بخش زمین شناسی

بخش زمین شناسی - بخش عمودی پوسته زمین از سطح تا عمق. بخش‌های زمین‌شناسی بر اساس نقشه‌های زمین‌شناسی، مشاهدات زمین‌شناسی و داده‌های معدن (شامل گمانه‌ها)، تحقیقات ژئوفیزیکی و غیره جمع‌آوری می‌شوند. مقاطع زمین‌شناسی عمدتاً در عرض یا در امتداد برخورد ساختارهای زمین‌شناسی در امتداد خطوط مستقیم یا شکسته که در حضور گمانه‌های مرجع عمیق عبور می‌کنند، جهت‌گیری می‌شوند. از طریق این چاه ها برش های زمین شناسی تحت تأثیر شرایط وقوع، سن و ترکیب سنگ ها هستند. مقیاس افقی و عمودی مقاطع زمین شناسی معمولاً با مقیاس نقشه زمین شناسی مطابقت دارد. هنگام طراحی شرکت های معدنی و بررسی های مهندسی- زمین شناسی، به دلیل غیرقابل مقایسه بودن ضخامت رسوبات سست و طول پروفیل ها، مقیاس عمودی آنها نسبت به افقی ده ها بار یا بیشتر افزایش می یابد.

SURFER در زمین شناسی

سیستم اطلاعات جغرافیایی Golden Software Surfer اکنون استاندارد صنعتی برای ترسیم توابع دو متغیر است. شرکت های کمی در صنعت زمین شناسی هستند که از Surfer در نقشه برداری روزانه خود استفاده نمی کنند. به خصوص اغلب، با استفاده از Surfer، نقشه ها به صورت ایزولاین (نقشه های کانتور) ایجاد می شوند.

مزیت بی نظیر این برنامه الگوریتم های درون یابی تعبیه شده در آن است که اجازه می دهد بالاترین کیفیتایجاد مدل‌های سطح دیجیتال با استفاده از داده‌های توزیع نابرابر در فضا. متداول ترین روش مورد استفاده، کریجینگ، برای نمایش داده ها در همه علوم زمین ایده آل است.

منطق کار با بسته را می توان در قالب سه بلوک عملکردی اصلی نشان داد:

• · 1. ساخت مدل سطح دیجیتال.
• · 2. عملیات کمکی با مدل های سطح دیجیتال.
• · 3. تجسم سطح.

دیجیتال مدل سطحبه طور سنتی در قالب مقادیر در گره های یک شبکه منظم مستطیلی نمایش داده می شود که گسستگی آن بسته به مشکل خاصی که حل می شود تعیین می شود. برای ذخیره چنین مقادیری، Surfer از فایل های GRD خود (فرمت باینری یا متنی) استفاده می کند که مدت هاست به استانداردی برای بسته های مدل سازی ریاضی تبدیل شده است.

سه گزینه برای به دست آوردن مقادیر در گره های شبکه وجود دارد:

• · 1) بر اساس داده های اولیه مشخص شده در نقاط دلخواه منطقه (در گره های یک شبکه نامنظم)، با استفاده از الگوریتم های درون یابی برای توابع دو بعدی.
• · 2) محاسبه مقادیر یک تابع مشخص شده توسط کاربر به صراحت. قسمت برنامه های موج سوارشامل طیف نسبتاً گسترده ای از توابع - مثلثاتی، بسل، نمایی، آماری و برخی دیگر.
• · 3) انتقال از یک شبکه معمولی به شبکه دیگر، به عنوان مثال، هنگام تغییر گسستگی شبکه (در اینجا، به عنوان یک قاعده، از الگوریتم های درون یابی و هموارسازی نسبتاً ساده استفاده می شود، زیرا اعتقاد بر این است که انتقال از یک سطح صاف انجام می شود. به دیگری).

علاوه بر این، البته می توانید از یک مدل سطح دیجیتال آماده که به عنوان مثال در نتیجه مدل سازی عددی توسط کاربر به دست آمده است، استفاده کنید.

Surfer چندین الگوریتم درون یابی را به کاربران خود ارائه می دهد: کریجینگ، فاصله معکوس از یک توان، حداقل انحنا، توابع پایه شعاعی، رگرسیون چند جمله ای، روش اصلاح شده روش شپرد (روش شپرد اصلاح شده)، مثلث سازی، و غیره. محاسبه یک شبکه منظم X می تواند انجام شود. , Y, Z فایل های مجموعه داده با هر اندازه ای و خود شبکه می تواند دارای ابعاد 10000 در 10000 گره باشد.

Surfer از انواع نقشه های زیر به عنوان عناصر اصلی بصری خود استفاده می کند:

• · 1. نقشه کانتور. علاوه بر ابزار معمول برای کنترل حالت های نمایش خطوط ایزوله، محورها، قاب ها، نشانه گذاری ها، افسانه ها و غیره، امکان ایجاد نقشه ها با استفاده از پر کردن رنگ یا الگوهای مختلف مناطق جداگانه وجود دارد. علاوه بر این، می توان تصویر نقشه مسطح را چرخاند و کج کرد و از مقیاس بندی مستقل در امتداد محورهای X و Y استفاده کرد.
• · 2. تصویر سه بعدی از یک سطح: Wireframe Map (نقشه فریم)، ​​Surface Map (سطح سه بعدی). برای چنین کارت هایی از آنها استفاده می شود انواع مختلفطرح ریزی، و تصویر را می توان با استفاده از یک رابط گرافیکی ساده چرخاند و کج کرد. همچنین می توانید خطوط برش و خطوط ایزوله را روی آنها بکشید، مقیاس مستقل را در امتداد محورهای X، Y، Z تنظیم کنید و عناصر مشبک سطح را با رنگ یا الگو پر کنید.
• · 3. نقشه داده های اولیه (نقشه پست). از این نقشه ها برای نمایش داده های نقطه ای در قالب نمادها و برچسب های متنی مخصوص آنها استفاده می شود. در این حالت، برای نمایش مقدار عددی در یک نقطه، می توانید اندازه نماد را کنترل کنید (وابستگی خطی یا درجه دوم) یا استفاده کنید. نمادهای مختلفبا توجه به محدوده داده ساخت یک نقشه با استفاده از چندین فایل قابل انجام است.
• · 4. نقشه پایه. این می‌تواند تقریباً هر تصویر مسطحی باشد که با وارد کردن فایل‌های فرمت‌های گرافیکی مختلف به دست می‌آید: AutoCAD [.DXF]، Windows Metafile [.WMF]، Bitmap Graphics [.TIF]، [.BMP]، [.PCX]، [.GIF] ، [.JPG] و برخی دیگر. این کارت‌ها را می‌توان برای مواردی بیش از ساده استفاده کرد خروجی تصویر، بلکه، برای مثال، برای نمایش برخی از مناطق خالی.

با استفاده از گزینه‌های مختلف برای همپوشانی این نوع نقشه‌های اصلی و قرارگیری متفاوت آن‌ها در یک صفحه، می‌توانید گزینه‌های متنوعی برای نمایش اشیا و فرآیندهای پیچیده دریافت کنید. به طور خاص، به دست آوردن گزینه های مختلف برای نقشه های پیچیده با یک تصویر ترکیبی از توزیع چندین پارامتر به طور همزمان بسیار آسان است. همه انواع نقشه ها را کاربر می تواند با استفاده از ابزارهای ترسیم داخلی خود Surfer ویرایش کند.

روش‌شناسی ساخت نقشه‌های سازه‌ای سقف (پایین) سازند نفت‌بر و بخش زمین‌شناسی آن.

• 1. بر اساس فایل بسازید نقشه اصلیدر مقیاس 1 سانتی متر 1000 متر.
• 2. مرزهای منطقه دارای مجوز را دیجیتالی کنید.
• 3. چاه ها را دیجیتالی کنید و فایل "سقف" را با فرمت DAT ذخیره کنید (ستون A - طول جغرافیایی، ستون B - عرض جغرافیایی، ستون C - عمق سقف، ستون D - شماره چاه، ستون C - نوع چاه: تولید با سه رقمی تعداد، بقیه - اکتشاف)
• 4. خط پروفایل را دیجیتالی کنید. "خط نمایه" را در قالب BLN با سلول خالی B1 ذخیره کنید.
• 5. یک "نقشه نمای کلی از منطقه دارای مجوز" با لایه ها - مرزها، خط نمایه و چاه ها با شرح ایجاد کنید.
• 6. لایه "نقشه ساختاری سقف سازند YuS2" را به نقشه کلی اضافه کنید - هموار (با ضریب 3 برای دو مختصات)، خطوط ایزوله هر 5 متر (پیوست 1).
• 7. یک "نمایه سقف سازند YUS2" ایجاد کنید - مقیاس افقی با مقیاس نقشه منطبق است، مقیاس عمودی 1 سانتی متر 5 متر است.

نرم افزار مشخصات نقشه های زمین شناسی

میخائیل ولادیمیرویچ موروزوف:
سایت شخصی

مدل های ریاضی (درس، نقشه-2): اصول کار با نرم افزار Golden Surfer

خوب " روش های مدل سازی ریاضی در زمین شناسی"

Golden Software Surfer نرم افزار پیشرو در جهان برای ساخت مدل های فضایی متغیرهای عددی مانند مقادیر میدان ژئوفیزیک یا ژئوشیمیایی و غیره است. این فصل به شما کمک می کند تا با برنامه شروع کنید و از آن اجتناب کنید اشتباهات معمولیتازه کار

تمرین

معرفی برنامه Surfer از Golden Software

هدف نرم افزار به طور خلاصه: ساختن نقشه ای از یک پارامتر عددی در مقیاس مورد نیاز (در هر طرح خارجی - نقاط، خطوط ایزوله، درجه بندی رنگ، مانند یک سطح سه بعدی، مانند یک میدان برداری) و ترتیب آن برای ارائه.

کاری که برنامه انجام نمی دهد: Surfer برنامه ای برای ساخت مدل های دیجیتال سطوح در یک پارامتر معین است. برای "نقاشی" قلمرو مناسب نیست، یعنی. برای ایجاد نقشه ای که موقعیت نسبی اشیاء نقطه، خط و ناحیه را نشان می دهد، مانند یک نقشه (یعنی نقشه های جغرافیایی، سیاسی و سایر نقشه های مشابه). برای ایجاد چنین نقشه هایی به نرم افزارهای دیگری (ArcInfo، MapInfo و ...) نیاز است.

SURFER چگونه است؟ جعبه ابزار برنامه از دو بخش تشکیل شده است: (1) بخش ریاضی- برای ایجاد و تجزیه و تحلیل نقشه سطح - یک برنامه قدرتمند منحصر به فرد که دارای آنالوگ است (به عنوان مثال، واحه); (2) بخش طراحیمشابه هر برنامه ای برای ایجاد گرافیک برداری، که به شما امکان می دهد خطوط و سایر اشیاء را ایجاد کنید و سپس به صورت جداگانه آنها را تغییر دهید (رهبران در این زمینه عبارتند از کورل دراو, Adobe Illustratorاز نظر طراحی، Surfer البته از بسته های گرافیکی خاص پایین تر است، زیرا به عنوان ایجاد می شود کارتونرم افزارهای گرافیکی، نه فقط گرافیکی

بیایید برنامه Surfer را راه اندازی کنیم و با منطق عملکرد آن آشنا شویم.

فایل پروژه Surfer (پسوند *.SRF) از مجموعه ای از اشیاء قرار داده شده تشکیل شده است روی یک برگه چاپ شده(به طور پیش فرض اندازه A4، خطوط کلی آن در پنجره Surfer نشان داده شده است). اشیاء را می توان با ماوس انتخاب کرد و عملیات انجام شده بر روی آنها مشابه اقدامات معمولی در یک برنامه گرافیکی برداری (مقیاس، حرکت، تغییر خواص) است. اشیاء فردی می توانند بخشی از گروه ها باشند. هر نقشه ای باید در گروه نوع Map گنجانده شود، که یک شبکه مختصات مشترک برای تمام اشیاء این گروه اختصاص داده شده است.

لطفاً توجه داشته باشید: اگر به سادگی یک شیء گرافیکی (خط، مستطیل و غیره) بکشید، روی برگه چاپی قرار می گیرد، اما ندارد. ارجاع به مختصاتکارت، حتی اگر بالای آن کشیده شده باشد، زیرا به مختصات جغرافیایی وابسته نخواهد بود. اگر به یک خط یا چند ضلعی نیاز دارید که به مختصات متصل شده باشد، باید یک شی مسیر ("stroke") با استفاده از دستور ایجاد کنید. نقشه اصلیو سپس آن را به گروه Map نقشه مربوطه اضافه کنید.

که در گوشه سمت چپ بالاپنجره موج سوار واقع شده است مدیر شی ، که به شما امکان می دهد ترتیب نمایش اشیاء روی صفحه و هنگام چاپ را رعایت کنید (در مدیر ، از بالا به پایین ، اشیاء به ترتیب به صورت لایه دنبال می شوند و هنگام نمایش روی صفحه یا برگه چاپ شده یکدیگر را مسدود می کنند).

برای کار صحیح با پروژه، باید موارد زیر را به خاطر بسپارید:

الف) به هر شی (که به طور پیش فرض یک نام انتزاعی مانند "خط" یا "نقشه" دریافت می کند) بلافاصله پس از ایجاد یک نام واضح با کلیک روی نام با ماوس، به عنوان مثال، "Outline of Works 2013" - برای ترسیم قلمرو، "lgCu" - برای نقشه با لگاریتم محتویات و غیره. در غیر این صورت به شما اطمینان می دهم که تعداد اشیا به قدری زیاد می شود که مورد توجه شما قرار نمی گیرد و نام اشیاء از همان نوع یکسان می شود که در پروژه کاملاً گیج خواهید شد.

ب) لایه ها را مرتب کنیدبه ترتیب صحیح - آن اشیایی که باید روی صفحه نمایش داده شوند یا در بالای دیگران چاپ شوند باید باشند با ماوس بکشیدبه بالای لیست مدیر شی.

