: 24 000.

Spustí Global Mapper.

Otevřete DEM, zvolte Soubor & gt; "Otevřít soubor" a poté otevřete adresář DEM_30m nebo DEM_10m otevřením souboru bushkill_pa.dem.

Použijte nástroje Zoom a Pan pro přiblížení a posouvání DEM.

Tlačítko Úplné zobrazení (domovská ikona) aktualizuje původní úplný pohled na datovou sadu.

Chcete-li zobrazit matici výšky se stínicí kopce, najděte tlačítko zapnutí /vypnutí stínování kopce, v levém dolním rohu, kde jsou sluneční paprsky.

Zahrnuje zastínění kopců.

Vzhled rozvržení můžete změnit výběrem Nástroje> & gt; "Konfigurovat" změnou nastavení "VertikálníParametry „a“ ​​shadery Preferences „lze zvolit barvu každého tlačítka“ low barev ‚nebo‘ vysoké barvy „v gradientu shaderu.

, stiskne tlačítko "Apply".

, jde o „vertikální“ a možnosti experimentovat s jezdcem „vertikální přehánění“, na tlačítko „Apply“.

jde do nástroj stáhne národní mapy.

jsou přesvědčeni, že současná эkstent zvolili v menu nad mapou. To ukazuje oblast na mapě, kam chcete najít data.

nasadí sekce «Elevation Products (3DEP)» v levém menu a zaškrtněte políčko vedle jakéhokoli souboru dat k nahrání.

Stiskněte tlačítko „Najít produkty“ a pomocí odkazů poskytované ve výsledcích vyhledávání se zobrazí plocha každé sadě dat na mapě a stáhnout požadovaný DTM.

se vytvoří ZIP archiv, který lze uložit na pevný disk.

Zahájení Global Mapper a přejděte do složky, kde je ZIP archiv uložen.

Poklepáním na název souboru. Na displeji se zobrazí údaje - program můžete přečíst i v souhrnné podobě.

Detaily DEM dat by se měla objevit v okně Global Mapper.

V případě, že DEM Bushkill pořád vidět, otevřete Control Center a zrušte zaškrtnutí DEM Bushkill. Stiskněte tlačítko „Plné“.

Chcete-li zobrazit DEM s kopce stínováním, naleznete tlačítko Enable /Disable Hill stínování na panelu nástrojů v levém dolním rohu.

zahrnují stínování kopce.

můžete změnit vzhled volbou „Tools» & gt;"Konfigurovat" a změnit nastavení pro "Vertikální parametry" a "Shader Parameters".

Metadata přidružená k datům rozložení můžete zobrazit v nabídce Nástroje & gt; "Centrum řízení". Rozměry PIXELu jsou uvedeny v stupních, nikoliv v metrech.

Software

Pro zpracování a interpolaci měřicích bodů jsou k dispozici různé počítačové programy včetně softwaru speciálně upraveného pro měření přístrojů od výrobců geodetických zařízení (Zeiss, Leica, Wild, Sokkia, Trimble). V archeologické praxi se AutoCAD běžně používá k zpracování a přepisování trojrozměrných trojrozměrných dat měření. Můžete si zakoupit další moduly nebo pokročilé verze pro vytvoření obrysových linek a 3D modelů. Pro navrhování povrchů 2,5 D lze použít jakýkoli GIS program. Kromě toho lze údaje z geofyzikálních studií snadno číst a navrhnout pomocí dat měření terénu. Plány obrysu lze vytvořit ve formátu DXF. Soubory jsou exportovány do aplikace AutoCAD. Stínované nebo barevné rozvržení terénu jsou exportovány do různých grafických formátů (TIFF, JPEG, BMP) a jsou integrovány do aplikace AutoCAD. Výsledné modely jsou obvykle prezentovány v rastrovém formátu, ve kterém je hodnota výšky přiřazena buňce s určitou souřadnicí XY s danou délkou stránky. V zásadě jsou rastrové varianty podobné obrázkům, s tím rozdílem, že hodnota barvy zůstává místo hodnoty výšky. Převést bitmapové digitální modely reliéfu srtm z jednoho formátu do jiného vProgramy GIS obvykle nejsou problém, takže zde není vyžadován nějaký specifický formát, zejména proto, že jsou často již zdokumentovány v předchozích specifikacích. V závislosti na zvoleném zdrojovém médiu jsou vybrány různé způsoby zobrazení povrchu terénu. Soubory aplikace AutoCAD (* .dwg) jsou často obtížně exportovány do jiných vektorových programů, jako je Corel draw nebo Adobe Illustrator pro další úpravy. Avšak pro zahrnutí plánů a výkresů pro publikaci může být AutoCAD zobrazen jako soubory PDF, převeden do souborů JPEG, rozšířen nebo upraven pomocí programů pro editaci obrázků.

Oblast působnosti metody

Přesné informace o povrchu Země mají zásadní význam v mnoha vědách. Topografie kontroluje rozsah procesů zemské kůry (odpařování, proud vody, masový pohyb, lesní požáry), které jsou důležité pro výměnu energie mezi fyzickým klimatickým systémem v atmosféře a biogeochemickými cykly. Ekologie zkoumá vztah mezi formami života a životního prostředí, jako je půda, voda, klima a krajina. Hydrologie je založena na znalosti obrysu země pro modelování pohybu vody, ledovců a ledu. Geomorfologie popisuje reliéf, rozpoznává procesy formace. Klimatologie zkoumá tekutiny, vlhkost a částice vzduchu. Další oblastí aplikace DEM je celková klasifikace půdního krytu. Přesné mapování a klasifikace zemského povrchu v celosvětovém měřítku je nejdůležitějším předpokladem rozsáhlého modelování geologických procesů. V průběhu rokuČetné studie ukázaly, že radarové snímky jsou vhodné pro dokumentování a klasifikaci přirozené vegetace a zemědělských oblastí. Při dálkovém snímání se matice vychylují k opravě snímků nebo získávají tematické informace o geometrii senzoru a místním reliéfu. Pro synergické použití různých systémů senzorů GIS je tedy použití digitálních modelů terénu nezbytným předpokladem pro kódování satelitních snímků a korekce terénních efektů.