ΓΕΩΛΟΓΙΚΟ ΤΜΗΜΑ

Γεωλογικό τμήμα - ένα κατακόρυφο τμήμα του φλοιού της γης από την επιφάνεια στο βάθος. Οι γεωλογικές τομές καταρτίζονται με βάση γεωλογικούς χάρτες, γεωλογικές παρατηρήσεις και δεδομένα εξόρυξης (συμπεριλαμβανομένων γεωτρήσεων), γεωφυσική έρευνα κ.λπ. μέσα από αυτά τα πηγάδια. Οι γεωλογικές τομές επηρεάζονται από τις συνθήκες εμφάνισης, την ηλικία και τη σύσταση των πετρωμάτων. Οι οριζόντιες και κάθετες κλίμακες των γεωλογικών τομών αντιστοιχούν συνήθως στην κλίμακα του γεωλογικού χάρτη. Κατά το σχεδιασμό μεταλλευτικών επιχειρήσεων και μηχανογεωλογικών ερευνών, λόγω του ασύγκριτου πάχους των χαλαρών ιζημάτων και του μήκους των προφίλ, η κατακόρυφη κλίμακα τους αυξάνεται σε σύγκριση με την οριζόντια κατά δεκάδες ή περισσότερες φορές.

ΣΕΡΦΕΡ ΣΤΗ ΓΕΩΛΟΓΙΑ

Το σύστημα γεωγραφικών πληροφοριών της Golden Software Surfer είναι πλέον το βιομηχανικό πρότυπο για την απεικόνιση συναρτήσεων δύο μεταβλητών. Λίγες είναι οι εταιρείες του γεωλογικού κλάδου που δεν χρησιμοποιούν το Surfer στην καθημερινή πρακτική χαρτογράφησης. Ιδιαίτερα συχνά, χρησιμοποιώντας το Surfer, δημιουργούνται χάρτες σε ισογραμμές (χάρτες περιγράμματος).

Το αξεπέραστο πλεονέκτημα του προγράμματος είναι οι αλγόριθμοι παρεμβολής που είναι ενσωματωμένοι σε αυτό, οι οποίοι σας επιτρέπουν να δημιουργείτε ψηφιακά μοντέλα επιφανειών με την υψηλότερη ποιότητα χρησιμοποιώντας δεδομένα άνισα κατανεμημένα στο χώρο. Η πιο συχνά χρησιμοποιούμενη μέθοδος, το Kriging, είναι ιδανική για την αναπαράσταση δεδομένων σε όλες τις γεωεπιστήμες.

Η λογική για την εργασία με το πακέτο μπορεί να αναπαρασταθεί με τη μορφή τριών κύριων λειτουργικών μπλοκ:

• · 1. Κατασκευή ψηφιακού μοντέλου επιφάνειας.
• · 2. Βοηθητικές λειτουργίες με ψηφιακά μοντέλα επιφανειών.
• · 3. Οπτικοποίηση επιφάνειας.

Ένα ψηφιακό μοντέλο επιφάνειας αναπαρίσταται παραδοσιακά ως τιμές στους κόμβους ενός ορθογώνιου κανονικού πλέγματος, η διακριτικότητα του οποίου καθορίζεται ανάλογα με το συγκεκριμένο πρόβλημα που επιλύεται. Για την αποθήκευση τέτοιων τιμών, το Surfer χρησιμοποιεί τα δικά του αρχεία GRD (δυαδική μορφή ή μορφή κειμένου), τα οποία έχουν γίνει εδώ και καιρό πρότυπο για πακέτα μαθηματικών μοντελοποίησης.

Υπάρχουν τρεις επιλογές για τη λήψη τιμών σε κόμβους πλέγματος:

• · 1) με βάση τα αρχικά δεδομένα που καθορίζονται σε αυθαίρετα σημεία της περιοχής (στους κόμβους ενός ακανόνιστου πλέγματος), χρησιμοποιώντας αλγόριθμους παρεμβολής δισδιάστατες λειτουργίες;
• · 2) υπολογισμός των τιμών μιας συνάρτησης που καθορίζεται ρητά από τον χρήστη. Το πρόγραμμα Surfer περιλαμβάνει ένα αρκετά ευρύ φάσμα συναρτήσεων - τριγωνομετρικές, Bessel, εκθετικές, στατιστικές και μερικές άλλες.
• · 3) μετάβαση από ένα κανονικό πλέγμα σε άλλο, για παράδειγμα, κατά την αλλαγή της διακριτικότητας του πλέγματος (εδώ, κατά κανόνα, χρησιμοποιούνται αρκετά απλοί αλγόριθμοι παρεμβολής και εξομάλυνσης, καθώς πιστεύεται ότι η μετάβαση πραγματοποιείται από μια λεία επιφάνεια σε άλλο).

Επιπλέον, φυσικά, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα έτοιμο ψηφιακό μοντέλο επιφάνειας που έχει αποκτήσει ο χρήστης, για παράδειγμα, ως αποτέλεσμα αριθμητικής μοντελοποίησης.

Το Surfer προσφέρει στους χρήστες του αρκετούς αλγόριθμους παρεμβολής: Kriging, αντίστροφη απόσταση σε μια ισχύ, ελάχιστη καμπυλότητα, ακτινικές συναρτήσεις βάσης, πολυωνυμική παλινδρόμηση, τροποποιημένη μέθοδος Μέθοδος Shepard (τροποποιημένη μέθοδος Shepard), τριγωνισμός, κ.λπ. Ο υπολογισμός ενός κανονικού πλέγματος μπορεί να εκτελεστεί , Y, Z αρχεία συνόλου δεδομένων οποιουδήποτε μεγέθους και το ίδιο το πλέγμα μπορεί να έχει διαστάσεις 10.000 επί 10.000 κόμβους.

Το Surfer χρησιμοποιεί τους ακόλουθους τύπους χαρτών ως κύρια οπτικά στοιχεία:

• · 1. Χάρτης περιγράμματος. Εκτός από τα συνήθη μέσα ελέγχου των τρόπων εμφάνισης ισογραμμών, αξόνων, πλαισίων, σημάνσεων, μύθων κ.λπ., είναι δυνατή η δημιουργία χαρτών με χρήση χρωματικής πλήρωσης ή διαφόρων μοτίβων μεμονωμένων ζωνών. Επιπλέον, η επίπεδη εικόνα χάρτη μπορεί να περιστραφεί και να κλίση, και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ανεξάρτητη κλίμακα κατά μήκος των αξόνων X και Y.
• · 2. Τρισδιάστατη εικόνα επιφάνειας: Wireframe Map (χάρτης πλαισίου), Surface Map (τρισδιάστατη επιφάνεια). Αυτοί οι χάρτες χρησιμοποιούν διαφορετικούς τύπους προβολής και η εικόνα μπορεί να περιστραφεί και να κλίση χρησιμοποιώντας μια απλή γραφική διεπαφή. Μπορείτε επίσης να σχεδιάσετε γραμμές κοπής και ισογραμμές πάνω τους, να ορίσετε ανεξάρτητη κλιμάκωση κατά μήκος των αξόνων X, Y, Z και να γεμίσετε μεμονωμένα στοιχεία πλέγματος της επιφάνειας με χρώμα ή σχέδιο.
• · 3. Χάρτες αρχικών δεδομένων (Post Map). Αυτοί οι χάρτες χρησιμοποιούνται για την εμφάνιση δεδομένων σημείων με τη μορφή ειδικών συμβόλων και ετικετών κειμένου για αυτά. Ταυτόχρονα, για εμφάνιση αριθμητική αξίασε ένα σημείο, μπορείτε να ελέγξετε το μέγεθος του συμβόλου (γραμμική ή τετραγωνική εξάρτηση) ή να εφαρμόσετε διάφορα σύμβολασύμφωνα με το εύρος δεδομένων. Η κατασκευή ενός χάρτη μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας πολλά αρχεία.
• · 4. Χάρτης βάσης. Αυτή μπορεί να είναι σχεδόν οποιαδήποτε επίπεδη εικόνα που λαμβάνεται με την εισαγωγή αρχείων διαφόρων μορφών γραφικών: AutoCAD [.DXF], Windows Metafile [.WMF], Bitmap Graphics [.TIF], [.BMP], [.PCX], [.GIF ] , [.JPG] και μερικά άλλα. Αυτές οι κάρτες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για κάτι περισσότερο από απλό έξοδος εικόνας, αλλά και, για παράδειγμα, για να εμφανίσετε κάποιες περιοχές κενές.

Χρησιμοποιώντας διάφορες επιλογές για την επικάλυψη αυτών των κύριων τύπων χαρτών και τη διαφορετική τοποθέτησή τους σε μία σελίδα, μπορείτε να λάβετε μια ποικιλία επιλογών για την αναπαράσταση πολύπλοκων αντικειμένων και διαδικασιών. Συγκεκριμένα, είναι πολύ εύκολο να αποκτήσετε διάφορες επιλογές για σύνθετους χάρτες με συνδυασμένη εικόνα της κατανομής πολλών παραμέτρων ταυτόχρονα. Όλοι οι τύποι χαρτών μπορούν να επεξεργαστούν από τον χρήστη χρησιμοποιώντας τα ενσωματωμένα εργαλεία σχεδίασης του ίδιου του Surfer.

Μεθοδολογία κατασκευής δομικών χαρτών στέγης (κάτω) ελαιοφόρου σχηματισμού και της γεωλογικής του τομής.

• 1. Δημιουργήστε με βάση το αρχείο χάρτης βάσηςσε κλίμακα 1 cm 1000 μέτρα.
• 2. Ψηφιοποίηση των ορίων της αδειοδοτημένης περιοχής.
• 3. Ψηφιοποίηση πηγαδιών και αποθήκευση σε μορφή αρχείο DAT«Στέγη» (στήλη Α - γεωγραφικό μήκος, στήλη Β - γεωγραφικό πλάτος, στήλη Γ - βάθος στέγης, στήλη Δ - αριθμός φρεατίου, στήλη Γ - τύπος φρεατίου: παραγωγή με τριψήφιο αριθμό, το υπόλοιπο - εξερεύνηση)
• 4. Ψηφιοποιήστε τη γραμμή προφίλ. Αποθηκεύστε τη "γραμμή προφίλ" σε μορφή BLN με κενό κελί B1.
• 5. Δημιουργήστε έναν «Επισκόπηση χάρτη της αδειοδοτημένης περιοχής» με επίπεδα - όρια, γραμμή προφίλ και φρεάτια με λεζάντες.
• 6. Προσθέστε στον χάρτη επισκόπησης το στρώμα «Δομικός χάρτης της οροφής του σχηματισμού YuS2» - εξομαλυνθεί (με συντελεστή 3 για δύο συντεταγμένες), ισογραμμές κάθε 5 μέτρα (Παράρτημα 1).
• 7. Δημιουργήστε ένα "Προφίλ για την οροφή του σχηματισμού YUS2" - η οριζόντια κλίμακα συμπίπτει με την κλίμακα του χάρτη, η κατακόρυφη κλίμακα είναι 1 cm 5 μέτρα.

Λογισμικό προφίλ γεωλογικών χαρτών

Μιχαήλ Βλαντιμίροβιτς Μορόζοφ:
προσωπικός ιστότοπος

Μαθηματικά μοντέλα (μάθημα, χάρτης-1): Κατασκευή γεωχημικών χαρτών στο Golden Software Surfer (γενική προσέγγιση, στάδια και περιεχόμενο εργασίας, φόρμα αναφοράς)

Καλά " Μαθηματικές μέθοδοι μοντελοποίησης στη γεωλογία"

Κάρτες-1. Κατασκευή γεωχημικών χαρτών στο Golden Software Surfer: γενική προσέγγιση, στάδια και περιεχόμενο της εργασίας. Έντυπο αναφοράς.
Κάρτες-2. Αρχές εργασίας με το Golden Software Surfer.

Για να βρεθεί η θέση της συσσώρευσης χρήσιμου μετάλλου στον φλοιό της γης, απαιτείται γεωχημικός χάρτης. Πώς να το φτιάξετε; Αυτό απαιτεί καλό λογισμικό και συστηματική προσέγγιση. Ας εξοικειωθούμε με τις αρχές και τα κύρια στάδια αυτής της εργασίας.

ΘΕΩΡΙΑ

Κατασκευή γεωχημικού χάρτη στο πρόγραμμα Golden Software Surfer.

Αρχικά στοιχεία.Για την κατασκευή ενός γεωχημικού χάρτη, είναι απαραίτητη η προετοιμασία υπολογιστικό φύλλο, που περιέχει τουλάχιστον τρεις στήλες: οι δύο πρώτες περιέχουν τις γεωγραφικές συντεταγμένες των σημείων παρατήρησης (δειγματοληψίας) X και Y, η τρίτη στήλη περιέχει την αντιστοιχισμένη τιμή, για παράδειγμα, το περιεχόμενο ενός χημικού στοιχείου.

Συντεταγμένες: στο Surfer χρησιμοποιούμε ορθογώνιες συντεταγμένες (σε μέτρα), αν και στις ιδιότητες του χάρτη μπορείτε επίσης να επιλέξετε ανάμεσα στα πιθανά συστήματα συντεταγμένων διάφορες πολικές συντεταγμένες (σε μοίρες-λεπτά-δευτερόλεπτα). Στην πράξη, όταν εργάζεστε με εικόνες σε ένα επίπεδο φύλλο χαρτιού, είναι πιο βολικό να εργάζεστε σε ένα ορθογώνιο σύστημα συντεταγμένων σε προσαρμοσμένη μορφή.

Από πού προέρχονται οι συντεταγμένες:
1. Κατά την τεκμηρίωση σημείων επί τόπου, οι συντεταγμένες λαμβάνονται από τοπογράφο GPS ή GLONASS με τη μορφή πολικών συντεταγμένων (για παράδειγμα, στο σύστημα συντεταγμένων WGS 84). Μια συσκευή topo-reference μπορεί τώρα να μοιάζει με smartphone, αλλά είναι πιο βολικό και αξιόπιστο να χρησιμοποιείτε μια ειδική συσκευή, η οποία ονομάζεται στοργικά "τζιπ".
2. Κατά τη μεταφορά δεδομένων σε υπολογιστή από τοπογραφικό επιθεωρητή, οι συντεταγμένες μετατρέπονται από πολικό στο χρησιμοποιούμενο ορθογώνιο σύστημα συντεταγμένων (για παράδειγμα, σε συστήματα UTM, Πούλκοβο-1942, αλλά μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε τοπικόςγεωδαιτικό σύστημα που υιοθετήθηκε σε μια συγκεκριμένη επιχείρηση). Για να μετατρέψετε τις πολικές συντεταγμένες σε ορθογώνιες συντεταγμένες, είναι βολικό να χρησιμοποιήσετε το πρόγραμμα Οζί εξερευνητής.
3. Οι στήλες ενός υπολογιστικού φύλλου που έχει προετοιμαστεί για εργασία με το Surfer θα πρέπει να περιέχουν ορθογώνιες συντεταγμένες σε μέτρα.

Ποσότητα χαρτογράφησης: για να φτιάξουμε έναν προπονητικό χάρτη σε ισογραμμές θα χρησιμοποιήσουμε λογάριθμος περιεχομένουοποιοδήποτε χημικό στοιχείο. Γιατί λογάριθμος; Επειδή ο νόμος κατανομής της περιεκτικότητας σε μικροστοιχεία είναι σχεδόν πάντα λογαριθμικός. Φυσικά, σε πραγματική δουλειάπρώτα πρέπει να ελέγξετε τον νόμο κατανομής για να επιλέξετε τον τύπο της ποσότητας: την αρχική τιμή ή τον λογάριθμό της.

Τύποι χαρτών που χρησιμοποιούνται στη γεωχημεία. Εκτός από τον χάρτη περιγράμματος, οι γεωχημικοί χρησιμοποιούν συχνά κάποιους άλλους τύπους χαρτών, αλλά όχι όλη τη μεγάλη ποικιλία τύπων χαρτών που μπορεί να δημιουργήσει το Surfer, αλλά μόνο αυστηρά καθορισμένους. Παρατίθενται παρακάτω.

1. Χάρτης γεγονότων.Είναι ένα σύνολο σημείων που δείχνουν θέσεις δειγματοληψίας στο έδαφος. Κοντά στα σημεία μπορείτε να εμφανίσετε δείκτες - αριθμούς πικετών, αλλά κατά τη διάρκεια των γεωχημικών αναζητήσεων υπάρχουν τόσα πολλά σημεία που συνήθως οι ετικέτες «μπουκώνουν» μόνο τον χώρο του χάρτη και δεν εμφανίζονται. Για να δημιουργήσουμε έναν χάρτη δεδομένων χρησιμοποιούμε τη συνάρτηση Χάρτης ανάρτησης.