V) هر کارت جدید، حتی اگر با استفاده از یک پایگاه داده مشترک ساخته شده باشد، به عنوان به پروژه اضافه می شود شی مستقل، حتی اگر هنگام ایجاد در همان مکان روی برگه قرار گیرد. ماوس این کارت ها را می توان جابجا کرد و در کنار هم قرار داد. گاهی اوقات این لازم است - به عنوان مثال، برای چاپ نقشه ها در کنار هم در خطوط ایزوله، مثلاً برای مس و روی. اما اگر نیاز به ترکیب نقشه ها دارید - به عنوان مثال، نقاط نقشه واقعیت را در بالای نقشه به صورت مجزا ترسیم کنید، این نقشه ها باید در یک ترکیب شوند. با کشیدن هر یک از آنها به گروه نقشه ، جایی که کارت دوم قرار دارد. در همان زمان، گروه نقشهکارت اول (اگر شامل چیز دیگری نبود) و گروه جدید ناپدید می شوند نقشهشامل دو نقشه به عنوان دو لایه مجاور خواهد بود. هنگامی که یک شیء نمایش داده می شود، می توانید آن را با ماوس بکشید نشانگر فلش افقی. در این لحظه، می‌توانید ماوس را رها کنید و جسم در محلی که فلش نشان داده شده بود، فرود می‌آید. اگر جسمی را به جایی که مجاز نیست بکشید، نشانگر ظاهر یک علامت جاده ای ممنوع به خود می گیرد.

د) اگر اشیاء غیر ضروری در مشاهده اختلال ایجاد می کنند (یا نمی خواهید آنها را چاپ کنید)، علامت کادر را برداریددر سمت چپ نام شیء قرار دارد و ناپدید می شود. تغییر برای مشاهده نقشه در خطوط منفرد بسیار راحت است پارامترهای مختلف، زیرا فقط یک مورد را می توان در یک زمان برداشت.

که در گوشه سمت چپ پایینپنجره موج سوار واقع شده است مدیر خواص شی ، اگر شیء در حال حاضر فعال باشد، به عنوان مثال. هایلایت شده توسط ماوس مدیر دارایی تمام پارامترهای شی را که می توان تغییر داد، از موقعیت جغرافیایی گرفته تا مختصات گرفته تا رنگ، بافت خط و غیره، در زبانه ها و گروه بندی می کند. علاوه بر مدیر، برخی از ویژگی ها را می توان با استفاده از آن ویرایش کرد کنترل پنل ها موقعیت/اندازه(محل روی برگه نسبت به گوشه سمت چپ بالای برگه چاپ شده، ارتفاع و عرض جسم).

ابزارهای کارتوگرافی برای ایجاد، اصلاح و تجزیه و تحلیل سطوح در منو جمع آوری شده است توری. دستورات آن شامل طیف وسیعی از ابزارها از ویرایشگر صفحه گسترده گرفته تا ماژول های ریاضی برای ایجاد و پردازش فایل های شبکه ("شبکه ها" - فایل هایی با فرمت *.GRD) است. این قابلیت‌ها و مهم‌ترین ویژگی‌های آن‌ها در فصل «ایجاد فایل شبکه» و «انتخاب مدل ریاضی، کرایگ و واریوگرام» مورد بحث قرار گرفته است.

جزء اصلی Surfer است مجموعه ای از ابزارهای نقشه برداری، یعنی دستورات برای نمایش سطوح آماده شده ("شبکه"). موارد اصلی در منو جمع آوری شده است نقشه - جدیدو تا حدی در نوار ابزار کپی شده است نقشه.

در صورت لزوم، Surfer به شما اجازه می دهد تا داخلی را راه اندازی کنید ویرایشگر صفحه گسترده (منو توری - داده ها). با این دستور می توانید باز کنید فایل اکسلیا صفحه گسترده دیگری را ذخیره کنید و داده ها را با فرمت *.DAT بومی Surfer که در واقع یک فایل متنی با جداکننده ستون است، دوباره ذخیره کنید. البته، ویرایشگر داخلی را نمی توان با قابلیت های نرم افزار اختصاصی برای مدیریت صفحات گسترده، مانند مایکروسافت اکسل , OpenOffice Calc و غیره، بنابراین استفاده از آن را توصیه نمی کنم. برای کار با فایل های DATتنها به عنوان آخرین راه حل منطقی است یا اگر جداول داده منبع از قبل در قالب DAT آماده شده باشد. در یک موقعیت معمولی، کاربر با داده های ایجاد شده در یک صفحه گسترده با فرمت *.XLS کار می کند که مستقیماً توسط همه ماژول های Surfer برای ایجاد سطوح و نقشه ها پردازش می شود.

مهم ذکر کنیم نوار ابزار.

نوار ابزار چشم انداز(مشاهده) شامل دکمه های مقیاس بندی است که با آن می توانید به راحتی اندازه منطقه مشاهده را با یک کلیک تغییر دهید و همچنین اشیاء را مقیاس و جابجا کنید.

نوار ابزار نقشه(نقشه) شامل تمامی دکمه های اصلی برای ایجاد نقشه است که سرعت کار شما را افزایش می دهد، زیرا... نیاز به انتخاب از منو را برطرف می کند نقشه - جدید.

برای طراحی ابزارهای گرافیکی روی پانل جمع آوری شده است طراحی(رسم): دکمه هایی برای وارد کردن متن، چند ضلعی، چند خط، نماد، اشکال استاندارد (مستطیل، مستطیل گرد، بیضی)، منحنی صاف (یعنی منحنی Bezier بر اساس نقاط لنگر) و ابزار ویرایش نقطه لنگر (مشابه همان ابزار در Corel Draw و نرم افزارهای گرافیک برداری مشابه). فرم کلیتمام پانل ها در شکل نشان داده شده اند در انتهای صفحه.

همچنین پیکربندی را فراموش نکنید واحد اندازه گیری: سانتی متر را به جای اینچ به طور پیش فرض انتخاب کنید (منو ابزار - گزینه ها، بخش بعدی محیط - طراحی، رشته واحدهای صفحه).

و در نهایت، مهمترین چیز: شکل نقشه نهایی. این راز نیست که همه برنامه Surfer را در دسترس ندارند، بنابراین، فرم نهایی کارت باید با فرمت پذیرفته شده عمومی مطابقت داشته باشد. در مورد ما، بهترین گزینه صادرات نقشه به یک فایل است گرافیک شطرنجیفرمت JPEG. قبل از صادرات، باید ظاهر خارجی پروژه را بررسی کنید، مطمئن شوید که لایه ها به درستی قرار گرفته اند، لایه های غیر ضروری را در مدیر شی خاموش کنید و فراموش نکنید که تمام سرفصل ها و نظرات لازم را بنویسید. پس از این، تمام اشیاء را انتخاب کنید و آنها را گروه بندی کنید (این کار ضروری نیست، اما به هیچ وجه برای محافظت در برابر جابجایی تصادفی اشیا نسبت به یکدیگر مضر نیست). صادرات از طریق منو انجام می شود فایل - صادرات، با فشار دادن Ctrl+Eیا با استفاده از یک دکمه نوار ابزار خاص. به طور پیش فرض، Surfer صادرات به فرمت *.BLN را ارائه می دهد، آن را به *.JPG تغییر دهید. در پنجره بعدی می توانیم وضوح تصویر نهایی را ویرایش کنیم (پیش فرض 300 dpi است، اغلب 200 dpi مناسب است که باعث صرفه جویی در اندازه فایل می شود). در پنجره Export Options یک تب وجود دارد گزینه های JPEG، که در آن می توانید درجه فشرده سازی مورد نیاز را انتخاب کنید (فرور نشوید و تصویر را بیش از حد فشرده نکنید، مطمئن شوید که کیفیت نتیجه را با استفاده از نمونه کوچکترین کتیبه ها و نمادها بررسی کنید). همین!

وزارت آموزش و پرورش و علوم فدراسیون روسیه

کار دوره

ساخت مدل های رقومی ارتفاع بر اساس داده های بررسی توپوگرافی رادار SRTM

ساراتوف 2011

معرفی

مفهوم مدل های رقومی ارتفاع (DEM)

1 تاریخچه ایجاد DEM

2 انواع DEM

3 روش ها و روش های ایجاد DEM

4 DEM ملی و جهانی

داده های توپوگرافی رادار بررسی (SRTM)

1 نسخه ها و نامگذاری داده ها

2 ارزیابی دقت داده های SRTM

3 استفاده از داده های SRTM برای حل مسائل کاربردی

کاربرد SRTM در ایجاد تصاویر جغرافیایی (با استفاده از نمونه مناطق ساراتوف و انگل)

1 مفهوم geoimages

2 ساخت یک مدل امداد دیجیتال برای قلمرو مناطق ساراتوف و انگل

نتیجه

معرفی

مدل‌های رقومی ارتفاع (DEM) یکی از عملکردهای مهم مدل‌سازی سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی است که شامل دو گروه از عملیات است، که اولی در خدمت حل مشکلات ایجاد یک مدل امدادی است، دومی - استفاده از آن.

این نوعمحصول نمایشی کاملاً سه بعدی از زمین واقعی در زمان کار بررسی است که امکان استفاده از آن را برای حل مسائل مختلف کاربردی، به عنوان مثال: تعیین هر پارامترهای هندسیامداد، ساخت پروفیل های مقطعی؛ انجام کار طراحی و بررسی؛ نظارت بر دینامیک زمین؛ محاسبه ویژگی های هندسی (مساحت، طول، محیط) با در نظر گرفتن تسکین نیازهای معماری و شهرسازی؛ بررسی های مهندسی، نقشه برداری، ناوبری؛ محاسبه شیب شیب، نظارت و پیش‌بینی فرآیندهای زمین‌شناسی و هیدرولوژیکی؛ محاسبه روشنایی و شرایط باد برای معماری و شهرسازی، بررسی های مهندسی، نظارت بر محیط زیست. مناطق دید ساختمان برای شرکت های مخابراتی و سلولی، معماری و شهرسازی. علاوه بر این، DEM ها به طور گسترده ای برای تجسم مناطق در قالب تصاویر سه بعدی استفاده می شوند و در نتیجه فرصتی برای ساخت مدل های زمین مجازی (VTMs) فراهم می کنند.

ارتباط موضوع کار درسی به دلیل نیاز به تحقیقات جغرافیایی برای استفاده از داده های امدادی به صورت دیجیتال به دلیل نقش رو به رشد فناوری اطلاعات جغرافیایی در حل مسائل مختلف، نیاز به بهبود کیفیت و کارایی روش های ایجاد است. و با استفاده از مدل های رقومی ارتفاعی (DEM)، و اطمینان از قابلیت اطمینان مدل های ایجاد شده.

منابع سنتی داده های اولیه برای ایجاد یک DEM زمین عبارتند از نقشه های توپوگرافی، داده های سنجش از دور (RSD)، داده های سیستم های موقعیت یابی ماهواره ای، کارهای ژئودزیکی. داده های پیمایش و صداگذاری پژواک، مواد حاصل از فوتوتئودولیت و بررسی های راداری.

در حال حاضر، برخی از کشورهای توسعه یافته DEM های ملی ایجاد کرده اند، به عنوان مثال، در ایالات متحده آمریکا، کانادا، دانمارک، اسرائیل و سایر کشورها. در حال حاضر هیچ داده عمومی با کیفیت مشابه در قلمرو فدراسیون روسیه وجود ندارد.

منبع جایگزین داده‌های ارتفاعی، داده‌های SRTM (ماموریت توپوگرافی رادار شاتل) است که در اکثر نقاط کره زمین با وضوح مدل 90 متری در دسترس است.

هدف از این کار بررسی منبع جایگزین داده های ارتفاع - داده های بررسی رادار زمین - SRTM و همچنین روش های پردازش آنها است.

به عنوان بخشی از این هدف، حل وظایف زیر ضروری است:

به دست آوردن درک نظری از مفهوم، انواع و روش های ایجاد DEM، مطالعه داده های لازم برای ساخت DEM ها، برجسته ترین زمینه ها برای استفاده از این مدل ها برای حل مسائل مختلف کاربردی.

شناسایی منابع داده SRTM، شناسایی ویژگی های فنی، امکان دسترسی به داده های SRTM را بررسی کنید

استفاده های احتمالی از این نوع داده ها را نشان می دهد.

برای نگارش کار درسی از منابع زیر استفاده شده است: وسایل کمک آموزشیدر زمینه ژئوانفورماتیک و سنجش از دور، نشریات دوره ای، منابع الکترونیکی در اینترنت.

1. مفهوم مدل های رقومی ارتفاع (DEM)

یکی از مزایای قابل توجه فناوری‌های سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی نسبت به روش‌های کارتوگرافی کاغذی معمولی، توانایی ایجاد مدل‌های فضایی در سه بعدی است. مختصات اصلی برای چنین مدل های GIS، علاوه بر طول و عرض جغرافیایی معمول، به عنوان داده های ارتفاعی نیز عمل می کند. علاوه بر این، این سیستم می‌تواند با ده‌ها و صدها هزار علامت ارتفاع کار کند، نه با واحدها و ده‌ها، که با استفاده از روش‌های کارتوگرافی کاغذی نیز امکان‌پذیر بود. با توجه به در دسترس بودن پردازش کامپیوتری سریع آرایه های عظیم داده های ارتفاعی، کار ایجاد واقعی ترین مدل ارتفاعی دیجیتال (DEM) امکان پذیر شده است.

مدل رقومی ارتفاع معمولاً به عنوان وسیله ای برای نمایش دیجیتالی اشیاء فضایی سه بعدی (سطوح یا نقش برجسته) در قالب داده های سه بعدی درک می شود که مجموعه ای از علائم ارتفاع (علامت های عمق) و سایر مقادیر مختصات Z را تشکیل می دهد. در گره های یک شبکه منظم یا پیوسته یا مجموعه ای از رکوردهای خطوط کانتور (ایزوهیپسوم، ایزوبات) یا خطوط ایزوله دیگر. DEM نوع خاصی از مدل های ریاضی سه بعدی است که نمایانگر تسکین سطوح واقعی و انتزاعی است.

