GEOLOŠKI PRESEK

Geološki presjek - vertikalni presjek zemljine kore od površine do dubine. Geološki presjeci se sastavljaju na osnovu geoloških karata, geoloških osmatranja i rudarskih podataka (uključujući bušotine), geofizičkih istraživanja itd. Geološki presjeci su orijentirani uglavnom poprijeko ili duž poteza geoloških struktura duž ravnih ili isprekidanih linija koje prolaze u prisustvu dubokih referentnih bušotina kroz ove bunare. Na geološke presjeke utiču uslovi pojave, starost i sastav stijena. Horizontalna i vertikalna skala geoloških presjeka obično odgovaraju mjerilu geološke karte. Prilikom projektovanja rudarskih preduzeća i inženjersko-geoloških istraživanja, zbog neuporedivosti debljine rastresitih sedimenata i dužine profila, njihova vertikalna skala se povećava u odnosu na horizontalnu za desetine i više puta.

SURFER U GEOLOGIJI

Geografski informacioni sistem Golden Software Surfera sada je industrijski standard za crtanje funkcija dve varijable. Malo je kompanija u geološkoj industriji koje ne koriste Surfer u svojoj svakodnevnoj praksi kartiranja. Posebno često, koristeći Surfer, karte se kreiraju u izolinijama (konturne karte).

Nenadmašna prednost programa su algoritmi interpolacije koji su ugrađeni u njega, koji vam omogućavaju da kreirate digitalne modele površine najvišeg kvaliteta koristeći podatke neravnomjerno raspoređene u prostoru. Metoda koja se najčešće koristi, Kriging, idealna je za predstavljanje podataka u svim geonaukama.

Logika rada s paketom može se predstaviti u obliku tri glavna funkcionalna bloka:

• · 1. Izrada digitalnog modela površine;
• · 2. Pomoćne operacije sa digitalnim modelima površine;
• · 3. Vizualizacija površine.

Digitalni model površine tradicionalno se predstavlja kao vrijednosti u čvorovima pravokutne pravilne mreže, čija se diskretnost određuje ovisno o konkretnom problemu koji se rješava. Za pohranjivanje takvih vrijednosti, Surfer koristi vlastite GRD datoteke (binarni ili tekstualni format), koji su odavno postali standard za pakete matematičkog modeliranja.

Postoje tri opcije za dobivanje vrijednosti na čvorovima mreže:

• · 1) na osnovu početnih podataka specificiranih u proizvoljnim tačkama regiona (na čvorovima nepravilne mreže), koristeći algoritame interpolacije dvodimenzionalne funkcije;
• · 2) izračunavanje vrednosti funkcije koju je korisnik eksplicitno odredio. Program Surfer uključuje prilično širok spektar funkcija - trigonometrijske, Beselove, eksponencijalne, statističke i neke druge;
• · 3) prelazak s jedne regularne mreže na drugu, na primjer, pri promjeni diskretnosti mreže (ovdje se po pravilu koriste prilično jednostavni algoritmi interpolacije i uglađivanja, jer se vjeruje da se prijelaz vrši s jedne glatke površine drugome).

Osim toga, naravno, možete koristiti gotov digitalni model površine koji korisnik dobije, na primjer, kao rezultat numeričkog modeliranja.

Surfer svojim korisnicima nudi nekoliko interpolacijskih algoritama: Kriging, Inverzna udaljenost na potenciju, Minimalna zakrivljenost, Radijalne bazne funkcije, Polinomska regresija, Modificirana metoda Shepardova metoda (Modificirana Shepardova metoda), Triangulacija, itd. Izračunavanje regularne mreže može se izvesti za X , Y, Z datoteke skupa podataka bilo koje veličine, a sama mreža može imati dimenzije od 10.000 x 10.000 čvorova.

Surfer koristi sljedeće vrste mapa kao svoje glavne vizualne elemente:

• · 1. Mapa konture. Pored uobičajenih sredstava za kontrolu načina prikaza izolinija, osa, okvira, oznaka, legendi itd., moguće je kreirati karte koristeći punjenje bojama ili različite šare pojedinih zona. Osim toga, slika ravne karte može se rotirati i naginjati, a može se koristiti i nezavisno skaliranje duž X i Y osi.
• · 2. Trodimenzionalna slika površine: Wireframe Map (karta okvira), Surface Map (trodimenzionalna površina). Ove karte koriste različite vrste projekcija, a slika se može rotirati i naginjati pomoću jednostavnog grafičkog interfejsa. Na njima možete nacrtati i rezne linije i izolinije, postaviti neovisno skaliranje duž X, Y, Z osi i ispuniti pojedinačne mrežne elemente površine bojom ili uzorkom.
• · 3. Mape početnih podataka (Post Map). Ove karte se koriste za prikaz podataka o tačkama u obliku posebnih simbola i tekstualnih oznaka za njih. Istovremeno, za prikaz numerička vrijednost u jednoj tački možete kontrolirati veličinu simbola (linearna ili kvadratna ovisnost) ili primijeniti razni simboli prema opsegu podataka. Izgradnja jedne mape može se izvršiti korištenjem nekoliko datoteka.
• · 4. Osnovna karta. To može biti gotovo svaka ravna slika dobijena uvozom datoteka različitih grafičkih formata: AutoCAD [.DXF], Windows metafile [.WMF], Bitmap Graphics [.TIF], [.BMP], [.PCX], [.GIF ] , [.JPG] i neke druge. Ove kartice se mogu koristiti za više od jednostavnog izlaz slike, ali i, na primjer, za prikaz nekih područja praznih.

Koristeći različite opcije za preklapanje ovih glavnih tipova mapa i njihovo različito postavljanje na jednu stranicu, možete dobiti različite opcije za predstavljanje složenih objekata i procesa. Konkretno, vrlo je lako dobiti različite opcije za složene karte s kombiniranom slikom distribucije nekoliko parametara odjednom. Sve vrste karata korisnik može uređivati ​​koristeći ugrađene alate za crtanje samog Surfera.

Metodologija izrade strukturnih karata krova (dna) naftonosne formacije i njenog geološkog presjeka.

• 1. Izgradite na osnovu datoteke bazna karta na skali od 1 cm 1000 metara.
• 2. Digitalizirati granice licencirane oblasti.
• 3. Digitalizirajte bunare i sačuvajte u formatu DAT fajl“krov” (kolona A - geografska dužina, kolona B - geografska širina, kolona C - dubina krova, kolona D - broj bunara, kolona C - tip bunara: proizvodnja sa trocifrenim brojem, ostatak - istraživanje)
• 4. Digitalizirajte liniju profila. Sačuvajte „profilnu liniju“ u BLN formatu sa praznom ćelijom B1.
• 5. Kreirajte “Preglednu mapu licenciranog područja” sa slojevima - granicama, linijom profila i bunarima sa natpisima.
• 6. Dodati na preglednu kartu sloj „Konstruktivna karta krova formacije YuS2” - zaglađen (sa koeficijentom 3 za dve koordinate), izolinije na svakih 5 metara (Prilog 1).
• 7. Napravite “Profil za krov formacije YUS2” - horizontalna razmera se poklapa sa razmerom karte, vertikalna razmera je 1 cm 5 metara.

softver za profil geološke karte

Mihail Vladimirovič Morozov:
lični sajt

Matematički modeli (lekcija, karta-1): Izrada geohemijskih karata u Golden Software Surferu (opći pristup, faze i sadržaj rada, obrazac izvještaja)

pa " Metode matematičkog modeliranja u geologiji"

Karte-1. Izrada geohemijskih karata u Golden Software Surferu: opšti pristup, faze i sadržaj rada. Obrazac za prijavu.
Karte-2. Principi rada sa Golden Software Surferom.

Za pronalaženje lokacije nakupljanja korisnog metala u zemljinoj kori potrebna je geohemijska karta. Kako ga izgraditi? Za to je potreban dobar softver i sistematski pristup. Hajde da se upoznamo sa principima i glavnim fazama ovog rada.

TEORIJA

Izrada geohemijske karte u programu Golden Software Surfer.

Početni podaci. Za izradu geohemijske karte potrebno je pripremiti se tabela, koji sadrži najmanje tri kolone: ​​prve dvije sadrže geografske koordinate tačaka posmatranja (uzorkovanja) X i Y, treći stupac sadrži mapiranu vrijednost, na primjer, sadržaj hemijskog elementa.

Koordinate: u Surferu koristimo pravokutne koordinate (u metrima), iako u svojstvima karte možete izabrati između mogućih koordinatnih sistema različite polarne koordinate (u stepenima-minutama-sekundama). U praksi, kada radite sa slikama na ravnom listu papira, pogodnije je raditi u pravokutnom koordinatnom sistemu u prilagođenom formatu.

Odakle dolaze koordinate:
1. Prilikom dokumentiranja tačaka na lokaciji, koordinate se uzimaju iz GPS ili GLONASS topografa u obliku polarnih koordinata (na primjer, u koordinatnom sistemu WGS 84). Topo-referentni uređaj sada može izgledati kao pametni telefon, ali je zgodnije i pouzdanije koristiti poseban uređaj, koji se od milja zove "džip".
2. Prilikom prijenosa podataka na kompjuter sa topografskog geodeta, koordinate se pretvaraju iz polarnog u korišteni pravokutni koordinatni sistem (npr. u sistemima UTM, Pulkovo-1942, ali možete i koristiti lokalni geodetski sistem usvojen u određenom preduzeću). Za pretvaranje polarnih koordinata u pravokutne koordinate, prikladno je koristiti program Ozi Explorer.
3. Kolone tabele pripremljene za rad sa Surferom treba da sadrže pravougaone koordinate u metrima.

Količina mapiranja: za izradu karte treninga u izolinijama koje ćemo koristiti logaritam sadržaja bilo kog hemijskog elementa. Zašto logaritam? Zato što je zakon raspodjele sadržaja mikroelemenata gotovo uvijek logaritamski. Naravno, u pravi posao prvo morate provjeriti zakon raspodjele da biste odabrali vrstu količine: originalnu vrijednost ili njen logaritam.

Vrste karata koje se koriste u geohemiji. Osim konturne karte, geohemičari često koriste i neke druge vrste karata, ali ne sve od velikog broja tipova karata koje Surfer može napraviti, već samo one striktno definirane. Oni su navedeni u nastavku.

1. Mapa činjenica. To je skup tačaka koje pokazuju lokacije uzorkovanja na tlu. U blizini tačaka možete prikazati markere - brojeve piketa, ali tokom geohemijskih pretraga ima toliko tačaka da obično oznake samo „zatrpaju“ prostor karte i nisu prikazane. Za izradu mape činjenica koristimo funkciju Post Map.