2. Σημείο χάρτη περιεχομένων χημικών στοιχείων.Σε αυτό, κύκλοι (ή άλλα σύμβολα) διαφορετικών μεγεθών υποδεικνύουν διαφορετικά περιεχόμενα ενός χημικού στοιχείου στα σημεία δειγματοληψίας. Εάν χρησιμοποιήσουμε έναν τέτοιο χάρτη, τότε δεν χρειάζεται πλέον ένας ξεχωριστός χάρτης δεδομένων - τα σημεία και των δύο χαρτών θα επικαλύπτονται μεταξύ τους. Ένας χάρτης με κουκκίδες (ή «χάρτης αφίσας») κατασκευάζεται έτσι ώστε να είναι ευδιάκριτα τα υψηλά επίπεδα του στοιχείου που αναζητείται. Το υπόμνημα υποδεικνύει την αντιστοιχία μεταξύ του μεγέθους του κύκλου και του περιεχομένου του στοιχείου σε g/t. Εκτός από το μέγεθος, το χρώμα του κύκλου μπορεί να αλλάξει. Κάθε τύπος (μέγεθος, χρώμα) κούπας αντιστοιχεί σε ένα εύρος περιεχομένου που εκχωρείται χειροκίνητα. Εκείνοι. ΔΙΑΦΟΡΕΤΙΚΟΙ ΤΥΠΟΙΟι κύκλοι είναι διαφορετικές κατηγορίες σημείων με βάση τα περιεχόμενα των στοιχείων. Επομένως, το εργαλείο για τη δημιουργία ενός τέτοιου χάρτη ονομάζεται Classed Post Map. Είναι βολικό να δημιουργηθεί ένας χάρτης ανάρτησης πάνω από τον χάρτη σε ισόγραμμες για να δείτε πώς ο τελευταίος (που είναι ένας υπολογισμένος χάρτης, δηλ. έχει κατασκευαστεί με βάση τα αποτελέσματα της παρεμβολής δεδομένων) συνδυάζεται με τους αρχικούς που λαμβάνονται από το εργαστήριο , δηλ. «αληθινό» περιεχόμενο. Είναι βολικό να σχεδιάσετε την ανάρτηση ενός σημαντικού στοιχείου (για παράδειγμα, χρυσού) στον χάρτη στις ισογραμμές μιας άλλης παραμέτρου αναζήτησης (στοιχείο δορυφόρου, στατιστικός παράγοντας, γεωφυσική παράμετρος κ.λπ.). Σημαντικό: μετά την κατασκευή, ένας χάρτης τύπου Classed Post Map δεν μπορεί να μετατραπεί σε Post Map και το αντίστροφο.

3. Χάρτης σε ισόγραμμες.Ο πραγματικός χάρτης της επιθυμητής παραμέτρου, όπου εμφανίζονται διαφορετικές διαβαθμίσεις περιεχομένου με διαφορετικά χρωματιστά γεμίσματα. Απαιτεί επίσης ένα υπόμνημα που συσχετίζει το χρώμα πλήρωσης με το επίπεδο βαθμού. Οι διαβαθμίσεις πλήρωσης ρυθμίζονται χειροκίνητα. εργαλείο - Υψομετρικός χάρτης. Εκτός από τα πραγματικά περιεχόμενα των στοιχείων (ή των λογαρίθμων τους), οι χάρτες δεικτών πολλαπλών στοιχείων χρησιμοποιούνται ευρέως στη γεωχημεία. Αυτοί μπορεί να είναι πολλαπλασιαστικοί συντελεστές (όπου πολλαπλασιάζονται τα περιεχόμενα πολλών στοιχείων), χάρτες τιμών παραγόντων (κύρια στοιχεία) κ.λπ. Στην πραγματικότητα, το καθήκον ενός γεωχημικού είναι να βρει έναν δείκτη που του επιτρέπει να λύσει ένα γεωλογικό πρόβλημα. Δεδομένου ότι τέτοιοι δείκτες, κατά κανόνα, εκφράζονται στη συλλογική συμπεριφορά των στοιχείων, είναι φυσικό οι χάρτες μονοστοιχείων (δηλαδή οι χάρτες ενός μεμονωμένου στοιχείου) να είναι συχνά λιγότερο ενημερωτικοί από τους πολυστοιχειακούς χάρτες. Επομένως, το στάδιο της κατασκευής χαρτών συνήθως προηγείται από το στάδιο στατιστική επεξεργασίαδεδομένα με τη λήψη των αποτελεσμάτων της πολυμεταβλητής στατιστικής ανάλυσης, για παράδειγμα, PCA (μέθοδος κύριας συνιστώσας).

4. Περιγραφή του χάρτη.Από προεπιλογή, το Surfer δημιουργεί έναν ορθογώνιο χάρτη. Εάν τα σημεία δειγματοληψίας δεν σχηματίζουν ορθογώνιο, αποδεικνύεται ότι η περιοχή δειγματοληψίας είναι εγγεγραμμένη σε ένα τεχνητά δημιουργημένο ορθογώνιο, στο οποίο μέρος της περιοχής δεν δειγματολήφθηκε στην πραγματικότητα. Ο χάρτης περιγράμματος θα καλύπτει ολόκληρη την περιοχή, επομένως οι μη δοκιμασμένες περιοχές του χάρτη θα περιέχουν πλασματικά δεδομένα. Για να αποφευχθεί αυτό, είναι απαραίτητο να περιοριστεί η περιοχή κατασκευής του χάρτη σε εκείνο το τμήμα της περιοχής για το οποίο υπάρχουν διαθέσιμα δεδομένα δειγματοληψίας. Για να γίνει αυτό, η περιοχή δειγματοληψίας πρέπει να περιγραφεί με μια ειδική γραμμή, η οποία μπορεί να σχεδιαστεί χειροκίνητα. Η έξοδος του περιγράμματος διαδρομής πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας τη λειτουργία Χάρτης βάσης.

Στάδια κατασκευής χάρτη.

3. Κατασκευή χάρτη γεγονότων [χάρτης-3]. 5. Κατασκευή σημειακού χάρτη («χάρτης ανάρτησης») [χάρτης-5]. 9. Κατασκευή χάρτη επιφανείας και σχεδιασμός του για την επίτευξη βέλτιστου περιεχομένου πληροφοριών [χάρτης-6, συνέχεια].

ΔΙΑΔΙΚΑΣΙΑ ΕΚΤΕΛΕΣΗΣ ΤΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ

Δεδομένος: πίνακας περιεχομένων ενός χημικού στοιχείου και των λογαρίθμων του με συντεταγμένες σημείων δειγματοληψίας.

Ασκηση:

1. Δημιουργήστε έναν χάρτη γεγονότων.

2. Κατασκευάστε έναν σημειακό χάρτη με βάση το περιεχόμενο ενός χημικού στοιχείου, επιλέξτε εμφανίσεις σημείων για διαφορετικές κατηγορίες.

3. Δημιουργήστε μόνοι σας ένα περίγραμμα της περιοχής χαρτογράφησης και κατασκευάστε το.

4. Συνδυάστε το περίγραμμα της περιοχής, τον χάρτη σημείου στοιχείου και τον χάρτη γεγονότων με αυτή τη σειράστον διαχειριστή αντικειμένων. Εμφάνιση ενός μύθου για έναν σημειακό χάρτη.

5. Κατασκευάστε ένα αρχείο πλέγματος ("πλέγμα") για λογάριθμους περιεχομένων στοιχείων χρησιμοποιώντας τη μέθοδο τριγωνοποίησης, ελέγξτε το. Επαναλάβετε με άλλες μεθόδους.

6. Κατασκευάστε ένα βαριόγραμμα για να δημιουργήσετε ένα αρχείο πλέγματος χρησιμοποιώντας τη μέθοδο kraiging, ελέγξτε το.

7. Κατασκευάστε ένα αρχείο πλέγματος (“πλέγμα”) για λογάριθμους περιεχομένων στοιχείων χρησιμοποιώντας τη μέθοδο kraiging χρησιμοποιώντας παραμέτρους βαριογράμματος.

8. Λειάνετε το δικτυωτό αρχείο που προκύπτει με ένα απλό φίλτρο.

9. Επαναφέρετε το αρχείο πλέγματος από λογάριθμους σε περιεχόμενα.

10. Κόψτε το δικτυωτό αρχείο κατά μήκος του περιγράμματος που δημιουργήσατε προηγουμένως.

11. Κατασκευάστε χάρτες επιφανειών σε ισογραμμές και γέμισμα κλίσης χρησιμοποιώντας τα δημιουργημένα αρχεία πλέγματος, προσθέστε μύθους.

12. Εξαγωγή κατασκευασμένων χαρτών ως Αρχεία JPG, εισαγάγετε στην αναφορά σε μορφή Word (DOC).

Έντυπο αναφοράς.

), που πήρε το όνομά του από την πόλη Golden του Κολοράντο, όπου βρίσκεται, υπάρχει από το 1983 και αναπτύσσει επιστημονικά πακέτα γραφικών. Το πρώτο της προϊόν λογισμικού, το Golden Graphics System, που κυκλοφόρησε την ίδια χρονιά, σχεδιάστηκε για να επεξεργάζεται και να εμφανίζει εικόνες συνόλων δεδομένων που περιγράφονται από μια δισδιάστατη λειτουργία όπως z=f(y,x). Στη συνέχεια, αυτό το πακέτο έλαβε το όνομα Surfer, το οποίο παρέμεινε μαζί του μέχρι σήμερα. Και δύο χρόνια αργότερα, εμφανίστηκε το πακέτο Grapher, σχεδιασμένο για την επεξεργασία και την εμφάνιση γραφημάτων συνόλων δεδομένων και συναρτήσεων όπως y=f(x).

Αυτά τα πακέτα DOS ήταν πολύ δημοφιλή (φυσικά, με τη μορφή παράνομων αντιγράφων) στα τέλη της δεκαετίας του '80 μεταξύ των Σοβιετικών ειδικών που ασχολούνταν με διάφορες πτυχές της επεξεργασίας μαθηματικών δεδομένων, κυρίως σε ένα ευρύ φάσμα γεωεπιστημών, όπως η γεωλογία, η υδρογεωλογία, σεισμική, οικολογία, μετεωρολογία, καθώς και σε άλλους συναφείς τομείς.

Ταυτόχρονα, αρχίσαμε να εργαζόμαστε ενεργά με το πακέτο Surfer 4 για DOS. Σε αντίθεση με τους συναδέλφους μας από άλλα τμήματα (το ινστιτούτο μας διεξήγαγε έρευνα στον τομέα των μηχανικών ερευνών στις κατασκευές), που ασχολούνταν με την επίλυση πολύ συγκεκριμένων προβλημάτων σε συγκεκριμένες τοποθεσίες και συνεργάζονταν με το Surfer ως αυτόνομο προϊόν για τελικούς χρήστες, εμείς ως προγραμματιστές ήμασταν προσελκύονται από τις δυνατότητες ενσωματωμένης χρήσης αυτού του πακέτου στα δικά μας προγράμματα.

Η ιδέα ήταν πολύ απλή - ο Surfer μπορούσε να λειτουργήσει τόσο διαδραστικά όσο και σε batch mode, εκτελώντας μια ορισμένη σειράλειτουργίες βασισμένες σε δεδομένα από αρχεία εντολών και πληροφοριών. Δημιουργώντας αυτά τα αρχεία στα προγράμματά μας, θα μπορούσαμε να αναγκάσουμε ένα εξωτερικό πακέτο να εκτελέσει τις λειτουργίες που χρειαζόμασταν. Ταυτόχρονα, ο χρήστης, βλέποντας, για παράδειγμα, μια εικόνα ενός ισογραμμικού χάρτη ή εκτυπώνοντάς τον, δεν υποψιαζόταν καν ότι δούλευε με κάποιο άλλο πακέτο.

Συνολικά, μας άρεσε πολύ το Surfer. Εξακολουθούμε να το θεωρούμε κλασικό παράδειγμα ενός εξαιρετικού προϊόντος λογισμικού. Μια βολική διαδραστική διεπαφή χωρίς αρχιτεκτονικά πλεονεκτήματα, μια ανοιχτή και κατανοητή διεπαφή για τον προγραμματιστή, αποδεδειγμένοι μαθηματικοί αλγόριθμοι, πολύ συμπαγής κώδικας, μέτρια αιτήματα για πόρους. Εν ολίγοις, ήταν ένα στυλ δημιουργίας λογισμικού, που σε μεγάλο βαθμό έχει χαθεί σήμερα, που σεβόταν τους μελλοντικούς χρήστες όχι με λόγια αλλά με πράξεις. (Είμαστε πολύ χαρούμενοι που αυτό το στυλ διατηρήθηκε στις επόμενες εξελίξεις από την Golden Software.)

Σύμφωνα με την εκδοχή που ακούστηκε το 1994 στο Διεθνές Συνέδριο για τα Αναλυτικά Μοντέλα Γεωδιήθησης στην Ινδιανάπολη, ο συγγραφέας του Surfer και ο ιδρυτής της εταιρείας ήταν μεταπτυχιακός φοιτητής υδρογεωλογίας σε ένα από τα αμερικανικά πανεπιστήμια. Οι «γεωλογικές» ρίζες των προϊόντων της εταιρείας φαίνονται σχεδόν προφανές γεγονός.

Στην πραγματικότητα, η πόλη του Golden είναι μικρή και γενναία. Φιλοξενεί το διάσημο εκπαιδευτικό κέντρο γεωεπιστημών Colorado School of Mines και τη θυγατρική του, το International Ground Water Modeling Center, το οποίο επίσης δημιουργεί, δοκιμάζει και διαδίδει υδρογεωλογικά προγράμματα (συμπεριλαμβανομένων αυτών που παρέχονται από ανεξάρτητους προγραμματιστές).

Ο χρόνος περνά, αλλά παρά τον αρκετά έντονο ανταγωνισμό, τα πακέτα Golden Software (κυρίως Surfer) συνεχίζουν να παραμένουν πολύ δημοφιλή τόσο στις ΗΠΑ όσο και σε άλλες χώρες. Σύνδεσμοι προς αυτά είναι διαθέσιμοι σχεδόν σε κάθε επιστημονική δημοσίευση ή προϊόν λογισμικού που σχετίζεται με αριθμητική μοντελοποίηση και επεξεργασία πειραματικών δεδομένων.

Το 1990, η εταιρεία ανακοίνωσε τη διακοπή της ανάπτυξης εκδόσεων για DOS και την έναρξη της ανάπτυξης προϊόντων λογισμικού για Windows. Το 1991, εμφανίστηκε ένα νέο πακέτο MapViewer (ένα εργαλείο για την ανάλυση και την απεικόνιση γεωγραφικά κατανεμημένων αριθμητικών πληροφοριών και την κατασκευή ενημερωτικών θεματικών χαρτών - Thematic Mapping Software), και στη συνέχεια κυκλοφόρησαν εκδόσεις Windows ήδη γνωστών πακέτων: το 1993 - Grapher 1.0 και το 1994 - Surfer 5.0. Το 1996 κυκλοφόρησε ένα άλλο νέο προϊόν - Didger (ψηφιοποίηση γραφικές πληροφορίες), το οποίο συμπλήρωσε με μεγάλη επιτυχία τη λειτουργικότητα άλλων προγραμμάτων Golden Software.

Εδώ, ωστόσο, πρέπει να τονιστεί ότι, έχοντας σταματήσει την ανάπτυξη εκδόσεων για DOS, η εταιρεία συνέχισε να τις υποστηρίζει μέχρι το 1995: πώληση αντίγραφα με άδεια, διαβουλεύσεις, κ.λπ. Μια τέτοια στάση σεβασμού προς τον χρήστη (να πουλάς ό,τι χρειάζεται ο πελάτης και να μην λειτουργείς με βάση την αρχή "πάρε αυτό που έχεις"), βλέπεις, είναι σπάνια σήμερα.

Συνολικά, το Golden Software είναι ένα πολύ διδακτικό παράδειγμα της βιώσιμης θέσης μιας μικρής εταιρείας που αναπτύσσει και πουλά τα προϊόντα λογισμικού της στην «οικολογική θέση» της στην παγκόσμια αγορά υπολογιστών.

Επιπλέον, πρέπει να σημειωθεί ότι η εμφάνιση ισχυρών συστημάτων που φαίνεται να κάνουν «όλα-όλα-όλα» (για παράδειγμα, η συμπερίληψη γραφικών εργαλείων σε υπολογιστικά φύλλα ή GIS με τις δυνατότητές τους για την επεξεργασία χαρτογραφικών πληροφοριών) δεν έχει κλονίσει τη θέση του μικρά εξειδικευμένα πακέτα λογισμικού. Ένα τέτοιο εξειδικευμένο λογισμικό ξεπερνά σημαντικά τα μεγάλα ολοκληρωμένα συστήματα σε λειτουργικότητα και ευκολία στη χρήση. Το τελευταίο πλεονέκτημα είναι ιδιαίτερα σημαντικό κατά την ανάλυση ενός τεράστιου όγκου πειραματικών δεδομένων και όχι μόνο κατά τη δημιουργία ερευνητικών αποτελεσμάτων με τη μορφή γραφικών παρουσίασης. Σε αυτό θα πρέπει να προστεθούν οι πιο μέτριες απαιτήσεις τέτοιων προγραμμάτων όσον αφορά την ισχύ του υπολογιστή και την τιμή του.

Η Golden Software προσφέρει επί του παρόντος τέσσερα προϊόντα για Windows 95/98/NT: Surfer 6.0, Grapher 2.0, MapViewer 3.0 και Didger 1.0. Αυτά ακριβώς θα μιλήσουμε στην κριτική μας.