1 تاریخچه ایجاد DEM

تصویر تسکین از دیرباز مورد توجه مردم بوده است. در قدیمی ترین نقشه ها، لندفرم های بزرگ به عنوان یک جزء جدایی ناپذیر از چشم انداز و به عنوان یک عنصر جهت گیری نمایش داده می شدند. اولین راه برای نمایش لندفرم ها با علائم پرسپکتیو بود که کوه ها و تپه ها را نشان می داد. با این حال، از قرن هجدهم، توسعه فعال روش های جدید و به طور فزاینده پیچیده آغاز شد. یک روش پرسپکتیو با ترسیم خط در نقشه کوه های پیرنه (1730) نشان داده شده است. رنگ برای اولین بار برای طراحی نقش برجسته پلاستیکی در اطلس مبارزات نیروهای روسی در سوئیس (1799) استفاده شد. اولین آزمایش ها در ایجاد DEM به اولین مراحل توسعه ژئوانفورماتیک و کارتوگرافی خودکار در نیمه اول دهه 1960 برمی گردد. یکی از اولین مدل های زمین دیجیتال در سال 1961 در بخش نقشه برداری آکادمی مهندسی نظامی تولید شد. پس از آن، روش ها و الگوریتم هایی برای حل مسائل مختلف، قدرتمند توسعه یافت نرم افزارمدل سازی، مجموعه داده های بزرگ ملی و جهانی در مورد امداد، تجربه در حل مسائل مختلف علمی و کاربردی با کمک آنها انباشته شده است. به ویژه، استفاده از DEM برای وظایف نظامی توسعه زیادی یافته است.

2 انواع DEM

پرکاربردترین نمایش های سطحی در GIS مدل های شطرنجی و TIN هستند. بر اساس این دو نماینده، از نظر تاریخی دو نفر پدید آمدند مدل های جایگزین DEM: بر اساس نمایش‌های کاملاً منظم (ماتریسی) میدان نقش برجسته با نشانه‌های ارتفاعی و سازه‌ای که یکی از توسعه‌یافته‌ترین شکل‌های آن، مدل‌های مبتنی بر بازنمایی ساختاری-زبانی است.

مدل تسکین شطرنجی - تقسیم فضا به عناصر غیرقابل تقسیم بیشتر (پیکسل) را فراهم می کند و ماتریسی از ارتفاعات را تشکیل می دهد - شبکه منظمی از علائم ارتفاع. مدل های مشابه رقومی ارتفاع توسط خدمات ملی نقشه برداری در بسیاری از کشورها ایجاد می شود. شبکه منظم ارتفاعات شبکه ای با مستطیل ها یا مربع های مساوی است که رئوس این شکل ها گره های شبکه ای هستند (شکل 1-3).

برنج. 1.2.1 یک قطعه بزرگ شده از یک مدل برجسته که ساختار شطرنجی مدل را نشان می دهد.

برنج. 1.2.2 نمایش یک مدل منظم از شبکه ارتفاعات در یک هواپیما.

برنج. 1.2.3. مدل نقش برجسته سه بعدی محیط روستا. Kommunar (Khakassia)، ساخته شده بر اساس یک شبکه منظم از ارتفاعات /1/

یکی از اولین بسته‌های نرم‌افزاری که امکان ورودی چند لایه سلول‌های شطرنجی را پیاده‌سازی کرد، بسته GRID (ترجمه شده از انگلیسی - lattice, grid, network) بود که در اواخر دهه 1960 ایجاد شد. در آزمایشگاه گرافیک کامپیوتری و تحلیل فضایی هاروارد (ایالات متحده آمریکا). در بسته مدرن و پرکاربرد GIS ArcGIS، مدل داده های مکانی شطرنجی نیز GRID نامیده می شود. در یکی دیگر از برنامه های محبوب برای محاسبه DEM ها - Surfer، شبکه منظم ارتفاعات نیز GRID نامیده می شود، فایل های چنین DEM با فرمت GRD هستند و محاسبه چنین مدلی Gridding نامیده می شود.

هنگام ایجاد یک شبکه منظم از ارتفاعات (GRID)، توجه به چگالی شبکه (پیچ شبکه)، که وضوح فضایی آن را تعیین می کند، بسیار مهم است. هرچه مرحله انتخابی کوچکتر باشد، DEM دقیق تر است - وضوح فضایی مدل بالاتر است، اما بیشتر مقدار بیشترگره های شبکه، بنابراین زمان بیشتری برای محاسبه DEM مورد نیاز است و فضای دیسک بیشتری مورد نیاز است. به عنوان مثال، هنگامی که مرحله شبکه با ضریب 2 کاهش می یابد، مقدار حافظه کامپیوتر مورد نیاز برای ذخیره مدل به ضریب 4 افزایش می یابد. نتیجه این است که ما باید تعادل را پیدا کنیم. به عنوان مثال، استاندارد DEM سازمان زمین شناسی ایالات متحده که برای بانک ملی داده های کارتوگرافی دیجیتال توسعه یافته است، یک مدل ارتفاعی دیجیتال را به عنوان یک آرایه منظم از علائم ارتفاع در گره های شبکه 30×30 متر برای یک نقشه در مقیاس 1:24000 مشخص می کند. با درون یابی، تقریب، هموارسازی و دیگر تبدیل‌ها به مدل شطرنجی می‌تواند شامل DEM از انواع دیگر باشد.

در بین مش های نامنظم، رایج ترین مورد استفاده یک مش مثلثی با شکل نامنظم - مدل TIN است. در اوایل دهه 1970 توسعه یافت. به عنوان یک روش ساده برای ساخت سطوح بر اساس مجموعه ای از نقاط با فاصله ناهموار. در دهه 1970 چندین نسخه از این سیستم ایجاد شد و سیستم های تجاری مبتنی بر TIN در دهه 1980 ظاهر شدند. به عنوان بسته های نرم افزاری برای ساخت خطوط کانتور. مدل TIN برای مدل‌سازی دیجیتال زمین، با گره‌ها و لبه‌های شبکه مثلثی مطابق با ویژگی‌های اصلی و مشتق شده مدل دیجیتال استفاده می‌شود. هنگام ساخت یک مدل TIN، نقاطی که به طور مجزا واقع شده اند توسط خطوطی که مثلث ها را تشکیل می دهند به هم متصل می شوند (شکل 4).

برنج. 1.2.4. شرایط مثلث سازی دلون.

در هر مثلث مدل TIN، سطح معمولاً به صورت یک صفحه نمایش داده می شود. از آنجایی که سطح هر مثلث با ارتفاع سه رأس آن مشخص می شود، استفاده از مثلث ها تضمین می کند که هر بخش از سطح موزاییک دقیقاً در بخش های مجاور قرار می گیرد.

شکل 1.2.5. یک مدل برجسته سه بعدی که بر اساس یک شبکه مثلثی نامنظم (TIN) ساخته شده است.

این امر تداوم سطح را با آرایش نامنظم نقاط تضمین می کند (شکل 5-6).

برنج. 1.2.6. یک قطعه بزرگ شده از مدل نقش برجسته در شکل. 5 ساختار مثلثی مدل TIN را نشان می دهد.

روش اصلی برای محاسبه TIN، مثلث سازی Delaunay است، زیرا در مقایسه با روش‌های دیگر، مناسب‌ترین ویژگی‌ها را برای یک مدل تسکین دیجیتالی دارد: دارای کوچک‌ترین شاخص هماهنگی به عنوان مجموع شاخص‌های هماهنگی هر یک از مثلث‌های تشکیل‌دهنده (نزدیک بودن به مثلث متساوی‌ضلعی)، ویژگی حداکثر زاویه حداقل. (بزرگترین عدم انحطاط مثلث ها) و حداقل مساحت سطح چند وجهی تشکیل شده.

از آنجایی که هم مدل GRID و هم مدل TIN در جغرافیایی گسترده شده اند سیستم های اطلاعاتیو توسط انواع مختلفی پشتیبانی می شوند نرم افزار GIS، برای انتخاب فرمت مناسب برای ذخیره داده های زمین، باید مزایا و معایب هر مدل را بدانید. از مزایای مدل GRID می توان به سادگی و سرعت پردازش کامپیوتری آن اشاره کرد که با ماهیت شطرنجی خود مدل مرتبط است. دستگاه های خروجی مانند نمایشگرها، چاپگرها، پلاترها و غیره از مجموعه ای از نقطه ها برای ایجاد تصاویر استفاده می کنند. فرمت شطرنجی نیز دارند. بنابراین، تصاویر GRID به راحتی و به سرعت به چنین دستگاه هایی خروجی می شوند، زیرا انجام محاسبات برای نمایش مربع های مجزا از یک شبکه منظم ارتفاعات با استفاده از نقاط یا پیکسل های ویدئویی دستگاه های خروجی برای رایانه ها آسان است.

به لطف ساختار شطرنجی خود، مدل GRID به شما امکان می دهد سطح مدل شده را "صاف" کنید و از لبه های تیز و برآمدگی جلوگیری کنید. اما این نیز "منهای" مدل است، زیرا هنگام مدل سازی تسکین مناطق کوهستانی (به ویژه مناطق جوان - به عنوان مثال، چین خوردگی آلپ) با فراوانی شیب های تند و قله های نوک تیز، از دست دادن و "تاری" خطوط ساختاری برجسته و اعوجاج تصویر کلی امکان پذیر است. که در موارد مشابهافزایش وضوح فضایی مدل (پیچ شبکه ارتفاعی) مورد نیاز است، و این مملو از افزایش شدید مقدار حافظه کامپیوتر مورد نیاز برای ذخیره DEM است. به طور کلی، مدل های GRID تمایل دارند فضای دیسک بیشتری را نسبت به مدل های TIN اشغال کنند. برای سرعت بخشیدن به نمایش مدل های زمین دیجیتال با حجم بالا، از روش های مختلفی استفاده می شود که محبوب ترین آنها ساخت لایه های به اصطلاح هرمی است که امکان استفاده از سطوح مختلف جزئیات تصویر را در مقیاس های مختلف فراهم می کند. بنابراین، مدل GRID برای نمایش اشیاء یا پدیده‌های جغرافیایی (زمین‌شناسی) که ویژگی‌های آنها به آرامی در فضا تغییر می‌کند (تسکین مناطق مسطح، دمای هوا، فشار اتمسفر، فشار مخزن نفت و غیره) ایده‌آل است. همانطور که در بالا ذکر شد، کاستی های مدل GRID هنگام مدل سازی نقش برجسته سازندهای کوهستانی جوان ظاهر می شود. وضعیت نامطلوب خاصی با استفاده از شبکه منظم ارتفاعات ایجاد می‌شود اگر منطقه مدل‌سازی‌شده بین نواحی همسطح گسترده با نواحی از تاقچه‌ها و صخره‌هایی که دارای تغییرات شدید ارتفاع هستند، به عنوان مثال، در دره‌های توسعه‌یافته گسترده رودخانه‌های دشت‌های بزرگ، متناوب شود. شکل 7). در این حالت، در بیشتر قلمرو شبیه‌سازی‌شده، اطلاعات «زیادی» وجود خواهد داشت، زیرا گره های شبکه GRID در مناطق مسطح مقادیر ارتفاع یکسانی خواهند داشت. اما در نواحی با طاقچه‌های برجسته، اندازه زمین شبکه ارتفاعی ممکن است بیش از حد بزرگ باشد، و بر این اساس، وضوح فضایی مدل ممکن است برای انتقال "پلاستیسیته" نقش برجسته کافی نباشد.

برنج. 1.2.7. قطعه ای از مدل سه بعدی نقش برجسته دره تام (فلش قرمز طاقچه دومین تراس بالای دشت سیلابی را در کرانه چپ نشان می دهد، تاقچه مرتفع در ساحل سمت راست شیب دشت میان ریز است). مقیاس عمودی پنج برابر بزرگتر از مقیاس افقی است.

مدل TIN چنین کاستی هایی ندارد. از آنجایی که از شبکه‌ای نامنظم از مثلث‌ها استفاده می‌شود، نواحی مسطح با تعداد کمی مثلث بزرگ مدل‌سازی می‌شوند و در نواحی لبه‌های شیب‌دار، جایی که لازم است تمام لبه‌های نقش برجسته با جزئیات نشان داده شوند، سطح توسط تعداد زیادی مثلث کوچک نمایش داده می‌شود. مثلث ها (شکل 8). این به شما این امکان را می دهد که به طور مؤثرتری از حافظه رم و حافظه دائمی رایانه برای ذخیره مدل استفاده کنید.

برنج. 1.2.8. شبکه نامنظم مثلث ها

از جمله "معایب" TIN هزینه بالای منابع کامپیوتری برای پردازش مدل است که به طور قابل توجهی باعث کاهش سرعت نمایش DEM بر روی صفحه نمایش مانیتور و چاپ می شود. این نیاز به شطرنجی سازی دارد. یک راه حل برای این مشکل معرفی مدل های "هیبریدی" است که خطوط شکست TIN و یک روش نمایش مجموعه نقطه منظم را ترکیب می کند. یکی دیگر از اشکالات قابل توجه مدل TIN "اثر تراس" است که در ظاهر به اصطلاح "مثلث های شبه" بیان می شود - مناطق مسطح در یک وضعیت ژئومورفولوژیکی آشکارا غیرممکن (به عنوان مثال، در امتداد خط پایین دره های V شکل). (شکل 9).

یکی از دلایل اصلی فاصله کم بین نقاط ثبت دیجیتال خطوط در مقایسه با فواصل بین خود خطوط است که برای اکثر انواع نقش برجسته در نمایش کارتوگرافی آنها معمول است.

برنج. 1.2.9. "اثر تراس" در دره های رودخانه های کوچک، که هنگام ایجاد TIN بر اساس خطوط کانتور بدون در نظر گرفتن خطوط ساختاری امداد (در این مورد، شبکه هیدرولیک) رخ می دهد.

