numeryczne modele terenu numeryczne modele terenu
numeryczne modele terenu numeryczne modele terenu
numeryczne modele terenu numeryczne modele terenu
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
NUMERYCZNE MODELE<br />
TERENU<br />
GIS DAY 2007<br />
Marek Ewertowski, Michał Rzeszewski
Czym jest Numeryczny Model<br />
Terenu?
Czym jest Numeryczny Model<br />
Terenu?<br />
A Digital Terrain Model is (DTM) simply a<br />
statistical representation of the continuos<br />
surface of the ground by a large number of<br />
selected points with known X, Y, Z coordinates<br />
in an arbitrary coordinate field<br />
(Miller, LaFlamme, 1958)
DEM, DMT?<br />
• DTM : Digital Terrain Model<br />
• DEM : Digital Elevation Model<br />
• DSM : Digital Surface Model<br />
• DHM : Digital Height Model<br />
• DGM : Digital Ground Model<br />
• DTED : Digital Terrain Elevation Data
Numeryczny Model Terenu<br />
• Numeryczny Model Wysokości (NMW, DEM)<br />
• Zbiór regularnie lub nieregularnie<br />
ropzmieszczonych danych wysokościowych<br />
• Inaczej: Numeryczny/Cyfrowy Model Hipsometrii
Numeryczny Model Terenu<br />
• Numeryczny Model Terenu (NMT, DTM)<br />
• Zbiór danych wysokościowych uzupełnionych<br />
o informacje o rzeźbie <strong>terenu</strong> takie jak: linie<br />
szkieletowe, cieki, obszary bezodpływowe,<br />
skarpy, nasypy, drogi itp.<br />
• Lub: Uporządkowany zbiór danych<br />
reprezentujący przestrzenne rozmieszczenie<br />
jednej lub kilku informacji o terenie<br />
• Lub: Zbiór danych wysokościowych wraz z<br />
algorytmem pozwalającym na jej odtworzenie<br />
w danym obszarze<br />
• Inaczej: Numeryczny/Cyfrowy Model Rzeźby<br />
Terenu
Struktura NMT<br />
• regularna siatka punktów (macierz punktów<br />
wysokościowych) (ang. GRID - Regular Raster Grid)– jest<br />
to najczęściej stosowany w GIS model. Zazwyczaj<br />
zapisywany jest on w postaci rastra. KaŜdy punkt (element<br />
macierzy) zawiera średnią wartość rzędnej wysokościowej<br />
pola podstawowego o rozmiarze zaleŜnym od dobranej<br />
rozdzielczości przestrzennej modelu.<br />
• model triangulacyjny (nieregularna siatka trójkątów)<br />
(ang. TIN – Triangular Irregular Network) – model ten<br />
zapisuje się w postaci wektorowej. Powierzchnia <strong>terenu</strong><br />
dzielona jest na trójkąty, których wierzchołki stanowią<br />
punkty wysokościowe.<br />
• model poziomicowy – (ang. DGL – Digital Line Graph) –<br />
przedstawia kształt danej powierzchni przy uŜyciu izohips<br />
(linii łączących punkty o jednakowej wysokości),<br />
zapisywanych w postaci obiektów wektorowych<br />
o współrzędnych (x, y, z).
Struktura NMT<br />
a) Regularna siatka punktów (GRID)<br />
b) Nieregularna siatka trójkątów (TIN)<br />
c) Model poziomicowy
Jakość Numerycznych Modeli Terenu<br />
• Rozdzielczość - określa stopień szczegółowości<br />
modelu. Im lepsza rozdzielczość tym bliŜsze<br />
sobie obiekty reprezentowane będą na modelu<br />
jako odrębne obiekty, a nie jako jeden punkt<br />
• Dokładność – stopień zgodności z jakim<br />
pionowe i poziome połoŜenie obiektu w<br />
rzeczywistości reprezentowana jest w modelu
Rozdzielczość pozioma<br />
Rozmiar komórki – 30 m
Rozdzielczość pozioma<br />
Rozmiar komórki – 50 m
Rozdzielczość pionowa
Źródła danych – pomiary bezpośrednie<br />
Bezpośrednie pomiary terenowe<br />
• Tradycyjne pomiary geodezyjne<br />
• Pomiary GPS referencyjnym<br />
• Naziemny skanning laserowy<br />
Zalety - bardzo duŜa dokładność i swobodny<br />
dobór rozdzielczości<br />
Wady - czasochłonność i wysoki koszt<br />
pomiaru<br />
Zastosowanie - niewielkie obszary dla<br />
których istotna jest wysoka dokładność<br />
danych np.: ocena dynamiki erozji gleb,<br />
pomiary niewielkich form <strong>terenu</strong>, <strong>modele</strong><br />
budynków itp.