2. Tačkasta mapa sadržaja hemijskih elemenata. Na njemu, krugovi (ili drugi simboli) različitih veličina označavaju različit sadržaj hemijskog elementa na tačkama uzorkovanja. Ako koristimo takvu kartu, tada više nije potrebna posebna mapa činjenica - točke obje karte će se preklapati jedna s drugom. Tačkasta mapa (ili “poster mapa”) je konstruisana tako da visoki nivoi elementa koji se traži budu uočljivi. Legenda označava korespondenciju između veličine kruga i sadržaja elementa u g/t. Osim veličine, može se promijeniti i boja kruga. Svaka vrsta (veličina, boja) šolje odgovara ručno dodijeljenom rasponu sadržaja. One. različite vrste krugovi su različite klase tačaka na osnovu sadržaja elementa. Stoga se alat za kreiranje takve karte zove Classed Post Map. Pogodno je napraviti mapu za postavljanje na vrhu izolinske karte kako bi se vidjelo kako se potonja (koja je izračunata karta, tj. izgrađena na osnovu rezultata interpolacije podataka) kombinuje sa originalnim dobijenim iz laboratorija, tj. "istinitim" sadržajima. Pogodno je iscrtati knjiženje jednog važnog elementa (na primjer, zlata) na karti u izolinijama drugog parametra pretraživanja (element satelita, statistički faktor, geofizički parametar, itd.). Važno: nakon izgradnje, mapa tipa Classed Post Map ne može se pretvoriti u Post Map, i obrnuto.

3. Karta u izolinijama. Stvarna mapa željenog parametra, gdje su različite gradacije sadržaja prikazane s različitim ispunama u boji. Također zahtijeva legendu koja povezuje boju ispune sa nivoom razreda. Gradacije ispuna se podešavaju ručno. Alat - Mapa konture. Pored stvarnog sadržaja elemenata (ili njihovih logaritama), u geohemiji se široko koriste karte višeelementnih indikatora. To mogu biti multiplikativni koeficijenti (gdje se množe sadržaj nekoliko elemenata), karte vrijednosti faktora (glavne komponente) itd. Zapravo, zadatak geohemičara je pronaći indikator koji mu omogućava da riješi geološki problem. Budući da se takvi pokazatelji, po pravilu, izražavaju u kolektivnom ponašanju elemenata, sasvim je prirodno da su monoelementne karte (tj. karte jednog pojedinačnog elementa) često manje informativne od višeelementnih. Stoga fazi izrade karata obično prethodi faza statistička obrada podatke sa dobijanjem rezultata multivarijantne statističke analize, na primjer, PCA (metoda glavne komponente).

4. Ocrtavanje mape. Surfer po defaultu kreira pravokutnu kartu. Ako tačke uzorkovanja ne formiraju pravougaonik, ispostavlja se da je područje uzorkovanja upisano u umjetno stvoren pravougaonik, u kojem dio područja zapravo nije uzorkovano. Konturna karta će pokriti cijelo područje, tako da će neprovjerena područja karte sadržavati fiktivne podatke. Da bi se to izbjeglo, potrebno je ograničiti područje izrade karte na onaj dio područja za koji su dostupni podaci o uzorkovanju. Da biste to učinili, područje uzorkovanja mora biti ocrtano posebnom linijom, koja se može nacrtati ručno. Izlaz konture poteza vrši se pomoću funkcije Osnovna karta.

Faze izrade karte.

3. Izrada mape činjenica [mapa-3]. 5. Izrada mape tačaka (“posting map”) [karta-5]. 9. Izrada površinske karte i njen dizajn za postizanje optimalnog informativnog sadržaja [karta-6, nastavak].

POSTUPAK IZVOĐENJA RADOVA

Dato: sadržaj hemijskog elementa i njegovi logaritmi sa koordinatama tačaka uzorkovanja.

Vježbajte:

1. Napravite mapu činjenica.

2. Izraditi mapu tačaka na osnovu sadržaja hemijskog elementa, odabrati prikaze tačaka za različite klase.

3. Sami kreirajte obris područja mapiranja i konstruirajte ga.

4. Kombinirajte konturu područja, mapu tačaka elementa i mapu činjenica ovim redom u upravitelju objekata. Prikaži legendu za mapu tačaka.

5. Konstruirajte grid datoteku ("grid") za logaritme sadržaja elemenata koristeći metodu triangulacije, provjerite. Ponovite sa drugim metodama.

6. Konstruirajte variogram da biste konstruirali datoteku mreže koristeći metodu kraiging, provjerite.

7. Konstruirajte grid datoteku (“grid”) za logaritme sadržaja elementa korištenjem metode kraiging koristeći parametre variograma.

8. Zagladite rezultirajuću mrežnu datoteku jednostavnim filterom.

9. Vratite datoteku mreže iz logaritama u sadržaj.

10. Isecite mrežnu datoteku duž prethodno kreirane konture.

11. Konstruirajte površinske karte u izolinijama i gradijent ispune koristeći kreirane datoteke mreže, dodajte legende.

12. Izvezite izgrađene karte kao JPG fajlovi, umetnuti u izvještaj u Word (DOC) formatu.

Obrazac za prijavu.

), nazvan po gradu Golden, Colorado, gdje se nalazi, postoji od 1983. godine i razvija naučne grafičke pakete. Njegov prvi softverski proizvod, Golden Graphics System, objavljen iste godine, dizajniran je za obradu i prikaz slika skupova podataka opisanih dvodimenzionalnom funkcijom kao što je z=f(y,x). Naknadno je ovaj paket dobio ime Surfer, koje je sa njim ostalo do danas. A dvije godine kasnije pojavio se Grapher paket, dizajniran za obradu i prikaz grafova skupova podataka i funkcija poput y=f(x).

Upravo su ti DOS paketi bili veoma popularni (naravno, u obliku ilegalnih kopija) kasnih 80-ih među sovjetskim stručnjacima koji su se bavili različitim aspektima matematičke obrade podataka, prvenstveno u okviru širokog spektra geonauka, kao što su geologija, hidrogeologija, seizmiku, ekologiju, meteorologiju, kao i u drugim srodnim oblastima.

Istovremeno smo počeli aktivno raditi sa Surfer 4 paketom za DOS. Za razliku od naših kolega iz drugih odjela (naš institut je vršio istraživanja u oblasti inženjerskih istraživanja u građevinarstvu), koji su se bavili rješavanjem vrlo specifičnih problema na određenim lokacijama i radili sa Surferom kao samostalnim proizvodom za krajnje korisnike, mi smo kao programeri bili privučeni mogućnostima ugrađene upotrebe ovog paketa u vlastite programe.

Ideja je bila vrlo jednostavna - Surfer je mogao raditi i interaktivno i u batch modu, izvodeći određeni niz funkcije zasnovane na podacima iz komandnih i informacijskih datoteka. Generisanjem ovih datoteka u našim programima, mogli bismo natjerati vanjski paket da izvrši operacije koje su nam potrebne. Istovremeno, korisnik, gledajući, na primjer, sliku izolinske karte ili je štampajući, nije ni sumnjao da radi sa nekim drugim paketom.

Sve u svemu, Surfer nam se jako svidio. I dalje ga smatramo klasičnim primjerom odličnog softverskog proizvoda. Pogodan, interaktivni interfejs bez arhitektonskih ukrasa, otvoren i razumljiv interfejs za programera, provereni matematički algoritmi, veoma kompaktan kod, skromni zahtevi za resursima. Ukratko, bio je to stil kreiranja softvera, danas uveliko izgubljen, koji je poštovao buduće korisnike ne riječima već djelima. (Veoma smo zadovoljni što je Golden Software sačuvao ovaj stil u kasnijim razvojima.)

Prema verziji koja se čula 1994. na Međunarodnoj konferenciji o analitičkim modelima geofiltracije u Indianapolisu, autor Surfera i osnivač kompanije bio je diplomirani student hidrogeologije na jednom od američkih univerziteta. “Geološki” korijeni proizvoda kompanije izgledaju gotovo očigledna činjenica.

U stvari, grad Zlatni je mali i hrabar. U njemu se nalazi renomirani centar za obuku geonauka Colorado School of Mines i njegova podružnica, Međunarodni centar za modeliranje podzemnih voda, koji također kreira, testira i distribuira hidrogeološke programe (uključujući one koje obezbjeđuju nezavisni programeri).

Vrijeme prolazi, ali uprkos prilično intenzivnoj konkurenciji, Golden Software paketi (prvenstveno Surfer) i dalje ostaju veoma popularni kako u SAD tako iu drugim zemljama. Linkovi na njih su dostupni u gotovo svakoj naučnoj publikaciji ili softverskom proizvodu koji se odnosi na numeričko modeliranje i obradu eksperimentalnih podataka.

1990. godine kompanija je objavila prestanak razvoja verzija za DOS i početak razvoja softverskih proizvoda za Windows. 1991. godine pojavio se novi paket MapViewer (alat za analizu i vizualizaciju geografski distribuiranih numeričkih informacija i konstruisanje informativnih tematskih karata - Thematic Mapping Software), a zatim su izdate Windows verzije već poznatih paketa: 1993. - Grapher 1.0, a 1994. - Surfer 5.0. Godine 1996. izašao je još jedan novi proizvod - Didger (digitalizacija grafičke informacije), koji je vrlo uspješno upotpunio funkcionalnost ostalih Golden Software programa.

Ovdje, međutim, treba naglasiti da je, nakon što je zaustavila razvoj verzija za DOS, kompanija nastavila da ih podržava do 1995. godine: prodaja licencirane kopije, konsultacije i sl. Takav odnos poštovanja prema korisniku (prodaje ono što klijentu treba, a ne radi se po principu „uzmi šta imaš“), vidite, danas je retkost.

Sve u svemu, Golden Software je vrlo poučan primjer održive pozicije male kompanije koja razvija i prodaje svoje softverske proizvode u svojoj „ekološkoj niši“ na globalnom tržištu računara.

Štaviše, treba napomenuti da pojava moćnih sistema za koje se čini da rade „sve-sve-sve“ (na primer, uključivanje grafičkih alata u proračunske tabele ili GIS sa njihovim mogućnostima za obradu kartografskih informacija) nije uzdrmala poziciju mali specijalizovani softverski paketi. Takav specijalizovani softver značajno nadmašuje velike integrisane sisteme po funkcionalnosti i jednostavnosti korišćenja. Posljednja prednost je posebno važna kada se analizira ogroman broj eksperimentalnih podataka, a ne samo kada se generiraju rezultati istraživanja u obliku prezentacijske grafike. Ovome treba dodati i skromnije zahtjeve ovakvih programa u pogledu snage računara i njegove cijene.

Golden Software trenutno nudi četiri proizvoda za Windows 95/98/NT: Surfer 6.0, Grapher 2.0, MapViewer 3.0 i Didger 1.0. Upravo o tome ćemo govoriti u našoj recenziji.

Surfer paket - obrada i vizualizacija dvodimenzionalnih funkcija

Surfer 5.0 za Windows 3.x objavljen je 1994. godine. Godinu dana kasnije, istovremeno sa izdavanjem Windows 95, izašao je Surfer 6.0, koji je predstavljen u dvije verzije - 32-bitna za rad u Windows okruženje NT i Windows 95 i 16-bitni za Windows 3.1. Prilikom instaliranja paketa, korisnik može ili sam odabrati željenu verziju programa ili to povjeriti instalacijskom programu, koji će odrediti konfiguraciju sistema i automatski odabrati verziju. Paket ćemo opisati na sljedeći način: prvo ćemo govoriti o mogućnostima verzije 5.0, a zatim o inovacijama Surfera 6.0.