3 روش ها و روش های ایجاد DEM

از زمانی که اولین نقشه ها ظاهر شدند، نقشه کشان با مشکل نمایش سه بعدی زمین بر روی نقشه دو بعدی مواجه شدند. برای این کار روش های مختلفی امتحان شده است. در نقشه ها و نقشه های توپوگرافی، نقش برجسته با استفاده از خطوط کانتور - خطوط با ارتفاع مساوی به تصویر کشیده شد. در نقشه‌های جغرافیایی و فیزیکی کلی، نقش برجسته سایه‌دار (سایه‌دار) بود، یا به ارتفاع معینی از زمین رنگی با تونالیته مربوطه (مقیاس ارتفاع) اختصاص داده شد. در حال حاضر، با ظهور کارت های دیجیتالو برنامه ریزی، افزایش عملکرد تجهیزات کامپیوترامکانات جدیدی برای نمایش زمین ظاهر می شود. تجسم سه بعدی یک مدل نقش برجسته به طور فزاینده ای محبوب می شود، زیرا حتی به افراد حرفه ای آموزش ندیده نیز اجازه می دهد تا تصویر نسبتاً کاملی از نقش برجسته داشته باشند. فن آوری های مدرن تجسم سه بعدی به شما این امکان را می دهد که از هر نقطه در فضا، از هر زاویه ای به زمین نگاه کنید و همچنین بر فراز زمین "پرواز کنید".

از زمان توسعه سیستم‌ها و فناوری‌های اطلاعاتی و همچنین توسعه صنعت ماهواره، روش‌ها و روش‌های مختلفی ظاهر شده‌اند که ساخت DEM‌ها را ممکن می‌سازد. دو روش اساساً متفاوت برای به دست آوردن داده ها برای ساخت مدل های رقومی ارتفاع وجود دارد.

روش اول روش های سنجش از دور و فتوگرامتری است. چنین روش هایی برای ایجاد DEM ها شامل روش تداخل سنجی راداری است. این بر اساس استفاده از جزء فاز سیگنال راداری منعکس شده از سطح زمین است. دقت بازسازی DEM با استفاده از روش تداخل سنجی چندین متر است و بسته به ماهیت زمین و سطح نویز سیگنال متفاوت است. برای یک سطح صاف و برای یک تداخل نگاشت با کیفیت بالا، دقت بازسازی امداد می تواند به چند ده سانتی متر برسد. همچنین روشی برای پردازش استریوسکوپی داده های رادار وجود دارد. برای کارکرد ماژول، باید دو تصویر رادار در زوایای پرتوی مختلف گرفته شود. دقت بازسازی DEM با استفاده از روش استریوسکوپی به اندازه عنصر وضوح فضایی تصویر بستگی دارد. فناوری اسکن لیزر هوابرد (ALS) سریعترین، کاملترین و قابل اعتمادترین راه برای جمع آوری اطلاعات مکانی و هندسی در مورد مناطق صعب العبور (تالاب و جنگل) است. این روش داده های دقیق و دقیقی را در مورد زمین و موقعیت ارائه می دهد. امروزه، فناوری VLS به شما این امکان را می دهد که به سرعت اطلاعات مکانی و هندسی کاملی در مورد زمین، پوشش گیاهی، هیدروگرافی و تمام اشیاء زمینی در منطقه بررسی به دست آورید.

روش دوم ساخت مدل های برجسته با درون یابی ایزوله های دیجیتالی شده از نقشه های توپوگرافی است. این رویکرد نیز جدید نیست؛ نقاط قوت خود را دارد و طرف های ضعیف. معایب شامل شدت کار و گاهی اوقات دقت کافی در مدل سازی رضایت بخش نیست. اما، با وجود این کاستی‌ها، می‌توان ادعا کرد که مواد توپوگرافی دیجیتالی تا چند سال آینده تنها منبع داده برای چنین مدل‌سازی‌هایی باقی خواهند ماند.

4 DEM ملی و جهانی

در دسترس بودن عموم داده ها و فن آوری ها برای ساخت DEM ها این امکان را برای بسیاری از کشورها فراهم می کند که مدل های امداد ملی را برای نیازهای شخصی کشور ایجاد کنند؛ نمونه هایی از این کشورها عبارتند از: ایالات متحده آمریکا، کانادا، اسرائیل، دانمارک و برخی از کشورهای دیگر. ایالات متحده یکی از پیشروان در ایجاد و استفاده از DEM ها است. در حال حاضر، خدمات نقشه برداری توپوگرافی ملی کشور، سازمان زمین شناسی ایالات متحده، پنج مجموعه داده را تولید می کند که فرمت DEM (مدل ارتفاعی دیجیتال) را نشان می دهد و از نظر فناوری، وضوح و پوشش فضایی متفاوت است. نمونه دیگری از تجربه موفق یک DEM ملی، DEM دانمارک است. اولین مدل دیجیتال ارتفاعی دانمارک در سال 1985 برای حل مشکل مکان یابی بهینه مترجمان شبکه ایجاد شد. ارتباطات سیار. مدل‌های رقومی ارتفاع در قالب ماتریس‌های ارتفاعی در مجموعه داده‌های مکانی پایه تقریباً همه SIDهای ملی و منطقه‌ای (داده‌های اطلاعات مکانی) گنجانده شده‌اند. در سطح کنونی توسعه فناوری، گام شبکه ارتفاعی در DEM های ملی به 5 متر می رسد. DEM هایی با وضوح فضایی مشابه کاملاً آماده هستند یا در آینده نزدیک برای سرزمین های بزرگی مانند اتحادیه اروپا و ایالات متحده آماده خواهند بود. مصلحت محدودیت در جزئیات امدادی ایجاد شده در کشور ما در شرایطی از بین می رود که در بازار جهانی می توانید یک ASTGTM DEM جهانی با توزیع آزادانه با فاصله شبکه ارتفاعی حدود 30 متر (یک ثانیه قوس) خریداری کنید. علاوه بر این، پیش بینی می شود که وضوح DEM های در دسترس عموم به طور پیوسته افزایش یابد. به عنوان یک راه حل موقت احتمالی برای مشکل، حفظ محرمانه ترین DEM پایه و توزیع آزادانه DEM های با جزئیات کمتر ایجاد شده بر اساس پایه یک پیشنهاد شده است. به تدریج آستانه حریم خصوصی DEM را بسته به دقت نمایش امداد و مساحت منطقه تحت پوشش آن کاهش دهید.

2. داده های SRTM

مأموریت توپوگرافی راداری (SRTM) - بررسی توپوگرافی راداری بیشتر نقاط کره زمین، به استثنای شمالی ترین (> 60)، جنوبی ترین عرض های جغرافیایی (> 54)، و همچنین اقیانوس ها، طی 11 روز در فوریه 2000 با استفاده از یک سیستم راداری ویژه، از شاتل فضایی قابل استفاده مجدد. بیش از 12 ترابایت داده توسط دو سنسور رادار SIR-C و X-SAR جمع آوری شد. در این مدت با استفاده از روشی به نام تداخل سنجی راداری، حجم عظیمی از اطلاعات در مورد توپوگرافی زمین جمع آوری شد که پردازش آن تا به امروز ادامه دارد. نتیجه این بررسی یک مدل امداد دیجیتال از 85 درصد سطح زمین بود (شکل 9). اما مقدار مشخصی از اطلاعات در حال حاضر در دسترس کاربران است. SRTM یک پروژه بین المللی است که توسط آژانس ملی اطلاعات مکانی (NGA)، ناسا، آژانس فضایی ایتالیا (ASI) و مرکز فضایی آلمان هدایت می شود.

برنج. 2.1. طرح پوشش قلمرو زمین توسط بررسی SRTM.

1 نسخه ها و نامگذاری داده ها

داده های SRTM در چندین نسخه وجود دارد: مقدماتی (نسخه 1، 2003) و نهایی (نسخه 2، فوریه 2005). نسخه نهایی تحت پردازش اضافی، برجسته کردن خطوط ساحلی و آب و فیلتر کردن مقادیر اشتباه قرار گرفت. داده ها در چندین نسخه توزیع می شوند - یک شبکه با اندازه سلول 1 ثانیه قوسی و 3 ثانیه قوس. داده های دقیق تر یک ثانیه ای (SRTM1) برای ایالات متحده در دسترس است؛ تنها داده های سه ثانیه ای (SRTM3) برای بقیه سطح زمین در دسترس است. فایل های داده ماتریس 1201 هستند ´ 1201 (یا 3601 ´ 3601 برای یک نسخه یک ثانیه ای) مقادیری که می توانند به برنامه های مختلف نقشه برداری و سیستم های اطلاعات جغرافیایی وارد شوند. علاوه بر این، نسخه 3، توزیع شده به عنوان فایل های ARC GRID، و همچنین فرمت ARC ASCII و Geotiff، 5 مربع وجود دارد. ´ 5 در مبدأ WGS84. این داده‌ها توسط CIAT از داده‌های ارتفاعی اصلی USGS/NASA از طریق پردازش برای تولید سطوح توپوگرافی صاف، و همچنین درون‌یابی مناطقی که داده‌های اصلی گم شده بودند، به‌دست آمدند.

نامگذاری داده ها به این ترتیب تولید می شود، نام مربع داده نسخه های 1 و 2 با مختصات گوشه سمت چپ پایین آن مطابقت دارد، به عنوان مثال: N45E136 که در آن N45 45 درجه عرض شمالی است و E136 136 درجه طول شرقی است. ، حروف (n) و (e) در فایل نام به ترتیب نشان دهنده نیمکره شمالی و شرقی است. نام مربع داده های نسخه پردازش شده (CGIAR) مطابق با عدد مربع به میزان 72 مربع به صورت افقی (360) است. /5) و 24 مربع به صورت عمودی (120/5). به عنوان مثال: srtm_72_02.zip /در سمت راست، یکی از مربع های بالا. شما می توانید مربع مورد نظر را با استفاده از طرح بندی شبکه ای تعیین کنید (شکل 11.).

شکل 2.1.1. نمودار پوشش SRTM4.

2 ارزیابی دقت داده های SRTM

مقادیر ارتفاع در گوشه های یک سلول به اندازه 3 در 3 در دسترس عموم است. دقت ارتفاعات کمتر از 16 متر اعلام شده است، اما نوع ارزیابی این مقدار - متوسط، حداکثر، میانگین ریشه است. خطای مربع (RMS) - توضیح داده نشده است، که تعجب آور نیست، زیرا برای ارزیابی دقیق دقت، یا مقادیر ارتفاع مرجع تقریباً یکسان از پوشش مورد نیاز است، یا تجزیه و تحلیل نظری دقیقی از فرآیند به دست آوردن و پردازش داده ها در این راستا، تجزیه و تحلیل دقت SRTM DEM توسط بیش از یک تیم از دانشمندان از کشورهای مختلف جهان انجام شد. به گفته A.K. ارتفاعات Corveula و I. Eviaka SRTM دارای خطا هستند که برای زمین های مسطح به طور متوسط ​​2.9 متر و برای زمین های تپه ای - 5.4 متر است. علاوه بر این، بخش قابل توجهی از این خطاها شامل یک جزء سیستماتیک است. با توجه به یافته های آنها، ماتریس ارتفاع SRTM برای ساخت خطوط بر روی نقشه های توپوگرافی در مقیاس 1:50000 مناسب است، اما در برخی مناطق، ارتفاع SRTM در دقت آنها تقریباً با ارتفاعات به دست آمده از نقشه توپوگرافی در مقیاس مطابقت دارد. 1:100000، و همچنین می تواند برای ایجاد نقشه های ارتوفوتومی از تصاویر ماهواره ای استفاده شود. کیفیت بالا، با کمی انحراف از نادر گرفته شده است.

2.3 استفاده از داده های SRTM برای حل مسائل کاربردی

داده‌های SRTM می‌توانند مسائل کاربردی مختلفی را با درجات مختلف پیچیدگی حل کنند، به عنوان مثال: برای استفاده از آنها در ساختن نقشه‌های ارتوفوتومیک، برای ارزیابی پیچیدگی کارهای توپوگرافی و ژئودزی آتی، برنامه‌ریزی اجرای آنها، و همچنین می‌تواند در طراحی مکان پروفیل‌ها کمک کند. سایر اشیاء حتی قبل از انجام بررسی‌های توپوگرافی به‌دست‌آمده از نتایج بررسی‌های راداری SRTM، می‌توان از مقادیر ارتفاعی نقاط زمین برای به‌روزرسانی پایگاه توپوگرافی مناطقی که داده‌ای از کارهای توپوگرافی و ژئودتیک دقیق وجود ندارد استفاده کرد. این نوع داده ها منبعی جهانی برای مدل سازی سطح زمین، عمدتاً برای ساخت مدل های رقومی زمین و مدل های رقومی زمین هستند، اما موضوع کاربرد داده های ارتفاعی رادار SRTM به عنوان جایگزینی برای روش های استاندارد برای ساخت یک مدل رقومی زمین و امداد، به نظر ما، باید در هر مورد به صورت جداگانه، بسته به وظیفه در دست، ویژگی های امداد و دقت مورد نیاز مرجع ارتفاع، حل شود.

3. استفاده از SRTM هنگام ایجاد geoimages

1 مفهوم geoimages

پیشرفت در نقشه برداری اطلاعات جغرافیایی، سنجش از دور و ابزارهای درک دنیای اطراف. عکاسی در هر مقیاس و محدوده ای با پوشش و وضوح فضایی متفاوت در زمین و زیر زمین، سطح اقیانوس ها و زیر آب، از هوا و از فضا انجام می شود. کل تعداد زیادی از نقشه ها، عکس ها و سایر مدل های مشابه را می توان با یک اصطلاح کلی توصیف کرد - geoimage.

ژئو تصویر هر مدل مکانی-زمانی، مقیاس بزرگ و تعمیم یافته از اجرام یا فرآیندهای زمینی یا سیاره ای است که به شکل گرافیکی ارائه می شود.

ژئوتصاویر نمایانگر فضای داخلی زمین و سطح آن، اقیانوس ها و جو، پدوسفر، حوزه اجتماعی-اقتصادی و مناطق تعامل آنهاست.

تصاویر جغرافیایی به سه دسته تقسیم می شوند:

مسطح، یا دو بعدی، - نقشه ها، پلان ها، آنامورفوس ها، عکس ها، نقشه های عکاسی، تلویزیون، اسکنر، رادار و سایر تصاویر از راه دور.

حجمی، یا سه بعدی - آناگلیف، نقشه های برجسته و فیزیوگرافی، استریوسکوپی، بلوک، مدل های هولوگرافیک.

