서퍼에서 버섯 모양의 표면 만들기 Surfer 패키지 - 2차원 함수의 처리 및 시각화. 디지털 표면 모델의 구축

지질 섹션

지질 단면 - 표면에서 깊이까지 지각의 수직 단면. 지질 구역은 지질 지도, 지질 관측 및 채굴 데이터(시추공 포함), 지구물리학 연구 등을 기반으로 작성됩니다. 지질 구역은 주로 깊은 기준 시추공이 있는 곳을 통과하는 직선 또는 점선을 따라 지질 구조물의 타격을 가로지르거나 따라 방향이 지정됩니다. 이 우물을 통해. 지질 단면은 암석의 발생 조건, 연령 및 구성에 영향을 받습니다. 지질 단면의 수평 및 수직 축척은 일반적으로 지질 지도의 축척과 일치합니다. 광산 기업 및 엔지니어링 지질 조사를 설계할 때 느슨한 퇴적물의 두께와 프로파일 길이가 비교할 수 없기 때문에 수직 규모가 수평에 비해 수십 배 이상 증가합니다.

지질학 서퍼

Golden Software Surfer의 지리 정보 시스템은 이제 두 변수의 함수를 도표화하는 업계 표준이 되었습니다. 지질 산업에서 일상적인 매핑 작업에 Surfer를 사용하지 않는 회사는 거의 없습니다. 특히 Surfer를 사용하면 등고선(등고선 지도)으로 지도가 생성되는 경우가 많습니다.

이 프로그램의 탁월한 장점은 내장된 보간 알고리즘입니다. 최상의 품질공간에 고르지 않게 분포된 데이터를 사용하여 디지털 표면 모델을 만듭니다. 가장 일반적으로 사용되는 방법인 Kriging은 모든 지구과학의 데이터를 표현하는 데 이상적입니다.

패키지 작업 논리는 세 가지 주요 기능 블록 형태로 표현될 수 있습니다.

· 1. 디지털 표면 모델의 구축;
· 2. 디지털 표면 모델을 사용한 보조 작업;
· 3. 표면 시각화.

디지털 표면 모델전통적으로 직사각형의 정규 격자의 노드에 값의 형태로 표시되며, 그 불연속성은 해결되는 특정 문제에 따라 결정됩니다. 이러한 값을 저장하기 위해 Surfer는 오랫동안 수학적 모델링 패키지의 표준이 되어온 자체 GRD 파일(바이너리 또는 텍스트 형식)을 사용합니다.

그리드 노드에서 값을 얻는 데는 세 가지 옵션이 있습니다.

· 1) 영역의 임의 지점(불규칙한 격자의 노드)에 지정된 초기 데이터를 기반으로 2차원 함수에 대한 보간 알고리즘을 사용합니다.
· 2) 사용자가 명시적으로 지정한 함수의 값을 계산합니다. 부분 서퍼 프로그램삼각법, 베셀, 지수, 통계 등 상당히 광범위한 기능을 포함합니다.
· 3) 하나의 일반 그리드에서 다른 그리드로의 전환, 예를 들어 그리드의 불연속성을 변경할 때(여기서는 전환이 하나의 매끄러운 표면에서 수행된다고 믿기 때문에 일반적으로 매우 간단한 보간 및 평활화 알고리즘이 사용됩니다) 다른 사람에게).

또한, 예를 들어 수치 모델링의 결과로 사용자가 얻은 기성 디지털 표면 모델을 사용할 수도 있습니다.

Surfer는 사용자에게 크리깅, 거듭제곱의 역거리, 최소 곡률, 방사형 기초 함수, 다항식 회귀, 수정된 방법 셰퍼드 방법(수정된 셰퍼드 방법), 삼각측량 등 여러 보간 알고리즘을 제공합니다. 일반 그리드 계산은 X에 대해 수행할 수 있습니다. , Y, Z 데이터 세트 파일은 모든 크기로 구성되며 그리드 자체의 크기는 10,000 x 10,000 노드일 수 있습니다.

Surfer는 다음 유형의 지도를 주요 시각적 요소로 사용합니다.