Źródła danych – materiały kartograficzne<br />
• Materiały kartograficzne<br />
– Zalety - dobra dostępność materiałów źródłowych<br />
– pokrycie całego kraju, wysoka dokładność,<br />
najlepszy stosunek ceny do dokładności; prostota<br />
tworzenia; otrzymujemy model rzeźby <strong>terenu</strong> (bez<br />
budynków, lasów itp.)<br />
– Wady - zróŜnicowana jakość materiałów<br />
źródłowych; duŜa pracochłonność<br />
– Zastosowanie – średniopowierzchniowe obszary<br />
wymagające stosunkowo wysokiej dokładności
Źródła a danych materiału materia u kartograficzne (2)<br />
Zwektoryzowane Mapa topograficzna poziomice<br />
Wysoczyzna Gnieźnieńska w okolicach Wągrowca
Źródła danych – metody teledetekcyjne<br />
Fotogrametria analogowa i cyfrowa<br />
• Zalety - wysoka dokładność, wysoka efektywność, łatwa<br />
powtarzalność<br />
• Wady – wysoka cena, brak penetracji pokrywy roślinnej, zaleŜność<br />
od warunków pogodowych, drogie oprogramowanie/sprzęt<br />
• Zastosowanie – tam gdzie liczy się dokładność i powtarzalność<br />
pomiaru np.: rejestracja zmian rzeźby kopalni odkrywkowych<br />
LIDAR – light detection and ranging (powietrzny)<br />
• Zalety – wysoka dokładność; bardzo krótki cykl produkcji; sensor<br />
aktywny – niezaleŜność od warunków pogodowych; rejestracja<br />
wielokrotnego odbicia = penetracja pokrywy roślinnej<br />
• Wady – bardzo wysoki koszt, wymagany specjalistyczny sprzęt<br />
• Zastosowanie – tam gdzie wymagana jest wysoka dokładność i<br />
szybkość uzyskania modelu np. ocena skutków zdarzeń<br />
katastrofalnych
Źródła danych – metody teledetekcyjne (2)<br />
Obrazy radarowe<br />
Zalety – system aktywny<br />
(niezaleŜność od warunków<br />
pogodowych), zdolność<br />
częściowej penetracji pokrycia<br />
<strong>terenu</strong> oraz wody<br />
Wady – wysoki koszt, zróŜnicowana<br />
dokładność (samolot 1-5m,<br />
satelita 5-50m)<br />
Zastosowanie – modelowanie<br />
terenów pokrytych bujną<br />
roślinnością, śniegiem, lodem,<br />
monitorowanie rozwoju linii<br />
brzegowych
Dostępność NMT – Ziemia (1)<br />
• ETOPO5 – rozdzielczość 5 minut (ok. 9 km), później zastąpiony przez<br />
ETOPO2<br />
• GTOPO30, USGS<br />
– Rozdzielczość: 30 sekund (ok. 1 km)<br />
– Dokładność – pionowa: od 10 do 500 m<br />
– 8 rodzajów danych źródłowych<br />
• GLOBE, NOAA<br />
– Rozdzielczość: 30 sekund (ok. 1 km)<br />
– Dokładność – pionowa: od 10 do 500 m<br />
– 11 rodzajów danych źródłowych<br />
• Digital Terrain Elevation Database (DTED)<br />
– DTED 0 – rozdzielczość: 30 sekund; dokładność 50 m<br />
– DTED 1 – rozdzielczość: 3 sekund (ok. 100m); dokładność<br />
pozioma 50 m, pionowa 30 m<br />
– DTED 2 - rozdzielczość: 1 sekund (ok. 30m); dokładność<br />
pozioma 23 m, pionowa 18 m
Dostępność – Ziemia (2)<br />
• Shuttle Radar Topography Mission (SRTM), 2000, NGA i<br />
NASA<br />