پویا سه و چهار بعدی - انیمیشن، کارتوگرافی، فیلم های استریو کارتوگرافی، اطلس فیلم، تصاویر مجازی.

بسیاری از آنها وارد عمل شده اند، برخی دیگر اخیرا ظاهر شده اند و برخی دیگر هنوز در حال توسعه هستند. بنابراین در این کار دوره ما تصاویر جغرافیایی دو بعدی و سه بعدی ساختیم.

3.2 ساخت یک مدل امداد دیجیتال برای قلمرو ساراتوف

و منطقه انگل

ابتدا داده های عمومی SRTM پردازش اضافی نسخه 2 را در پورتال اینترنتی باز برای هر کاربر شبکه دانلود می کنیم (#"justify">سپس قطعه دانلود شده را در برنامه Global Mapper باز می کنیم، تابع "File" را انتخاب می کنیم. سپس "Export Raster and Elevation Data" - "Export Dem" (شکل 12)، این سری از عملیات به منظور تبدیل داده های دانلود شده به فرمت DEM انجام شد که توسط برنامه Vertical Mapper قابل خواندن است که در آن مدل، ساخته شود.

شکل 3.2.1. صدور یک فایل به فرمت DEM با استفاده از برنامه Global Mapper [انجام شده توسط نویسنده].

پس از صادرات داده ها، برنامه Vertical Mapper را که در آن تولید می کنیم، باز کنید اقدامات بعدی- Create Grid - Import Grid (شکل 13).

برنج. 3.2.2. ایجاد یک مدل Grid در برنامه Vertical Mapper [انجام شده توسط نویسنده].

با استفاده از این توابع، ما یک مدل GRID ایجاد می کنیم که نویسنده متعاقباً تمام عملیات را برای ایجاد یک DEM برای قلمرو منطقه ساراتوف، ایجاد خطوط ایزوله و یک مدل امداد سه بعدی انجام داد.

نتیجه

مدل رقومی ارتفاعی یک تابع مدل‌سازی مهم در سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی است، زیرا حل مشکلات ساخت یک مدل برجسته و استفاده از آن را ممکن می‌سازد. این نوع محصول نمایشی کاملاً سه بعدی از زمین واقعی در زمان بررسی است و از این طریق امکان حل بسیاری از مسائل کاربردی را فراهم می کند: تعیین هر گونه پارامتر هندسی نقش برجسته، ساختن پروفیل های مقطعی. انجام کار طراحی و بررسی؛ نظارت بر دینامیک زمین علاوه بر این، DEM ها به طور گسترده ای برای تجسم مناطق در قالب تصاویر سه بعدی استفاده می شوند و در نتیجه فرصتی برای ساخت مدل های زمین مجازی (VTMs) فراهم می کنند.

مرتبط بودن موضوع کار درسی به دلیل نیاز گسترده به تحقیقات جغرافیایی داده های امدادی به صورت دیجیتال است، به دلیل نقش رو به رشد فناوری اطلاعات جغرافیایی در حل مسائل مختلف، نیاز به بهبود کیفیت و کارایی روش ها برای ایجاد و استفاده از مدل های رقومی ارتفاعی (DEM) و اطمینان از قابلیت اطمینان مدل های ایجاد شده.

در حال حاضر، چندین منبع اصلی داده برای ساخت مدل های رقومی ارتفاع وجود دارد - این با درونیابی خطوط دیجیتالی از نقشه های توپوگرافی و روش سنجش از دور و فتوگرامتری است. روش سنجش از دور در حل بسیاری از مشکلات جغرافیایی، مانند ساختن امداد از داده های سنجش رادار ماهواره ای زمین، قدرت فزاینده ای به دست می آورد. یکی از محصولات سنجش رادار زمین، داده‌های SRTM (ماموریت توپوگرافی رادار شاتل) در دسترس عموم است و به‌طور رایگان توزیع می‌شود که در اکثر نقاط کره زمین با وضوح مدل 90 متر در دسترس است.

در فرآیند نوشتن کار دوره، یک مدل امداد دیجیتال برای قلمرو مناطق ساراتوف و انگل ساخته شد و از این طریق وظایف ساخت و ساز را حل کرد و امکان ایجاد یک DEM با استفاده از داده های SRTM را اثبات کرد.

تصویر جغرافیایی رادار دیجیتال امدادی

فهرست منابع استفاده شده

1. Kromykh V.V., Kromykh O.V. مدل های دیجیتال ارتفاع Tomsk: TML-Press Publishing House LLC، امضا شده برای انتشار در 15 دسامبر 2007. تیراژ 200 نسخه.

Ufimtsev G.F.، Timofeev D.A. "مورفولوژی امداد". مسکو: دنیای علمی. 2004

بی.ا. نواکوفسکی، اس.و. پراسولوف، A.I. پراسولوا. "مدل های برجسته دیجیتالی ژئوفیلدهای واقعی و انتزاعی." مسکو: دنیای علمی. 2003

مانند. سمردک "سیستم های اطلاعات جغرافیایی". Vladivostok FEGU، 2005 - 124 p.

Geoprofi [منبع الکترونیکی]: مجله ژئودزی، نقشه برداری و ناوبری / مسکو. - مجله الکترونیکی - حالت دسترسی: #"justify">. بخش های کاربرد GIS [منبع الکترونیکی]: پایگاه داده. - حالت دسترسی:#"justify">. Vishnevskaya E.A.، Elobogeev A.V.، Vysotsky E.M.، Dobretsov E.N. موسسه متحد زمین شناسی، ژئوفیزیک و کانی شناسی شعبه سیبری آکادمی علوم روسیه، نووسیبیرسک. از مطالب کنفرانس بین المللی "Interkarto - 6" (Apatity، 22-24 اوت، 2000).

انجمن GIS [منبع الکترونیکی]: پایگاه داده. - حالت دسترسی: #"justify">. انجمن GIS LAB [منبع الکترونیکی]: پایگاه داده. - حالت دسترسی: #"justify">10. جارویس A.، H.I. رویتر، آ. نلسون، ای. گوارا، 2006، داده‌های SRTM بدون درز پر از سوراخ V3، مرکز بین‌المللی کشاورزی گرمسیری (CIAT)

11. A. M. Berlyant، A. V. وستوکوا، V.I. کراوتسوا، I.K. لوری، تی.جی. سواتکووا، بی.بی. سراپیناس "کارتولوژی". مسکو: انتشارات جنبه، 2003 - 477 ص.

)، که به نام شهر گلدن، کلرادو، جایی که در آن واقع شده است، از سال 1983 وجود داشته است و بسته های گرافیکی علمی را توسعه می دهد. اولین محصول نرم افزاری آن، Golden Graphics System، که در همان سال منتشر شد، برای پردازش و نمایش تصاویر مجموعه داده های توصیف شده توسط یک تابع دو بعدی مانند z=f(y,x) طراحی شد. متعاقباً این بسته نام Surfer را دریافت کرد که تا به امروز با آن باقی مانده است. و دو سال بعد، بسته Grapher ظاهر شد که برای پردازش و نمایش نمودارهای مجموعه داده ها و عملکردهایی مانند y=f(x) طراحی شده بود.

این بسته‌های DOS بودند که در اواخر دهه 80 در میان متخصصان شوروی درگیر در جنبه‌های مختلف پردازش داده‌های ریاضی، عمدتاً در طیف گسترده‌ای از علوم زمین، مانند زمین‌شناسی، هیدروژئولوژی، بسیار محبوب بودند (البته به شکل کپی‌های غیرقانونی). لرزه شناسی، اکولوژی، هواشناسی و همچنین در سایر زمینه های مرتبط.

در همان زمان، ما شروع به کار فعال با بسته Surfer 4 برای DOS کردیم. برخلاف همکاران ما از بخش‌های دیگر (مؤسسه ما تحقیقاتی در زمینه بررسی‌های مهندسی در ساخت‌وساز انجام داد)، که درگیر حل مشکلات بسیار خاص در سایت‌های خاص بودند و با Surfer به عنوان یک محصول مستقل برای کاربران نهایی کار می‌کردند، ما به عنوان توسعه‌دهندگان بودیم. جذب امکانات استفاده داخلی از این بسته در برنامه های خودمان.

ایده بسیار ساده بود - Surfer می توانست هم به صورت تعاملی و هم در حالت دسته ای کار کند و اجرا کند یک دنباله خاصتوابع بر اساس داده های دستورات و فایل های اطلاعاتی. با تولید این فایل‌ها در برنامه‌هایمان، می‌توانیم یک بسته خارجی را مجبور کنیم تا عملیات مورد نیاز خود را انجام دهد. در همان زمان، کاربر با مشاهده، به عنوان مثال، تصویر یک نقشه ایزولاین یا چاپ آن، حتی مشکوک نبود که با بسته دیگری کار می کند.

در کل، ما از Surfer خیلی خوشمان آمد. ما هنوز آن را نمونه ای کلاسیک از یک محصول نرم افزاری عالی می دانیم. یک رابط تعاملی راحت و بدون حاشیه های معماری، یک رابط باز و قابل درک برای برنامه نویس، الگوریتم های ریاضی اثبات شده، کد بسیار فشرده، درخواست های متوسط ​​برای منابع. به طور خلاصه، این سبکی از ایجاد نرم افزار بود که امروزه تا حد زیادی از بین رفته است و به کاربران آینده نه در گفتار بلکه در عمل احترام می گذارد. (ما بسیار خوشحالیم که این سبک در توسعه های بعدی توسط نرم افزار طلایی حفظ شد.)

بر اساس نسخه ای که در سال 1994 در کنفرانس بین المللی مدل های ژئوفیلتراسیون تحلیلی در ایندیاناپولیس شنیده شد، نویسنده Surfer و موسس این شرکت دانشجوی کارشناسی ارشد هیدروژئولوژی در یکی از دانشگاه های آمریکا بود. ریشه های "زمین شناسی" محصولات این شرکت تقریباً یک واقعیت آشکار به نظر می رسد.

در واقع شهر طلایی کوچک و شجاع است. مرکز آموزش علوم زمین مشهور دانشکده معادن کلرادو و شعبه آن، مرکز بین‌المللی مدل‌سازی آب‌های زیرزمینی، که برنامه‌های هیدروژئولوژیکی (از جمله برنامه‌هایی که توسط توسعه‌دهندگان مستقل ارائه می‌شوند) را نیز ایجاد، آزمایش و منتشر می‌کند، در این شهر قرار دارد.

زمان می گذرد، اما با وجود رقابت بسیار شدید، بسته های نرم افزار طلایی (عمدتاً Surfer) همچنان هم در ایالات متحده و هم در سایر کشورها بسیار محبوب هستند. پیوندهای آنها تقریباً در هر نشریه علمی یا محصول نرم افزاری مرتبط با مدل سازی عددی و پردازش داده های تجربی موجود است.

در سال 1990، این شرکت از توقف توسعه نسخه های DOS و آغاز توسعه محصولات نرم افزاری برای ویندوز خبر داد. در سال 1991، یک بسته جدید MapViewer ظاهر شد (ابزاری برای تجزیه و تحلیل و تجسم اطلاعات عددی توزیع شده جغرافیایی و ساختن نقشه های موضوعی آموزنده - نرم افزار نقشه برداری موضوعی) و سپس نسخه های ویندوز بسته های قبلاً شناخته شده منتشر شد: در سال 1993 - Grapher 1.0 و در سال 1994 - Surfer 5.0. در سال 1996، محصول جدید دیگری منتشر شد - Didger (دیجیتال اطلاعات گرافیکی) که با موفقیت عملکرد سایر برنامه های نرم افزار طلایی را تکمیل کرد.

اما در اینجا باید تاکید کرد که با توقف توسعه نسخه‌های DOS، شرکت تا سال 1995 به پشتیبانی از آنها ادامه داد: فروش نسخه‌های دارای مجوز، مشاوره و غیره. چنین نگرش محترمانه نسبت به کاربر (فروش آنچه مشتری نیاز دارد، و کار نکردن بر روی اصل "آنچه دارید را بردارید")، باید موافق باشید، امروز نادر است.

به طور کلی، نرم‌افزار طلایی نمونه بسیار آموزنده‌ای از موقعیت پایدار یک شرکت کوچک است که محصولات نرم‌افزاری خود را در «توضیحات زیست‌محیطی» خود در بازار جهانی کامپیوتر توسعه داده و به فروش می‌رساند.

علاوه بر این، باید توجه داشت که ظهور سیستم‌های قدرتمندی که به نظر می‌رسد «همه همه چیز» را انجام می‌دهند (مثلاً گنجاندن ابزارهای گرافیکی در صفحات گسترده یا GIS با قابلیت‌های آنها برای پردازش اطلاعات نقشه‌کشی) موقعیت را متزلزل نکرده است. بسته های نرم افزاری تخصصی کوچک چنین نرم افزارهای تخصصی به طور قابل توجهی از سیستم های یکپارچه بزرگ در عملکرد و سهولت استفاده پیشی می گیرند. آخرین مزیت به ویژه هنگام تجزیه و تحلیل حجم عظیمی از داده های تجربی مهم است و نه فقط در هنگام تولید نتایج تحقیق در قالب گرافیک ارائه. به این موارد باید تقاضاهای ساده تر این گونه برنامه ها از نظر قدرت رایانه و قیمت آن را نیز اضافه کرد.

نرم افزار طلایی در حال حاضر چهار محصول را برای ویندوز 95/98/NT ارائه می دهد: Surfer 6.0، Grapher 2.0، MapViewer 3.0 و Didger 1.0. اینها دقیقاً همان چیزی است که در بررسی خود در مورد آن صحبت خواهیم کرد.

بسته Surfer - پردازش و تجسم عملکردهای دو بعدی

Surfer 5.0 برای Windows 3.x در سال 1994 منتشر شد. یک سال بعد، همزمان با انتشار ویندوز 95، Surfer 6.0 منتشر شد که در دو نسخه ارائه شد - 32 بیتی برای کار در محیط ویندوز NT و ویندوز 95 و 16 بیتی برای ویندوز 3.1. هنگام نصب یک بسته، کاربر می تواند نسخه مورد نظر برنامه را خودش انتخاب کند یا این را به برنامه نصب بسپارد که پیکربندی سیستم را مشخص می کند و نسخه را به طور خودکار انتخاب می کند. بسته را به شرح زیر شرح می دهیم: ابتدا در مورد قابلیت های نسخه 5.0 و سپس در مورد نوآوری های Surfer 6.0 صحبت خواهیم کرد.