Glavna svrha Surfera je obrada i vizualizacija dvodimenzionalnih skupova podataka opisanih funkcijom kao što je z=f(x, y). Logika rada sa paketom može se predstaviti u obliku tri glavna funkcionalna bloka: a) konstrukcija digitalnog modela površine; b) pomoćne operacije sa digitalnim modelima površine; c) vizualizacija površine.

Izrada digitalnog modela površine

Bez obzira na svu impresivnost grafičke vizualizacije podataka, vrhunac ovakvih paketa je, naravno, matematički aparat koji je u njima implementiran. Činjenica je da, ne dobivši jasan odgovor na pitanje: „Koja metoda je osnova za transformaciju podataka i gde se može videti procena pouzdanosti svih ovih transformacija?“, korisnik (u ovom slučaju najverovatnije naučnik) možda više neće biti zainteresovani za sve druge prednosti programa.

Digitalni model površine tradicionalno se predstavlja kao vrijednosti u čvorovima pravokutne pravilne mreže, čija se diskretnost određuje ovisno o konkretnom problemu koji se rješava. Za pohranjivanje takvih vrijednosti, Surfer koristi vlastite GRD datoteke (binarni ili tekstualni format), koji su odavno postali neka vrsta standarda za pakete matematičkog modeliranja.

U principu, postoje tri moguće opcije za dobivanje vrijednosti na čvorovima mreže; sve su implementirane u paketu:

1. prema početnim podacima navedenim u proizvoljnim tačkama regiona (na čvorovima nepravilne mreže), koristeći interpolacijske algoritame za dvodimenzionalne funkcije;
2. izračunavanje vrijednosti funkcije koju je eksplicitno specificirao korisnik; paket uključuje prilično širok spektar funkcija - trigonometrijske, Beselove, eksponencijalne, statističke i neke druge (slika 1);
3. prelazak s jedne regularne mreže na drugu, na primjer, pri promjeni diskretnosti mreže (ovdje se po pravilu koriste prilično jednostavni algoritmi interpolacije i izglađivanja, jer se smatra da se prijelaz vrši s jedne glatke površine na drugu) .

Osim toga, naravno, možete koristiti gotov digitalni model površine koji je korisnik dobio, na primjer, kao rezultat numeričkog modeliranja (ovo je prilično uobičajena opcija za korištenje Surfer paketa kao postprocesora).

Prva opcija za dobijanje modela mreže najčešće se nalazi u praktičnim problemima, a upravo su algoritmi za interpolaciju dvodimenzionalnih funkcija pri prelasku sa nepravilne mreže na regularnu „adut“ paketa.

Činjenica je da je postupak prelaska sa vrijednosti u diskretnim tačkama na površinu netrivijalan i dvosmislen; Za različite zadatke i vrste podataka potrebni su različiti algoritmi (ili bolje rečeno, ne „obavezni“, već „prikladniji“, jer u pravilu nijedan nije 100% prikladan). Dakle, efikasnost programa za interpolaciju dvodimenzionalnih funkcija (ovo se odnosi i na problem jednodimenzionalnih funkcija, ali za dvodimenzionalne je sve mnogo složenije i raznovrsnije) određena je sljedećim aspektima:

1. skup različitih metoda interpolacije;
2. sposobnost istraživača da kontroliše različite parametre ovih metoda;
3. dostupnost sredstava za procjenu tačnosti i pouzdanosti izgrađene površine;
4. mogućnost da se razjasni rezultat na osnovu lično iskustvo ekspert, uzimajući u obzir niz dodatnih faktora koji se nisu mogli odraziti u izvornim podacima.

Surfer 5.0 svojim korisnicima nudi sedam interpolacijskih algoritama: Kriging, Inverzna udaljenost, Minimalna zakrivljenost, Radijalne bazne funkcije, Polinomska regresija, Shepardova metoda, koja je kombinacija metode inverzne udaljenosti sa splajnovima) i Triangulacija. Redovni proračuni mreže sada se mogu izvoditi na X, Y, Z datotekama skupa podataka bilo koje veličine, a sama mreža može biti veličine 10.000 x 10.000 čvorova.

Povećanje broja metoda interpolacije može značajno proširiti raspon problema koji se rješavaju. Konkretno, metoda triangulacije može se koristiti za konstruiranje površine koristeći tačne vrijednosti početnih podataka (na primjer, Zemljinu površinu prema podacima geodetskog snimanja), a algoritam polinomske regresije može se koristiti za analizu trenda površine.

Istovremeno, pružaju se brojne mogućnosti za kontrolu metoda interpolacije od strane korisnika. Konkretno, najpopularnija geostatistička Kricking metoda u obradi eksperimentalnih podataka sada uključuje mogućnost korištenja razni modeli variogrami, koristeći varijaciju algoritma sa pomakom, i uzimajući u obzir anizotropiju. Prilikom izračunavanja površine i njene slike, možete postaviti i granicu teritorije proizvoljne konfiguracije (slika 2).

Osim toga, postoji i ugrađena grafički uređivač za unos i ispravljanje vrednosti podataka o mrežnoj površini, dok korisnik odmah vidi rezultate svojih radnji u vidu promena na karti izolinija (slika 3). Za čitavu klasu problema (posebno onih koji se odnose na opis prirodnih podataka), koji se po pravilu ne mogu opisati egzaktnim matematičkim modelom, ova funkcija je često jednostavno neophodna.

Unos podataka se vrši iz [.DAT] (Zlatni softverski podaci), [.SLK] (Microsoft SYLK), [.BNA] (Atlas Boundary) ili običnih ASCII tekstualnih datoteka, kao i iz Excel [.XLS] tabela. i Lotus [.WK1, .WKS]. Izvorne informacije se također mogu unijeti ili uređivati ​​pomoću ugrađene proračunske tablice u paketu, a moguće su i dodatne operacije podataka kao što su sortiranje i konverzija brojeva pomoću korisnički definiranih jednačina.

Pomoćne operacije s površinama

Surfer za Windows ima veliki set dodatna sredstva za pretvaranje površina i razne operacije s njima:

• izračunavanje volumena između dvije površine;
• prelazak iz jedne regularne mreže u drugu;
• transformacija površine pomoću matematičkih operacija s matricama;
• površinska disekcija (proračun profila);
• proračun površine;
• zaglađivanje površina matričnim ili spline metodama;
• konverzija formata datoteke;
• niz drugih funkcija.

Kvalitet interpolacije može se ocijeniti statističkom procjenom odstupanja vrijednosti originalne tačke od rezultirajuće površine. Osim toga, statistički proračuni ili matematičke transformacije mogu se izvesti za bilo koji podskup podataka, uključujući korištenje korisnički definiranih funkcionalnih izraza.

Vizualizacija slika površine

Površina se može grafički prikazati u dva oblika: konturne karte ili trodimenzionalne slike površine. Istovremeno, Surferov rad zasniva se na sljedećim principima njihove konstrukcije:

1. dobijanje slike preklapanjem nekoliko prozirnih i neprozirnih grafičkih slojeva;
2. uvoz gotovih slika, uključujući i one dobijene u drugim aplikacijama;
3. korištenjem posebnih alata za crtanje, kao i primjenom tekstualnih informacija i formula za kreiranje novih i uređivanje starih slika.

Korištenje sučelja s više prozora omogućava vam da odaberete najprikladniji način rada. Konkretno, možete istovremeno vidjeti numeričke podatke u obliku proračunske tablice, mape zasnovane na ovim podacima i pozadinske informacije iz tekstualne datoteke (slika 4).

Surfer 5.0 koristi sljedeće tipove mapa kao svoje glavne vizualne elemente:

1. Mapa konture. Pored već tradicionalnih načina kontrole načina prikaza izolinija, osa, okvira, oznaka, legendi itd., implementirana je mogućnost kreiranja karata popunjavanjem pojedinih zona bojom ili raznim šarama (slika 5). Osim toga, slika ravne karte može se rotirati i naginjati, a može se koristiti i nezavisno skaliranje duž X i Y osi.
2. Trodimenzionalna slika površine (3D Surface Map). Ove karte koriste različite vrste projekcija, a slika se može rotirati i naginjati pomoću jednostavnog grafičkog interfejsa. Na njima možete nacrtati i rezne linije i izolinije (slika 6), postaviti nezavisno skaliranje duž osa X, Y, Z i ispuniti pojedinačne elemente mreže bojom ili uzorkom.
3. Karta početnih podataka (Post Map). Ove karte se koriste za prikaz podataka o tačkama u obliku posebnih simbola i tekstualnih oznaka za njih. U ovom slučaju, za prikaz numeričke vrijednosti u tački, možete kontrolirati veličinu simbola (linearna ili kvadratna ovisnost) ili koristiti različite simbole u skladu s rasponom podataka (slika 7). Izgradnja jedne mape može se izvršiti korištenjem nekoliko datoteka.
4. Osnovna karta. To može biti skoro svaka ravna slika dobijena uvozom datoteka različitih grafičkih formata: AutoCAD [.DXF], DOS Surfer [.BLN, .PLT], Atlas Boundary [.BNA], Golden Software MapViewer [.GSB], Windows Metafile [ .WMF], USGS Digital Line Graph [.LGO], Bitmap Graphics [.TIF], [.BMP], [.PCX], [.GIF], [.JPG], [.DCX], [.TGA] i neke druge. Ove karte se mogu koristiti ne samo za jednostavno prikazivanje slike, već i, na primjer, za prikaz nekih područja kao praznih. Osim toga, po želji, ove karte se mogu koristiti za dobivanje granica prilikom izvođenja površinskih proračuna, transformacije, seciranja itd.

Koristeći različite opcije za preklapanje ovih glavnih tipova mapa i njihovo različito postavljanje na jednu stranicu, možete dobiti različite opcije za predstavljanje složenih objekata i procesa. Konkretno, vrlo je lako dobiti različite opcije za složene karte sa kombinovanom slikom distribucije nekoliko parametara odjednom (slika 8). Sve vrste karata korisnik može uređivati ​​koristeći ugrađene alate za crtanje samog Surfera.

Predstavljanje nekoliko karata u obliku trodimenzionalne „police“ je takođe vrlo efikasno i pogodno za analizu. Štaviše, to može biti ili različita reprezentacija istih skupova podataka (na primjer, trodimenzionalna slika plus karta izolinija u boji: slika 9), ili niz različitih skupova, na primjer, površinska distribucija jednog parametra u različito vrijeme ili nekoliko različitih parametara (slika 10).

Sve ove mogućnosti predstavljanja slike mogu biti veoma korisne u komparativnoj analizi uticaja različitih interpolacionih metoda ili njihovih pojedinačnih parametara na izgled rezultirajuće površine (slika 11).

Odvojeno, treba se pozabaviti problemom korištenja ruskih fontova. Činjenica je da SYM fontovi isporučeni s paketom, naravno, nisu rusificirani, tako da morate koristiti Windows TrueType fontove. Ali oni nisu prikladni za neke načine izlaza slike; na primjer, kada se tekst prikazuje pod uglom, znakovi su ponekad izobličeni do neprepoznatljivosti. U ovom slučaju, bolje je koristiti SYM vektorske fontove s jednolinijskim dizajnom (uvijek su jasno vidljivi), a samo latinični su dostupni u gotovom obliku. Međutim, postoji prilično jednostavno rješenje za ovaj problem.