Πακέτο Surfer - επεξεργασία και οπτικοποίηση δισδιάστατων λειτουργιών

Το Surfer 5.0 για Windows 3.x κυκλοφόρησε το 1994. Ένα χρόνο αργότερα, ταυτόχρονα με την κυκλοφορία των Windows 95, κυκλοφόρησε το Surfer 6.0, το οποίο παρουσιάστηκε σε δύο εκδόσεις - 32-bit για εργασία περιβάλλον Windows NT και Windows 95 και 16-bit για Windows 3.1. Κατά την εγκατάσταση ενός πακέτου, ο χρήστης μπορεί είτε να επιλέξει ο ίδιος την επιθυμητή έκδοση του προγράμματος είτε να την εμπιστευτεί στο πρόγραμμα εγκατάστασης, το οποίο θα καθορίσει τη διαμόρφωση του συστήματος και θα επιλέξει αυτόματα την έκδοση. Θα περιγράψουμε το πακέτο ως εξής: πρώτα θα μιλήσουμε για τις δυνατότητες της έκδοσης 5.0 και μετά για τις καινοτομίες του Surfer 6.0.

Ο κύριος σκοπός του Surfer είναι να επεξεργάζεται και να απεικονίζει δισδιάστατα σύνολα δεδομένων που περιγράφονται από μια συνάρτηση όπως z=f(x, y). Η λογική της εργασίας με το πακέτο μπορεί να αναπαρασταθεί με τη μορφή τριών κύριων λειτουργικών μπλοκ: α) κατασκευή ενός ψηφιακού μοντέλου επιφάνειας. β) βοηθητικές λειτουργίες με ψηφιακά μοντέλα επιφανειών. γ) οπτικοποίηση επιφάνειας.

Κατασκευή ψηφιακού μοντέλου επιφάνειας

Παρά την εντυπωσιακή απεικόνιση των γραφικών δεδομένων, το αποκορύφωμα τέτοιων πακέτων είναι, φυσικά, η μαθηματική συσκευή που εφαρμόζεται σε αυτά. Το γεγονός είναι ότι, χωρίς να λάβει μια σαφή απάντηση στην ερώτηση: "Ποια μέθοδος είναι η βάση για τον μετασχηματισμό δεδομένων και πού μπορείτε να δείτε μια αξιολόγηση της αξιοπιστίας όλων αυτών των μετασχηματισμών;", ο χρήστης (στην περίπτωση αυτή, πιθανότατα επιστήμονας) μπορεί να μην ενδιαφέρεται πλέον για όλα τα άλλα πλεονεκτήματα του προγράμματος.

Ένα ψηφιακό μοντέλο επιφάνειας αναπαρίσταται παραδοσιακά ως τιμές στους κόμβους ενός ορθογώνιου κανονικού πλέγματος, η διακριτικότητα του οποίου καθορίζεται ανάλογα με το συγκεκριμένο πρόβλημα που επιλύεται. Για να αποθηκεύσει τέτοιες τιμές, το Surfer χρησιμοποιεί τα δικά του αρχεία GRD (δυαδική μορφή ή μορφή κειμένου), τα οποία έχουν γίνει εδώ και καιρό ένα είδος προτύπου για πακέτα μαθηματικών μοντελοποίησης.

Κατ 'αρχήν, υπάρχουν τρεις πιθανές επιλογές για τη λήψη τιμών σε κόμβους πλέγματος. όλα αυτά υλοποιούνται στο πακέτο:

1. σύμφωνα με τα αρχικά δεδομένα που καθορίζονται σε αυθαίρετα σημεία της περιοχής (στους κόμβους ενός ακανόνιστου πλέγματος), χρησιμοποιώντας αλγόριθμους παρεμβολής για δισδιάστατες συναρτήσεις.
2. τον υπολογισμό των τιμών μιας συνάρτησης που καθορίζεται ρητά από τον χρήστη· το πακέτο περιλαμβάνει ένα αρκετά ευρύ φάσμα συναρτήσεων - τριγωνομετρική, Bessel, εκθετική, στατιστική και μερικές άλλες (Εικ. 1).
3. μετάβαση από ένα κανονικό πλέγμα σε άλλο, για παράδειγμα, κατά την αλλαγή της διακριτικότητας του πλέγματος (εδώ, κατά κανόνα, χρησιμοποιούνται αρκετά απλοί αλγόριθμοι παρεμβολής και εξομάλυνσης, καθώς θεωρείται ότι η μετάβαση πραγματοποιείται από τη μια λεία επιφάνεια στην άλλη) .

Επιπλέον, φυσικά, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα έτοιμο μοντέλο ψηφιακής επιφάνειας που λαμβάνεται από τον χρήστη, για παράδειγμα, ως αποτέλεσμα αριθμητικής μοντελοποίησης (αυτή είναι μια αρκετά κοινή επιλογή για τη χρήση του πακέτου Surfer ως μετα-επεξεργαστή).

Η πρώτη επιλογή για την απόκτηση ενός μοντέλου πλέγματος βρίσκεται πιο συχνά σε πρακτικά προβλήματα και είναι οι αλγόριθμοι παρεμβολής δισδιάστατων συναρτήσεων κατά τη μετάβαση από ένα ακανόνιστο πλέγμα σε ένα κανονικό που αποτελούν το «ατού» του πακέτου.

Το γεγονός είναι ότι η διαδικασία μετάβασης από τιμές σε διακριτά σημεία στην επιφάνεια είναι μη τετριμμένη και διφορούμενη. Για διαφορετικές εργασίες και τύπους δεδομένων, απαιτούνται διαφορετικοί αλγόριθμοι (ή μάλλον, όχι «απαιτούμενοι», αλλά «καλύτερα κατάλληλοι», αφού, κατά κανόνα, κανένας δεν είναι 100% κατάλληλος). Έτσι, η αποτελεσματικότητα ενός προγράμματος παρεμβολής δισδιάστατων συναρτήσεων (αυτό ισχύει και για το πρόβλημα των μονοδιάστατων συναρτήσεων, αλλά για τις δισδιάστατες όλα είναι πολύ πιο περίπλοκα και ποικίλα) καθορίζεται από τις ακόλουθες πτυχές:

1. ένα σύνολο από διάφορες μεθόδους παρεμβολής·
2. την ικανότητα του ερευνητή να ελέγχει διάφορες παραμέτρους αυτών των μεθόδων·
3. τη διαθεσιμότητα μέσων για την αξιολόγηση της ακρίβειας και της αξιοπιστίας της κατασκευασμένης επιφάνειας·
4. την ευκαιρία να αποσαφηνιστεί το αποτέλεσμα με βάση προσωπική εμπειρίαεμπειρογνώμονας, λαμβάνοντας υπόψη μια ποικιλία πρόσθετων παραγόντων που δεν θα μπορούσαν να αντικατοπτρίζονται στα δεδομένα πηγής.

Το Surfer 5.0 προσφέρει στους χρήστες του επτά αλγόριθμους παρεμβολής: Kriging, αντίστροφη απόσταση, ελάχιστη καμπυλότητα, ακτινικές συναρτήσεις βάσης, πολυωνυμική παλινδρόμηση, μέθοδος Shepard, η οποία είναι ένας συνδυασμός της μεθόδου αντίστροφης απόστασης με splines) και Triangulation. Οι κανονικοί υπολογισμοί πλέγματος μπορούν πλέον να εκτελούνται σε αρχεία δεδομένων X, Y, Z οποιουδήποτε μεγέθους και το ίδιο το πλέγμα μπορεί να έχει μέγεθος 10.000 x 10.000 κόμβους.

Η αύξηση του αριθμού των μεθόδων παρεμβολής μπορεί να διευρύνει σημαντικά το φάσμα των προβλημάτων που πρέπει να επιλυθούν. Συγκεκριμένα, η μέθοδος Triangulation μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή μιας επιφάνειας χρησιμοποιώντας ακριβείς τιμές των αρχικών δεδομένων (για παράδειγμα, η επιφάνεια της Γης σύμφωνα με δεδομένα γεωδαιτικής έρευνας) και ο αλγόριθμος Polynomial Regression μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την ανάλυση της τάσης του επιφάνεια.

Ταυτόχρονα, παρέχονται πολλές ευκαιρίες για τον έλεγχο των μεθόδων παρεμβολής από την πλευρά του χρήστη. Συγκεκριμένα, η πιο δημοφιλής γεωστατιστική μέθοδος Kricking στην επεξεργασία πειραματικών δεδομένων περιλαμβάνει πλέον τη δυνατότητα χρήσης διάφορα μοντέλαβαριογράμματα, χρησιμοποιώντας μια παραλλαγή του αλγορίθμου με μετατόπιση και λαμβάνοντας υπόψη την ανισοτροπία. Κατά τον υπολογισμό της επιφάνειας και της εικόνας της, μπορείτε επίσης να ορίσετε το όριο μιας περιοχής αυθαίρετης διαμόρφωσης (Εικ. 2).

Επιπλέον, υπάρχει ενσωματωμένο επεξεργαστής γραφικώνγια εισαγωγή και διόρθωση τιμών δεδομένων περιοχής πλέγματος, ενώ ο χρήστης βλέπει αμέσως τα αποτελέσματα των ενεργειών του με τη μορφή αλλαγών στον ισογραμμικό χάρτη (Εικ. 3). Για μια ολόκληρη κατηγορία προβλημάτων (ειδικά αυτά που σχετίζονται με την περιγραφή φυσικών δεδομένων), τα οποία, κατά κανόνα, δεν μπορούν να περιγραφούν με ένα ακριβές μαθηματικό μοντέλο, αυτή η συνάρτηση είναι συχνά απλώς απαραίτητη.

Η εισαγωγή δεδομένων πραγματοποιείται από [.DAT] (Golden Software Data), [.SLK] (Microsoft SYLK), [.BNA] (Atlas Boundary) ή απλά αρχεία κειμένου ASCII, καθώς και από υπολογιστικά φύλλα Excel [.XLS]. και Lotus [.WK1, .WKS]. Οι πληροφορίες πηγής μπορούν επίσης να εισαχθούν ή να επεξεργαστούν χρησιμοποιώντας το ενσωματωμένο υπολογιστικό φύλλο του πακέτου και είναι δυνατές πρόσθετες λειτουργίες δεδομένων, όπως η ταξινόμηση και η μετατροπή αριθμών χρησιμοποιώντας εξισώσεις που καθορίζονται από το χρήστη.

Βοηθητικές εργασίες με επιφάνειες

Το Surfer για Windows έχει μεγάλο σετπρόσθετα μέσα για τη μετατροπή επιφανειών και διάφορες λειτουργίες με αυτές:

• Υπολογισμός του όγκου μεταξύ δύο επιφανειών.
• μετάβαση από το ένα κανονικό πλέγμα στο άλλο.
• μετασχηματισμός επιφάνειας με χρήση μαθηματικών πράξεων με πίνακες.
• επιφανειακή ανατομή (υπολογισμός προφίλ).
• υπολογισμός επιφάνειας.
• εξομάλυνση επιφανειών χρησιμοποιώντας μεθόδους matrix ή spline.
• μετατροπή μορφής αρχείου?
• μια σειρά από άλλες λειτουργίες.

Η ποιότητα της παρεμβολής μπορεί να εκτιμηθεί χρησιμοποιώντας μια στατιστική εκτίμηση των αποκλίσεων των αρχικών τιμών σημείου από την επιφάνεια που προκύπτει. Επιπλέον, στατιστικοί υπολογισμοί ή μαθηματικοί μετασχηματισμοί μπορούν να εκτελεστούν για οποιοδήποτε υποσύνολο δεδομένων, συμπεριλαμβανομένης της χρήσης συναρτησιακών εκφράσεων που ορίζονται από το χρήστη.

Οπτικοποίηση επιφανειακών εικόνων

Μια επιφάνεια μπορεί να αναπαρασταθεί γραφικά με δύο μορφές: χάρτες περιγράμματος ή τρισδιάστατες εικόνες της επιφάνειας. Ταυτόχρονα, το έργο του Surfer βασίζεται στις ακόλουθες αρχές κατασκευής τους:

1. λήψη μιας εικόνας με την επικάλυψη πολλών διαφανών και αδιαφανών στρώσεων γραφικών.
2. εισαγωγή τελικών εικόνων, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που λαμβάνονται σε άλλες εφαρμογές·
3. χρησιμοποιώντας ειδικά εργαλεία σχεδίασης, καθώς και εφαρμογή πληροφοριών κειμένου και τύπων για τη δημιουργία νέων και την επεξεργασία παλιών εικόνων.

Η χρήση μιας διεπαφής πολλών παραθύρων σάς επιτρέπει να επιλέξετε τον πιο βολικό τρόπο λειτουργίας. Συγκεκριμένα, μπορείτε να προβάλετε ταυτόχρονα αριθμητικά δεδομένα με τη μορφή υπολογιστικού φύλλου, χάρτη που βασίζεται σε αυτά τα δεδομένα και γενικές πληροφορίεςαπό ένα αρχείο κειμένου (Εικ. 4).

Το Surfer 5.0 χρησιμοποιεί τους ακόλουθους τύπους χαρτών ως κύρια οπτικά στοιχεία:

1. Υψομετρικός χάρτης. Εκτός από τα ήδη παραδοσιακά μέσα ελέγχου των τρόπων εμφάνισης ισογραμμών, αξόνων, πλαισίων, σημάνσεων, μύθων κ.λπ., εφαρμόζεται η δυνατότητα δημιουργίας χαρτών γεμίζοντας μεμονωμένες ζώνες με χρώμα ή διάφορα σχέδια (Εικ. 5). Επιπλέον, η επίπεδη εικόνα χάρτη μπορεί να περιστραφεί και να κλίση, και μπορεί να χρησιμοποιηθεί ανεξάρτητη κλίμακα κατά μήκος των αξόνων X και Y.
2. Τρισδιάστατη εικόνα μιας επιφάνειας (3D Surface Map). Αυτοί οι χάρτες χρησιμοποιούν διαφορετικούς τύπους προβολής και η εικόνα μπορεί να περιστραφεί και να κλίση χρησιμοποιώντας μια απλή γραφική διεπαφή. Μπορείτε επίσης να σχεδιάσετε κομμένες γραμμές και ισογραμμές πάνω τους (Εικ. 6), να ορίσετε ανεξάρτητη κλίμακα κατά μήκος των αξόνων X, Y, Z και να γεμίσετε μεμονωμένα στοιχεία πλέγματος της επιφάνειας με χρώμα ή σχέδιο.
3. Χάρτης αρχικών δεδομένων (Χάρτης ανάρτησης). Αυτοί οι χάρτες χρησιμοποιούνται για την εμφάνιση δεδομένων σημείων με τη μορφή ειδικών συμβόλων και ετικετών κειμένου για αυτά. Σε αυτήν την περίπτωση, για να εμφανίσετε την αριθμητική τιμή σε ένα σημείο, μπορείτε να ελέγξετε το μέγεθος του συμβόλου (γραμμική ή τετραγωνική εξάρτηση) ή να χρησιμοποιήσετε διαφορετικά σύμβολα σύμφωνα με το εύρος δεδομένων (Εικ. 7). Η κατασκευή ενός χάρτη μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας πολλά αρχεία.
4. Χάρτης βάσης. Αυτή μπορεί να είναι σχεδόν οποιαδήποτε επίπεδη εικόνα που λαμβάνεται με την εισαγωγή αρχείων διαφόρων μορφών γραφικών: 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] και κάποιοι άλλοι. Αυτοί οι χάρτες μπορούν να χρησιμοποιηθούν όχι μόνο για την απλή εμφάνιση μιας εικόνας, αλλά και, για παράδειγμα, για την εμφάνιση ορισμένων περιοχών ως κενές. Επιπλέον, εάν είναι επιθυμητό, ​​αυτοί οι χάρτες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη λήψη ορίων κατά την εκτέλεση υπολογισμών επιφάνειας, μετασχηματισμού, ανατομής κ.λπ.

Χρησιμοποιώντας διάφορες επιλογές για την επικάλυψη αυτών των κύριων τύπων χαρτών και τη διαφορετική τοποθέτησή τους σε μία σελίδα, μπορείτε να λάβετε μια ποικιλία επιλογών για την αναπαράσταση πολύπλοκων αντικειμένων και διαδικασιών. Συγκεκριμένα, είναι πολύ εύκολο να αποκτήσετε διάφορες επιλογές για σύνθετους χάρτες με συνδυασμένη εικόνα της κατανομής πολλών παραμέτρων ταυτόχρονα (Εικ. 8). Όλοι οι τύποι χαρτών μπορούν να επεξεργαστούν από τον χρήστη χρησιμοποιώντας τα ενσωματωμένα εργαλεία σχεδίασης του ίδιου του Surfer.

Η παρουσίαση πολλών χαρτών με τη μορφή τρισδιάστατου "ράφι" είναι επίσης πολύ αποτελεσματική και βολική για ανάλυση. Επιπλέον, αυτό μπορεί να είναι είτε μια διαφορετική αναπαράσταση των ίδιων συνόλων δεδομένων (για παράδειγμα, μια τρισδιάστατη εικόνα συν έναν έγχρωμο χάρτη ισογραμμής: Εικ. 9), είτε μια σειρά διαφορετικών συνόλων, για παράδειγμα, η κατανομή περιοχής μιας παραμέτρου σε διαφορετικές χρονικές στιγμές ή πολλές διαφορετικές παραμέτρους (Εικ. 10).