هدف اصلی Surfer پردازش و تجسم مجموعه داده های دو بعدی است که توسط تابعی مانند z=f(x,y) توصیف شده است. منطق کار با بسته را می توان در قالب سه بلوک عملکردی اصلی نشان داد: الف) ساخت یک مدل سطح دیجیتال. ب) عملیات کمکی با مدل های سطح دیجیتال. ج) تجسم سطح.

ساخت مدل سطح دیجیتال

با وجود همه چشمگیر بودن تجسم داده های گرافیکی، نکته برجسته چنین بسته هایی، البته، دستگاه ریاضی پیاده سازی شده در آنها است. واقعیت این است که بدون دریافت پاسخ روشن به این سوال: "چه روشی مبنای تبدیل داده ها است و در کجا می توانید ارزیابی قابلیت اطمینان همه این تبدیل ها را ببینید؟"، کاربر (در این مورد، به احتمال زیاد یک دانشمند) ممکن است دیگر به تمام مزایای دیگر برنامه علاقه مند نباشد.

یک مدل سطح دیجیتال به طور سنتی به عنوان مقادیر در گره های یک شبکه منظم مستطیلی نشان داده می شود که گسستگی آن بسته به مشکل خاصی که حل می شود تعیین می شود. برای ذخیره چنین مقادیری، Surfer از فایل های GRD خود (فرمت باینری یا متنی) استفاده می کند که مدت هاست به نوعی استاندارد برای بسته های مدل سازی ریاضی تبدیل شده است.

در اصل، سه گزینه ممکن برای به دست آوردن مقادیر در گره های شبکه وجود دارد. همه آنها در بسته پیاده سازی شده اند:

1. با توجه به داده های اولیه مشخص شده در نقاط دلخواه منطقه (در گره های یک شبکه نامنظم)، با استفاده از الگوریتم های درون یابی برای توابع دو بعدی.
2. محاسبه مقادیر یک تابع که به صراحت توسط کاربر مشخص شده است. این بسته شامل طیف نسبتاً گسترده ای از توابع است - مثلثاتی، بسل، نمایی، آماری و برخی دیگر (شکل 1).
3. انتقال از یک شبکه معمولی به شبکه دیگر، به عنوان مثال، هنگام تغییر گسستگی شبکه (در اینجا، به عنوان یک قاعده، از الگوریتم های درون یابی و هموارسازی نسبتاً ساده استفاده می شود، زیرا در نظر گرفته می شود که انتقال از یک سطح صاف به سطح دیگر انجام می شود) .

علاوه بر این، البته، می توانید از یک مدل سطح دیجیتال آماده که کاربر به دست آورده است، به عنوان مثال، در نتیجه مدل سازی عددی استفاده کنید (این یک گزینه نسبتا رایج برای استفاده از بسته Surfer به عنوان پس پردازشگر است).

اولین گزینه برای به دست آوردن یک مدل شبکه اغلب در مسائل عملی یافت می شود و این الگوریتم هایی برای درون یابی توابع دو بعدی هنگام حرکت از یک شبکه نامنظم به یک شبکه معمولی است که "کارت برنده" بسته است.

واقعیت این است که روش عبور از مقادیر در نقاط گسسته به سطح غیر پیش پا افتاده و مبهم است. برای وظایف و انواع داده های مختلف، الگوریتم های مختلفی مورد نیاز است (یا بهتر است بگوییم، "الزامی" نیست، بلکه "مناسب تر است"، زیرا، به عنوان یک قاعده، هیچ کدام 100٪ مناسب نیستند). بنابراین، اثربخشی یک برنامه برای درونیابی توابع دو بعدی (این در مورد مشکل توابع یک بعدی نیز صدق می کند، اما برای دو بعدی همه چیز بسیار پیچیده تر و متنوع تر است) با جنبه های زیر تعیین می شود:

1. مجموعه ای از روش های مختلف درون یابی؛
2. توانایی محقق در کنترل پارامترهای مختلف این روشها.
3. در دسترس بودن ابزار برای ارزیابی دقت و قابلیت اطمینان سطح ساخته شده؛
4. فرصتی برای روشن شدن نتیجه بر اساس تجربه شخصیمتخصص، با در نظر گرفتن انواع عوامل اضافی که نمی توانند در داده های منبع منعکس شوند.

Surfer 5.0 به کاربران خود هفت الگوریتم درون یابی ارائه می دهد: کریجینگ، فاصله معکوس، حداقل انحنا، توابع پایه شعاعی، رگرسیون چند جمله ای، روش شپرد، که ترکیبی از روش فاصله معکوس با اسپلاین ها است) و مثلث. اکنون می توان محاسبات مش منظم را بر روی فایل های مجموعه داده X، Y، Z با هر اندازه ای انجام داد و خود مش می تواند دارای اندازه 10000 در 10000 گره باشد.

افزایش تعداد روش های درون یابی می تواند به طور قابل توجهی دامنه مسائل قابل حل را گسترش دهد. به طور خاص، روش مثلثی را می توان برای ساخت یک سطح با استفاده از مقادیر دقیق داده های اولیه (به عنوان مثال، سطح زمین بر اساس داده های بررسی ژئودتیک) و الگوریتم رگرسیون چند جمله ای برای تجزیه و تحلیل روند استفاده کرد. سطح

در عین حال، فرصت های فراوانی برای کنترل روش های درون یابی از سوی کاربر فراهم می شود. به طور خاص، محبوب ترین روش کریکینگ زمین آماری در پردازش داده های تجربی اکنون امکان استفاده از مدل های مختلفواریوگرام ها، با استفاده از تغییر الگوریتم با رانش، و با در نظر گرفتن ناهمسانگردی. هنگام محاسبه سطح و تصویر آن، می توانید مرز یک قلمرو با پیکربندی دلخواه را نیز تعیین کنید (شکل 2).

علاوه بر این، یک داخلی وجود دارد ویرایشگر گرافیکیبرای وارد کردن و تصحیح مقادیر داده منطقه شبکه، در حالی که کاربر بلافاصله نتایج اقدامات خود را در قالب تغییرات در نقشه ایزولاین مشاهده می کند (شکل 3). برای یک کلاس کامل از مشکلات (به ویژه موارد مربوط به توصیف داده های طبیعی) که، به عنوان یک قاعده، نمی توان با یک توضیح دقیق توصیف کرد. مدل ریاضی، این تابع اغلب به سادگی ضروری است.

ورود داده‌ها از [.DAT] (داده‌های نرم‌افزار طلایی)، [.SLK] (Microsoft SYLK)، [.BNA] (مرز Atlas) یا فایل‌های متنی ساده ASCII، و همچنین از صفحات گسترده Excel [.XLS] انجام می‌شود. لوتوس [.WK1، .WKS]. اطلاعات منبع را می توان با استفاده از صفحه گسترده داخلی بسته وارد یا ویرایش کرد و عملیات داده های اضافی مانند مرتب سازی و تبدیل اعداد با استفاده از معادلات تعریف شده توسط کاربر امکان پذیر است.

عملیات کمکی با سطوح

Surfer برای Windows مجموعه بزرگی از ابزارهای اضافی را برای تبدیل سطوح و عملیات مختلف با آنها پیاده سازی می کند:

• محاسبه حجم بین دو سطح؛
• انتقال از یک شبکه معمولی به شبکه دیگر؛
• تبدیل سطح با استفاده از عملیات ریاضی با ماتریس.
• تشریح سطح (محاسبه مشخصات)؛
• محاسبه سطح
• صاف کردن سطوح با استفاده از روش های ماتریس یا اسپلاین؛
• تبدیل فرمت فایل؛
• تعدادی توابع دیگر

کیفیت درونیابی را می توان با استفاده از ارزیابی آماری انحراف مقادیر نقطه اصلی از سطح حاصل ارزیابی کرد. علاوه بر این، محاسبات آماری یا تبدیل های ریاضی را می توان برای هر زیر مجموعه ای از داده ها، از جمله استفاده از عبارات تابعی تعریف شده توسط کاربر، انجام داد.

تجسم تصاویر سطحی

یک سطح را می توان به صورت گرافیکی به دو شکل نشان داد: نقشه های کانتور یا تصاویر سه بعدی از سطح. در عین حال، کار Surfer بر اساس اصول زیر در ساخت آنها است:

1. به دست آوردن یک تصویر با پوشاندن چندین لایه گرافیکی شفاف و غیر شفاف.
2. واردات تصاویر تمام شده، از جمله تصاویر به دست آمده در سایر برنامه ها؛
3. با استفاده از ابزارهای طراحی خاص و همچنین استفاده از اطلاعات متنی و فرمول ها برای ایجاد تصاویر جدید و ویرایش تصاویر قدیمی.

استفاده از رابط چند پنجره ای به شما امکان می دهد راحت ترین حالت عملیاتی را انتخاب کنید. به طور خاص، شما می توانید به طور همزمان داده های عددی را در قالب یک صفحه گسترده، یک نقشه بر اساس این داده ها و اطلاعات پس زمینهاز جانب فایل متنی(شکل 4).

Surfer 5.0 از انواع نقشه های زیر به عنوان عناصر اصلی بصری خود استفاده می کند:

1. نقشه کانتور. علاوه بر ابزار سنتی کنترل حالت های نمایش خطوط ایزولاین، محورها، قاب ها، نشانه گذاری ها، افسانه ها و غیره، توانایی ایجاد نقشه ها با پر کردن مناطق فردی با رنگ یا الگوهای مختلف اجرا می شود (شکل 5). علاوه بر این، می توان تصویر نقشه مسطح را چرخاند و کج کرد و از مقیاس بندی مستقل در امتداد محورهای X و Y استفاده کرد.
2. تصویر سه بعدی از یک سطح (نقشه سطح سه بعدی). این نقشه ها از انواع مختلف طرح ریزی استفاده می کنند و می توان تصویر را با استفاده از یک رابط گرافیکی ساده چرخاند و کج کرد. همچنین می توانید خطوط برش و خطوط ایزوله را روی آنها بکشید (شکل 6)، مقیاس مستقل را در امتداد محورهای X، Y، Z تنظیم کنید و عناصر شبکه تکی سطح را با رنگ یا الگو پر کنید.
3. نقشه داده های اولیه (نقشه پست). از این نقشه ها برای نمایش داده های نقطه ای در قالب نمادها و برچسب های متنی مخصوص آنها استفاده می شود. در این حالت، برای نمایش مقدار عددی در یک نقطه، می توانید اندازه نماد (وابستگی خطی یا درجه دوم) را کنترل کنید یا از نمادهای مختلف مطابق با محدوده داده استفاده کنید (شکل 7). ساخت یک نقشه با استفاده از چندین فایل قابل انجام است.
4. نقشه اصلی. این می‌تواند تقریباً هر تصویر صافی باشد که با وارد کردن فایل‌های فرمت‌های گرافیکی مختلف به دست می‌آید: AutoCAD [.DXF]، DOS Surfer [.BLN، .PLT]، Atlas Boundary [.BNA]، نرم‌افزار طلایی MapViewer [.GSB]، Windows Metafile [. .WMF]، USGS Digital Line Graph [.LGO]، Bitmap Graphics [.TIF]، [.BMP]، [.PCX]، [.GIF]، [.JPG]، [.DCX]، [.TGA] و برخی دیگر از این نقشه ها می توان نه تنها برای نمایش ساده یک تصویر، بلکه برای مثال برای نمایش برخی مناطق به صورت خالی استفاده کرد. به علاوه در صورت تمایل می توان از این نقشه ها برای به دست آوردن مرزها در هنگام انجام محاسبات سطح، تبدیل، تشریح و ... استفاده کرد.

با استفاده از گزینه‌های مختلف برای همپوشانی این نوع نقشه‌های اصلی و قرارگیری متفاوت آن‌ها در یک صفحه، می‌توانید گزینه‌های متنوعی برای نمایش اشیا و فرآیندهای پیچیده دریافت کنید. به طور خاص، به دست آوردن گزینه های مختلف برای نقشه های پیچیده با یک تصویر ترکیبی از توزیع چندین پارامتر به طور همزمان بسیار آسان است (شکل 8). همه انواع نقشه ها را کاربر می تواند با استفاده از ابزارهای ترسیم داخلی خود Surfer ویرایش کند.

ارائه چندین نقشه در قالب یک "قفسه" سه بعدی نیز برای تحلیل بسیار موثر و راحت است. علاوه بر این، این می تواند نمایش متفاوتی از مجموعه داده های یکسان باشد (مثلاً یک تصویر سه بعدی به اضافه یک نقشه ایزوله رنگی: شکل 9)، یا مجموعه ای از مجموعه های مختلف، به عنوان مثال، توزیع منطقه ای یک پارامتر. در زمان های مختلف یا چندین پارامتر مختلف (شکل 10).

همه این قابلیت‌های نمایش تصویر می‌توانند در تحلیل مقایسه‌ای تأثیر روش‌های درونیابی مختلف یا پارامترهای فردی آنها بر ظاهر سطح حاصل بسیار مفید باشند (شکل 11).

به طور جداگانه، مشکل استفاده از فونت های روسی باید حل شود. واقعیت این است که فونت های SYM ارائه شده به همراه بسته، البته روسی نشده اند، بنابراین باید از فونت های TrueType ویندوز استفاده کنید. اما برای برخی از حالت‌های خروجی تصویر مناسب نیستند؛ برای مثال، زمانی که متن در یک زاویه نمایش داده می‌شود، گاهی اوقات کاراکترها غیرقابل تشخیص مخدوش می‌شوند. در این مورد، بهتر است از فونت های برداری SYM با طرح تک خطی (همیشه به وضوح قابل مشاهده هستند) استفاده کنید و فقط فونت های لاتین به صورت تمام شده موجود باشد. با این حال، یک راه حل نسبتا ساده برای این مشکل وجود دارد.