DOS verzija Surfera je imala poseban uslužni program ALTERSYM za kreiranje vlastitih SYM fontova (nažalost, nestao je u verziji za Windows, tako da možete koristiti DOS verziju). Ali omogućava vam da kreirate i uređujete samo osnovni skup znakova (ASCII kodovi 32-127). Jednom smo riješili ovaj problem za verziju DOS-a na sljedeći način: napisali smo uslužni program koji kreira kompletan set simbola (1-255) od praznih datoteka koje je kreirao program ALTERSYM, s kojima izlazni moduli VIEW i PLOT savršeno rade. Ovaj pristup je sasvim prikladan za Windows verziju Surfera.

Rezultirajuće grafičke slike se mogu poslati na bilo koji uređaj za štampanje koji podržava Windows, ili poslati u format datoteke kao što je AutoCAD [.DXF], Windows metafile [.WMF], Windows Clipboard [.CLP], kao i HP grafički jezik [ .HPGL] i Encapsulated PostScript [.EPS]. Dvosmjerna razmjena podataka i grafike sa drugim Windows aplikacijama također se može izvršiti putem Windows Clipboard-a. Osim toga, grafičke slike pripremljene u Surferu mogu se eksportovati u paket MapViewer, na njega prekriti mapu teritorije i dobiti mapu distribucije ovog parametra na određenoj teritoriji (sl. 12 i ).

Kontrole makro paketa

U Surferu 5.0, nastalom davne 1994. godine, gotovo istovremeno sa kancelarijski paketi microsoft office 4.0, implementiran je model objektne komponente zasnovan na podršci za OLE 2.0 mehanizam automatizacije (ono što se danas zove ActiveX). Ovo omogućava integraciju Surfera kao ActiveX servera u složene sisteme za obradu podataka i modeliranje.

Na bilo kojem jeziku koji također podržava ovaj mehanizam (na primjer, Visual Basic, C++ ili Visual basic za aplikacije), možete napisati datoteku kontrolnog makroa za Surfer. Konkretno, koristeći skup makro datoteka, možete automatski izvršiti neke zadatke koji se često ponavljaju. Ili se takva datoteka može generirati tokom izvršavanja bilo kojeg aplikativnog programa za proračun za automatsku obradu i vizualizaciju podataka.

Na primjer, sljedeća funkcija, napisana u VB-u, kreira mapu konture i umeće njenu sliku u proračunsku tablicu pod nazivom "Sheet1":

• Funkcija MakeMap();
• definiranje varijable Surf kao objekta Dim Surf kao objekta;
• postavljanje mapiranja između varijable Surf i Surfer programa Postavite Surf = CreatObject("Surfer.App") GrdFile$ = "c:\winsurf\demogrid.grd";
• unesite naziv GRD datoteke;
• izvršavanje makro naredbi od strane Surfer paketa Surf.MapCountour(GrdFile$);
• izgraditi kartu izolacije Surf.Select;
• odaberite sliku Surf.EditCopy;
• kopirajte odabranu sliku u međuspremnik;
• ovo je već Excel naredba - zalijepite sliku iz međuspremnika na trenutnu poziciju tabele Sheet1 Worksheets("Sheet1").Picture.Paste End Function.

Značenje ove procedure je sasvim jasno. Prvo, varijabla Surf je definirana kao objekt i dodijeljena Surfer paketu (Surfer.App). Slede komande koje VBA već tumači kao pozive Surfer funkcijama (njihova imena odgovaraju komandama koje korisnik bira u režimu dijaloga), koje se izvršavaju preko ActiveX mehanizma.

Osim toga, Surfer paket ima svoj makro jezik, koji je zapravo vrsta VBA i koristi se za pisanje kontrolnih upita u posebnom programu SG Scripter (datoteka GSMAC.EXE). Na primjer, koristeći tako jednostavan program, možete implementirati makro koji automatski konstruira mape kontura za jedan skup izvornih podataka koristeći svih sedam metoda interpolacije:

• kreiranje Surfer objekta Postavite Surf = CreateObject("Surfer.App");
• konstruisanje karte korišćenjem svake interpolacione metode;
• za datoteku izvornih podataka DEMOGRID.DAT Za metodu = 0 do 6;
• otvoren novi dokument crtanje Surf.FileNew();
• izračunavanje GRD datoteke po trenutnoj metodi interpolacije Ako Surf.GridData("DEMOGRID.DAT", GridMethod= Method,_ OutGrid="SAMPLE") = 0 Zatim Kraj;
• konstruiranje karte izolinija Ako je Surf.MapContour (“SAMPLE”) = 0 Zatim Kraj sljedeći.

Pokreni se automatski način rada Slični zadaci, koji su predstavljeni kao program napisan u GS Scripteru, mogu se izvršiti ili iz komandne linije:

C:\winsurf\gsmac.exe /x task.bas,

ili iz bilo koje aplikacije koristeći SHELL naredbu:

SHELL("c:\winsurf\gsmac.exe /x task.bas")

(prekidač /x označava potrebu automatsko izvršenje programski zadatak.bas).

GS Scripter se također može koristiti za kontrolu bilo kojeg drugog programa koji podržava ActiveX (na primjer, za rad sa MS Office-om).

Šta je novo u Surferu 6.0

Kao što smo već rekli, Surfer 6.0 dolazi u 16- i 32-bitnim verzijama. Međutim, osim ovoga, pojavilo se nekoliko korisnih funkcionalnih proširenja. Prije svega, treba napomenuti da je moguće koristiti još dvije vrste pozadinskih mapa prilikom izrade ravnih slika: Image Map i Shaded Relief Map.

Ugrađeni alati za crtanje u Image Mapu čine kreiranje mapa u boji prilično jednostavnim i brzim. U tom slučaju možete koristiti višebojno punjenje slika, uključujući korištenje kombinacija boja koje je kreirao korisnik.

Ali ono što je posebno impresivno su mogućnosti Shaded Relief Map, koja vam omogućava da dobijete slike poput visokokvalitetnih fotografija direktno u Surfer okruženju (slika 14), koje se mogu koristiti za zajedničku upotrebu sa konturnim mapama i samostalno . Ovo omogućava korisniku da kontroliše sve parametre potrebne za stvaranje najizrazitije slike, uključujući lokaciju izvora svetlosti, relativni gradijent nagiba, vrstu senčenja i boju. Korisnik paketa takođe ima više mogućnosti za vizualizaciju podataka i sređivanje različitih slika na jednom ekranu (Sl. 15).

Proširen je skup pomoćnih operacija prilikom obrade digitalnih površina. Koristeći nove funkcije Grid Calculus, možete odrediti nagib, zakrivljenost i liniju horizonta pogleda u određenoj tački na površini, kao i izračunati prve i druge izvode za Fourierove funkcije i spektralnu analizu. Dodatni alati Grid Utilities vam omogućavaju transformaciju, pomicanje, skaliranje, rotiranje i zrcaljenje podataka u GRD datotekama (format za pohranjivanje vrijednosti u uobičajene čvorove mreže). Nakon toga, možete napraviti bilo koji odabir podskupa skupa podataka prema broju kolona i kolona ili jednostavno proizvoljnim čvorovima mreže.

Sa stanovišta matematičkog aparata za konstruisanje površine, čini se veoma važnim implementacija još jednog interpolacionog algoritma - Nearest Neighbor, kao i tri nivoa ugniježđenja variograma, što vam omogućava da kreirate više od 500 rezultirajućih kombinacija.

Prethodno kreirane slike na osnovu razne vrste karte (karta kontura, mapa zasjenjenog reljefa, mapa posta, mapa slika) se mogu koristiti kao predložak zamjenom nove GRD datoteke u postojeće karte. Osim toga, sada, nakon što ste prvo spojili nekoliko slojeva različitih mapa u jednu sliku, možete ih razdvojiti u originalne elemente i preraditi ih na temelju novih podataka.

Od čisto servisnih funkcija treba izdvojiti mogućnost unosa podataka digitalizacije graničnih linija i proizvoljnih tačaka sa ekrana direktno u ASCII datoteku, kao i automatsko kreiranje legende za različite vrste tačaka Post Map. Sada možete uvesti datoteke digitalnog modela elevacije (DEM) direktno s interneta (ili bilo kojeg drugog izvora informacija) kao digitalni model površine. I na kraju, novi formati za izvoz podataka omogućavaju vam da sačuvate slike mapa u gotovo svim rasterskim formatima (PCX, GIF, TIF, BMP, TGA, JPG i mnogi drugi).

Nastavlja se

ComputerPress 2"1999

Softverski alati i tehnologije koji se koriste za obradu geoloških i geofizičkih informacija: standardni MSOffice programi;
programi za obradu statističkih informacija
(Statistica, Coscade);
kompjuterski grafički programi:
standardni programi (CorelDraw, Photoshop...);
inženjerski grafički programi (Surfer, Grapher, Voxler,
Strater);
sistemi kompjuterski potpomognutog projektovanja
(AutoCAD, itd.);
specijalizovani sistemi za obradu i
tumačenje geoloških i geofizičkih informacija;
kompleksne sisteme analize i interpretacije
geološki i geofizički podaci;
geografski informacioni sistemi.

Disciplinski plan
Sadržaj kursa:
Poeni
1. Osnove mapiranja u programskom paketu
Surfer (Zlatni softver).
40 (16)
2. Kreiranje trodimenzionalnih modela polja u programu
Voxler (Zlatni softver).
20 (8)
3. Osnove dizajna u Autocadu (Autodesk)
40 (17)
4. Rješavanje geoloških problema u geoinformacijama
ArcGIS sistem (ESRI)
30 (12)
5. Izrada 3D modela ležišta i obračun rezervi u
Micromine (Micromine) sistem.
30 (12)
završni ispit
40 (17)

TEMA br. 1.

Osnove mapiranja u
Surfer softverski paket

Surfer program (Golden Software, SAD)

Glavna svrha paketa je izgradnja
mape površina z = f(x, y).
3D projekcija

Programski interfejs

Paneli
alata
Meni
programe
Plot Window
Prozor radnog lista
Menadžer
objekata

Struktura sistema

Program uključuje 3 glavna
funkcionalni blokovi:
1. konstrukcija
digitalni model
površine;
2. pomoćne operacije sa digitalnim
površinski modeli;
3. vizualizacija površine.

Izrada digitalnog modela površine
Predstavljen je digitalni model površine Z(x, y).
u obliku vrijednosti u čvorovima pravokutne pravilne mreže, diskretnost
koji se određuje u zavisnosti od konkretnog problema koji se rešava.
y
x ≠ y
x
y
z1
z5
z9
z13
z17 čvor
z2
z6
z10
z14
z18
z3
z7
z11
z15
z19
z4
z8
z12
z16
z20
x

Datoteke tipa [.GRD] (binarni ili
tekstualni format).
broj ćelija duž X i Y osi
min i maksimalne vrijednosti X, Y, Z
linija y
(Y=konst.)
linija x
(X=konst.)
Program Surfer vam omogućava korištenje gotovih digitalnih modela
površine u formatima drugih sistema USGS [.DEM], GTopo30 [.HDR],
SDTS [.DDF], Digitalni model elevacije terena (DTED) [.DT*] .