Όλες αυτές οι δυνατότητες αναπαράστασης εικόνας μπορούν να είναι πολύ χρήσιμες στη συγκριτική ανάλυση της επίδρασης διαφόρων μεθόδων παρεμβολής ή των επιμέρους παραμέτρων τους στην εμφάνιση της επιφάνειας που προκύπτει (Εικ. 11).

Ξεχωριστά, θα πρέπει να αντιμετωπιστεί το πρόβλημα της χρήσης ρωσικών γραμματοσειρών. Το γεγονός είναι ότι οι γραμματοσειρές SYM που παρέχονται με το πακέτο, φυσικά, δεν είναι ρωσικές, επομένως πρέπει να χρησιμοποιήσετε γραμματοσειρές Windows TrueType. Αλλά δεν είναι κατάλληλες για ορισμένες λειτουργίες εξόδου εικόνας· για παράδειγμα, όταν το κείμενο εμφανίζεται υπό γωνία, οι χαρακτήρες μερικές φορές παραμορφώνονται πέρα ​​από την αναγνώριση. Σε αυτήν την περίπτωση, είναι καλύτερο να χρησιμοποιείτε διανυσματικές γραμματοσειρές SYM με σχέδιο μίας γραμμής (είναι πάντα ορατές) και μόνο οι λατινικές είναι διαθέσιμες σε τελική μορφή. Ωστόσο, υπάρχει μια αρκετά απλή λύση σε αυτό το πρόβλημα.

Η έκδοση DOS του Surfer είχε ειδική χρησιμότητα ALTERSYM για να δημιουργήσετε τα δικά σας σύνολα γραμματοσειρών SYM (δυστυχώς, εξαφανίστηκε στην έκδοση των Windows, επομένως μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την έκδοση DOS). Αλλά σας επιτρέπει να δημιουργήσετε και να επεξεργαστείτε μόνο το βασικό σύνολο χαρακτήρων (κωδικοί ASCII 32-127). Κάποτε λύσαμε αυτό το πρόβλημα για την έκδοση DOS με τον εξής τρόπο: γράψαμε ένα βοηθητικό πρόγραμμα που δημιουργεί ένα πλήρες σύνολο συμβόλων (1-255) από κενά αρχεία που δημιουργήθηκαν από το πρόγραμμα ALTERSYM, με τα οποία λειτουργούν άψογα οι μονάδες εξόδου VIEW και PLOT. Αυτή η προσέγγιση είναι αρκετά κατάλληλη για την έκδοση του Surfer για Windows.

Οι προκύπτουσες γραφικές εικόνες μπορούν να εξάγονται σε οποιαδήποτε συσκευή εκτύπωσης που υποστηρίζεται από τα Windows ή να εξάγονται σε μορφή αρχείου όπως AutoCAD [.DXF], Windows Metafile [.WMF], Πρόχειρο των Windows [.CLP], καθώς και Γλώσσα γραφικών HP [ .HPGL] και Encapsulated PostScript [.EPS]. Η αμφίδρομη ανταλλαγή δεδομένων και γραφικών με άλλες εφαρμογές των Windows μπορεί επίσης να πραγματοποιηθεί μέσω του Προχείρου των Windows. Επιπλέον, οι γραφικές εικόνες που προετοιμάζονται στο Surfer μπορούν να εξαχθούν στο πακέτο MapViewer, να επικαλεστούν έναν χάρτη της περιοχής σε αυτό και να λάβουν έναν χάρτη της κατανομής αυτής της παραμέτρου σε μια συγκεκριμένη περιοχή (Εικ. 12 και ).

Στοιχεία ελέγχου πακέτων μακροεντολών

Στο Surfer 5.0, που δημιουργήθηκε το 1994, σχεδόν ταυτόχρονα με πακέτα γραφείου το γραφείο της Microsoft 4.0, εφαρμόστηκε ένα μοντέλο στοιχείου αντικειμένου που βασίζεται στην υποστήριξη του μηχανισμού OLE 2.0 Automation (αυτό που σήμερα ονομάζεται ActiveX). Αυτό καθιστά δυνατή την ενσωμάτωση του Surfer ως διακομιστή ActiveX σε πολύπλοκα συστήματα επεξεργασίας δεδομένων και μοντελοποίησης.

Σε οποιαδήποτε γλώσσα υποστηρίζει επίσης αυτόν τον μηχανισμό (για παράδειγμα, Visual Basic, C++ ή Visual Basicγια Εφαρμογές), μπορείτε να γράψετε ένα αρχείο μακροεντολής ελέγχου για το Surfer. Συγκεκριμένα, χρησιμοποιώντας ένα σύνολο αρχείων μακροεντολών, μπορείτε να εκτελέσετε αυτόματα ορισμένες εργασίες που επαναλαμβάνονται συχνά. Ή ένα τέτοιο αρχείο μπορεί να δημιουργηθεί κατά την εκτέλεση οποιουδήποτε προγράμματος υπολογισμού εφαρμογής για αυτόματη επεξεργασία και οπτικοποίηση δεδομένων.

Για παράδειγμα, η ακόλουθη συνάρτηση, γραμμένη σε VB, δημιουργεί έναν χάρτη περιγράμματος και εισάγει την εικόνα του σε ένα υπολογιστικό φύλλο με το όνομα "Sheet1":

• Συνάρτηση MakeMap();
• ορίζοντας τη μεταβλητή Surf ως αντικείμενο Dim Surf ως αντικείμενο.
• ρύθμιση της αντιστοίχισης μεταξύ της μεταβλητής Surf και του προγράμματος Surfer Set Surf = CreatObject("Surfer.App") GrdFile$ = "c:\winsurf\demogrid.grd";
• Εισαγάγετε όνομα αρχείου GRD.
• εκτέλεση εντολών macro από το πακέτο Surfer Surf.MapCountour(GrdFile$);
• Δημιουργήστε έναν χάρτη απομόνωσης Surf.Select.
• επιλέξτε εικόνα Surf.EditCopy.
• αντιγράψτε την επιλεγμένη εικόνα στο πρόχειρο.
• Αυτή είναι ήδη μια εντολή του Excel - επικολλήστε μια εικόνα από το Πρόχειρο στην τρέχουσα θέση του πίνακα Φύλλο εργασίας Φύλλο1("Φύλλο1").Εικόνα.Συνάρτηση Τέλος Επικόλλησης.

Το νόημα αυτής της διαδικασίας είναι αρκετά σαφές. Πρώτον, η μεταβλητή Surf ορίζεται ως αντικείμενο και εκχωρείται στο πακέτο Surfer (Surfer.App). Ακολουθούν οι εντολές που η VBA ερμηνεύει ήδη ως κλήσεις σε συναρτήσεις Surfer (τα ονόματά τους αντιστοιχούν στις εντολές που επιλέγει ο χρήστης στη λειτουργία διαλόγου), που εκτελούνται μέσω του μηχανισμού ActiveX.

Επιπλέον, το πακέτο Surfer έχει τη δική του γλώσσα μακροεντολών, η οποία είναι στην πραγματικότητα ένας τύπος VBA και χρησιμοποιείται για την εγγραφή ερωτημάτων ελέγχου σε ένα ειδικό πρόγραμμα SG Scripter (αρχείο GSMAC.EXE). Για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας ένα τόσο απλό πρόγραμμα, μπορείτε να εφαρμόσετε μια μακροεντολή που κατασκευάζει αυτόματα χάρτες περιγράμματος για ένα σύνολο δεδομένων πηγής χρησιμοποιώντας και τις επτά μεθόδους παρεμβολής:

• δημιουργία αντικειμένου Surfer Set Surf = CreateObject("Surfer.App");
• κατασκευή χάρτη χρησιμοποιώντας κάθε μέθοδο παρεμβολής.
• για το αρχείο δεδομένων πηγής DEMOGRID.DAT Για Μέθοδο = 0 έως 6;
• Άνοιξε νέο έγγραφοσχέδιο Surf.FileNew();
• Υπολογισμός του αρχείου GRD με την τρέχουσα μέθοδο παρεμβολής.
• κατασκευή ισογραμμικού χάρτη Αν Surf.MapContour («ΔΕΙΓΜΑ») = 0 Στη συνέχεια Τέλος Επόμενο.

Εκκίνηση μέσα αυτόματη λειτουργίαΠαρόμοιες εργασίες, οι οποίες παρουσιάζονται ως πρόγραμμα γραμμένο σε GS Scripter, μπορούν να εκτελεστούν είτε από τη γραμμή εντολών:

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

ή από οποιαδήποτε εφαρμογή χρησιμοποιώντας την εντολή SHELL:

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

(ο διακόπτης /x υποδεικνύει την ανάγκη αυτόματη εκτέλεσηπρογραμματική εργασία.bas).

Το GS Scripter μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τον έλεγχο άλλων προγραμμάτων που υποστηρίζουν το ActiveX (για παράδειγμα, για εργασία με MS Office).

Τι νέο υπάρχει στο Surfer 6.0

Όπως είπαμε ήδη, το Surfer 6.0 έρχεται σε εκδόσεις 16 και 32 bit. Ωστόσο, εκτός από αυτό, έχουν εμφανιστεί αρκετές χρήσιμες λειτουργικές επεκτάσεις. Πρώτα απ 'όλα, πρέπει να σημειωθεί ότι είναι δυνατή η χρήση δύο ακόμη τύπων χαρτών φόντου κατά την κατασκευή επίπεδων εικόνων: Χάρτης εικόνας και Χάρτης Σκιασμένου Ανάγλυφου.

Τα ενσωματωμένα εργαλεία σχεδίασης του Image Map καθιστούν τη δημιουργία έγχρωμων χαρτών αρκετά απλή και γρήγορη. Σε αυτήν την περίπτωση, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε πολύχρωμη πλήρωση εικόνων, συμπεριλαμβανομένης της χρήσης συνδυασμών χρωμάτων που δημιουργούνται από τον χρήστη.

Αλλά αυτό που είναι ιδιαίτερα εντυπωσιακό είναι οι δυνατότητες του Shaded Relief Map, ο οποίος σας επιτρέπει να λαμβάνετε εικόνες όπως φωτογραφίες υψηλής ποιότητας απευθείας στο περιβάλλον Surfer (Εικ. 14), οι οποίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν τόσο για κοινή χρήση με χάρτες περιγράμματος όσο και ανεξάρτητα . Αυτό επιτρέπει στον χρήστη να ελέγχει όλες τις παραμέτρους που απαιτούνται για τη δημιουργία των πιο εκφραστικών εικόνων, συμπεριλαμβανομένης της θέσης της πηγής φωτός, της σχετικής κλίσης, του τύπου σκίασης και του χρώματος. Ο χρήστης του πακέτου έχει επίσης περισσότερες ευκαιρίες για οπτικοποίηση δεδομένων και διάταξη διαφόρων εικόνων σε μία οθόνη (Εικ. 15).

Το σύνολο των βοηθητικών λειτουργιών κατά την επεξεργασία ψηφιακών επιφανειών έχει επεκταθεί. Χρησιμοποιώντας τις νέες συναρτήσεις Grid Calculus, μπορείτε να προσδιορίσετε την κλίση, την καμπυλότητα και τη γραμμή του ορίζοντα μιας άποψης σε ένα συγκεκριμένο σημείο μιας επιφάνειας, καθώς και να υπολογίσετε την πρώτη και τη δεύτερη παράγωγο για συναρτήσεις Fourier και φασματική ανάλυση. Και τα πρόσθετα εργαλεία Grid Utilities σάς επιτρέπουν να μετασχηματίζετε, μετατοπίζετε, κλιμακώνετε, περιστρέφετε και αντικατοπτρίζετε δεδομένα σε αρχεία GRD (μια μορφή για την αποθήκευση τιμών σε κανονικούς κόμβους πλέγματος). Μετά από αυτό, μπορείτε να κάνετε οποιαδήποτε επιλογή ενός υποσυνόλου του συνόλου δεδομένων με αριθμούς στηλών και στηλών ή απλώς αυθαίρετους κόμβους πλέγματος.

Από την άποψη της μαθηματικής συσκευής για την κατασκευή μιας επιφάνειας, φαίνεται πολύ σημαντικό να εφαρμόσετε έναν άλλο αλγόριθμο παρεμβολής - Nearest Neighbor, καθώς και τρία επίπεδα ένθεσης βαριογράμματος, που σας επιτρέπει να δημιουργήσετε περισσότερους από 500 συνδυασμούς που προκύπτουν.

Εικόνες που δημιουργήθηκαν προηγουμένως με βάση διάφοροι τύποιχάρτες (Contour Map, Shaded Relief Map, Post Map, Image Map) μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πρότυπο αντικαθιστώντας ένα νέο αρχείο GRD σε υπάρχοντες χάρτες. Επιπλέον, τώρα, έχοντας πρώτα συνδυάσει πολλά επίπεδα διαφορετικών χαρτών σε μια εικόνα, μπορείτε στη συνέχεια να τους διαχωρίσετε στα αρχικά τους στοιχεία και να τους επαναλάβετε με βάση νέα δεδομένα.

Μεταξύ των αμιγώς υπηρεσιακών λειτουργιών, θα πρέπει να επισημάνουμε τη δυνατότητα εισαγωγής δεδομένων ψηφιοποίησης οριακών γραμμών και αυθαίρετων σημείων από την οθόνη απευθείας σε ένα αρχείο ASCII, καθώς και την αυτόματη δημιουργία υπομνήματος για διάφορους τύπους σημείων Post Map. Τώρα μπορείτε να εισάγετε αρχεία Digital Elevation Model (DEM) απευθείας από το Διαδίκτυο (ή οποιαδήποτε άλλη πηγή πληροφοριών) ως ψηφιακό μοντέλο επιφάνειας. Και τέλος, οι νέες μορφές εξαγωγής δεδομένων σάς επιτρέπουν να αποθηκεύετε εικόνες χάρτη σχεδόν σε όλες τις μορφές ράστερ (PCX, GIF, TIF, BMP, TGA, JPG και πολλές άλλες).

Συνεχίζεται

ComputerPress 2"1999

Εργαλεία και τεχνολογίες λογισμικού που χρησιμοποιούνται για την επεξεργασία γεωλογικών και γεωφυσικών πληροφοριών: τυπικά προγράμματα MSOffice.
προγράμματα επεξεργασίας στατιστικών πληροφοριών
(Statistica, Coscade);
προγράμματα γραφικών υπολογιστών:
τυπικά προγράμματα (CorelDraw, Photoshop...).
προγράμματα μηχανικής γραφικών (Surfer, Grapher, Voxler,
Strater);
συστήματα σχεδιασμού με τη βοήθεια υπολογιστή
(AutoCAD, κ.λπ.);
εξειδικευμένα συστήματα επεξεργασίας και
ερμηνεία γεωλογικών και γεωφυσικών πληροφοριών·
σύνθετα συστήματα ανάλυσης και ερμηνείας
γεωλογικά και γεωφυσικά δεδομένα·
γεωγραφικά συστήματα πληροφοριών.

Σχέδιο πειθαρχίας
Περιεχόμενο μαθήματος:
Πόντοι
1. Βασικά στοιχεία χαρτογράφησης σε πακέτο λογισμικού
Surfer (Golden Software).
40 (16)
2. Δημιουργία τρισδιάστατων μοντέλων πεδίων στο πρόγραμμα
Voxler (Golden Software).
20 (8)
3. Βασικά στοιχεία σχεδίασης στο Autocad (Autodesk)
40 (17)
4. Επίλυση γεωλογικών προβλημάτων στη γεωπληροφορία
Σύστημα ArcGIS (ESRI)
30 (12)
5. Δημιουργία τρισδιάστατου μοντέλου κατάθεσης και υπολογισμός αποθεματικών σε
Σύστημα Micromine (Micromine).
30 (12)
τελική εξέταση
40 (17)

ΘΕΜΑ Νο 1.

Βασικά στοιχεία χαρτογράφησης σε
Πακέτο λογισμικού Surfer

Πρόγραμμα Surfer (Golden Software, ΗΠΑ)

Ο κύριος σκοπός του πακέτου είναι η κατασκευή
χάρτες επιφανειών z = f(x, y).
τρισδιάστατη προβολή

Διεπαφή προγράμματος

Πάνελ
εργαλεία
Μενού
προγράμματα
Παράθυρο οικοπέδου
Παράθυρο φύλλου εργασίας
Διευθυντής
αντικείμενα

Δομή συστήματος

Το πρόγραμμα περιλαμβάνει 3 κύρια
λειτουργικά μπλοκ:
1. κατασκευή
ψηφιακό μοντέλο
επιφάνειες?
2. βοηθητικές λειτουργίες με ψηφιακό
μοντέλα επιφάνειας?
3. οπτικοποίηση επιφάνειας.

Κατασκευή ψηφιακού μοντέλου επιφάνειας
Αναπαρίσταται το ψηφιακό μοντέλο της επιφάνειας Z(x, y).
με τη μορφή τιμών στους κόμβους ενός ορθογώνιου κανονικού πλέγματος, διακριτικότητα
που καθορίζεται ανάλογα με το συγκεκριμένο πρόβλημα που επιλύεται.
y
x ≠ y
Χ
y
z1
z5
z9
z13
z17 κόμβος
z2
z6
z10
z14
z18
z3
z7
z11
z15
z19
Ζ 4
z8
z12
z16
z20
Χ

Αρχεία τύπου [.GRD] (δυαδικά ή
μορφή κειμένου).
αριθμός κελιών κατά μήκος των αξόνων X και Y
ελάχιστες και μέγιστες τιμές των X, Y, Z
γραμμή y
(Y=const)
γραμμή x
(X=const)
Το πρόγραμμα Surfer σάς επιτρέπει να χρησιμοποιείτε έτοιμα ψηφιακά μοντέλα
επιφάνειες σε μορφές άλλων συστημάτων USGS [.DEM], GTopo30 [.HDR],
SDTS [.DDF], Digital Terrain Elevation Model (DTED) [.DT*] .