نسخه DOS Surfer داشت ابزار ویژه ALTERSYM برای ایجاد مجموعه فونت های SYM خود (متاسفانه در نسخه ویندوز ناپدید شد، بنابراین می توانید از نسخه DOS استفاده کنید). اما به شما امکان می دهد فقط مجموعه کاراکترهای اصلی را ایجاد و ویرایش کنید (کدهای ASCII 32-127). ما یک بار این مشکل را برای نسخه DOS به روش زیر حل کردیم: ابزاری نوشتیم که مجموعه کاملی از نمادها (1-255) را از فایل های خالی ایجاد شده توسط برنامه ALTERSYM ایجاد می کند که ماژول های خروجی VIEW و PLOT به خوبی با آن کار می کنند. این رویکرد برای نسخه ویندوز Surfer کاملا مناسب است.

تصاویر گرافیکی به دست آمده را می‌توان به هر دستگاه چاپی که توسط ویندوز پشتیبانی می‌شود خروجی داد یا به فرمت فایلی مانند اتوکد [.DXF]، Windows Metafile [.WMF]، کلیپ‌بورد ویندوز [.CLP] و همچنین زبان گرافیک HP [. .HPGL] و پست اسکریپت محصور شده [.EPS]. تبادل دو طرفه داده ها و گرافیک ها با سایر برنامه های ویندوز نیز از طریق کلیپ بورد ویندوز قابل انجام است. علاوه بر این، تصاویر گرافیکی تهیه شده در Surfer را می توان به بسته MapViewer صادر کرد، نقشه قلمرو را روی آن قرار داد و نقشه ای از توزیع این پارامتر در یک قلمرو خاص به دست آورد (شکل 12 و ).

کنترل های بسته ماکرو

در Surfer 5.0، ایجاد شده در سال 1994، تقریباً همزمان با بسته های اداری مایکروسافت آفیس 4.0، یک مدل جزء شیء بر اساس پشتیبانی از مکانیزم OLE 2.0 Automation (آنچه امروزه ActiveX نامیده می شود) پیاده سازی شد. این امکان ادغام Surfer را به عنوان یک سرور ActiveX در سیستم های پیچیده پردازش داده و مدل سازی فراهم می کند.

در هر زبانی که از این مکانیسم نیز پشتیبانی می کند (مثلاً ویژوال بیسیک، C++ یا ویژوال بیسیکبرای برنامه ها)، می توانید یک فایل ماکرو کنترلی برای Surfer بنویسید. به طور خاص، با استفاده از مجموعه ای از فایل های ماکرو، می توانید به طور خودکار برخی از کارهای تکراری را انجام دهید. یا چنین فایلی را می توان در حین اجرای هر برنامه محاسباتی کاربردی برای پردازش و تجسم خودکار داده ها تولید کرد.

به عنوان مثال، تابع زیر که در VB نوشته شده است، یک نقشه کانتور ایجاد می کند و تصویر آن را در صفحه گسترده ای به نام "Sheet1" قرار می دهد:

• تابع MakeMap();
• تعریف متغیر Surf به عنوان یک شی Dim Surf به عنوان Object.
• تنظیم نقشه بین متغیر Surf و برنامه Surfer Set Surf = CreatObject("Surfer.App") GrdFile$ = "c:\winsurf\demogrid.grd";
• نام فایل GRD را وارد کنید.
• اجرای دستورات ماکرو توسط بسته Surfer Surf.MapCountour(GrdFile$);
• ساخت نقشه ایزولاین Surf.Select.
• تصویر را انتخاب کنید Surf.EditCopy.
• تصویر انتخاب شده را در کلیپ بورد کپی کنید.
• این یک دستور اکسل است - یک تصویر را از کلیپ بورد در موقعیت فعلی جدول Sheet1 Worksheets ("Sheet1") قرار دهید.

معنای این روش کاملاً روشن است. ابتدا متغیر Surf به عنوان یک شی تعریف شده و به بسته Surfer (Surfer.App) اختصاص داده می شود. سپس دستوراتی هستند که VBA قبلاً به عنوان فراخوانی توابع Surfer تعبیر می کند (نام آنها مطابق با دستوراتی است که کاربر در حالت گفتگو انتخاب می کند) که از طریق مکانیسم ActiveX اجرا می شوند.

علاوه بر این، بسته Surfer دارای زبان ماکرو مخصوص به خود است که در واقع نوعی VBA است و برای نوشتن کوئری های کنترلی در یک برنامه خاص SG Scripter (فایل GSMAC.EXE) استفاده می شود. به عنوان مثال، با استفاده از چنین برنامه ساده ای، می توانید یک ماکرو را پیاده سازی کنید که به طور خودکار نقشه های کانتور را برای یک مجموعه از داده های منبع با استفاده از هر هفت روش درون یابی می سازد:

• ایجاد یک شی Surfer Set Surf = CreateObject("Surfer.App");
• ساختن نقشه با استفاده از هر روش درونیابی.
• برای فایل داده منبع DEMOGRID.DAT For Method = 0 تا 6;
• باز کردن یک سند طراحی جدید Surf.FileNew();
• محاسبه فایل GRD با روش درون یابی فعلی اگر Surf.GridData("DEMOGRID.DAT", GridMethod= Method,_ OutGrid="SAMPLE") = 0 سپس End;
• ساختن نقشه ایزولاین اگر Surf.MapContour («نمونه») = 0 سپس پایان بعدی.

راه اندازی در حالت خودکاروظایف مشابهی که به عنوان یک برنامه نوشته شده در GS Scripter ارائه می شوند، می توانند از طریق خط فرمان اجرا شوند:

C:\winsurf\gsmac.exe /x task.bas،

یا از هر برنامه ای با استفاده از دستور SHELL:

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

(کلید x / نیاز به اجرای خودکار برنامه task.bas را نشان می دهد).

GS Scripter همچنین می تواند برای کنترل هر برنامه دیگری که از ActiveX پشتیبانی می کند (به عنوان مثال برای کار با MS Office) استفاده شود.

موارد جدید در Surfer 6.0

همانطور که قبلاً گفتیم، Surfer 6.0 در نسخه های 16 و 32 بیتی عرضه می شود. با این حال، علاوه بر این، چندین پسوند کاربردی مفید ظاهر شده است. قبل از هر چیز لازم به ذکر است که امکان استفاده از دو نوع نقشه پس زمینه دیگر در هنگام ساخت تصاویر مسطح وجود دارد: Image Map و Shaded Relief Map.

ابزار طراحی داخلی Image Map، ایجاد نقشه های رنگی را بسیار ساده و سریع می کند. در این حالت می توانید از پرکردن چند رنگی تصاویر از جمله استفاده از ترکیب رنگ های ایجاد شده توسط کاربر استفاده کنید.

اما آنچه که به‌ویژه چشمگیر است، قابلیت‌های Shaded Relief Map است که به شما امکان می‌دهد تصاویری مانند عکس‌های باکیفیت را مستقیماً در محیط Surfer بدست آورید (شکل 14) که هم برای استفاده مشترک با نقشه‌های کانتور و هم به طور مستقل قابل استفاده است. . این به کاربر اجازه می دهد تا تمام پارامترهای مورد نیاز برای ایجاد گویاترین تصاویر، از جمله مکان منبع نور، شیب شیب نسبی، نوع سایه و رنگ را کنترل کند. همچنین کاربر بسته فرصت بیشتری برای تجسم داده ها و چیدمان تصاویر مختلف در یک صفحه دارد (شکل 15).

مجموعه عملیات کمکی هنگام پردازش سطوح دیجیتال گسترش یافته است. با استفاده از توابع جدید حساب دیفرانسیل و انتگرال، می توانید شیب، انحنا و خط افق یک نما را در یک نقطه خاص از یک سطح تعیین کنید و همچنین مشتقات اول و دوم را برای توابع فوریه و تحلیل طیفی محاسبه کنید. و ابزارهای اضافی Grid Utilities به شما امکان می دهد داده ها را در فایل های GRD (فرمتی برای ذخیره مقادیر در گره های شبکه معمولی) تبدیل، تغییر، مقیاس، چرخش و آینه کنید. پس از این، می توانید هر گونه انتخابی از زیرمجموعه ای از مجموعه داده ها را با تعداد ستون ها و ستون ها یا گره های شبکه دلخواه انتخاب کنید.

از نقطه نظر دستگاه ریاضی برای ساخت یک سطح، پیاده سازی الگوریتم درون یابی دیگر - Nearest Neighbor، و همچنین سه سطح تودرتو واریوگرام، که به شما امکان ایجاد بیش از 500 ترکیب حاصل را می دهد، بسیار مهم به نظر می رسد.

تصاویر ایجاد شده قبلی بر اساس انواع مختلف نقشه ها (نقشه کانتور، نقشه برجسته سایه دار، نقشه پست، نقشه تصویر) را می توان با جایگزین کردن یک فایل GRD جدید در نقشه های موجود به عنوان یک الگو استفاده کرد. علاوه بر این، اکنون، ابتدا با ترکیب چندین لایه از نقشه های مختلف در یک تصویر، می توانید آنها را به عناصر اصلی خود جدا کرده و آنها را بر اساس داده های جدید بازسازی کنید.

در میان توابع صرفاً سرویس، باید توانایی وارد کردن داده های دیجیتالی خطوط مرزی و نقاط دلخواه را از روی صفحه به طور مستقیم در یک فایل ASCII و همچنین ایجاد خودکار یک افسانه برای انواع مختلف نقاط Post Map برجسته کنیم. اکنون می توانید فایل های Digital Elevation Model (DEM) را مستقیماً از اینترنت (یا هر منبع اطلاعاتی دیگری) به عنوان یک مدل سطح دیجیتال وارد کنید. و در نهایت، فرمت های جدید صادرات داده به شما امکان می دهد تصاویر نقشه را تقریباً در تمام فرمت های شطرنجی (PCX، GIF، TIF، BMP، TGA، JPG و بسیاری دیگر) ذخیره کنید.

ادامه دارد

ComputerPress 2"1999

آژانس فدرال برای آموزش مؤسسه آموزشی ایالتی

آموزش عالی حرفه ای "دانشگاه دولتی ورونژ"

K.Yu. ابریشم

سیستم اطلاعات جغرافیایی

Golden Software Surfer 8

راهنمای آموزشی و روش شناختی برای دانشگاه ها

مرکز انتشارات و چاپ دانشگاه دولتی ورونژ

داور I.Yu. آنتونوا

راهنمای آموزشی کارکردهای اصلی سیستم اطلاعات جغرافیایی Golden Software Surfer 8 را تشریح می کند. از خوانندگان دعوت می شود تا نکات نظری زیربنای این سیستم را مطالعه کرده و به طور مستقل آنها را در عمل به کار گیرند. با کمک این راهنما، می‌توانید نحوه انتقال از داده‌های توزیع نابرابر به مدل‌های سطح دیجیتال، ساخت انواع مختلف نقشه و استخراج داده‌ها را بیاموزید. اطلاعات تکمیلی، در هنگام تجزیه و تحلیل بصری تصاویر کاملاً مشخص نیست.

راهنمای آموزشی و روش شناختی در گروه ژئوفیزیک، دانشکده زمین شناسی، دانشگاه دولتی ورونژ تهیه شده است.

برای تخصص: 020302 – ژئوفیزیک

معرفی........................................
مفاهیم اساسی...................................
I. مبانی کار با SURFER..................
I.1. اولین شروع موج سواری .............................................. ..........................................
I.2. حالت طرح سند ...................................... ...................................
I.3. ایجاد داده های XYZ ...................................... ...................................
I.3.A. باز کردن یک فایل موجود با داده های XYZ......
I.3.B. ایجاد یک فایل جدید با داده های XYZ ...................................... .........
I.3.C. ذخیره یک فایل با داده های XYZ ...................................... ........
I.4. با ایجاد یک فایل GRID.................................................................
II. ایجاد GRIDMAPS ................................................ ............
II.1. نقشه کانتور ................................................ ................................
II.1.A. ایجاد نقشه کانتور................................................ ...................................
II.1.B. ذخیره نقشه................................................ ..............................
II.1.C. استفاده از Object Manager ..................................................... ..........
II.1.D. تغییر سطوح کانتور ............................................ .............
II.1.E. تغییر پارامترهای خط کانتور................................................ .....
II.1.F. افزودن پر رنگی بین خطوط طرح .........
II.1.G. افزودن، حذف یا جابجایی برچسب های طرح کلی.........
II.1.H. تغییر پارامترهای محور ..................................................... ......................
II.2. نقشه فریم ................................................ ...................................
II.3. نقشه شکل ................................................ ......................................
II.4. به هنر با تسکین سایه.................................................................
II.5. نقشه برداری ................................................ ...................................
II.6. تی سطح بعدی....................................................................
II.7. تی کارت امتیاز و روکش...................................................................
II.7.A. ایجاد نقشه نقطه ای ..................................................... ...................................
II.7.B. ایجاد همپوشانی ..................................................... ....................................
II.7.C. افزودن برچسب ها به نقشه نقطه ای در یک همپوشانی................................ .........

III. دیجیتالی سازی نقشه های رستری................................................ .............
III.1. ایجاد نقشه - مبانی ................................... ........ ................
III.2. دیجیتالی شدن نقشه - مبانی .............................................. ........ .............
IV. ساخت شبکه ................................................... ..................................
IV.1. در باره مروری بر روش های ساخت شبکه....................................................
IV.2. با ایجاد یک فایل GRID..............................................................
IV.3. با اتو کردن مش............................................................................
IV.3.A. صاف کردن اسپلاین ................................................ .............
IV.3.B. فیلتر فضایی کم گذر ......................................
IV.4. پ ساخت شبکه بر اساس تابع.........................................................
IV.5. م دگرگونی های ریاضی...................................................
IV.6. م حساب ریاضی..........................................................
IV.7. ب فرود مش.........................................................................
IV.8. پ ساخت خطوط نمایه..............................................................
V. برنامه های کاربردی ..................................................... ..................................................
V.1. عملیات ................................................ .................................................... ..........
V.1.A. عملیات حسابی................................................ .........
V.1.B. عملیات منطقی...................................................... ...................
V.2. با توابع استاندارد........................................................................
V.2.A. توابع ریاضی................................................ .............
V.2.B. توابع ثانویه................................................ ........
V.2.C. توابع آماری...................................................... .............
V.3. پ نمونه هایی از استفاده از توابع....................................................