Paket uključuje 3 opcije
dobivanje vrijednosti na čvorovima mreže:
prema početnim podacima navedenim na proizvoljnim tačkama regiona (in
čvorovi nepravilne mreže), koristeći algoritame
interpolacija dvodimenzionalnih funkcija;
izračunavanje vrijednosti funkcije koju je eksplicitno specificirao korisnik;
prelazak iz jedne regularne mreže u drugu.

Kreiranje mreže od nepravilnog skupa podataka
Početni podaci:
Format tabele [.BLN], [.BNA], [.CSV], [.DAT], [.DBF], [.MDB], [.SLK],
[.TXT], [.WKx], [.WRx], [.XLS], [.XLSX]
XYZ podaci

Izbor
podaci
Stavka menija Mreža>Podaci
Odabir metode
interpolacija
Definiranje geometrije mreže

Odabir veličine ćelije mreže
Izbor gustine mreže treba izvršiti u skladu sa
izvorni podaci ili potrebna skala karte.
Ako je poznata skala u kojoj se karta mora nacrtati, onda korak
između linija mreže moraju biti postavljene jednake broju jedinica
kartice koje se uklapaju u slike od 1 mm.
Na primjer, u mjerilu 1:50.000 ovo je 50 m.
Ako tražena skala nije poznata unaprijed, onda je korak između redova
mreže se mogu postaviti na polovinu prosječne udaljenosti
između tačaka podataka.

Metode gridiranja

Inverzna udaljenost
Kriging
Minimalna zakrivljenost
Polinomska regresija
Triangulacija sa linearnom interpolacijom
linearna interpolacija),
Najbliži susjed
Shepardova metoda (Shepardova metoda),
Radijalne bazne funkcije
Pokretni prosek, itd.

INTERPOLACIJA:
Triangulacija linearnom metodom
Interpolacija
Triangulacija metodom linearne interpolacije
Linearna interpolacija) zasnovana je na Delaunay-ovoj triangulaciji preko ulaznih tačaka i
linearna interpolacija kota površine unutar ravnih površina.
z
tačka sa nepoznatim
vrijednosti (čvor)
x
y
Delaunayeva triangulacija
bodova sa poznatim
vrijednosti

INTERPOLACIJA: Metoda obrnute udaljenosti od snage (IDW).
Metoda inverzne udaljenosti u odnosu na snagu
izračunava vrijednosti ćelija usrednjavanjem vrijednosti u referentnim tačkama,
nalazi se u blizini svake ćelije. Što je tačka bliže centru ćelije,
čija se vrijednost izračunava, to ima veći utjecaj ili težinu
proces usrednjavanja
7,5
11,8
,
100 m
Gdje
150 m
60 m
3,0
i – težina izmjerene vrijednosti;
k – eksponent
?
70 m
21,6
bodova sa poznatim
vrijednosti
?
tačke sa nepoznanicama
vrijednosti
Radijus
interpolacija

INTERPOLACIJA: Metoda minimalne zakrivljenosti
Metoda minimalne zakrivljenosti izračunava vrijednosti sa
koristeći matematičku funkciju koja minimizira ukupni iznos
zakrivljenost površine i stvara glatku površinu koja prolazi kroz nju
referentne tačke

Interpolacija: Metoda polinomske regresije
Metoda polinomske regresije se zasniva na
aproksimacija površine polinomom određenog reda:
z(x)=a0+a1x1+a2x2+…..+anxn - polinom n-tog reda
Metoda najmanjih kvadrata minimizira zbir
- izračunata (procijenjena) vrijednost parametra z
- posmatrana vrijednost parametra z

prva narudžba
Aproksimacija površine polinomom
drugi red

Interpolacija: Kriging metoda
Kriging metoda se zasniva na statističkim modelima koji
uzeti u obzir prostornu autokorelaciju (statistički odnos
između referentnih tačaka)
Slučajne, ali prostorno korelirane fluktuacije
visine
Slučajni šum
(balvane)
Drift (opći trend)
promjene visine)
Ilustracija kriging elemenata. Drift (opšta tendencija), nasumično, ali
prostorno korelirane visinske fluktuacije (mala odstupanja od općeg
trendovi) i nasumični šum.

Variogram
Polu-disperzija (udaljenost h) = 0,5 * prosjek[ (vrijednost u tački i - vrijednost u tački j)2]
za sve parove tačaka razdvojenih rastojanjem h
Polu-disperzija
h
h
Udaljenost (kašnjenje)
Polu-disperzija
Formiranje parova tačaka:
crvena tačka se slaže sa svima
druge merne tačke
Ostatak
disperzija
(grumen)
Limit
radijus
korelacije
(raspon)
Udaljenost (kašnjenje)

Modeliranje semivariograma
Polu-disperzija
Polu-disperzija
Udaljenost (kašnjenje)
Sferni model
Udaljenost (kašnjenje)
Polu-disperzija
Eksponencijalni model
Udaljenost (kašnjenje)
Linearni model

Izračunavanje vrijednosti u mrežnim čvorovima
7,5
11,8
bodova sa poznatim
vrijednosti
100 m
150 m
60 m
3,0
?
tačke sa nepoznanicama
vrijednosti
?
70 m
21,6
i – težina izmjerene vrijednosti,
izračunati
on
osnovu
modeli
variogrami
I
prostorni
raspodela mernih tačaka okolo
tačka koja se procenjuje
Radijus
interpolacija

Poređenje metoda interpolacije
Nazad
ponderisano
udaljenosti
Triangulacija sa
linearno
interpolacija
Minimum
zakrivljenost
Kriging

Dodatne opcije
IV
R2
1. Definiranje područja izvornih podataka za izračunavanje vrijednosti u čvorovima
grid fajl
I
R1
III
II

2. Računovodstvo za “prelomne linije” i greške
Greške
Koristeći zadatak Faults, pozicija se simulira
kvar/obrnuti tip greške.
Struktura fajla [.BLN]
Iznos bodova
dodjeljivanje objekata
Kod
(0—resetovanje mreže spolja
kontura,
1- resetiranje mreže
unutar obrisa)
X1
Y1
X2
Y2
X3
Y3
Xn
Yn
Mission Fault
Računovodstvene greške podržavaju metode interpolacije: Inverzna udaljenost od a
Snaga, minimalna zakrivljenost, najbliži susjed i metrika podataka.

Breaklines
Struktura fajla [.BLN]
Količina
bodova
zadataka
objekt
Kod
(resetiranje mreže 0
izvan konture
1- resetiranje mreže
unutra
kontura)
X1
Y1
Z1
X2
Y2
Z2
X3
Y3
Z3
Xn
Yn
Zn
Mission Breakline
Računovodstvo s prekidima podržava metode interpolacije:
Inverzna udaljenost na potenciju, Kriging, minimalna zakrivljenost,
Najbliži susjed, Radijalna bazna funkcija, Pokretni prosjek, Lokalno
Polinom

Računovodstvo diskontinuiteta

Računovodstvo
Breaklines
Konturna karta bez
računovodstvo grešaka
Računovodstvo
Greške

Vizualizacija slika površine

Konturna karta
Osnovna karta
Mapa podataka o tačkama
Raster
Zasjenjeni reljef
Vektorska karta
3D grid
3D površina
Rezultat konstrukcije se pohranjuje kao vektor
grafike u datoteci [.srf].

Outline maps
Contour Maps

3D
Slike
površine
3D površinske karte

3D mreže
3D Wireframe Maps

Vektorske kartice
Vektorske karte

Rasteri
Image Maps

Mapa
zasjenjeni reljef
Zasjenjene reljefne karte

Osnovne kartice
Base Maps
Uvezeni formati:
AN?, BLN, BMP, BNA, BW, DCM, DIC,
DDF, DLG, DXF, E00, ECW, EMF, GIF,
GSB, GSI, JPEG, JPG, LGO, LGS, MIF,
PCX, PLT, PLY, PNG,
PNM/PPM/PGM/PBM, RAS, RGB,
RGBA, SHP, SID, SUN, TGA, TIF, TIFF,
VTK, WMF, X, XIMG

Mape vododjelnice
Watershed Maps
depresija
voda teče
bazeni
Mape odražavaju sisteme odvodnje

Modeliranje diskretnih objekata

XYZ podaci
(BLN, BNA, CSV, DAT, DBF, MDB, SLK, TXT, WKx, WRx, XLS, XLSX)

Post Maps

Povjerljive karte podataka o tačkama
Classed Post Maps

Granične datoteke [.bln]
Iznos bodova
dodjeljivanje objekata
Kod
(0-nuliranje mreže izvan konture,
1- nuliranje mreže unutar kola)
X1
Y1
X2
Y2
X3
Y3
Poligon (zatvoren)
X5 ,Y5
X3 ,Y3
X4 ,Y4
X2 ,Y2
Xn
X6 ,Y6
Yn
X10 ,Y10
X1 ,Y1
Linija
X6 ,Y6
X7 ,Y7
X4 ,Y4
X2,Y2
X5 ,Y5
X3 ,Y3
X1 ,Y1
X7 ,Y7
X8 ,Y8
X9 ,Y9
X1=X10
Y1=Y10

Proračun interpolacijskih grešaka,
Grafičko uređivanje mreže.

Ručna korekcija mreže (Uređivač čvorova mreže)

Grafički uređivač za unos i ispravljanje vrijednosti podataka
mrežasta površina

Procjena točnosti interpolacije (reziduali)

Mrežna stavka menija

Matematičke operacije na mrežama (Matematika)
Mreža unosa 1
Omogućava vam da izvršite
kalkulacije na jednom ili
dvije mreže
Mreža unosa 2
Izlazna mreža
Formula za izračun
-
Krov
=
Sole
Snaga

Analiza površine (račun)
Metode
Omogućava analizu
površinski oblici
Input Grid
Izlazna mreža
Uglovi
tilt
Teren
Nagib
Orijentacija
padinama
Terrain Aspect

Filter
Input Grid
Izlazna mreža
Veličina
operater
Metode
Omogućava vam da istaknete
različite frekvencijske komponente
površinski modeli
Operater
Niska frekvencija
filtracija
41 41

Prazno
Omogućava vam da poništite područja mape definirana datotekom [.bln].
Input Grid
+ Fajl [.bln] = Izlazna mreža
Blanking
Prazno
Granice poligona

Konstrukcija sekcija (Slice)
Omogućava rezanje površine duž linije, položaja
koji je definiran datotekom [.bln]
Input Grid
+ Fajl [.bln] = Izlazni fajl [.dat]
X
Y
Z
Razdaljina
po profilu
Profilna linija
64
Profilna sekcija
Z
56
48
40
0
20000
40000
Udaljenost profila
60000
80000

Ministarstvo prosvjete i nauke Ruska Federacija

NASTAVNI RAD

Izrada digitalnih modela elevacije na osnovu SRTM radarskih topografskih podataka

Saratov 2011

Uvod

Koncept digitalnih modela elevacije (DEM)

1 Istorija nastanka DEM-a

2 Vrste DEM

3 Metode i metode za kreiranje DEM-a

4 Nacionalna i globalna DEM

Topografski podaci geodetskog radara (SRTM)

1 Verzije i nomenklatura podataka

2 Procjena tačnosti SRTM podataka

3 Upotreba SRTM podataka za rješavanje primijenjenih problema

Primjena SRTM-a u kreiranju geosnimki (na primjeru Saratovske i Engelske regije)

1 Koncept geoslika

2 Izgradnja digitalnog modela reljefa za teritoriju Saratovske i Engelske oblasti

Zaključak

Uvod

Digitalni modeli reljef (DEM) je jedna od važnih funkcija modeliranja geografskih informacionih sistema, koja uključuje dvije grupe operacija, od kojih prva služi rješavanju problema kreiranja modela reljefa, a druga - njegovoj upotrebi.