Το πακέτο περιλαμβάνει 3 επιλογές
λήψη τιμών σε κόμβους πλέγματος:
σύμφωνα με τα αρχικά στοιχεία που καθορίζονται σε αυθαίρετα σημεία της περιοχής (σε
κόμβοι ενός ακανόνιστου πλέγματος), χρησιμοποιώντας αλγόριθμους
παρεμβολή δισδιάστατων συναρτήσεων.
τον υπολογισμό των τιμών μιας συνάρτησης που καθορίζεται ρητά από τον χρήστη·
μετάβαση από το ένα κανονικό πλέγμα στο άλλο.

Δημιουργία πλέγματος από ακανόνιστο σύνολο δεδομένων
Αρχικά δεδομένα:
Μορφοποίηση πινάκων [.BLN], [.BNA], [.CSV], [.DAT], [.DBF], [.MDB], [.SLK],
[.TXT], [.WKx], [.WRx], [.XLS], [.XLSX]
Δεδομένα XYZ

Επιλογή
δεδομένα
Στοιχείο μενού Πλέγμα>Δεδομένα
Επιλογή μεθόδου
παρεμβολή
Καθορισμός Γεωμετρίας Πλέγματος

Επιλογή του μεγέθους κελιού πλέγματος
Η επιλογή της πυκνότητας δικτύου θα πρέπει να γίνεται σύμφωνα με
δεδομένα πηγής ή απαιτούμενη κλίμακα χάρτη.
Εάν είναι γνωστή η κλίμακα στην οποία πρέπει να σχεδιαστεί ο χάρτης, τότε το βήμα
μεταξύ των γραμμών πλέγματος πρέπει να οριστεί ίσος με τον αριθμό των μονάδων
κάρτες που χωρούν σε εικόνες 1mm.
Για παράδειγμα, σε κλίμακα 1:50.000 αυτό είναι 50 m.
Εάν η απαιτούμενη κλίμακα δεν είναι γνωστή εκ των προτέρων, τότε το βήμα μεταξύ των γραμμών
Τα πλέγματα μπορούν να ρυθμιστούν στο μισό της μέσης απόστασης
μεταξύ των σημείων δεδομένων.

Μέθοδοι πλέγματος

Αντίστροφη Απόσταση
Kriging
Ελάχιστη καμπυλότητα
Πολυωνυμική παλινδρόμηση
Τριγωνισμός με Γραμμική παρεμβολή
γραμμική παρεμβολή),
Πλησιέστερος γείτονας
Μέθοδος Shepard (Μέθοδος Shepard),
Λειτουργίες ακτινικής βάσης
Κινητός μέσος όρος κ.λπ.

ΠΑΡΕΜΒΟΛΗ:
Τριγωνισμός με Γραμμική μέθοδο
Παρεμβολή
Τριγωνοποίηση με μέθοδο γραμμικής παρεμβολής
Γραμμική παρεμβολή) βασίζεται στον τριγωνισμό Delaunay σε σημεία εισόδου και
γραμμική παρεμβολή ανύψωσης επιφανειών εντός επίπεδων επιφανειών.
z
σημείο με το άγνωστο
τιμές (κόμβος)
Χ
y
Τριγωνισμός Delaunay
σημεία με γνωστά
αξίες

INTERPOLATION: Μέθοδος Inverse Distance to a Power (IDW).
Μέθοδος Αντίστροφη Απόσταση σε Ισχύ
υπολογίζει τις τιμές των κελιών υπολογίζοντας τις μέσες τιμές στα σημεία αναφοράς,
που βρίσκεται κοντά σε κάθε κελί. Όσο πιο κοντά είναι το σημείο στο κέντρο του κελιού,
του οποίου η τιμή υπολογίζεται, τόσο μεγαλύτερη είναι η επιρροή ή το βάρος που έχει
διαδικασία υπολογισμού του μέσου όρου
7,5
11,8
,
100 μ
Οπου
150 μ
60 μ
3,0
i – βάρος της μετρούμενης τιμής.
k – εκθέτης
?
70 μ
21,6
σημεία με γνωστά
αξίες
?
σημεία με άγνωστα
αξίες
Ακτίνα κύκλου
παρεμβολή

INTERPOLATION: Μέθοδος ελάχιστης καμπυλότητας
Η μέθοδος Minimum Curvature υπολογίζει τιμές με
χρησιμοποιώντας μια μαθηματική συνάρτηση που ελαχιστοποιεί το σύνολο
καμπυλότητα της επιφάνειας και χτίζει μια λεία επιφάνεια που διέρχεται
σημεία αναφοράς

Παρεμβολή: Μέθοδος πολυωνυμικής παλινδρόμησης
Η μέθοδος της πολυωνυμικής παλινδρόμησης βασίζεται σε
προσέγγιση της επιφάνειας με ένα πολυώνυμο ορισμένης τάξης:
z(x)=a0+a1x1+a2x2+…..+anxn - πολυώνυμο ντης τάξης
Η μέθοδος των ελαχίστων τετραγώνων ελαχιστοποιεί το άθροισμα
- υπολογισμένη (εκτιμώμενη) τιμή της παραμέτρου z
- παρατηρούμενη τιμή της παραμέτρου z

πρώτη σειρά
Προσέγγιση επιφάνειας κατά πολυώνυμο
δεύτερη παραγγελία

Παρεμβολή: Μέθοδος Kriging
Η μέθοδος Kriging βασίζεται σε στατιστικά μοντέλα που
να λάβει υπόψη τη χωρική αυτοσυσχέτιση (στατιστική σχέση
μεταξύ σημείων αναφοράς)
Τυχαίες αλλά χωρικά συσχετισμένες διακυμάνσεις
ύψη
Τυχαίος θόρυβος
(ογκόλιθοι)
Drift (γενική τάση)
αλλαγές ύψους)
Εικονογράφηση στοιχείων κρίγινγκ. Drift (γενική τάση), τυχαίο, αλλά
χωρικά συσχετισμένες διακυμάνσεις ύψους (μικρές αποκλίσεις από το γενικό
τάσεις) και τυχαίο θόρυβο.

Βαριογράφημα
Ημιδιασπορά (απόσταση h) = 0,5 * μέσος όρος[ (τιμή στο σημείο i - τιμή στο σημείο j)2]
για όλα τα ζεύγη σημείων που χωρίζονται με απόσταση h
Ημιδιασπορά
η
η
Απόσταση (καθυστέρηση)
Ημιδιασπορά
Σχηματισμός ζευγών σημείων:
η κόκκινη κουκκίδα ταιριάζει με όλους
άλλα σημεία μέτρησης
Υπολειπόμενο
διασπορά
(όγκος χρυσού)
Οριο
ακτίνα κύκλου
συσχετίσεις
(εύρος)
Απόσταση (καθυστέρηση)

Μοντελοποίηση ημιβαριογράμματος
Ημιδιασπορά
Ημιδιασπορά
Απόσταση (καθυστέρηση)
Σφαιρικό μοντέλο
Απόσταση (καθυστέρηση)
Ημιδιασπορά
Εκθετικό μοντέλο
Απόσταση (καθυστέρηση)
Γραμμικό μοντέλο

Υπολογισμός τιμών σε κόμβους δικτύου
7,5
11,8
σημεία με γνωστά
αξίες
100 μ
150 μ
60 μ
3,0
?
σημεία με άγνωστα
αξίες
?
70 μ
21,6
i – βάρος της μετρούμενης τιμής,
υπολογίζεται
επί
βάση
μοντέλα
βαριογράμματα
Και
χωρική
κατανομή των σημείων μέτρησης γύρω
σημείο που αξιολογείται
Ακτίνα κύκλου
παρεμβολή

Σύγκριση μεθόδων παρεμβολής
Πίσω
σταθμισμένη
αποστάσεις
Τριγωνισμός με
γραμμικός
παρεμβολή
Ελάχιστο
καμπυλότητα
Kriging

Επιπλέον επιλογές
IV
R2
1. Καθορισμός της περιοχής των δεδομένων πηγής για τον υπολογισμό τιμών σε κόμβους
αρχείο πλέγματος
Εγώ
R1
III
II

2. Λογιστική για “Breaklines” και Faults
Βλάβες
Χρησιμοποιώντας την εργασία Faults, η θέση προσομοιώνεται
σφάλματα τύπου σφάλματος/αντίστροφης βλάβης.
Δομή αρχείου [.BLN]
Ποσότητα πόντων
αναθέσεις αντικειμένων
Κώδικας
(0—Επαναφορά πλέγματος έξω
περίγραμμα,
1- επαναφορά πλέγματος
μέσα στο περίγραμμα)
Χ1
Υ1
X2
Υ2
X3
Υ3
Xn
Yn
Σφάλμα αποστολής
Λογιστικά σφάλματα υποστηρίζουν μεθόδους παρεμβολής: Αντίστροφη απόσταση σε α
Μετρήσεις ισχύος, ελάχιστης καμπυλότητας, πλησιέστερου γείτονα και δεδομένων.

Γραμμές διακοπής
Δομή αρχείου [.BLN]
Ποσότητα
σημεία
καθήκοντα
αντικείμενο
Κώδικας
(Επαναφορά 0-πλέγματος
έξω από το περίγραμμα
1- επαναφορά πλέγματος
μέσα
περίγραμμα)
Χ1
Υ1
Ζ1
X2
Υ2
Ζ2
X3
Υ3
Ζ3
Xn
Yn
Zn
Αποστολή Breakline
Η λογιστική διαχωριστικής γραμμής υποστηρίζει μεθόδους παρεμβολής:
Αντίστροφη απόσταση σε ισχύ, Kriging, ελάχιστη καμπυλότητα,
Πλησιέστερος γείτονας, Λειτουργία ακτινικής βάσης, κινούμενος μέσος όρος, τοπικό
Πολυώνυμος

Λογιστική για ασυνέχειες

Λογιστική
Γραμμές διακοπής
Χάρτης περιγράμματος χωρίς
λογιστική σφαλμάτων
Λογιστική
Βλάβες

Οπτικοποίηση επιφανειακών εικόνων

Υψομετρικός χάρτης
Βασικός χάρτης
Σημειακός χάρτης δεδομένων
Ράστερ
Σκιασμένη ανακούφιση
Διανυσματικός χάρτης
τρισδιάστατο πλέγμα
τρισδιάστατη επιφάνεια
Το αποτέλεσμα κατασκευής αποθηκεύεται ως διάνυσμα
γραφικά στο αρχείο [.srf].

Περίγραμμα χάρτες
Χάρτες περιγράμματος

3D
εικόνες
επιφάνειες
Τρισδιάστατοι χάρτες επιφάνειας

3D πλέγματα
Χάρτες 3D Wireframe

Διανυσματικές κάρτες
Διανυσματικοί χάρτες

Ράστερ
Χάρτες εικόνων

Χάρτης
σκιασμένο ανάγλυφο
Σκιασμένοι χάρτες ανακούφισης

Βασικές κάρτες
Βασικοί Χάρτες
Εισαγόμενες μορφές:
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

Χάρτες λεκάνης απορροής
Χάρτες λεκάνης απορροής
κατάθλιψη
το νερό ρέει
πισίνες
Οι χάρτες αντικατοπτρίζουν τα συστήματα αποχέτευσης

Μοντελοποίηση διακριτών αντικειμένων

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

Δημοσίευση χαρτών

Χάρτες ταξινομημένων σημείων δεδομένων
Χάρτες Classed Post

Αρχεία ορίων [.bln]
Ποσότητα πόντων
αναθέσεις αντικειμένων
Κώδικας
(0-μηδενίζοντας το πλέγμα έξω από το περίγραμμα,
1- μηδενισμός του πλέγματος μέσα στο κύκλωμα)
Χ1
Υ1
X2
Υ2
X3
Υ3
Πολύγωνο (κλειστό)
Χ5, Υ5
Χ3, Υ3
Χ4, Υ4
Χ2, Υ2
Xn
Χ6, Υ6
Yn
Χ10, Υ10
Χ1, Υ1
Γραμμή
Χ6, Υ6
Χ7, Υ7
Χ4, Υ4
Χ2, Υ2
Χ5, Υ5
Χ3, Υ3
Χ1, Υ1
Χ7, Υ7
Χ8, Υ8
Χ9, Υ9
Χ1=Χ10
Υ1=Υ10

Υπολογισμός σφαλμάτων παρεμβολής,
Επεξεργασία γραφικού πλέγματος.

Μη αυτόματη διόρθωση πλέγματος (Grid Node Editor)

Γραφικό πρόγραμμα επεξεργασίας για εισαγωγή και διόρθωση τιμών δεδομένων
περιοχή πλέγματος

Εκτίμηση της ακρίβειας παρεμβολής (Υπολειπόμενα)

Στοιχείο μενού πλέγματος

Μαθηματικές πράξεις σε πλέγματα (Μαθηματικά)
Πλέγμα εισόδου 1
Σας επιτρέπει να πραγματοποιήσετε
υπολογισμοί σε ένα ή
δύο πλέγματα
Πλέγμα εισόδου 2
Πλέγμα εξόδου
Τύπος υπολογισμού
-
Στέγη
=
Αποκλειστική
Εξουσία

Επιφανειακή Ανάλυση (Λογισμός)
Μέθοδοι
Επιτρέπει την ανάλυση
σχήματα επιφάνειας
Πλέγμα εισόδου
Πλέγμα εξόδου
Γωνίες
γέρνω
Εδαφος
Κλίση
Προσανατολισμός
πλαγιές
Όψη εδάφους

Φίλτρο
Πλέγμα εισόδου
Πλέγμα εξόδου
Μέγεθος
χειριστής
Μέθοδοι
Σας επιτρέπει να επισημάνετε
διαφορετικές συνιστώσες συχνότητας
μοντέλα επιφανειών
Χειριστής
Χαμηλή συχνότητα
διήθηση
41 41

Κενό
Σας επιτρέπει να επαναφέρετε τις περιοχές χάρτη που ορίζονται από το αρχείο [.bln]
Πλέγμα εισόδου
+ Αρχείο [.bln] = Πλέγμα εξόδου
Κενό
Κενό
Όρια πολυγώνων

Κατασκευή τμημάτων (Slice)
Σας επιτρέπει να κόψετε την επιφάνεια κατά μήκος μιας γραμμής, θέσης
που ορίζεται από το αρχείο [.bln]
Πλέγμα εισόδου
+ Αρχείο [.bln] = Αρχείο εξόδου [.dat]
Χ
Υ
Ζ
Απόσταση
κατά προφίλ
Γραμμή προφίλ
64
Ενότητα προφίλ
Ζ
56
48
40
0
20000
40000
Απόσταση προφίλ
60000
80000

Υπουργείο Παιδείας και Επιστημών Ρωσική Ομοσπονδία

ΕΡΓΑΣΙΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Κατασκευή ψηφιακών υψομετρικών μοντέλων με βάση δεδομένα τοπογραφικής έρευνας ραντάρ SRTM

Σαράτοφ 2011

Εισαγωγή

Η έννοια των ψηφιακών υψομετρικών μοντέλων (DEM)

1 Ιστορία της δημιουργίας του DEM

2 Τύποι DEM

3 Μέθοδοι και μέθοδοι δημιουργίας DEM

4 Εθνικά και παγκόσμια DEM

Τοπογραφικά δεδομένα ραντάρ έρευνας (SRTM)

1 Εκδόσεις και ονοματολογία δεδομένων

2 Αξιολόγηση της ακρίβειας των δεδομένων SRTM

3 Χρήση δεδομένων SRTM για την επίλυση εφαρμοζόμενων προβλημάτων

Εφαρμογή του SRTM στη δημιουργία γεωεικόνων (χρησιμοποιώντας το παράδειγμα των περιοχών Σαράτοφ και Ένγκελ)

1 Έννοια γεωεικόνων

2 Κατασκευή ψηφιακού ανακουφιστικού μοντέλου για την επικράτεια των περιοχών Σαράτοφ και Ένγκελ

συμπέρασμα

Εισαγωγή

Ψηφιακά μοντέλαΤο relief (DEM) είναι μια από τις σημαντικές λειτουργίες μοντελοποίησης των συστημάτων γεωγραφικών πληροφοριών, η οποία περιλαμβάνει δύο ομάδες λειτουργιών, η πρώτη από τις οποίες εξυπηρετεί την επίλυση προβλημάτων δημιουργίας ενός μοντέλου ανακούφισης και η δεύτερη - τη χρήση του.

