Digitální model terénu

1. Digitální model terénu Daniel Ondráček, H2KNE1 2014

2. Digitální modely terénu =geometrický popis terénu • Zjednodušené prostorové vyjádření tvaru skutečného terénu • Ve spojení s polohopisnými informacemi umožňuje vytvořit prostorový model území • Lze zkoumat jevy závislé na výškové členitosti krajiny (sklony, expozice, atd.)

3. Terén = Označení pro vertikální dimenzi zemského povrchu, je dán souhrnem vlastností zemského povrchu ovlivňovaného vnitřními i vnějšími silami • Model terénu – prostý zemský povrch • Model povrchu – zahrnuje vegetaci, budovy, vodstvo atd.

4. Zdroje dat • Pozemní měření • geodetická měření • GNSS • Dálkový průzkum Země • fotogrammetrie • radarové snímání • laserové snímání (LiDAR) • Existující data • ZABAGED • DMÚ 25, DMÚ 50 • další zdroje dat

5. Digitální model - definice • Digitální reprezentace reliéfu zemského povrchu v paměti počítače, složená z dat a interpolačního algoritmu, který umožňuje odvozovat výšky mezilehlých bodů • Matematicko číselná simulace průběhu terénu, opírá se o kostru význačných prostorově určených bodů v terénu, které jsou vybrány tak, aby co nejlépe charakterizovaly vlastní průběh terénu

6. Pojmy • DTM (digitalterrain model) – zemský povrch ve smyslu holého povrchu bez vegetace • DSM (digitalsurface model) – zemský povrch a vrchní plochy všech objektů na něm (střechy, koruny stromů a pod.) • DEM (digitalelevation model) – digitální model reliéfu pracující výhradně s nadmořskými výškami bodů

7. Dimenze prostoru • 2D – souřadnice x,y – vektorová, rastrová grafika • 2,5D – souřadnice x,y,z – jedné souřadnici x,y přiřazujeme jen jednu souřadnici z • 3D – souřadnice x,y,z1,z2,z3 - přiřazujeme několik výšek (budovy, terénní stupně,…) =model povrchu • 4D – souřadnice x,y,z1,z2,z3,t – například změna v čase

8. Proces terénního modelování • Tvorba – vzorkování reliéfu, formulování vztahů, konstrukce modelu • Manipulace – modifikace a čistění modelu • Interpretace – analýza, získávání informací z modelu • Vizualizace – grafické ztvárnění modelu a odvozených informací • Aplikace – vývoj vhodné aplikace pro různé disciplíny

9. Singularity • Matematickou charakteristikou je nespojitost funkce či nespojitost její derivace • Místa s narušeným hladkým průběhem, problémová místa v DMT – terénní stupně (hrany, zlomy...), vrcholy, sedla, údolnice, hřbetnice, … • Řeší se přidáním povinných spojnic (hran) do modelu • Umožňují definovat místa nespojitosti a ovlivnit způsob napojení sousedních plátů

10. Typy povinných hran • Hladké – vrstevnice, hřbetnice, údolnice; vyhlazení ve směru podélném i příčném • Přímé – tvary vytvořené člověkem – lomy, jámy, navážky, konstrukce mostu, betonová deska; ostré zalomení terénu ve směru příčném, nevyhlazujeme • Lomové - terénní stupně – meze, zlomy, okraje vozovek; ostré zalomení terénu ve směru příčném

11. Typy terénních modelů • Polyedrický – elementární plošky jsou nepravidelné rovinné trojúhelníky, které k sobě přimykají a tvoří mnohostěn, který se přimyká k terénu • Rastrový – množina elementárních plošek nad pravidelným rastrem, jedná se o zborcené čtyřúhelníky • Plátový – povrch rozdělen na nepravidelné obecné plochy, hranice vedení se vedou po singularitách

12. Rastrový model (GRID) • Využívá maticového uspořádání hodnot • 2 varianty: - Považuje buňku za plošku uzavřenou 4 body rastrové sítě, z nichž každý může mít jinou výšku, výsledný model tvořen zborcenými 4-úhelníky - Pokládá buňku za objekt reprezentující pravoúhlou plošku integrálně a přiřazená hodnota reprezentuje atribut výšky pro celou plochu buňky • Metody pro výpočet výšky: • Prostorová aproximace • Lineární predikce

13. Polyedrický model (TIN) • Terén je reprezentován trojúhelníky, čili sadou vrcholů, hran, plošek • Nejvíce použivaný u vektorově orientovaných GIS • 2 typy TIN struktury: - ukládají se jednotlivé trojúhelníky jako polygony s příslušnými atributy, registruje se identifikátor každého trojúhelníku a sousedních trojúhelníků - Ukládají se jednotlivé body spolu s informacemi o jejich sousedech

14. Plátový model • Kombinace rastrového a polyedrického modelu, z trojúhelníkové sítě vzniká plátový model, který se skládá z obecných n-úhelníků • Terén rozdělen na menší plošky, nemusí být rovinné, ale i zakřivené • Plochy popsané polynomickými funkcemi navazují tak, aby byla zaručena spojitost derivací do daného řádu.

15. Zpracování software: • ATLAS DMT • Topol • TERRAmodeler • ArcGIS, ArcView • Intergraph

16. Děkuji za pozornost