· 1. 등고선 지도. 등각선, 축, 프레임, 표시, 범례 등의 표시 모드를 제어하는 일반적인 수단 외에도 색상 채우기 또는 개별 구역의 다양한 패턴을 사용하여 지도를 생성할 수 있습니다. 또한 평면 지도 이미지를 회전하고 기울일 수 있으며 X축과 Y축을 따라 독립적인 크기 조정을 사용할 수 있습니다.
· 2. 표면의 3차원 이미지: Wireframe Map(프레임 맵), Surface Map(3차원 표면). 이러한 카드에는 사용됩니다. 다양한 방식간단한 그래픽 인터페이스를 사용하여 이미지를 회전하고 기울일 수 있습니다. 또한 절단선과 등각선을 그리고 X, Y, Z 축을 따라 독립적인 크기 조정을 설정하고 표면의 개별 메쉬 요소를 색상이나 패턴으로 채울 수도 있습니다.
· 3. 초기 데이터 맵(Post Map). 이러한 지도는 포인트 데이터를 특수 기호 및 텍스트 라벨 형태로 표시하는 데 사용됩니다. 이 경우 한 지점의 숫자 값을 표시하려면 기호의 크기(선형 또는 2차 종속성)를 제어하거나 다음을 사용할 수 있습니다. 다양한 상징데이터 범위에 따라. 여러 파일을 사용하여 하나의 지도를 구성할 수 있습니다.
· 4. 기본 지도. 이는 AutoCAD [.DXF], Windows 메타파일 [.WMF], 비트맵 그래픽 [.TIF], [.BMP], [.PCX], [.GIF ] 등 다양한 그래픽 형식의 파일을 가져와서 얻은 거의 모든 평면 이미지일 수 있습니다. , [.JPG] 및 기타. 이 카드는 단순한 것 이상으로 사용될 수 있습니다. 이미지 출력, 예를 들어 일부 영역을 비어 있게 표시할 수도 있습니다.

이러한 주요 유형의 지도와 한 페이지의 다양한 배치를 오버레이하기 위한 다양한 옵션을 사용하면 복잡한 객체와 프로세스를 표현하기 위한 다양한 옵션을 얻을 수 있습니다. 특히, 여러 매개변수의 분포를 결합한 이미지로 복잡한 지도에 대한 다양한 옵션을 한 번에 얻는 것이 매우 쉽습니다. 사용자는 Surfer 자체에 내장된 그리기 도구를 사용하여 모든 유형의 지도를 편집할 수 있습니다.

석유를 함유한 지층의 지붕(하단)과 지질 단면의 구조 지도를 작성하는 방법론.

1. 파일을 기반으로 빌드 기본 지도 1 cm 1000 미터 규모.
2. 허가된 지역의 경계를 디지털화합니다.
3. 우물을 디지털화하고 "지붕" 파일을 DAT 형식(열 A - 경도, 열 B - 위도, 열 C - 지붕 깊이, 열 D - 우물 번호, 열 C - 우물 유형: 세 자리 숫자로 생산)으로 저장합니다. 숫자, 나머지 - 탐색)
4. 프로필 라인을 디지털화합니다. 빈 셀 B1을 사용하여 "프로파일 라인"을 BLN 형식으로 저장합니다.
5. 레이어(경계선, 윤곽선, 캡션이 포함된 우물)를 사용하여 "면허 구역의 개요 지도"를 만듭니다.
6. 개요 지도에 "YuS2 형성 지붕의 구조 지도" 레이어를 추가합니다. - 평활화(두 좌표에 대해 3의 계수 사용), 5m마다 등각선(부록 1).
7. "YUS2 구조물의 지붕에 대한 프로필"을 만듭니다. 수평 축척은 지도 축척과 일치하고 수직 축척은 1cm 5미터입니다.

지질 지도 프로필 소프트웨어

미하일 블라디미로비치 모로조프:
개인 사이트

수학적 모델(강의, 지도-2): Golden Software Surfer 작업의 원리

잘 " 지질학의 수학적 모델링 방법"

Golden Software Surfer는 지구물리학적 또는 지구화학적 필드 값 등과 같은 수치 변수의 공간 모델을 구축하기 위한 세계 최고의 소프트웨어입니다. 이 장은 프로그램을 시작하는 데 도움이 될 것입니다. 전형적인 실수초보자.

관행

Golden Software의 Surfer 프로그램 소개

간단히 말해서 소프트웨어의 목적은 필요한 축척(모든 외부 설계 - 점, 등각선, 벡터 필드와 같은 3D 표면과 같은 색상 그라데이션)으로 수치 매개변수의 맵을 구축하고 프레젠테이션을 위해 배열하는 것입니다.

프로그램이 하지 않는 것: Surfer는 주어진 매개변수로 표면의 디지털 모델을 구성하는 프로그램입니다. 영토를 "채색"하는 데는 적합하지 않습니다. 그림과 같이 점, 선 및 영역 객체의 상대적 위치를 보여주는 지도를 생성합니다(예: 지리적, 정치적 및 기타 유사한 지도). 이러한 지도를 만들려면 다른 소프트웨어(ArcInfo, MapInfo 등)가 필요합니다.