Αυτός ο τύποςτο προϊόν είναι μια πλήρως τρισδιάστατη απεικόνιση του πραγματικού εδάφους τη στιγμή της τοπογραφίας, η οποία επιτρέπει τη χρήση του για την επίλυση διαφόρων εφαρμοζόμενων προβλημάτων, για παράδειγμα: προσδιορισμός τυχόν γεωμετρικών παραμέτρων του ανάγλυφου, κατασκευή προφίλ διατομής. διεξαγωγή εργασιών σχεδιασμού και έρευνας· παρακολούθηση της δυναμικής του εδάφους. υπολογισμός γεωμετρικών χαρακτηριστικών (εμβαδόν, μήκος, περίμετρος) λαμβάνοντας υπόψη το ανάγλυφο για τις ανάγκες της αρχιτεκτονικής και του πολεοδομικού σχεδιασμού. μηχανολογικές έρευνες, χαρτογραφία, πλοήγηση. υπολογισμός της απότομης κλίσης, παρακολούθηση και πρόβλεψη γεωλογικών και υδρολογικών διεργασιών. Υπολογισμός συνθηκών φωτισμού και ανέμου για αρχιτεκτονική και πολεοδομία, μηχανολογικές έρευνες, περιβαλλοντική παρακολούθηση. ζώνες ορατότητας κτιρίων για εταιρείες τηλεπικοινωνιών και κινητής τηλεφωνίας, αρχιτεκτονικής και πολεοδομίας. Επιπλέον, τα DEM χρησιμοποιούνται ευρέως για την οπτικοποίηση εδαφών με τη μορφή τρισδιάστατων εικόνων, παρέχοντας έτσι την ευκαιρία να κατασκευαστούν εικονικά μοντέλα εδάφους (VTMs).

Η συνάφεια του θέματος του μαθήματος οφείλεται στην ανάγκη για γεωγραφική έρευνα να χρησιμοποιεί ανακουφιστικά δεδομένα σε ψηφιακή μορφή λόγω του αυξανόμενου ρόλου των τεχνολογιών γεωγραφικών πληροφοριών στην επίλυση διαφόρων προβλημάτων, την ανάγκη βελτίωσης της ποιότητας και της αποτελεσματικότητας των μεθόδων δημιουργίας και χρήση ψηφιακών υψομετρικών μοντέλων (DEM), και διασφάλιση της αξιοπιστίας των δημιουργούμενων μοντέλων.

Παραδοσιακές πηγές αρχικών δεδομένων για τη δημιουργία DEM γης είναι τοπογραφικοί χάρτες, δεδομένα τηλεπισκόπησης (RSD), δεδομένα από δορυφορικά συστήματα εντοπισμού θέσης, γεωδαιτικές εργασίες. δεδομένα από τοπογραφικές έρευνες και ηχούς, υλικά από έρευνες φωτοθεοδόλιθου και ραντάρ.

Επί του παρόντος, ορισμένες ανεπτυγμένες χώρες έχουν δημιουργήσει εθνικά DEM, για παράδειγμα, στις ΗΠΑ, τον Καναδά, τη Δανία, το Ισραήλ και άλλες χώρες. Επί του παρόντος δεν υπάρχουν διαθέσιμα δημόσια δεδομένα παρόμοιας ποιότητας στην επικράτεια της Ρωσικής Ομοσπονδίας.

Μια εναλλακτική πηγή υψομετρικών δεδομένων είναι τα ελεύθερα διαθέσιμα δεδομένα SRTM (Shuttle Radar Topographic mission), που είναι διαθέσιμα στο μεγαλύτερο μέρος του πλανήτη σε ανάλυση μοντέλου 90 m.

Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη μιας εναλλακτικής πηγής δεδομένων ύψους - Δεδομένων έρευνας ραντάρ γης - SRTM, καθώς και οι μέθοδοι επεξεργασίας τους.

Ως μέρος αυτού του στόχου, είναι απαραίτητο να επιλυθούν οι ακόλουθες εργασίες:

αποκτήστε θεωρητική κατανόηση της έννοιας, των τύπων και των μεθόδων δημιουργίας DEM, μελετήστε τα απαραίτητα δεδομένα για την κατασκευή DEM, επισημάνετε τους πιο υποσχόμενους τομείς για τη χρήση αυτών των μοντέλων για την επίλυση διαφόρων εφαρμοζόμενων προβλημάτων.

ταυτοποίηση πηγών δεδομένων SRTM, ταυτοποίηση τεχνικά χαρακτηριστικά, εξερευνήστε τις δυνατότητες πρόσβασης στα δεδομένα SRTM

δείχνουν πιθανές χρήσεις αυτού του τύπου δεδομένων.

Για τη συγγραφή της εργασίας του μαθήματος χρησιμοποιήθηκαν οι ακόλουθες πηγές: διδακτικά βοηθήματαγια τη γεωπληροφορική και την τηλεπισκόπηση, τα περιοδικά, τους ηλεκτρονικούς πόρους στο Διαδίκτυο.

1. Η έννοια των ψηφιακών υψομετρικών μοντέλων (DEM)

Ένα από τα σημαντικά πλεονεκτήματα των τεχνολογιών συστημάτων γεωγραφικών πληροφοριών έναντι των συμβατικών μεθόδων χαρτογράφησης «χάρτου» είναι η δυνατότητα δημιουργίας χωρικών μοντέλων σε τρεις διαστάσεις. Οι κύριες συντεταγμένες για τέτοια μοντέλα GIS, εκτός από το συνηθισμένο γεωγραφικό πλάτος και μήκος, θα χρησιμεύσουν και ως δεδομένα υψομέτρου. Επιπλέον, το σύστημα μπορεί να λειτουργήσει με δεκάδες και εκατοντάδες χιλιάδες υψομετρικά σημάδια, και όχι με μονάδες και δεκάδες, κάτι που ήταν επίσης δυνατό με τη χρήση μεθόδων χαρτογραφίας «χάρτου». Λόγω της διαθεσιμότητας γρήγορης επεξεργασίας από υπολογιστή τεράστιων σειρών υψομετρικών δεδομένων, το έργο της δημιουργίας του πιο ρεαλιστικού ψηφιακού υψομετρικού μοντέλου (DEM) έχει καταστεί εφικτό.

Ένα ψηφιακό υψομετρικό μοντέλο νοείται συνήθως ως ένα μέσο ψηφιακής αναπαράστασης τρισδιάστατων χωροαντικειμένων (επιφάνειες ή ανάγλυφα) με τη μορφή τρισδιάστατων δεδομένων, που σχηματίζουν ένα σύνολο υψομετρικών σημαδιών (σημάδια βάθους) και άλλες τιμές συντεταγμένων Ζ. σε κόμβους ενός κανονικού ή συνεχούς δικτύου ή σε ένα σύνολο εγγραφών γραμμών περιγράμματος (ισόυψος, ισόβαθος) ή άλλες ισογραμμές. Το DEM είναι ένας ειδικός τύπος τρισδιάστατου μαθηματικά μοντέλα, που αντιπροσωπεύει την απεικόνιση του ανάγλυφου τόσο πραγματικών όσο και αφηρημένων επιφανειών.

1 Ιστορία της δημιουργίας του DEM

Η εικόνα της ανακούφισης έχει από καιρό ενδιαφέρον για τους ανθρώπους. Στους παλιότερους χάρτες μεγάλες μορφέςΤο ανάγλυφο εμφανίστηκε ως αναπόσπαστο στοιχείο του τοπίου και ως στοιχείο προσανατολισμού. Ο πρώτος τρόπος εμφάνισης μορφών εδάφους ήταν με προοπτικές πινακίδες που έδειχναν βουνά και λόφους. Ωστόσο, από τον δέκατο όγδοο αιώνα, άρχισε η ενεργός ανάπτυξη νέων, όλο και πιο περίπλοκων μεθόδων. Μια προοπτική μέθοδος με γραμμικό σχέδιο φαίνεται στον χάρτη των Πυρηναίων Όρη (1730). Το χρώμα χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά για το σχεδιασμό του πλαστικού ανάγλυφου στον Άτλαντα της εκστρατείας των ρωσικών στρατευμάτων στην Ελβετία (1799). Τα πρώτα πειράματα στη δημιουργία DEM χρονολογούνται από τα πρώτα στάδια της ανάπτυξης της γεωπληροφορικής και της αυτοματοποιημένης χαρτογραφίας στο πρώτο μισό της δεκαετίας του 1960. Ένα από τα πρώτα ψηφιακά μοντέλα εδάφους κατασκευάστηκε το 1961 στο Τμήμα Χαρτογραφίας της Στρατιωτικής Ακαδημίας Μηχανικών. Στη συνέχεια, αναπτύχθηκαν μέθοδοι και αλγόριθμοι για την επίλυση διαφόρων προβλημάτων, ισχυροί λογισμικόμοντελοποίηση, μεγάλα εθνικά και παγκόσμια σύνολα δεδομένων για το ανάγλυφο, έχει συσσωρευτεί εμπειρία στην επίλυση διαφόρων επιστημονικών και εφαρμοσμένων προβλημάτων με τη βοήθειά τους. Ειδικότερα, η χρήση του DEM για στρατιωτικές εργασίες έχει λάβει μεγάλη ανάπτυξη.

2 Τύποι DEM

Οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες αναπαραστάσεις επιφανειών στο GIS είναι τα μοντέλα ράστερ και TIN. Με βάση αυτούς τους δύο εκπροσώπους προέκυψαν ιστορικά δύο εναλλακτικά μοντέλα DEM: βασίζεται σε καθαρά κανονικές (μήτρα) αναπαραστάσεις του ανάγλυφου πεδίου με υψομετρικές και δομικές, μια από τις πιο ανεπτυγμένες μορφές των οποίων είναι μοντέλα που βασίζονται σε δομική-γλωσσική αναπαράσταση.

Μοντέλο ανάγλυφου Raster - προβλέπει τη διαίρεση του χώρου σε περαιτέρω αδιαίρετα στοιχεία (pixel), σχηματίζοντας μια μήτρα υψών - ένα κανονικό δίκτυο υψομετρικών σημαδιών. Παρόμοια ψηφιακά υψομετρικά μοντέλα δημιουργούνται από εθνικές υπηρεσίες χαρτογράφησης σε πολλές χώρες. Ένα κανονικό δίκτυο υψών είναι ένα πλέγμα με ίσα ορθογώνια ή τετράγωνα, όπου οι κορυφές αυτών των σχημάτων είναι κόμβοι πλέγματος (Εικόνα 1-3).

Ρύζι. 1.2.1 Ένα μεγεθυσμένο θραύσμα ανάγλυφου μοντέλου που δείχνει τη δομή ράστερ του μοντέλου.

Ρύζι. 1.2.2 Εμφάνιση κανονικού μοντέλου δικτύου υψών σε επίπεδο.

Ρύζι. 1.2.3. Τρισδιάστατη ανάγλυφη μακέτα του περιβάλλοντος χώρου του χωριού. Kommunar (Khakassia), χτισμένο με βάση ένα κανονικό δίκτυο υψών /1/

Ένα από τα πρώτα πακέτα λογισμικού που εφάρμοσε τη δυνατότητα πολλαπλής εισαγωγής διαφορετικών επιπέδων κυψελών ράστερ ήταν το πακέτο GRID (μετάφραση από τα αγγλικά - lattice, grid, network), που δημιουργήθηκε στα τέλη της δεκαετίας του 1960. στο Harvard Computer Graphics and Spatial Analysis Laboratory (ΗΠΑ). Στο σύγχρονο, ευρέως χρησιμοποιούμενο πακέτο GIS ArcGIS, το μοντέλο ράστερ χωρικών δεδομένων ονομάζεται επίσης GRID. Σε ένα άλλο δημοφιλές πρόγραμμαγια τον υπολογισμό ενός DEM - Surfer, ένα κανονικό δίκτυο υψών ονομάζεται επίσης GRID, τα αρχεία ενός τέτοιου DEM είναι σε μορφή GRD και ο υπολογισμός ενός τέτοιου μοντέλου ονομάζεται Gridding.

Κατά τη δημιουργία ενός κανονικού δικτύου υψών (GRID), είναι πολύ σημαντικό να λαμβάνεται υπόψη η πυκνότητα του πλέγματος (grid pitch), η οποία καθορίζει τη χωρική του ανάλυση. Όσο μικρότερο είναι το επιλεγμένο βήμα, τόσο πιο ακριβές είναι το DEM - τόσο μεγαλύτερη είναι η χωρική ανάλυση του μοντέλου, αλλά τόσο περισσότερο περισσότερη ποσότητακόμβοι πλέγματος, επομένως απαιτείται περισσότερος χρόνος για τον υπολογισμό του DEM και απαιτείται περισσότερος χώρος στο δίσκο. Για παράδειγμα, όταν το βήμα πλέγματος μειώνεται κατά 2, η ποσότητα της μνήμης του υπολογιστή που απαιτείται για την αποθήκευση του μοντέλου αυξάνεται κατά 4. Από αυτό προκύπτει ότι πρέπει να βρούμε μια ισορροπία. Για παράδειγμα, το πρότυπο DEM του US Geological Survey, που αναπτύχθηκε για την Εθνική Τράπεζα Ψηφιακών Χαρτογραφικών Δεδομένων, καθορίζει ένα ψηφιακό υψομετρικό μοντέλο ως μια κανονική σειρά υψομετρικών σημαδιών σε κόμβους πλέγματος 30x30 m για χάρτη κλίμακας 1:24.000. Με παρεμβολή, προσέγγιση, εξομάλυνση και άλλοι μετασχηματισμοί στο μοντέλο ράστερ μπορεί να περιέχει DEM όλων των άλλων τύπων.

Μεταξύ των ακανόνιστων ματιών, το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο είναι ένα τριγωνικό πλέγμα ακανόνιστου σχήματος - το μοντέλο TIN. Αναπτύχθηκε στις αρχές της δεκαετίας του 1970. ως ένας απλός τρόπος κατασκευής επιφανειών με βάση ένα σύνολο σημείων με άνιση απόσταση. Στη δεκαετία του 1970 Δημιουργήθηκαν αρκετές εκδόσεις αυτού του συστήματος και εμπορικά συστήματα που βασίζονται σε TIN άρχισαν να εμφανίζονται στη δεκαετία του 1980. ως πακέτα λογισμικού για την κατασκευή γραμμών περιγράμματος. Το μοντέλο TIN χρησιμοποιείται για ψηφιακή μοντελοποίηση εδάφους, με τους κόμβους και τα άκρα του τριγωνικού δικτύου να αντιστοιχούν στα αρχικά και παράγωγα χαρακτηριστικά του ψηφιακού μοντέλου. Κατά την κατασκευή ενός μοντέλου TIN, τα διακριτά σημεία συνδέονται με γραμμές που σχηματίζουν τρίγωνα (Εικόνα 4).

Ρύζι. 1.2.4. Συνθήκη τριγωνισμού Delaunay.

Μέσα σε κάθε τρίγωνο του μοντέλου TIN, η επιφάνεια αναπαρίσταται συνήθως ως επίπεδο. Δεδομένου ότι η επιφάνεια κάθε τριγώνου ορίζεται από τα ύψη των τριών κορυφών του, η χρήση τριγώνων διασφαλίζει ότι κάθε τμήμα της επιφάνειας του μωσαϊκού ταιριάζει ακριβώς σε παρακείμενα τμήματα.

Εικ.1.2.5. Ένα τρισδιάστατο ανάγλυφο μοντέλο κατασκευασμένο με βάση ένα ακανόνιστο δίκτυο τριγωνοποίησης (TIN).

Αυτό εξασφαλίζει τη συνέχεια της επιφάνειας με ακανόνιστη διάταξη σημείων (Εικόνα 5-6).

Ρύζι. 1.2.6. Ένα μεγεθυσμένο θραύσμα του ανάγλυφου μοντέλου στο Σχ. 5 που δείχνει την τριγωνική δομή του μοντέλου TIN.

Η κύρια μέθοδος για τον υπολογισμό του ΑΦΜ είναι ο τριγωνισμός Delaunay, επειδή Σε σύγκριση με άλλες μεθόδους, έχει τις καταλληλότερες ιδιότητες για ένα ψηφιακό ανάγλυφο μοντέλο: έχει τον μικρότερο δείκτη αρμονικότητας ως το άθροισμα των δεικτών αρμονικότητας καθενός από τα σχηματιζόμενα τρίγωνα (εγγύτητα στον ισογωνικό τριγωνισμό), την ιδιότητα της μέγιστης ελάχιστης γωνίας (ο μεγαλύτερος μη εκφυλισμός των τριγώνων) και η ελάχιστη επιφάνεια της σχηματισμένης πολυεδρικής επιφάνειας.

Δεδομένου ότι τόσο το μοντέλο GRID όσο και το μοντέλο TIN έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένα γεωγραφικά πληροφοριακά συστήματακαι υποστηρίζονται από πολλούς τύπους λογισμικό GIS, πρέπει να γνωρίζετε τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα κάθε μοντέλου προκειμένου να επιλέξετε τη σωστή μορφή για την αποθήκευση δεδομένων εδάφους. Τα πλεονεκτήματα του μοντέλου GRID περιλαμβάνουν την απλότητα και την ταχύτητα της επεξεργασίας του από υπολογιστή, η οποία συνδέεται με την ράστερ φύση του ίδιου του μοντέλου. Οι συσκευές εξόδου, όπως οθόνες, εκτυπωτές, plotters, κ.λπ., χρησιμοποιούν σύνολα κουκκίδων, δηλαδή για τη δημιουργία εικόνων. έχουν επίσης μορφή ράστερ. Επομένως, οι εικόνες GRID εξάγονται εύκολα και γρήγορα σε τέτοιες συσκευές, καθώς είναι εύκολο για τους υπολογιστές να εκτελέσουν υπολογισμούς για να αναπαραστήσουν μεμονωμένα τετράγωνα ενός κανονικού δικτύου υψών χρησιμοποιώντας σημεία ή εικονοστοιχεία βίντεο των συσκευών εξόδου.