– Pas pomiędzy 60 o N i 56 o S<br />
– Dostępna rozdzielczość:<br />
• 1 sekunda (ok. 30 m) – USA (SRTM-1)<br />
• 3 sekundy (ok. 100 m) – świat (SRTM-3)<br />
• 30 sekund (ok. 1 km) – świat (SRTM-30)<br />
– Dokładność pozioma 20 m, dokładność pionowa 10-<br />
16 m<br />
– Obraz radarowy – rejestruje powierzchnię pokrycia<br />
<strong>terenu</strong><br />
– Źródło: http://srtm.csi.cgiar.org/
GLOBE<br />
SRTM
Dostępność NMT - Mars<br />
• Mars Orbiter Laser Altimetr (MOLA)<br />
– Rozdzielczość ok. 460 m<br />
• High Resolution Stereo Camera (HRSC)<br />
– Rozdzielczość poniŜej 30 m
Dostępność NMT - Polska<br />
• DTED 1 – Baza Danych Ogólnogeograficznych 1:200 000<br />
• DTED 2 – wojskowe mapy topograficzne 1:50 000<br />
– Dokładność: pozioma 16 m, pionowa 2-7 m<br />
– Rozdzielczość: pozioma 30 m, pionowa 1 m<br />
• NMT w zasobie CODGiK (odpłatnie) – projekt LPIS<br />
– Źródło – pomiary fotogrametryczne ze zdjęć lotniczych<br />
1:26000<br />
– Rozdzielczość: pozioma – od 10 m do 40 m, pionowa 1 m,<br />
dokładność 2,5m.<br />
– Brak danych dla lasów, miast<br />
• TBD - Topograficzne Baza Danych 1:10 000, 6% kraju, błąd poniŜej<br />
1,5m<br />
• SMOK – System Monitorowania i Osłony Kraju<br />
– południe kraju (11% powierzchni) – na bazie mapa<br />
topograficznych 1:10 000
GTOPO30, SRTM-3, DTED2, NMT z rozdzielczość mapy rozdzielczość topograficznej 30m 90ok.<br />
1 1:10 km<br />
000, rozdzielczość 5 m
SRTM-3, rozdzielczość 90 m + mapa topograficzna
• Wizualizacje<br />
Zastosowania<br />
Panorama Szwajcarii (Jenny, Paterson, 2007)
Zastosowania<br />
• Wizualizacje: Skale barwne, reprezentacje 2D
Zastosowania<br />
• Wizualizacje: Cieniowanie rzeźby
Zastosowania<br />
• Wizualizacje: Reprezentacje 2.5D
Zastosowania<br />
• Wizualizacje: Reprezentacje 2.5D a 3D<br />
Źródło: www.gis.esri.com
• Geomorfometria<br />
Zastosowania
• Geomorfologia<br />
Zastosowania<br />
Wydmy Międzyrzecza Warciańsko-Noteckiego
• Geomorfologia<br />
Zastosowania
Zastosowania<br />
• Ortorektyfikacja zdjęć lotniczych i satelitarnych
Zastosowania<br />
• Modelowanie hydrologiczne:<br />
• Symulacja wezbrań powodziowych<br />
śródło: www.lidarus.com
Zastosowania<br />
• Modelowanie hydrologiczne :<br />
śródło: www.scientificsoftwaregroup.com
• Inne:<br />
Zastosowania<br />
• Modelowanie nasłonecznienia<br />
• Budowa dróg itp.<br />
• Zastosowania militarne<br />
• Symulatory lotu<br />
• Gry komputerowe<br />
• Klasyfikacja zdjęć satelitarnych<br />
• Inne
Darmowe oprogramowanie<br />
• 3DEM<br />
• GRASS<br />
• Landserf<br />
• MICRODEM<br />
• TAS (Terrain Analysis System)<br />
• ILWIS<br />
• AutoDem
Darmowe oprogramowanie:<br />
• Wizualizacje: 3DEM<br />
zastosowania<br />
• Zaawansowane analizy: GRASS, TAS<br />
• Proste analizy: Landserf, MICRODEM<br />
• Import/Export: GRASS, MICRODEM<br />
• Tworzenie NMT: AutoDEM, GRASS
Dziękujemy za uwagę