서퍼는 어떤가요? 프로그램 툴킷은 두 부분으로 구성됩니다: (1) 수학 부분- 표면 지도 생성 및 분석 - 유사점이 있는 고유하고 강력한 프로그램(예: 오아시스); (2) 디자인 부분만드는 모든 프로그램과 비슷합니다. 벡터 그래픽를 사용하면 선과 기타 객체를 생성한 다음 개별적으로 수정할 수 있습니다(이 필드의 리더는 코렐 드로우, 어도비 일러스트레이터) 그리기 측면에서 Surfer는 물론 특수 그래픽 패키지보다 열등합니다. 그것은 다음과 같이 생성됩니다 카르토단순한 그래픽이 아닌 그래픽 소프트웨어

Surfer 프로그램을 시작하고 그것이 어떻게 작동하는지 논리에 대해 알아봅시다.

Surfer 프로젝트 파일(*.SRF 확장자)은 배치된 개체 세트로 구성됩니다. 인쇄된 시트에(기본적으로 A4 크기로 해당 윤곽선은 Surfer 창에 표시됩니다). 객체는 마우스로 선택할 수 있으며 객체에 대해 수행되는 작업은 벡터 그래픽 프로그램의 일반적인 작업(크기 조정, 이동, 속성 변경)과 유사합니다. 개별 개체는 그룹의 일부가 될 수 있습니다. 모든 지도는 지도 유형 그룹에 포함되어야 합니다., 이 그룹의 모든 객체에 공통된 좌표 네트워크가 지정됩니다.

참고: 단순히 그래픽 개체(선, 직사각형 등)를 그리는 경우 인쇄된 시트에 배치되지만 좌표에 대한 참조카드 위에 그려지더라도, 왜냐하면 지리적 좌표와 연결되지 않습니다. 좌표에 선이나 다각형을 연결해야 하는 경우 다음 명령을 사용하여 경로 개체("획")를 만들어야 합니다. 기본 지도를 클릭한 후 해당 지도의 지도 그룹에 추가하세요.

안에 왼쪽 상단서퍼 창 위치 개체 관리자 , 개체가 화면에 표시되는 순서와 인쇄될 때의 순서를 관찰할 수 있습니다(관리자에서는 개체가 위에서 아래로 각각 레이어로 따라가며 화면이나 인쇄된 시트에 표시될 때 서로 차단됨).

프로젝트를 올바르게 수행하려면 다음을 수행하는 것을 기억해야 합니다.

a) 각 객체(기본적으로 "Line" 또는 "Map"과 같은 추상 이름을 받음)를 생성한 직후 마우스로 이름을 클릭하여 명확한 이름을 지정합니다(예: "Outline of Works 2013" -) 영토 개요, "lgCu" - 내용의 로그 등을 사용한 지도용 그렇지 않으면 개체 수가 너무 많아서 눈에 띄지 않게 될 것이며 동일한 유형의 개체 이름이 동일하여 프로젝트에서 완전히 혼란스러워 질 것입니다.

비) 레이어 정렬올바른 순서로 - 화면에 표시되거나 다른 개체 위에 인쇄되어야 하는 개체는 마우스로 드래그개체 관리자 목록의 맨 위로 이동합니다.

V) 각각의 새로운 카드, 공통 데이터베이스를 이용하여 구축하더라도 프로젝트에 다음과 같이 추가됩니다. 독립된 객체, 생성 시 시트의 같은 위치에 있더라도 마찬가지입니다. 이 카드에 마우스를 대세요 이동 및 나란히 배치 가능. 때로는 이것이 필요합니다. 예를 들어 구리와 아연의 경우 등고선으로 지도를 나란히 인쇄하는 경우입니다. 그러나 지도를 결합해야 하는 경우(예: 지도 상단의 사실 지도 점을 등치선으로 표시하는 경우) 이러한 지도를 하나로 결합해야 합니다. 그 중 하나를 그룹으로 끌어서 지도 , 두 번째 카드가 있는 곳입니다. 동시에 그룹은 지도첫 번째 카드(다른 항목이 포함되지 않은 경우)는 사라지고 새 그룹은 지도두 개의 인접한 레이어로 두 개의 지도가 포함됩니다. 개체가 표시되면 마우스로 개체를 끌 수 있습니다. 수평 화살표 포인터. 이때 마우스를 놓으면 개체가 화살표가 가리키는 곳에 "착륙"합니다. 허용되지 않는 개체를 드래그하면 포인터가 금지 도로 표지판 모양으로 나타납니다.

d) 불필요한 물체가 보기에 방해가 되는 경우(또는 인쇄를 원하지 않는 경우) 상자 선택을 취소개체 이름 왼쪽에 있으면 사라집니다. 등고선으로 지도를 볼 수 있도록 변경하는 것이 매우 편리합니다. 다른 매개변수, 한 번에 하나만 인출할 수 있기 때문입니다.