Χάρη στη ράστερ δομή του, το μοντέλο GRID σάς επιτρέπει να «λειάνεις» την επιφάνεια του μοντέλου και να αποφεύγεις αιχμηρές άκρες και προεξοχές. Αλλά αυτό είναι και το «μείον» του μοντέλου, γιατί Κατά τη μοντελοποίηση του ανάγλυφου των ορεινών περιοχών (ειδικά των νέων - για παράδειγμα, αλπική αναδίπλωση) με άφθονες απότομες πλαγιές και μυτερές κορυφές, είναι δυνατή η απώλεια και η «θάμπωμα» των δομικών γραμμών του αναγλύφου και η παραμόρφωση της συνολικής εικόνας. ΣΕ παρόμοιες περιπτώσειςαπαιτείται αύξηση της χωρικής ανάλυσης του μοντέλου (το βήμα του πλέγματος ανύψωσης) και αυτό είναι γεμάτο με μια απότομη αύξηση της ποσότητας της μνήμης του υπολογιστή που απαιτείται για την αποθήκευση του DEM. Γενικά, τα μοντέλα GRID τείνουν να καταλαμβάνουν περισσότερο χώρο στο δίσκο από τα μοντέλα TIN. Για να επιταχυνθεί η εμφάνιση ψηφιακών μοντέλων εδάφους μεγάλου όγκου, χρησιμοποιούνται διάφορες μέθοδοι, η πιο δημοφιλής από τις οποίες είναι η κατασκευή των λεγόμενων πυραμιδικών στρωμάτων, τα οποία επιτρέπουν τη χρήση διαφορετικών επιπέδων λεπτομέρειας εικόνας σε διαφορετικές κλίμακες. Έτσι, το μοντέλο GRID είναι ιδανικό για την εμφάνιση γεωγραφικών (γεωλογικών) αντικειμένων ή φαινομένων των οποίων τα χαρακτηριστικά αλλάζουν ομαλά στο χώρο (ανακούφιση επίπεδων περιοχών, θερμοκρασία αέρα, ατμοσφαιρική πίεση, πίεση δεξαμενής λαδιού κ.λπ.). Όπως σημειώθηκε παραπάνω, οι ελλείψεις του μοντέλου GRID εμφανίζονται κατά τη μοντελοποίηση του ανάγλυφου νεαρών ορεινών σχηματισμών. Μια ιδιαίτερα δυσμενής κατάσταση με τη χρήση ενός κανονικού δικτύου υψομέτρων αναπτύσσεται εάν η μοντελοποιημένη περιοχή εναλλάσσεται μεταξύ εκτεταμένων ισοπεδωμένων περιοχών με περιοχές προεξοχών και γκρεμών που έχουν απότομες αλλαγές στο υψόμετρο, όπως, για παράδειγμα, σε μεγάλες ανεπτυγμένες κοιλάδες μεγάλων πεδινών ποταμών ( Εικ. 7). Σε αυτήν την περίπτωση, στο μεγαλύτερο μέρος της προσομοιωμένης περιοχής θα υπάρχει «πλεονασμός» πληροφοριών, επειδή Οι κόμβοι πλέγματος GRID σε επίπεδες περιοχές θα έχουν τις ίδιες τιμές ύψους. Αλλά σε περιοχές με απότομες ανάγλυφες προεξοχές, το μέγεθος του βήματος του υψομετρικού πλέγματος μπορεί να είναι πολύ μεγάλο και, κατά συνέπεια, η χωρική ανάλυση του μοντέλου μπορεί να είναι ανεπαρκής για να αποδώσει την «πλαστικότητα» του ανάγλυφου.

Ρύζι. 1.2.7. Ένα θραύσμα ενός τρισδιάστατου μοντέλου του ανάγλυφου της κοιλάδας Tom (το κόκκινο βέλος δείχνει την προεξοχή της δεύτερης βεράντας πάνω από την πλημμυρική πεδιάδα στην αριστερή όχθη, η ψηλή προεξοχή στη δεξιά όχθη είναι η κλίση της ενδιάμεσης πεδιάδας). Η κατακόρυφη κλίμακα είναι πέντε φορές μεγαλύτερη από την οριζόντια.

Το μοντέλο TIN δεν έχει τέτοιες ελλείψεις. Δεδομένου ότι χρησιμοποιείται ένα ακανόνιστο δίκτυο τριγώνων, οι επίπεδες περιοχές μοντελοποιούνται από έναν μικρό αριθμό τεράστιων τριγώνων και σε περιοχές με απότομες προεξοχές, όπου είναι απαραίτητο να εμφανιστούν λεπτομερώς όλες οι ακμές του ανάγλυφου, η επιφάνεια εμφανίζεται με πολλά μικρά τρίγωνα (Εικ. 8). Αυτό σας επιτρέπει να χρησιμοποιείτε πιο αποτελεσματικά τη μνήμη RAM και τους πόρους μόνιμης μνήμης του υπολογιστή για την αποθήκευση του μοντέλου.

Ρύζι. 1.2.8. Ακανόνιστο δίκτυο τριγώνων.

Τα μειονεκτήματα του ΑΦΜ περιλαμβάνουν το υψηλό κόστος πόρους υπολογιστώνγια την επεξεργασία του μοντέλου, η οποία επιβραδύνει σημαντικά την εμφάνιση του DEM στην οθόνη της οθόνης και την εκτύπωση, επειδή αυτό απαιτεί ραστεροποίηση. Μια λύση σε αυτό το πρόβλημα θα ήταν η εισαγωγή «υβριδικών» μοντέλων που συνδυάζουν γραμμές διακοπής TIN και μια μέθοδο εμφάνισης κανονικού σετ σημείων. Ένα άλλο σημαντικό μειονέκτημα του μοντέλου TIN είναι το «φαινόμενο ταράτσας», που εκφράζεται στην εμφάνιση των λεγόμενων «ψευδοτριγώνων» - επίπεδων περιοχών σε μια προφανώς αδύνατη γεωμορφολογική κατάσταση (για παράδειγμα, κατά μήκος της κάτω γραμμής κοιλάδων σε σχήμα V) (Εικ. 9).

Ένας από τους κύριους λόγους είναι η μικρή απόσταση μεταξύ των σημείων ψηφιακής καταγραφής περιγραμμάτων σε σύγκριση με τις αποστάσεις μεταξύ των ίδιων των περιγραμμάτων, η οποία είναι χαρακτηριστική για τους περισσότερους τύπους ανάγλυφων στη χαρτογραφική τους απεικόνιση.

Ρύζι. 1.2.9. «Φαινόμενο ταράτσας» στις κοιλάδες των μικρών ποταμών, το οποίο εμφανίζεται κατά τη δημιουργία ενός ΑΦΜ με βάση τις γραμμές περιγράμματος χωρίς να λαμβάνονται υπόψη οι δομικές γραμμές του ανάγλυφου (σε αυτή την περίπτωση, το υδραυλικό δίκτυο).

3 Μέθοδοι και μέθοδοι δημιουργίας DEM

Από τότε που εμφανίστηκαν οι πρώτοι χάρτες, οι χαρτογράφοι αντιμετώπισαν το πρόβλημα της εμφάνισης τρισδιάστατου εδάφους σε έναν δισδιάστατο χάρτη. Για αυτό έχουν δοκιμαστεί διάφορες μέθοδοι. Σε τοπογραφικούς χάρτες και κατόψεις, το ανάγλυφο απεικονίστηκε με περιγράμματα - γραμμές ίσου ύψους. Στους γενικούς γεωγραφικούς και φυσικούς χάρτες, το ανάγλυφο ήταν σκιασμένο (σκιασμένο) ή σε ένα ορισμένο ύψος του εδάφους αποδόθηκε χρώμα της αντίστοιχης τονικότητας (κλίμακα ύψους). Επί του παρόντος, με την έλευση των ψηφιακών χαρτών και σχεδίων, αυξάνεται η ταχύτητα εξοπλισμός υπολογιστώνεμφανίζονται νέες δυνατότητες αναπαράστασης του εδάφους. Η τρισδιάστατη απεικόνιση ενός ανάγλυφου μοντέλου γίνεται ολοένα και πιο δημοφιλής, καθώς επιτρέπει ακόμη και σε επαγγελματικά μη εκπαιδευμένους ανθρώπους να έχουν μια αρκετά πλήρη εικόνα του ανάγλυφου. Οι σύγχρονες τεχνολογίες τρισδιάστατης απεικόνισης σάς επιτρέπουν να «κοιτάξετε» το έδαφος από οποιοδήποτε σημείο του χώρου, από οποιαδήποτε γωνία, αλλά και να «πετάξετε» πάνω από το έδαφος.

Από την ανάπτυξη συστημάτων και τεχνολογιών πληροφοριών, καθώς και την ανάπτυξη της βιομηχανίας δορυφόρων, έχουν εμφανιστεί διάφορες μέθοδοι και μέθοδοι που καθιστούν δυνατή την κατασκευή DEM. Υπάρχουν δύο θεμελιωδώς διαφορετικοί τρόποι απόκτησης δεδομένων για την κατασκευή ψηφιακών υψομετρικών μοντέλων.

Η πρώτη μέθοδος είναι οι μέθοδοι τηλεπισκόπησης και η φωτογραμμετρία. Τέτοιες μέθοδοι δημιουργίας DEM περιλαμβάνουν τη μέθοδο της συμβολομετρίας ραντάρ. Βασίζεται στη χρήση της συνιστώσας φάσης ενός σήματος ραντάρ που ανακλάται από την επιφάνεια της Γης. Η ακρίβεια της ανακατασκευής DEM χρησιμοποιώντας τη μέθοδο συμβολομετρίας είναι αρκετά μέτρα και ποικίλλει ανάλογα με τη φύση του εδάφους και το επίπεδο θορύβου του σήματος. Για λεία επιφάνεια και για παρεμβολόγραμμα Υψηλή ποιότηταΗ ακρίβεια της ανακατασκευής του ανάγλυφου μπορεί να φτάσει αρκετές δεκάδες εκατοστά. Υπάρχει επίσης μια μέθοδος στερεοσκοπικής επεξεργασίας δεδομένων ραντάρ. Για να λειτουργήσει η μονάδα, είναι απαραίτητο να έχετε λήψη δύο εικόνων ραντάρ σε διαφορετικές γωνίες δέσμης. Η ακρίβεια της ανακατασκευής DEM με τη χρήση της στερεοσκοπικής μεθόδου εξαρτάται από το μέγεθος του στοιχείου χωρικής ανάλυσης της εικόνας. Η τεχνολογία αερομεταφερόμενης σάρωσης λέιζερ (ALS) είναι ο ταχύτερος, πιο πλήρης και αξιόπιστος τρόπος συλλογής χωρικών και γεωμετρικών πληροφοριών σχετικά με δυσπρόσιτες (υγροτόπους και δασικές) περιοχές. Η μέθοδος παρέχει ακριβή και λεπτομερή δεδομένα τόσο για το έδαφος όσο και για την κατάσταση. Σήμερα, η τεχνολογία VLS σάς επιτρέπει να λαμβάνετε γρήγορα πλήρεις χωρικές και γεωμετρικές πληροφορίες για το έδαφος, τη βλάστηση, την υδρογραφία και όλα τα εδάφη στην περιοχή έρευνας.

Η δεύτερη μέθοδος είναι η κατασκευή μοντέλων ανακούφισης με παρεμβολή ψηφιοποιημένων ισογραμμών από τοπογραφικούς χάρτες. Αυτή η προσέγγιση επίσης δεν είναι νέα· έχει τα δικά της πλεονεκτήματα και αδύναμες πλευρές. Τα μειονεκτήματα περιλαμβάνουν την ένταση εργασίας και μερικές φορές ανεπαρκώς ικανοποιητική ακρίβεια μοντελοποίησης. Όμως, παρά αυτές τις ελλείψεις, μπορεί να υποστηριχθεί ότι το ψηφιοποιημένο τοπογραφικό υλικό θα παραμείνει η μόνη πηγή δεδομένων για μια τέτοια μοντελοποίηση για αρκετά χρόνια.

4 Εθνικά και παγκόσμια DEM

Η δημόσια διαθεσιμότητα δεδομένων και τεχνολογιών για την κατασκευή DEM καθιστά δυνατή σε πολλές χώρες τη δημιουργία εθνικών μοντέλων ανακούφισης που χρησιμοποιούνται για τις προσωπικές ανάγκες της χώρας· παραδείγματα τέτοιων χωρών είναι οι ΗΠΑ, ο Καναδάς, το Ισραήλ, η Δανία και ορισμένες άλλες χώρες. Οι Ηνωμένες Πολιτείες είναι ένας από τους ηγέτες στη δημιουργία και χρήση DEM. Επί του παρόντος, η εθνική υπηρεσία τοπογραφικής χαρτογράφησης της χώρας, το U.S. Geological Survey, παράγει πέντε σύνολα δεδομένων που αντιπροσωπεύουν τη μορφή DEM (Digital Elevation Model) και διαφέρουν σε τεχνολογία, ανάλυση και χωρική κάλυψη. Ένα άλλο παράδειγμα της επιτυχημένης εμπειρίας ενός εθνικού DEM είναι το DEM της Δανίας. Το πρώτο ψηφιακό υψομετρικό μοντέλο της Δανίας δημιουργήθηκε το 1985 για να λύσει το πρόβλημα της βέλτιστης τοποθέτησης μεταφραστών δικτύου κινητές επικοινωνίες. Τα ψηφιακά υψομετρικά μοντέλα με τη μορφή υψομετρικών πινάκων περιλαμβάνονται στα βασικά σύνολα χωρικών δεδομένων όλων σχεδόν των εθνικών και περιφερειακών SID (δεδομένα χωρικών πληροφοριών). Στο τρέχον επίπεδο ανάπτυξης της τεχνολογίας, το βήμα του υψομετρικού πλέγματος στα εθνικά DEM φτάνει τα 5 μ. Τα DEM με παρόμοια χωρική ανάλυση είναι πλήρως έτοιμα ή θα είναι έτοιμα στο εγγύς μέλλον για τόσο μεγάλες περιοχές όπως η Ευρωπαϊκή Ένωση και οι ΗΠΑ. Η σκοπιμότητα του περιορισμού στη λεπτομέρεια ανακούφισης που καθιερώθηκε στη χώρα μας χάνεται σε συνθήκες που στην παγκόσμια αγορά μπορείτε να αγοράσετε ελεύθερα διανεμόμενο παγκόσμιο ASTGTM DEM με απόσταση υψομετρικού πλέγματος περίπου 30 m (ένα δευτερόλεπτο τόξου). Επιπλέον, η ανάλυση των διαθέσιμων στο κοινό DEM αναμένεται να αυξάνεται σταθερά. Ως πιθανή προσωρινή λύση του προβλήματος, προτείνεται να διατηρηθεί το απόρρητο για το πιο λεπτομερές βασικό DEM και να διανεμηθούν ελεύθερα λιγότερο λεπτομερή DEM που δημιουργούνται με βάση το βασικό. μειώστε σταδιακά το όριο απορρήτου DEM ανάλογα με την ακρίβεια της ανάγλυφης αναπαράστασης και την περιοχή της περιοχής που καλύπτει.

2. Δεδομένα SRTM

Τοπογραφική αποστολή ραντάρ (SRTM) - Τοπογραφική έρευνα ραντάρ στο μεγαλύτερο μέρος του πλανήτη, με εξαίρεση τα βορειότερα (>60), τα νοτιότερα γεωγραφικά πλάτη (>54), καθώς και τους ωκεανούς, που πραγματοποιήθηκε σε 11 ημέρες τον Φεβρουάριο του 2000 χρησιμοποιώντας ειδικό σύστημα ραντάρ, από το επαναχρησιμοποιήσιμο διαστημικό λεωφορείο. Περισσότερα από 12 terabytes δεδομένων συλλέχθηκαν από δύο αισθητήρες ραντάρ, SIR-C και X-SAR. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, χρησιμοποιώντας μια μέθοδο που ονομάζεται συμβολομετρία ραντάρ, συλλέχτηκε ένας τεράστιος όγκος πληροφοριών για την τοπογραφία της Γης, η επεξεργασία του συνεχίζεται μέχρι σήμερα. Το αποτέλεσμα της έρευνας ήταν ένα ψηφιακό ανάγλυφο μοντέλο του 85 τοις εκατό της επιφάνειας της Γης (Εικ. 9). Αλλά ένας ορισμένος όγκος πληροφοριών είναι ήδη διαθέσιμος στους χρήστες. SRTM- διεθνές έργο, με επικεφαλής την Εθνική Υπηρεσία Γεωχωρικών Πληροφοριών (NGA), τη NASA, την Ιταλική Διαστημική Υπηρεσία (ASI) και το Γερμανικό Διαστημικό Κέντρο.

Ρύζι. 2.1. Σχέδιο κάλυψης της επικράτειας της Γης με έρευνα SRTM.