Ovaj tip proizvod je potpuno trodimenzionalni prikaz realnog terena u trenutku snimanja, što mu omogućava da se koristi za rješavanje različitih primijenjenih problema, na primjer: određivanje bilo kakvih geometrijskih parametara reljefa, izrada profila poprečnog presjeka; izvođenje projektantskih i geodetskih radova; praćenje dinamike terena; proračun geometrijskih karakteristika (površine, dužine, perimetra) uzimajući u obzir reljef za potrebe arhitekture i urbanizma; inženjerska istraživanja, kartografija, navigacija; proračun strmine padina, praćenje i prognoza geoloških i hidroloških procesa; proračun osvjetljenja i vjetra za arhitekturu i urbanizam, inženjerska istraživanja, monitoring okoliša; zgrada vidljivih zona za telekomunikacijske i mobilne kompanije, arhitekturu i urbanizam. Osim toga, DEM se naširoko koristi za vizualizaciju teritorija u obliku trodimenzionalnih slika, čime se pruža mogućnost za konstruiranje virtualnih modela terena (VTM).

Relevantnost teme nastavnog rada proizilazi iz potrebe geografskih istraživanja za korištenjem reljefnih podataka u digitalnom obliku zbog sve veće uloge geografskih informacionih tehnologija u rješavanju različitih problema, potrebe za poboljšanjem kvaliteta i efikasnosti metoda za kreiranje i korištenjem digitalnih elevacijskih modela (DEM), te osiguranjem pouzdanosti kreiranih modela.

Tradicionalni izvori početnih podataka za izradu DEM zemljišta su topografske karte, podaci daljinske detekcije (RSD), podaci satelitskih sistema za pozicioniranje, geodetski radovi; podaci iz geodetskih i ehosondiranja, materijali iz fototeodolitskih i radarskih istraživanja.

Trenutno su neke razvijene zemlje stvorile nacionalne DEM, na primjer, u SAD-u, Kanadi, Danskoj, Izraelu i drugim zemljama. Trenutno ne postoje javno dostupni podaci sličnog kvaliteta na teritoriji Ruske Federacije.

Alternativni izvor podataka o nadmorskoj visini su slobodno dostupni SRTM (Shuttle radar topografska misija) podaci, dostupni u većem dijelu svijeta u rezoluciji modela od 90 m.

Svrha ovog rada je proučavanje alternativnog izvora podataka o visini - podataka radarskog snimanja Zemlje - SRTM, kao i metoda njihove obrade.

U okviru ovog cilja potrebno je riješiti sljedeće zadatke:

steći teorijsko razumijevanje koncepta, tipova i metoda izrade DEM-a, proučiti potrebne podatke za konstruisanje DEM-a, istaći područja koja najviše obećavaju za korištenje ovih modela za rješavanje različitih primijenjenih problema;

identificirati SRTM izvore podataka, identificirati tehničke karakteristike, istražite mogućnosti pristupa SRTM podacima

pokazati moguće upotrebe ove vrste podataka.

Za pisanje nastavnog rada korišteni su sljedeći izvori: nastavna sredstva o geoinformatici i daljinskoj detekciji, periodici, elektronskim izvorima na internetu.

1. Koncept digitalnih modela elevacije (DEM)

Jedna od značajnih prednosti tehnologija geografskih informacionih sistema u odnosu na konvencionalne “papirne” kartografske metode je mogućnost kreiranja prostornih modela u tri dimenzije. Glavne koordinate za takve GIS modele, pored uobičajene geografske širine i dužine, služit će i kao podaci o nadmorskoj visini. Štaviše, sistem može da radi sa desetinama i stotinama hiljada visinskih oznaka, a ne sa jedinicama i deseticama, što je bilo moguće i korišćenjem metoda „papirne“ kartografije. Zbog dostupnosti brze kompjuterske obrade ogromnih nizova podataka o nadmorskoj visini, zadatak kreiranja najrealnijeg digitalnog modela elevacije (DEM) postao je izvodljiv.

Digitalni model elevacije se obično shvata kao sredstvo digitalnog predstavljanja trodimenzionalnih prostornih objekata (površina, ili reljefa) u obliku trodimenzionalnih podataka, koji formiraju skup elevacionih oznaka (oznaka dubine) i drugih vrednosti Z koordinata, na čvorovima regularne ili kontinuirane mreže ili skupa zapisa konturnih linija (izohips, izobata) ili drugih izolinija. DEM je posebna vrsta trodimenzionalnog matematički modeli, koji predstavlja prikaz reljefa realnih i apstraktnih površina.

1 Istorija nastanka DEM-a

Slika reljefa dugo je zanimala ljude. Na najstarijim kartama velike forme reljef je prikazan kao sastavna komponenta pejzaža i kao element orijentacije. Prvi način prikazivanja reljefa bio je pomoću perspektivnih znakova koji prikazuju planine i brda; Međutim, od osamnaestog veka počinje aktivan razvoj novih, sve složenijih metoda. Metoda perspektive sa crtanjem linija prikazana je na karti Pirineja (1730.). Boja je prvi put korištena za oblikovanje plastičnog reljefa u Atlasu pohoda ruskih trupa na Švicarsku (1799.). Prvi eksperimenti u izradi DEM-a datiraju iz najranijih faza razvoja geoinformatike i automatizovane kartografije u prvoj polovini 1960-ih, a jedan od prvih digitalnih modela terena proizveden je 1961. godine na Odsjeku za kartografiju Vojnotehničke akademije. Nakon toga su razvijene metode i algoritmi za rješavanje raznih problema, moćni softver modeliranja, velikih nacionalnih i globalnih skupova podataka o reljefu, akumulirano je iskustvo u rješavanju različitih naučnih i primijenjenih problema uz njihovu pomoć. Posebno je upotreba DEM-a za vojne zadatke dobila veliki razvoj.

2 Vrste DEM

Najrasprostranjeniji prikazi površina u GIS-u su rasterski i TIN modeli. Na osnovu ova dva predstavnika istorijski su nastala dva alternativni modeli DEM: baziran na čisto pravilnim (matričnim) prikazima reljefnog polja sa visinskim oznakama i strukturalnim, čiji su jedan od najrazvijenijih oblika modeli zasnovani na strukturno-jezičkom prikazu.

Rasterski reljefni model - omogućava podelu prostora na dalje nedeljive elemente (piksele), formirajući matricu visina - pravilnu mrežu visinskih oznaka. Slične digitalne modele nadmorske visine kreiraju nacionalni kartografski servisi u mnogim zemljama. Pravilna mreža visina je rešetka sa jednakim pravokutnicima ili kvadratima, gdje su vrhovi ovih figura čvorovi mreže (Slika 1-3).

Rice. 1.2.1 Uvećani fragment reljefnog modela koji prikazuje rastersku strukturu modela.

Rice. 1.2.2 Prikazivanje regularnog modela mreže visina na ravni.

Rice. 1.2.3. Trodimenzionalni reljefni model okoline sela. Kommunar (Hakasija), izgrađen na bazi pravilne mreže visina /1/

Jedan od prvih softverskih paketa koji je implementirao mogućnost višestrukog unosa različitih slojeva rasterskih ćelija bio je GRID paket (u prijevodu s engleskog - rešetka, mreža, mreža), nastao kasnih 1960-ih. u Harvardskoj laboratoriji za kompjutersku grafiku i prostornu analizu (SAD). U modernom, široko korišćenom GIS paketu ArcGIS, rasterski model prostornih podataka naziva se i GRID. U drugom popularan program za izračunavanje DEM - Surfera, redovna mreža visina se naziva i GRID, fajlovi takvog DEM su u GRD formatu, a proračun takvog modela se zove Gridding.

Prilikom kreiranja pravilne mreže visina (GRID) veoma je važno voditi računa o gustini mreže (nagibu mreže), koja određuje njenu prostornu rezoluciju. Što je odabrani korak manji, to je DEM precizniji - prostorna rezolucija modela je veća, ali više veća količina grid čvorova, stoga je potrebno više vremena za izračunavanje DEM-a i potrebno je više prostora na disku. Na primjer, kada se korak mreže smanji za faktor 2, količina kompjuterske memorije potrebne za pohranjivanje modela povećava se za faktor 4. Iz toga slijedi da moramo pronaći balans. Na primjer, standard US Geological Survey DEM, razvijen za Nacionalnu banku digitalnih kartografskih podataka, specificira digitalni model elevacije kao redovan niz elevacijskih oznaka na mrežnim čvorovima 30x30 m za kartu razmjera 1:24 000. Interpolacijom, aproksimacijom, izravnavanjem i druge transformacije u Rasterski model može sadržavati DEM svih drugih tipova.

Među nepravilnim mrežama najčešće se koristi trokutasta mreža nepravilnog oblika - TIN model. Razvijen je ranih 1970-ih. kao jednostavan način da se konstruišu površine na osnovu skupa neravnomerno raspoređenih tačaka. 1970-ih godina Stvoreno je nekoliko verzija ovog sistema, a komercijalni sistemi zasnovani na TIN-u počeli su da se pojavljuju 1980-ih. kao softverski paketi za konstruisanje konturnih linija. TIN model se koristi za digitalno modeliranje terena, pri čemu čvorovi i ivice trokutaste mreže odgovaraju originalnim i izvedenim atributima digitalnog modela. Prilikom konstruisanja TIN modela diskretno locirane tačke povezuju se linijama koje formiraju trokute (slika 4).

Rice. 1.2.4. Uslov Delaunayeve triangulacije.

Unutar svakog trougla TIN modela, površina je obično predstavljena kao ravan. Budući da je površina svakog trokuta definirana visinama njegova tri vrha, korištenje trokuta osigurava da se svaki dio površine mozaika tačno uklapa u susjedne dijelove.

Sl.1.2.5. Trodimenzionalni model reljefa izgrađen na bazi nepravilne triangulacione mreže (TIN).

Time se osigurava kontinuitet površine s nepravilnim rasporedom tačaka (Slika 5-6).

Rice. 1.2.6. Uvećani fragment modela reljefa na Sl. 5 prikazuje trouglastu strukturu TIN modela.

Glavna metoda za izračunavanje TIN-a je Delaunayova triangulacija, jer U poređenju s drugim metodama, ima najpogodnija svojstva za digitalni model reljefa: ima najmanji indeks harmonije kao zbir indeksa harmonije svakog od trokuta koji formiraju (blizina jednakokutne triangulacije), svojstvo maksimalnog minimalnog ugla (najveća nedegeneracija trokuta) i minimalna površina formirane poliedarske površine.