안에 왼쪽 하단서퍼 창 위치 개체 속성 관리자 , 일부 객체가 현재 활성화되어 있는 경우, 즉 마우스로 강조 표시됩니다. 속성 관리자는 지리적 위치에서 좌표, 색상, 선 질감 등에 이르기까지 변경될 수 있는 모든 객체 매개변수를 탭으로 결합하고 그룹화합니다. Manager 외에도 일부 속성은 다음을 사용하여 편집할 수 있습니다. 제어판 위치/크기(인쇄된 시트의 왼쪽 상단 모서리를 기준으로 한 시트의 위치, 개체의 높이 및 너비).

표면 생성, 수정 및 분석을 위한 지도 제작 도구가 메뉴에 수집되어 있습니다. 그리드. 해당 명령에는 스프레드시트 편집기부터 그리드 파일("그리드" - *.GRD 형식의 파일)을 생성하고 처리하기 위한 수학 모듈까지 전체 도구 범위가 포함되어 있습니다. 이러한 기능과 가장 중요한 기능은 "그리드 파일 생성" 및 "수학적 모델 선택, 크라이깅 및 베리오그램" 장에서 설명합니다.

Surfer의 주요 구성 요소는 매핑 도구 세트, 즉. 준비된 표면("그리드")을 표시하기 위한 명령입니다. 주요 메뉴는 메뉴에 수집됩니다. 지도 - 새로운툴바에 부분적으로 복제됨 지도.

필요한 경우 Surfer를 사용하면 내장된 스프레드시트 편집기 (메뉴 그리드 - 데이터). 이 명령을 사용하면 열 수 있습니다 엑셀 파일또는 다른 스프레드시트를 사용하여 실제로 열 구분 기호가 있는 텍스트 파일인 Surfer의 기본 *.DAT 형식으로 데이터를 다시 저장합니다. 물론 내장 편집기는 스프레드시트 관리를 위한 "독점" 소프트웨어의 기능과 비교할 수 없습니다. 마이크로 소프트 엑셀 , 오픈오피스 계산기 등이 있으므로 사용을 권장하지 않습니다. 작업하려면 DAT 파일최후의 수단으로만 사용하거나 소스 데이터 테이블이 이미 DAT 형식으로 미리 준비된 경우에만 의미가 있습니다. 일반적인 상황에서 사용자는 표면과 지도를 생성하기 위해 모든 Surfer 모듈에서 직접 처리되는 *.XLS 형식의 스프레드시트에서 생성된 데이터로 작업합니다.

중요한 점을 언급해보자 도구 모음.

툴바 보다(보기)에는 한 번의 클릭으로 보기 영역의 크기를 편리하게 변경할 수 있을 뿐만 아니라 개체의 크기를 조정하고 이동할 수 있는 크기 조정 버튼이 포함되어 있습니다.

툴바 지도(지도)에는 지도 생성을 위한 모든 주요 버튼이 포함되어 있어 작업 속도를 높일 수 있습니다. 메뉴에서 선택할 필요가 없습니다. 지도 - 새로운.

그리기를 위해 패널에 수집된 그래픽 도구가 있습니다. 그림(그리기): 텍스트, 다각형, 폴리라인, 기호, 표준 모양(직사각형, 둥근 직사각형, 타원), 부드러운 곡선(예: 앵커 포인트를 기반으로 한 베지어 곡선) 및 앵커 포인트 편집 도구(동일한 도구와 유사)를 입력하기 위한 버튼 Corel Draw 및 유사한 벡터 그래픽 소프트웨어). 일반 형태모든 패널은 그림에 표시됩니다 페이지 끝에서.

구성하는 것도 잊지 마세요. 측정 단위: 기본적으로 인치 대신 센티미터를 선택합니다(메뉴 도구 - 옵션, 다음 섹션 환경 - 그림, 필드 페이지 단위).