1 Εκδόσεις και ονοματολογία δεδομένων

Τα δεδομένα SRTM υπάρχουν σε διάφορες εκδόσεις: προκαταρκτική (έκδοση 1, 2003) και τελική (έκδοση 2, Φεβρουάριος 2005). Η τελική έκδοση υποβλήθηκε σε πρόσθετη επεξεργασία, τονίζοντας τις ακτογραμμές και τα υδάτινα σώματα και φιλτράροντας λανθασμένες τιμές. Τα δεδομένα διανέμονται σε διάφορες εκδόσεις - ένα πλέγμα με μέγεθος κελιού 1 δευτερόλεπτο τόξου και 3 δευτερόλεπτα τόξου. Πιο ακριβή δεδομένα ενός δευτερολέπτου (SRTM1) είναι διαθέσιμα για τις Ηνωμένες Πολιτείες· μόνο δεδομένα τριών δευτερολέπτων (SRTM3) είναι διαθέσιμα για την υπόλοιπη επιφάνεια της γης. Τα αρχεία δεδομένων είναι ένας πίνακας 1201 ´ 1201 (ή 3601 ´ 3601 για μια έκδοση ενός δευτερολέπτου) τιμών που μπορούν να εισαχθούν σε διάφορα προγράμματα χαρτογράφησης και συστήματα γεωγραφικών πληροφοριών. Επιπλέον, υπάρχει η έκδοση 3, που διανέμεται ως αρχεία ARC GRID, καθώς και μορφή ARC ASCII και Geotiff, 5 τετράγωνα ´ 5 στο δεδομένο WGS84. Αυτά τα δεδομένα ελήφθησαν από το CIAT από τα αρχικά δεδομένα ανύψωσης USGS/NASA μέσω επεξεργασίας για την παραγωγή λείων τοπογραφικών επιφανειών, καθώς και την παρεμβολή περιοχών όπου έλειπαν τα αρχικά δεδομένα.

Η ονοματολογία δεδομένων παράγεται με αυτόν τον τρόπο, το όνομα του τετραγώνου δεδομένων των εκδόσεων 1 και 2 αντιστοιχεί στις συντεταγμένες της κάτω αριστερής γωνίας του, για παράδειγμα: N45E136, όπου το N45 είναι 45 μοίρες βόρειο γεωγραφικό πλάτος και το E136 είναι 136 μοίρες ανατολικό γεωγραφικό μήκος , τα γράμματα (n) και (e) στο αρχείο ονόματος δηλώνουν το βόρειο και το ανατολικό ημισφαίριο, αντίστοιχα. Το όνομα του τετραγώνου δεδομένων της επεξεργασμένης έκδοσης (CGIAR) αντιστοιχεί στον τετράγωνο αριθμό σε ποσοστό 72 τετραγώνων οριζόντια (360 /5) και 24 τετράγωνα κάθετα (120/5). Για παράδειγμα: srtm_72_02.zip /αριστερά, ένα από τα επάνω τετράγωνα. Μπορείτε να προσδιορίσετε το επιθυμητό τετράγωνο χρησιμοποιώντας μια διάταξη πλέγματος (Εικ. 11.).

Εικ.2.1.1. Διάγραμμα κάλυψης SRTM4.

2 Αξιολόγηση της ακρίβειας των δεδομένων SRTM

Οι τιμές των υψών στις γωνίες ενός κελιού διαστάσεων 3 επί 3 είναι δημόσια διαθέσιμες. Η ακρίβεια των υψών αναφέρεται ότι δεν είναι μικρότερη από 16 m, αλλά ο τύπος εκτίμησης αυτής της τιμής - μέσος όρος, μέγιστος, ριζικός μέσος τετραγωνικό σφάλμα (RMS) - δεν εξηγείται, κάτι που δεν προκαλεί έκπληξη, καθώς για μια αυστηρή εκτίμηση της ακρίβειας απαιτούνται είτε τιμές αναφοράς ύψους περίπου του ίδιου βαθμού κάλυψης είτε αυστηρή θεωρητική ανάλυση της διαδικασίας λήψης και επεξεργασία δεδομένων. Από αυτή την άποψη, η ανάλυση της ακρίβειας του SRTM DEM πραγματοποιήθηκε από περισσότερες από μία ομάδες επιστημόνων από διαφορετικές χώρες του κόσμου. Σύμφωνα με την Α.Κ. Τα ύψη SRTM Corveula και I. Eviaka έχουν σφάλμα, το οποίο για επίπεδο έδαφος είναι κατά μέσο όρο 2,9 m, και για λοφώδες έδαφος - 5,4 m. Επιπλέον, ένα σημαντικό μέρος αυτών των σφαλμάτων περιλαμβάνει μια συστηματική συνιστώσα. Σύμφωνα με τα ευρήματά τους, ο πίνακας ύψους SRTM είναι κατάλληλος για την κατασκευή περιγραμμάτων σε τοπογραφικούς χάρτες σε κλίμακα 1:50000. Αλλά σε ορισμένες περιοχές, τα ύψη SRTM στην ακρίβειά τους αντιστοιχούν περίπου στα ύψη που λαμβάνονται από έναν τοπογραφικό χάρτη σε κλίμακα 1:100000, και μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία ορθοφωτοχάρτων από δορυφορικές εικόνες υψηλής ανάλυσης, που λαμβάνεται με μια μικρή γωνία απόκλισης από το ναδίρ.

2.3 Χρήση δεδομένων SRTM για την επίλυση εφαρμοζόμενων προβλημάτων

Τα δεδομένα SRTM μπορούν να λύσουν διάφορα εφαρμοσμένα προβλήματα διαφορετικού βαθμού πολυπλοκότητας, για παράδειγμα: για τη χρήση τους στην κατασκευή ορθοφωτοχάρτων, για την αξιολόγηση της πολυπλοκότητας των επερχόμενων τοπογραφικών και γεωδαιτικών εργασιών, τον προγραμματισμό της εφαρμογής τους και μπορούν επίσης να βοηθήσουν στο σχεδιασμό της θέσης των προφίλ και άλλα αντικείμενα, ακόμη και πριν από τη διεξαγωγή τοπογραφικών ερευνών που λαμβάνονται από τα αποτελέσματα των ερευνών ραντάρ SRTM, οι υψομετρικές τιμές των σημείων εδάφους μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ενημέρωση της τοπογραφικής βάσης περιοχών όπου δεν υπάρχουν δεδομένα από λεπτομερείς τοπογραφικές και γεωδαιτικές εργασίες. Αυτός ο τύπος δεδομένων είναι μια καθολική πηγή για τη μοντελοποίηση της επιφάνειας της γης, κυρίως για την κατασκευή ψηφιακών μοντέλων εδάφους και ψηφιακών μοντέλων εδάφους, αλλά το ζήτημα της δυνατότητας εφαρμογής των δεδομένων υψομέτρου ραντάρ SRTM ως εναλλακτική σε τυπικές μεθόδους για την κατασκευή ψηφιακού μοντέλου εδάφους και ανάγλυφου, κατά τη γνώμη μας, θα πρέπει να επιλύεται σε κάθε περίπτωση ξεχωριστά, ανάλογα με την εργασία που εκτελείται, τα χαρακτηριστικά του ανάγλυφου και την απαιτούμενη ακρίβεια αναφοράς υψομέτρου.

3. Εφαρμογή SRTM κατά τη δημιουργία γεωεικόνων

1 Έννοια γεωεικόνων

Πρόοδος στη χαρτογράφηση γεωπληροφοριών, την τηλεπισκόπηση και τα μέσα κατανόησης του περιβάλλοντος κόσμου. Η φωτογραφία σε οποιαδήποτε κλίμακα και εύρος, με διαφορετική χωρική κάλυψη και ανάλυση πραγματοποιείται στο έδαφος και υπόγειο, στην επιφάνεια των ωκεανών και κάτω από το νερό, από τον αέρα και από το διάστημα. Όλο το πλήθος των χαρτών, φωτογραφιών και άλλων παρόμοιων μοντέλων μπορεί να περιγραφεί με έναν γενικό όρο - geoimage.

Γεωεικόνα είναι κάθε χωροχρονικό, μεγάλης κλίμακας, γενικευμένο μοντέλο επίγειων ή πλανητικών αντικειμένων ή διεργασιών, που παρουσιάζεται σε γραφική μορφή.

Οι γεωεικόνες αντιπροσωπεύουν το εσωτερικό της Γης και την επιφάνειά της, τους ωκεανούς και την ατμόσφαιρα, την πεζόσφαιρα, την κοινωνικοοικονομική σφαίρα και τις περιοχές αλληλεπίδρασής τους.

Οι γεωεικόνες χωρίζονται σε τρεις κατηγορίες:

Επίπεδες ή δισδιάστατες - χάρτες, σχέδια, αναμορφώσεις, φωτογραφίες, φωτογραφικά σχέδια, τηλεόραση, σαρωτής, ραντάρ και άλλες απομακρυσμένες εικόνες.

Ογκομετρικά ή τρισδιάστατα - ανάγλυφα, ανάγλυφες και φυσιογραφικοί χάρτες, στερεοσκοπικά, μπλοκ, ολογραφικά μοντέλα.

Δυναμικά τρισδιάστατα και τετραδιάστατα - κινούμενα σχέδια, χαρτογραφικά, στερεοχαρτογραφικά φιλμ, άτλαντες ταινιών, εικονικές εικόνες.

Πολλά από αυτά έχουν τεθεί σε εφαρμογή, άλλα εμφανίστηκαν πρόσφατα και άλλα βρίσκονται ακόμη υπό ανάπτυξη. Έτσι, σε αυτήν την εργασία μαθήματος κατασκευάσαμε δισδιάστατες και τρισδιάστατες γεωεικόνες.

3.2 Κατασκευή ψηφιακού ανακουφιστικού μοντέλου για την επικράτεια του Σαράτοφ

και την περιοχή Engel

Αρχικά, κατεβάζουμε τα δημόσια δεδομένα SRTM της πρόσθετης έκδοσης επεξεργασίας 2, στην πύλη Διαδικτύου που είναι ανοιχτή σε οποιονδήποτε χρήστη του δικτύου (#"justify">Στη συνέχεια ανοίγουμε το ληφθέν τμήμα στο πρόγραμμα Global Mapper, επιλέγουμε τη λειτουργία "Αρχείο", στη συνέχεια «Export Raster and Elevation Data» - «Export Dem» (Εικ. 12), αυτή η σειρά λειτουργιών εκτελέστηκε για να μετατραπούν τα δεδομένα που έχουν ληφθεί στη μορφή DEM, η οποία είναι αναγνώσιμη από το πρόγραμμα Vertical Mapper στο οποίο το μοντέλο θα να χτιστεί.

Εικ.3.2.1. Εξαγωγή αρχείου σε μορφή DEM χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα Global Mapper [έγινε από τον συγγραφέα].

Μετά την εξαγωγή των δεδομένων, ανοίξτε το πρόγραμμα Vertical Mapper, στο οποίο παράγουμε περαιτέρω ενέργειες- Create Grid - Import Grid (Εικ. 13).

Ρύζι. 3.2.2. Δημιουργία μοντέλου Grid στο πρόγραμμα Vertical Mapper [έγινε από τον συγγραφέα].

Χρησιμοποιώντας αυτές τις λειτουργίες, δημιουργούμε ένα μοντέλο GRID με το οποίο ο συγγραφέας πραγματοποίησε στη συνέχεια όλες τις λειτουργίες για τη δημιουργία ενός DEM για την περιοχή της περιοχής Saratov, για τη δημιουργία ισογραμμών και ενός τρισδιάστατου ανάγλυφου μοντέλου.

συμπέρασμα

Ένα ψηφιακό υψομετρικό μοντέλο είναι μια σημαντική λειτουργία μοντελοποίησης στα συστήματα γεωγραφικών πληροφοριών, καθώς καθιστά δυνατή την επίλυση των προβλημάτων κατασκευής ενός ανάγλυφου μοντέλου και τη χρήση του. Αυτός ο τύπος προϊόντος είναι μια πλήρως τρισδιάστατη απεικόνιση του πραγματικού εδάφους τη στιγμή της τοπογραφίας, καθιστώντας έτσι δυνατή την επίλυση πολλών εφαρμοζόμενων προβλημάτων: προσδιορισμό τυχόν γεωμετρικών παραμέτρων του ανάγλυφου, κατασκευή προφίλ διατομής. διεξαγωγή εργασιών σχεδιασμού και έρευνας· παρακολούθηση της δυναμικής του εδάφους. Επιπλέον, τα DEM χρησιμοποιούνται ευρέως για την οπτικοποίηση εδαφών με τη μορφή τρισδιάστατων εικόνων, παρέχοντας έτσι την ευκαιρία να κατασκευαστούν εικονικά μοντέλα εδάφους (VTMs).

Η συνάφεια του θέματος του μαθήματος οφείλεται στην ευρεία ανάγκη για γεωγραφική έρευνα ανακουφιστικών δεδομένων σε ψηφιακή μορφή, λόγω του αυξανόμενου ρόλου των τεχνολογιών γεωγραφικών πληροφοριών στην επίλυση διαφόρων προβλημάτων, στην ανάγκη βελτίωσης της ποιότητας και της αποτελεσματικότητας των μεθόδων δημιουργία και χρήση ψηφιακών υψομετρικών μοντέλων (DEM), και διασφάλιση της αξιοπιστίας των δημιουργούμενων μοντέλων.

Επί του παρόντος, υπάρχουν πολλές κύριες πηγές δεδομένων για την κατασκευή ψηφιακών υψομετρικών μοντέλων - αυτό γίνεται με παρεμβολή ψηφιοποιημένων περιγραμμάτων από τοπογραφικούς χάρτες και τη μέθοδο της τηλεπισκόπησης και της φωτογραμμετρίας. Η μέθοδος τηλεπισκόπησης αποκτά αυξανόμενη δύναμη στην επίλυση πολλών γεωγραφικών προβλημάτων, όπως η κατασκευή ανακούφισης από δεδομένα ανίχνευσης δορυφορικών ραντάρ της Γης. Ένα από τα προϊόντα της ανίχνευσης ραντάρ της Γης είναι δημόσια διαθέσιμα και διανέμονται ελεύθερα δεδομένα SRTM (Shuttle radar topographic mission), διαθέσιμα στο μεγαλύτερο μέρος του πλανήτη με ανάλυση μοντέλου 90 m.

Κατά τη διαδικασία συγγραφής της εργασίας του μαθήματος, κατασκευάστηκε ένα ψηφιακό μοντέλο ανακούφισης για την επικράτεια των περιοχών Σαράτοφ και Ένγκελ, επιλύοντας έτσι τις εργασίες κατασκευής και αποδεικνύοντας τη δυνατότητα δημιουργίας DEM χρησιμοποιώντας δεδομένα SRTM.

ανάγλυφο ψηφιακό ραντάρ γεωεικόνα

Κατάλογος πηγών που χρησιμοποιήθηκαν

1. Khromykh V.V., Khromykh O.V. Ψηφιακά υψομετρικά μοντέλα. Tomsk: TML-Press Publishing House LLC, υπογράφηκε για δημοσίευση στις 15 Δεκεμβρίου 2007. Κυκλοφορία 200 αντίτυπα.

Ufimtsev G.F., Timofeev D.A. «Μορφολογία ανακούφισης». Μόσχα: Επιστημονικός κόσμος. 2004

B.A. Novakovsky, S.V. Prasolov, A.I. Πρασόλοβα. "Ψηφιακά ανάγλυφα μοντέλα πραγματικών και αφηρημένων γεωπεδίων." Μόσχα: Επιστημονικός κόσμος. 2003

ΟΠΩΣ ΚΑΙ. Samardak «Γεωγραφικά συστήματα πληροφοριών». Vladivostok FEGU, 2005 - 124 p.

Geoprofi [Ηλεκτρονικός πόρος]: περιοδικό για τη γεωδαισία, τη χαρτογραφία και τη πλοήγηση / Μόσχα. - Ηλεκτρονικό περιοδικό. - Λειτουργία πρόσβασης: #"justify">. Τομείς εφαρμογής ΓΠΣ [Ηλεκτρονικός πόρος]: βάση δεδομένων. - Λειτουργία πρόσβασης:#"justify">. Vishnevskaya E.A., Elobogeev A.V., Vysotsky E.M., Dobretsov E.N. Ενωμένο Ινστιτούτο Γεωλογίας, Γεωφυσικής και Ορυκτολογίας του Παραρτήματος της Σιβηρίας της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών, Νοβοσιμπίρσκ. Από το υλικό του διεθνούς συνεδρίου «Interkarto - 6» (Apatity, 22-24 Αυγούστου 2000).

GIS Association [Ηλεκτρονικός πόρος]: βάση δεδομένων. - Λειτουργία πρόσβασης: #"justify">. GIS LAB Association [Ηλεκτρονικός πόρος]: βάση δεδομένων. - Λειτουργία πρόσβασης: #"justify">10. Jarvis Α., Η.Ι. Reuter, A. Nelson, E. Guevara, 2006, Hole-filled seamless SRTM data V3, International Center for Tropical Agriculture (CIAT)

11. A. M. Berlyant, A. V. Vostokova, V.I. Kravtsova, I.K. Lurie, T.G. Svatkova, B.B. Σεραπίνας «Χαρτολογία». Μόσχα: Aspect Press, 2003 - 477 σελ.