Pošto su i GRID model i TIN model postali široko rasprostranjeni u geografskom smislu informacioni sistemi i podržavaju ih mnogi tipovi softver GIS, morate znati prednosti i nedostatke svakog modela kako biste odabrali pravi format za pohranjivanje podataka o terenu. Prednosti GRID modela uključuju jednostavnost i brzinu njegove kompjuterske obrade, što je povezano sa rasterskom prirodom samog modela. Izlazni uređaji, kao što su monitori, štampači, ploteri, itd., koriste skupove tačaka, odnosno za kreiranje slika. takođe imaju rasterski format. Stoga se GRID slike lako i brzo izlaze na takve uređaje, budući da je računarima lako izvršiti proračune za predstavljanje pojedinačnih kvadrata regularne mreže visina koristeći tačke ili video piksele izlaznih uređaja.

Zahvaljujući svojoj rasterskoj strukturi, GRID model vam omogućava da "izgladite" modeliranu površinu i izbjegnete oštre ivice i izbočine. Ali to je i “minus” modela, jer Prilikom modeliranja reljefa planinskih područja (posebno mladih - na primjer, alpskog nabora) s obiljem strmih padina i šiljastih vrhova, mogući su gubitak i "zamućenje" strukturnih linija reljefa i izobličenje ukupne slike. IN sličnim slučajevima potrebno je povećanje prostorne rezolucije modela (nagib elevacijske mreže), a to je ispunjeno naglim povećanjem količine računarske memorije potrebne za pohranjivanje DEM-a. Generalno, GRID modeli imaju tendenciju da zauzimaju više prostora na disku nego TIN modeli. Da bi se ubrzao prikaz digitalnih modela terena velikog obima, koriste se različite metode, od kojih je najpopularnija izgradnja takozvanih piramidalnih slojeva, koji omogućavaju korištenje različitih razina detalja slike u različitim razmjerima. Dakle, GRID model je idealan za prikaz geografskih (geoloških) objekata ili pojava čije se karakteristike glatko mijenjaju u prostoru (reljef ravnih područja, temperatura zraka, atmosferski pritisak, pritisak u ležištu nafte itd.). Kao što je gore navedeno, nedostaci GRID modela se javljaju prilikom modeliranja reljefa mladih planinskih formacija. Posebno nepovoljna situacija s korištenjem pravilne mreže uzvišenja nastaje ako se modelirano područje izmjenjuje između ekstenzivnih niveliranih područja s područjima izbočina i litica koje imaju oštre promjene nadmorske visine, kao na primjer u široko razvijenim dolinama velikih nizijskih rijeka ( Slika 7). U ovom slučaju, na većem dijelu simulirane teritorije doći će do „zaliha“ informacija, jer Čvorovi mreže GRID na ravnim površinama će imati iste vrijednosti visine. Ali u područjima strmih reljefnih izbočina, veličina nagiba elevacijske mreže može biti prevelika, pa prema tome, prostorna rezolucija modela može biti nedovoljna da prenese „plastičnost“ reljefa.

Rice. 1.2.7. Fragment trodimenzionalnog modela reljefa Tomske doline (crvena strelica prikazuje izbočinu druge nadplavne terase na lijevoj obali, visoka platforma na desnoj obali je padina međurječne ravnice). Vertikalna skala je pet puta veća od horizontalne.

TIN model nema takvih nedostataka. Budući da se koristi nepravilna mreža trokuta, ravne površine se modeliraju malim brojem ogromnih trokuta, a u područjima strmih izbočina, gdje je potrebno detaljno prikazati sve rubove reljefa, površina je prikazana brojnim malim trouglovi (slika 8). Ovo vam omogućava da efikasnije koristite RAM i trajne memorijske resurse računara za skladištenje modela.

Rice. 1.2.8. Nepravilna mreža trouglova.

Nedostaci TIN-a uključuju visoke troškove računarski resursi za obradu modela, što značajno usporava prikaz DEM-a na ekranu monitora i štampanje, jer ovo zahteva rasterizaciju. Jedno rješenje za ovaj problem bilo bi uvođenje “hibridnih” modela koji kombinuju TIN prelomne linije i regularni metod prikaza skupa tačaka. Još jedan značajan nedostatak modela TIN je „efekat terase“, izražen u pojavljivanju takozvanih „pseudotrokuta“ - ravnih područja u očigledno nemogućoj geomorfološkoj situaciji (na primjer, duž donje linije dolina u obliku slova V) (Sl. 9).

Jedan od glavnih razloga je mala udaljenost između tačaka digitalnog snimanja kontura u odnosu na razmake između samih kontura, što je tipično za većinu tipova reljefa u njihovom kartografskom prikazu.

Rice. 1.2.9. „Efekat terase“ u dolinama malih rijeka, koji se javlja prilikom kreiranja TIN-a na osnovu konturnih linija bez uzimanja u obzir strukturnih linija reljefa (u ovom slučaju, hidrauličke mreže).

3 Metode i metode za kreiranje DEM-a

Od kada su se pojavile prve karte, kartografi su se suočili s problemom prikazivanja trodimenzionalnog terena na dvodimenzionalnoj karti. Za to su isprobane različite metode. Na topografskim kartama i planovima reljef je prikazan konturnim linijama - linijama jednakih visina. Na općim geografskim i fizičkim kartama reljef je zasjenjen (zasjenjen), ili je određenoj visini terena dodijeljena boja odgovarajućeg tonaliteta (visinska skala). Trenutno, s pojavom digitalnih mapa i planova, povećava se brzina kompjuterska oprema pojavljuju se nove mogućnosti za predstavljanje terena. Trodimenzionalna vizualizacija modela reljefa postaje sve popularnija, jer omogućava čak i profesionalno neobučenim ljudima da steknu prilično potpunu sliku reljefa. Moderne tehnologije trodimenzionalne vizualizacije omogućavaju vam da „pogledate“ teren iz bilo koje tačke u prostoru, iz bilo kog ugla, kao i da „preletite“ teren.

Od razvoja informacionih sistema i tehnologija, kao i razvoja satelitske industrije, pojavile su se različite metode i metode koje omogućavaju konstruisanje DEM-a. Postoje dva fundamentalno različita načina dobijanja podataka za konstruisanje digitalnih modela elevacije.

Prva metoda su metode daljinske detekcije i fotogrametrija. Takve metode za kreiranje DEM-a uključuju metodu radarske interferometrije. Zasnovan je na korištenju fazne komponente radarskog signala reflektiranog od Zemljine površine. Tačnost DEM rekonstrukcije interferometrijskom metodom je nekoliko metara, a varira u zavisnosti od prirode terena i nivoa šuma signala. Za glatku površinu i za interferogram Visoka kvaliteta Preciznost rekonstrukcije reljefa može doseći nekoliko desetina centimetara. Postoji i metoda za stereoskopsku obradu radarskih podataka. Za rad modula potrebno je imati dvije radarske slike snimljene pod različitim uglovima snopa. Preciznost DEM rekonstrukcije stereoskopskom metodom zavisi od veličine elementa prostorne rezolucije slike. Tehnologija laserskog skeniranja u zraku (ALS) je najbrži, najpotpuniji i najpouzdaniji način prikupljanja prostornih i geometrijskih informacija o teško dostupnim (močvarnim i šumskim) područjima. Metoda daje tačne i detaljne podatke kako o terenu tako io situaciji. Danas VLS tehnologija omogućava brzo dobijanje potpunih prostornih i geometrijskih informacija o terenu, vegetacijskom pokrivaču, hidrografiji i svim prizemnim objektima na području istraživanja.

Druga metoda je izrada modela reljefa interpolacijom digitaliziranih izolinija iz topografskih karata. Ovaj pristup također nije nov, on ima svoje prednosti i slabe strane. Nedostaci uključuju intenzitet rada i ponekad nedovoljno zadovoljavajuću preciznost modeliranja. No, unatoč ovim nedostacima, može se tvrditi da će digitalizirani topografski materijali ostati jedini izvor podataka za takvo modeliranje još nekoliko godina.

4 Nacionalna i globalna DEM

Javna dostupnost podataka i tehnologija za konstruisanje DEM-a omogućavaju mnogim zemljama da kreiraju nacionalne modele reljefa koji se koriste za lične potrebe zemlje; primeri takvih zemalja su SAD, Kanada, Izrael, Danska i neke druge zemlje. Sjedinjene Američke Države su jedan od lidera u stvaranju i korištenju DEM-a. Trenutno, državna nacionalna topografska kartografska služba, Američki geološki zavod, proizvodi pet skupova podataka koji predstavljaju DEM (Digital Elevation Model) format i koji se razlikuju u tehnologiji, rezoluciji i prostornoj pokrivenosti. Još jedan primjer uspješnog iskustva nacionalne DEM je danska DEM. Prvi digitalni model elevacije u Danskoj stvoren je 1985. godine kako bi riješio problem optimalnog postavljanja mrežnih prevodilaca mobilne komunikacije. Digitalni modeli elevacije u obliku elevacijskih matrica uključeni su u osnovne skupove prostornih podataka gotovo svih nacionalnih i regionalnih SID-ova (podaci o prostornim informacijama). Na sadašnjem nivou razvoja tehnologije, nagib visinske mreže u nacionalnim DEM dostiže 5 m. DEM slične prostorne rezolucije su u potpunosti spremni ili će biti spremni u bliskoj budućnosti za tako velike teritorije kao što su Evropska unija i SAD. Svrsishodnost ograničenja detalja reljefa koja je uspostavljena u našoj zemlji gubi se u uslovima kada se na svetskom tržištu može kupiti slobodno distribuiran globalni ASTGTM DEM sa visinskim rastojanjem mreže od oko 30 m (jedna lučna sekunda). Osim toga, očekuje se da će se rezolucija javno dostupnih DEM-a stalno povećavati. Kao moguće privremeno rješenje problema, predlaže se čuvanje tajnosti za najdetaljniji osnovni DEM i slobodna distribucija manje detaljnih DEM kreiranih na osnovu osnovnog; postupno smanjivati ​​prag privatnosti DEM ovisno o točnosti prikaza reljefa i površine područja koje pokriva.

2. SRTM podaci

radarska topografska misija (SRTM) - Radarsko topografsko snimanje većeg dijela globusa, s izuzetkom najsjevernijih (>60), najjužnijih geografskih širina (>54), kao i okeana, obavljeno tokom 11 dana u februaru 2000. koristeći specijalni radarski sistem, iz spejs šatla za višekratnu upotrebu. Dva radarska senzora, SIR-C i X-SAR, prikupila su više od 12 terabajta podataka. Za to vrijeme, metodom zvanom radarska interferometrija, prikupljena je ogromna količina informacija o topografiji Zemlje, čija se obrada nastavlja do danas. Rezultat istraživanja bio je digitalni model reljefa 85 posto Zemljine površine (slika 9). Ali određena količina informacija je već dostupna korisnicima. SRTM- međunarodni projekat, koju predvode Nacionalna geoprostorna obavještajna agencija (NGA), NASA, Italijanska svemirska agencija (ASI) i njemački svemirski centar.

Rice. 2.1. Šema pokrivenosti teritorije Zemlje SRTM premjerom.