معرفی

سیستم اطلاعات جغرافیایی Golden Software Surfer 8 در حال حاضر استاندارد صنعتی برای ترسیم توابع دو متغیر است. تعداد کمی از مشاغل در صنعت ژئوفیزیک وجود دارند که از Surfer در نقشه برداری روزانه خود استفاده نمی کنند. به خصوص اغلب، با استفاده از Surfer، نقشه ها به صورت ایزولاین (نقشه های کانتور) ایجاد می شوند.

مزیت بی نظیر این برنامه الگوریتم های درون یابی تعبیه شده در آن است که به شما امکان می دهد مدل های سطح دیجیتال را با بالاترین کیفیت با استفاده از داده های توزیع نابرابر در فضا ایجاد کنید. متداول ترین روش مورد استفاده، Kriege، برای ارائه داده ها در همه علوم زمین ایده آل است.

با این حال، هیچ ادبیاتی در مورد این برنامه وجود ندارد و کمک داخلی Surfer در آن نوشته شده است زبان انگلیسی. در این راستا، اکثر کاربران به تنهایی و از طریق آزمون و خطا بر آن مسلط هستند. این رویکرد به شما اجازه نمی دهد که در سطح کافی با نیمی از تمام قابلیت های برنامه آشنا شوید.

نیاز به نوشتن یک کتابچه راهنمای کامل، اما فشرده در مورد Surfer برای دانشجویان ژئوفیزیک مدتهاست که بسیار ضروری شده است. کار پیشنهادی تلاشی برای پر کردن خلاء موجود در اطراف Surfer است.

این کتابچه حاوی مطالب نظری لازم برای تسلط بر برنامه و همچنین وظایف عملیبرای اجرای مستقل

نویسنده از دانشجویان ژئوفیزیک دانشکده زمین شناسی دانشگاه ایالتی ورونژ (2002-2003) که این کتابچه راهنمای کاربر را از تجربه خود آزمایش کردند و کمک کردند تا برای استفاده راحت تر شود، تشکر می کند: T.V. آگافونوف، A.P. ورونین، دی.و. دیمیتریوفتسوا، اس.ای. کوگتف، اس.ن. رودینا، ع.س. سیرنیکووا، T.N. ترپالینا، تی.آ. چبوترف، اس.پی. Shatskikh و همچنین T.B. سیلکین برای کمک در تهیه نشریه.

مفاهیم اساسی

شرکت کوچک آمریکایی Golden Software به نام شهر گلدن در کلرادو که در آن واقع شده است، از سال 1983 وجود دارد و بسته های گرافیکی علمی را توسعه می دهد. اولین محصول نرم افزاری آن، Golden Graphics System، که در همان سال منتشر شد، برای پردازش و نمایش تصاویر مجموعه داده های توصیف شده توسط یک تابع دو بعدی مانند z =f (y,x) طراحی شد. متعاقباً این بسته Surfer نام گرفت. نویسنده Surfer و موسس این شرکت یک دانشجوی فوق لیسانس هیدروژئولوژیست در یکی از دانشگاه های آمریکا بود.

علیرغم رقابت نسبتاً شدید، برنامه های نرم افزار طلایی (در درجه اول Surfer) همچنان هم در ایالات متحده و هم در سایر کشورها بسیار محبوب هستند. پیوندهای آنها تقریباً در هر نشریه علمی یا محصول نرم افزاری مرتبط با مدل سازی عددی و پردازش داده های تجربی موجود است.

منطق کار با بسته را می توان در قالب سه بلوک عملکردی اصلی نشان داد:

1) ساخت یک مدل سطح دیجیتال.

2) عملیات کمکی با مدل های سطح دیجیتال.

3) تجسم سطح

یک مدل سطح دیجیتال به طور سنتی به عنوان مقادیر در گره های یک شبکه منظم مستطیلی نشان داده می شود که گسستگی آن بسته به مشکل خاصی که حل می شود تعیین می شود. برای ذخیره چنین مقادیری، Surfer از فایل های GRD خود (فرمت باینری یا متنی) استفاده می کند که مدت هاست به استانداردی برای بسته های مدل سازی ریاضی تبدیل شده است.

سه گزینه برای به دست آوردن مقادیر در گره های شبکه وجود دارد:

1) با توجه به داده های اولیه مشخص شده در نقاط دلخواه منطقه (در گره های یک شبکه نامنظم)، با استفاده از الگوریتم های درون یابی برای توابع دو بعدی.

2) محاسبه مقادیر یک تابع که به صراحت توسط کاربر مشخص شده است. برنامه Surfer شامل طیف نسبتاً گسترده ای از توابع - مثلثاتی، Bessel، نمایی، آماری و برخی دیگر است.

3) انتقال از یک شبکه معمولی به شبکه دیگر، به عنوان مثال، هنگام تغییر گسستگی شبکه (در اینجا، به عنوان یک قاعده، از الگوریتم های درون یابی و هموارسازی نسبتاً ساده استفاده می شود، زیرا در نظر گرفته می شود که انتقال از یک سطح صاف به سطح دیگر انجام می شود) .

علاوه بر این، البته می توانید از یک مدل سطح دیجیتال آماده که به عنوان مثال در نتیجه مدل سازی عددی توسط کاربر به دست آمده است، استفاده کنید.

بسته Surfer چندین الگوریتم درون یابی را به کاربران خود ارائه می دهد: Kriging، درجه فاصله معکوس(معکوس

فاصله تا توان)، حداقل انحنا، شعاع

توابع پایه شعاعی، رگرسیون چند جمله ای، روش شپرد اصلاح شده، مثلث بندی ) و غیره محاسبه یک شبکه معمولی برای فایل های مجموعه داده X، Y، Z در هر اندازه ای قابل انجام است و خود گرید می تواند ابعاد 10000 در 10000 گره داشته باشد.

در عین حال، فرصت های فراوانی برای کنترل روش های درون یابی از سوی کاربر فراهم می شود. به طور خاص، روش زمین آماری کریج، محبوب‌ترین روش در پردازش داده‌های تجربی، شامل امکان استفاده از مدل‌های مختلف واریوگرام، استفاده از تغییر الگوریتم با رانش، و همچنین در نظر گرفتن ناهمسانگردی است. هنگام محاسبه سطح و تصویر آن، می توانید مرز قلمرو با هر پیکربندی را نیز تعیین کنید.

Surfer مجموعه بزرگی از ابزارهای اضافی را برای تبدیل سطوح و عملیات مختلف با آنها پیاده سازی می کند:

– محاسبه حجم بین دو سطح؛

– انتقال از یک شبکه معمولی به شبکه دیگر؛

– تبدیل سطح با استفاده از عملیات ریاضی با ماتریس.

– تشریح سطح (محاسبه مشخصات)؛

– محاسبه سطح

– صاف کردن سطوح با استفاده از روش های ماتریس یا اسپلاین؛

– تبدیل فرمت فایل؛

– تعدادی توابع دیگر

کیفیت درونیابی را می توان با استفاده از ارزیابی آماری انحراف مقادیر نقطه اصلی از سطح حاصل ارزیابی کرد. علاوه بر این، محاسبات آماری یا تبدیل های ریاضی را می توان برای هر زیر مجموعه ای از داده ها، از جمله استفاده از عبارات تابعی تعریف شده توسط کاربر، انجام داد.

هنگام ساخت یک سطح، کار Surfer بر اساس اصول زیر است:

1) به دست آوردن یک تصویر با پوشش چند شفاف

و لایه های گرافیکی مات؛

2) واردات تصاویر تمام شده، از جمله تصاویر به دست آمده در سایر برنامه ها؛

3) با استفاده از ابزارهای خاص ترسیم و همچنین اعمال اطلاعات متنیو فرمول هایی برای ایجاد جدید و ویرایش تصاویر قدیمی.

که در Surfer از انواع نقشه های زیر به عنوان عناصر اصلی تصویر خود استفاده می کند.

1. نقشه کانتور (نقشه کانتور). علاوه بر ابزار معمول برای کنترل حالت های نمایش خطوط ایزوله، محورها، قاب ها، نشانه گذاری ها، افسانه ها و غیره، امکان ایجاد نقشه ها با استفاده از پر کردن رنگ یا الگوهای مختلف مناطق جداگانه وجود دارد. علاوه بر این، می توان تصویر نقشه مسطح را چرخاند و کج کرد و از مقیاس بندی مستقل در امتداد محورهای X و Y استفاده کرد.

2. تصویر سه بعدی از سطح:نقشه وایرفریم (نقشه وایرفریم)، ​​نقشه سطحی ( سطح سه بعدی). برای چنین کارت هایی استفاده کنید

انواع مختلفی از طرح ریزی وجود دارد، و تصویر را می توان با استفاده از یک رابط گرافیکی ساده چرخاند و کج کرد. همچنین می توانید خطوط برش و خطوط ایزوله را روی آنها بکشید، مقیاس مستقل را در امتداد محورهای X، Y، Z تنظیم کنید و عناصر مشبک سطح را با رنگ یا الگو پر کنید.

3. نقشه داده منبع (نقشه پست). از این نقشه ها برای نمایش داده های نقطه ای در قالب نمادها و برچسب های متنی مخصوص آنها استفاده می شود. در این حالت برای نمایش مقدار عددی در یک نقطه می توان اندازه نماد (وابستگی خطی یا درجه دوم) را کنترل کرد یا از نمادهای مختلف مطابق با محدوده داده استفاده کرد. ساخت یک نقشه با استفاده از چندین فایل قابل انجام است.

4. نقشه پایه. این می تواند تقریباً هر تصویر مسطحی باشد که با وارد کردن فایل ها از گرافیک های مختلف به دست می آید

فرمت های فیزیکی: AutoCAD [.DXF]، Windows Metafile [.WMF]، Bitmap Graphics [.TIF]، [.BMP]، [.PCX]، [.GIF]، [.JPG] و برخی دیگر از این نقشه ها می توان نه تنها برای نمایش ساده یک تصویر، بلکه برای مثال برای نمایش برخی مناطق به صورت خالی استفاده کرد.

با استفاده از گزینه‌های مختلف برای همپوشانی این نوع نقشه‌های اصلی و قرارگیری متفاوت آن‌ها در یک صفحه، می‌توانید گزینه‌های متنوعی برای نمایش اشیا و فرآیندهای پیچیده دریافت کنید.

که در به طور خاص، به دست آوردن گزینه های مختلف برای نقشه های پیچیده با یک تصویر ترکیبی از توزیع چندین پارامتر به طور همزمان بسیار آسان است. همه انواع نقشه ها را کاربر می تواند با استفاده از ابزارهای ترسیم داخلی خود Surfer ویرایش کند.

همه این قابلیت‌های نمایش تصویر می‌توانند در تحلیل مقایسه‌ای تأثیر روش‌های درونیابی مختلف یا پارامترهای فردی آنها بر ظاهر سطح حاصل بسیار مفید باشند.

تصاویر گرافیکی به دست آمده را می توان به هر دستگاه چاپی که توسط ویندوز پشتیبانی می شود خروجی داد. تبادل دو طرفه داده ها و گرافیک ها با سایر برنامه های ویندوز نیز می تواند از طریق کلیپ بورد ویندوز انجام شود.

I. مبانی کار با SURFER

I.1. اولین راه اندازی Surfer

پس از راه‌اندازی Surfer برای اولین بار، باید مطمئن شوید که واحدهای اندازه‌گیری فواصل و اندازه‌های داخل Surfer بر روی سانتی‌مترهای معمول تنظیم شده‌اند و نه اینچ‌های پیش‌فرض. برای انجام این کار، دستور File/Preferences را اجرا کنید. با این کار کادر گفتگوی Preferences باز می شود. این پنجره دارای 4 تب است. شما باید به تب Drawing بروید (شکل I.1). در گروه Page Units ( واحدهای اندازه گیری در صفحه) باید مورد سانتی متر (سانتی متر) را علامت گذاری کنید.

برای اعمال پارامتر انتخاب شده، روی دکمه کلیک کنید.

I.2. حالت سند طرح

پنجره اصلی Surfer در شکل نشان داده شده است. I.2. هنگامی که Surfer را برای اولین بار راه اندازی می کنید، یک مورد جدید به طور خودکار ایجاد می شود. پنجره خالیسند-قطعه Plot1. پنجره سند طرح، فضای کاری است که در آن می‌توانید فایل‌ها و نقشه‌های شبکه‌ای ایجاد کنید، آنها را با زیرنویس‌ها و ساده همراه کنید. اشیاء گرافیکی(چند ضلعی ها، مستطیل ها، بیضی ها، نمادها و غیره).

برنج. I.1. کادر گفتگوی ترجیحات (طراحی). برگه طراحی

منوی اصلی این پنجره شامل موارد زیر است:

ویرایش کنید	- دستورات کار با کلیپ بورد و کدهای کمکی
	دستورات ویرایش شی.
	- دستور می دهد که کنترل ظاهرپنجره فعلی
قرعه کشی	سند؛
	– دستورات ایجاد بلوک های متنی، چند ضلعی، پلی لی-
ترتیب دادن	نمادها و ارقام؛
	- دستوراتی که نظم و جهت اشیاء را کنترل می کنند.
توری	- دستورات برای ایجاد و اصلاح فایل های شبکه.
نقشه	- دستورات ایجاد و اصلاح نقشه ها
پنجره	– دستورات مدیریت ویندوز کودک؛
کمک	- دسترسی به میز کمک را فراهم می کند.

برنج. I.2. نمای پنجره موج سوار در اولین راه اندازی در حالتقایق سند: 1 – سربرگ با نام قایق سند. 2 - منوی اصلی نوار ابزار: 3 - "اصلی" (اصلی)، 4 - "نقاشی" (نقاشی)، 5 - "نقشه" (نقشه). خط کش های کنترل (Rulers): 6 – افقی،

7 - عمودی؛ 8 – صفحه چاپ شده 9 – فضای کاری غیرچاپی. نوارهای اسکرول: 10 - عمودی، 11 - افقی. 12 - نوار وضعیت؛

13 - مدیر شی (مدیر شی)