1 Verzije i nomenklatura podataka

SRTM podaci postoje u nekoliko verzija: preliminarna (verzija 1, 2003) i konačna (verzija 2, februar 2005). Konačna verzija je podvrgnuta dodatnoj obradi, naglašavajući obale i vodna tijela, te filtriranjem pogrešnih vrijednosti. Podaci se distribuiraju u nekoliko verzija - mreža s veličinom ćelije od 1 lučne sekunde i 3 lučne sekunde. Precizniji podaci od jedne sekunde (SRTM1) dostupni su za Sjedinjene Države; samo podaci od tri sekunde (SRTM3) su dostupni za ostatak zemljine površine. Datoteke podataka su matrica od 1201 ´ 1201 (ili 3601 ´ 3601 za verziju od jedne sekunde) vrijednosti koje se mogu uvesti u različite programe za mapiranje i geografske informacione sisteme. Osim toga, postoji verzija 3, distribuirana kao ARC GRID fajlovi, kao i ARC ASCII i Geotiff format, 5 kvadrata ´ 5 u WGS84 datumu. Ove podatke je CIAT dobio od originalnih USGS/NASA podataka o nadmorskoj visini kroz obradu kako bi se proizvele glatke topografske površine, kao i interpolirana područja gdje su originalni podaci nedostajali.

Nomenklatura podataka je napravljena na ovaj način, naziv kvadrata podataka verzija 1 i 2 odgovara koordinatama njegovog donjeg lijevog ugla, na primjer: N45E136, gdje je N45 45 stepeni sjeverne geografske širine, a E136 je 136 stepeni istočne geografske dužine , slova (n) i (e) u datoteci s imenom označavaju sjevernu i istočnu hemisferu, respektivno.Naziv kvadrata podataka obrađene verzije (CGIAR) odgovara broju kvadrata sa brzinom od 72 kvadrata horizontalno (360 /5) i 24 kvadrata okomito (120/5). Na primjer: srtm_72_02.zip /krajnje desno, jedan od gornjih kvadrata. Željeni kvadrat možete odrediti pomoću rasporeda mreže (slika 11.).

Sl.2.1.1. SRTM4 dijagram pokrivenosti.

2 Procjena tačnosti SRTM podataka

Javno su dostupne vrijednosti visina u uglovima ćelije dimenzija 3 sa 3. Tačnost visina je navedena da nije niža od 16 m, ali je vrsta procjene ove vrijednosti - prosječna, maksimalna, srednja vrijednost kvadratna greška (RMS) - nije objašnjena, što i ne čudi, jer su za striktnu procjenu tačnosti potrebne ili referentne vrijednosti visine približno istog stepena pokrivenosti, ili rigorozna teorijska analiza procesa dobijanja i obrada podataka. S tim u vezi, analizu tačnosti SRTM DEM izvršilo je više od jednog tima naučnika iz različitih zemalja svijeta. Prema A.K. Visine Corveula i I. Eviaka SRTM imaju grešku, koja za ravni teren u prosjeku iznosi 2,9 m, a za brdski teren - 5,4 m. Štaviše, značajan dio ovih grešaka uključuje i sistematsku komponentu. Prema njihovim nalazima, SRTM matrica visina je prikladna za konstruiranje kontura na topografskim kartama u mjerilu od 1:50000. Ali u nekim područjima, SRTM visine po svojoj preciznosti približno odgovaraju visinama dobivenim iz topografske karte u mjerilu od 1:100000, a može se koristiti i za kreiranje ortofotomapa iz satelitskih snimaka visoka rezolucija, snimljeno sa blagim uglom odstupanja od nadira.

2.3 Upotreba SRTM podataka za rješavanje primijenjenih problema

SRTM podaci mogu riješiti različite primijenjene probleme različitog stepena složenosti, na primjer: za korištenje u izradi ortofotomapa, za procjenu složenosti nadolazećih topografsko-geodetskih radova, planiranje njihove realizacije, a mogu pružiti i pomoć u projektovanju lokacije profila i drugim objektima i prije izvođenja topografskih snimanja dobijenih na osnovu rezultata radarskih snimanja SRTM, visinske vrijednosti tačaka terena mogu se koristiti za ažuriranje topografske baze teritorija na kojima nema podataka iz detaljnih topografsko-geodetskih radova. Ova vrsta podataka je univerzalni izvor za modeliranje zemljine površine, uglavnom za izradu digitalnih modela terena i digitalnih modela terena, ali pitanje primjenjivosti SRTM radarskih podataka o nadmorskoj visini kao alternativa standardnim metodama za izradu digitalnog modela terena i reljefa, je problem. po našem mišljenju, treba rješavati u svakom slučaju pojedinačno, ovisno o zadatku, karakteristikama reljefa i traženoj tačnosti visinske reference.

3. Primjena SRTM-a pri kreiranju geosnimka

1 Koncept geoslika

Napredak u geoinformacionom mapiranju, daljinskom detekcijom i sredstvima za razumevanje okolnog sveta. Fotografisanje u bilo kojoj skali i rasponu, sa različitim prostornim pokrivanjem i rezolucijom, vrši se na tlu i pod zemljom, na površini okeana i pod vodom, iz zraka i iz svemira. Cijelo mnoštvo karata, fotografija i drugih sličnih modela može se opisati jednim općim pojmom - geoslika.

Geoslika je svaki prostorno-vremenski, generalizovani model zemaljskih ili planetarnih objekata ili procesa velikih razmera, predstavljen u grafičkom obliku.

Geosnimke predstavljaju unutrašnjost Zemlje i njenu površinu, okeane i atmosferu, pedosferu, socio-ekonomsku sferu i područja njihove interakcije.

Geo slike su podijeljene u tri klase:

Ravne, ili dvodimenzionalne, - karte, planovi, anamorfoze, fotografije, fotografski planovi, televizija, skener, radar i druge udaljene slike.

Volumetrijski, ili trodimenzionalni - anaglifi, reljefne i fiziografske karte, stereoskopski, blokovi, holografski modeli.

Dinamički trodimenzionalni i četverodimenzionalni - animacije, kartografski, stereokartografski filmovi, filmski atlasi, virtualne slike.

Mnogi od njih su ušli u praksu, drugi su se pojavili nedavno, a treći su još u razvoju. Tako smo u ovom kursu napravili dvodimenzionalne i trodimenzionalne geoslike.

3.2 Izgradnja digitalnog modela reljefa za teritoriju Saratova

i region Engel

Prvo preuzimamo javne SRTM podatke dodatne obrade verzije 2, na Internet portalu otvorenom za bilo kojeg korisnika mreže (#"justify">Potom otvaramo preuzeti fragment u programu Global Mapper, biramo funkciju "File", zatim “Export Raster and Elevation Data” - “Export Dem” (Sl. 12), ova serija operacija je izvršena u cilju konvertovanja preuzetih podataka u DEM format, koji je čitljiv programom Vertical Mapper u kojem će model biti izgrađen.

Sl.3.2.1. Izvoz datoteke u DEM format pomoću programa Global Mapper [izvršio autor].

Nakon izvoza podataka otvorite program Vertical Mapper u kojem proizvodimo dalje radnje- Kreiraj mrežu - Uvezi mrežu (slika 13).

Rice. 3.2.2. Kreiranje Grid modela u programu Vertical Mapper (autor).

Koristeći ove funkcije, kreiramo GRID model s kojim je autor naknadno izvršio sve operacije za kreiranje DEM-a za teritoriju Saratovske regije, za kreiranje izolinija i trodimenzionalni model reljefa.

Zaključak

Digitalni model nadmorske visine je važna funkcija modeliranja u geografskim informacionim sistemima, jer omogućava rešavanje problema izgradnje modela reljefa i njegove upotrebe. Ova vrsta proizvoda je potpuno trodimenzionalni prikaz realnog terena u trenutku snimanja, čime je omogućeno rješavanje mnogih primijenjenih problema: određivanje bilo kakvih geometrijskih parametara reljefa, izrada profila poprečnog presjeka; izvođenje projektantskih i geodetskih radova; praćenje dinamike terena. Osim toga, DEM se naširoko koristi za vizualizaciju teritorija u obliku trodimenzionalnih slika, čime se pruža mogućnost za konstruiranje virtualnih modela terena (VTM).

Relevantnost teme nastavnog rada je zbog raširene potrebe za geografskim istraživanjem reljefnih podataka u digitalnom obliku, zbog sve veće uloge geografsko informacionih tehnologija u rješavanju različitih problema, potrebe za poboljšanjem kvaliteta i efikasnosti metoda za kreiranje i korištenje digitalnih modela elevacije (DEM), te osiguranje pouzdanosti kreiranih modela.

Trenutno postoji nekoliko glavnih izvora podataka za konstruisanje digitalnih modela elevacije - to je interpolacija digitalizovanih kontura sa topografskih karata i metoda daljinske detekcije i fotogrametrije. Metoda daljinskog otkrivanja sve više dobija na snazi ​​u rješavanju mnogih geografskih problema, kao što je izgradnja reljefa na osnovu podataka satelitskog radarskog senzora Zemlje. Jedan od proizvoda radarskog otkrivanja Zemlje su javno dostupni i slobodno distribuirani SRTM (Shuttle radar topografska misija) podaci, dostupni u većem dijelu svijeta s rezolucijom modela od 90 m.

U procesu izrade nastavnog rada izgrađen je digitalni model reljefa za područje Saratovske i Engelske oblasti, čime su riješeni građevinski zadaci i dokazana mogućnost izrade DEM-a pomoću SRTM podataka.

digitalna radarska geoslika reljefa

Spisak korištenih izvora

1. Khromykh V.V., Khromykh O.V. Digitalni modeli elevacije. Tomsk: Izdavačka kuća TML-Press LLC, potpisano za objavljivanje 15. decembra 2007. Tiraž 200 primjeraka.

Ufimtsev G.F., Timofeev D.A. "Morfologija reljefa." Moskva: Naučni svet. 2004

B.A. Novakovski, S.V. Prasolov, A.I. Prasolova. “Digitalni modeli reljefa stvarnih i apstraktnih geopolja.” Moskva: Naučni svet. 2003

A.S. Samardak "Geografski informacioni sistemi". Vladivostok FEGU, 2005. - 124 str.

Geoprofi [Elektronski izvor]: časopis o geodeziji, kartografiji i navigaciji / Moskva. - Elektronski magazin. - Način pristupa: #"justify">. Sektori primjene GIS-a [Elektronski izvor]: baza podataka. - Način pristupa:#"justify">. Vishnevskaya E.A., Elobogeev A.V., Vysotsky E.M., Dobretsov E.N. Ujedinjeni institut za geologiju, geofiziku i mineralologiju Sibirskog ogranka Ruske akademije nauka, Novosibirsk. Iz materijala međunarodne konferencije “Interkarto - 6” (Apatiti, 22-24. avgusta 2000.).

GIS Association [Elektronski izvor]: baza podataka. - Način pristupa: #"justify">. Udruženje GIS LAB [Elektronski izvor]: baza podataka. - Način pristupa: #"justify">10. Jarvis A., H.I. Reuter, A. Nelson, E. Guevara, 2006, Bešavni SRTM podaci ispunjeni rupom V3, Međunarodni centar za tropsku poljoprivredu (CIAT)

11. A. M. Berlyant, A. V. Vostokova, V.I. Kravcova, I.K. Lurie, T.G. Svatkova, B.B. Serapinas "Kartologija". Moskva: Aspect Press, 2003. - 477 str.