그리고 마지막으로 가장 중요한 것은 최종 맵의 모양입니다. 모든 사람이 Surfer 프로그램을 보유하고 있는 것은 아니므로 카드의 최종 형식은 일반적으로 허용되는 형식을 준수해야 합니다. 우리의 경우 가장 좋은 방법은 지도를 파일로 내보내는 것입니다. 래스터 그래픽 JPEG 형식. 내보내기 전에 프로젝트의 외관을 확인하고, 레이어의 위치가 올바른지 확인하고, 개체 관리자에서 불필요한 레이어를 끄고, 필요한 제목과 설명을 모두 작성하는 것을 잊지 마세요. 그런 다음 모든 개체를 선택하고 그룹화합니다(필수는 아니지만 개체가 서로에 대해 우발적으로 이동하는 것을 방지하는 데 결코 해롭지 않습니다). 내보내기는 메뉴를 통해 수행됩니다. 파일 - 내보내기,를 눌러 Ctrl+E또는 특수 도구 모음 버튼을 사용합니다. 기본적으로 Surfer는 *.BLN 형식으로 내보내기를 제공하며 이를 *.JPG로 변경합니다. 다음 창에서는 최종 이미지의 해상도를 편집할 수 있습니다(기본값은 300dpi이고, 파일 크기를 절약하기 위해 200dpi가 적합한 경우도 많습니다). 내보내기 옵션 창에 탭이 있습니다. JPEG 옵션, 필요한 압축 정도를 선택할 수 있습니다. (너무 당황하지 말고 사진을 과도하게 압축하지 마십시오. 가장 작은 비문과 아이콘의 예를 사용하여 결과의 품질을 확인하십시오.) 그게 다야!

교육과학부 러시아 연방

코스 작업

SRTM 레이더 지형측량자료를 기반으로 한 수치표고모델 구축

사라토프 2011

소개

수치표고모델(DEM)의 개념

1 DEM 창설의 역사

DEM의 2가지 유형

3 DEM 생성 방법 및 방법

4개의 국가 및 글로벌 DEM

측량 레이더 지형 데이터(SRTM)

1 버전 및 데이터 명명법

2 SRTM 데이터의 정확성 평가

3 SRTM 데이터를 활용하여 응용문제 해결

지리 이미지 생성에 SRTM 적용(Saratov 및 Engel 지역의 예 사용)

1 지리이미지의 개념

2 사라토프 및 엥겔 지역 영토에 대한 디지털 구호 모델 구축

결론

소개

수치 표고 모델(DEM)은 두 가지 작업 그룹을 포함하는 지리 정보 시스템의 중요한 모델링 기능 중 하나입니다. 첫 번째 작업은 구호 모델 생성 문제를 해결하는 역할을 하고 두 번째는 해당 작업을 사용합니다.

이 유형제품은 측량 작업 시 실제 지형을 완전히 3차원으로 표시하여 다양한 응용 문제를 해결하는 데 사용할 수 있습니다. 예를 들어 다음과 같습니다. 기하학적 매개변수릴리프, 단면 프로파일 구성; 설계 및 측량 작업 수행; 지형 역학 모니터링; 건축 및 도시 계획의 요구 사항에 대한 완화를 고려한 기하학적 특성(면적, 길이, 둘레) 계산 엔지니어링 조사, 지도 제작, 네비게이션; 경사도 계산, 지질 및 수문학 과정 모니터링 및 예측; 건축 및 도시 계획, 엔지니어링 조사, 환경 모니터링을 위한 조명 및 바람 조건 계산; 통신 및 이동통신 회사, 건축 및 도시 계획을 위한 건물 가시성 구역. 또한, DEM은 3차원 이미지 형태로 영토를 시각화하는 데 널리 사용되며 이를 통해 가상 지형 모델(VTM)을 구축할 수 있는 기회를 제공합니다.

과정 작업 주제의 관련성은 다양한 문제를 해결하는 데 있어 지리 정보 기술의 역할이 커짐에 따라 디지털 형식의 구호 데이터를 사용하기 위한 지리 연구의 필요성, 생성 방법의 품질 및 효율성을 향상시킬 필요성 때문입니다. 수치표고모델(DEM)을 사용하고 생성된 모델의 신뢰성을 보장합니다.

토지의 DEM을 생성하기 위한 초기 데이터의 전통적인 소스는 지형도, 원격 감지 데이터(RSD), 위성 위치 확인 시스템의 데이터, 측지 작업입니다. 측량 및 측심 데이터, 광경위석 및 레이더 측량 자료.

현재 일부 선진국에서는 미국, 캐나다, 덴마크, 이스라엘 및 기타 국가에서 국가 DEM을 만들었습니다. 현재 러시아 연방 영토에는 공개적으로 이용 가능한 유사한 품질의 데이터가 없습니다.

고도 데이터의 대체 소스는 무료로 사용할 수 있는 SRTM(셔틀 레이더 지형 임무) 데이터입니다. 이 데이터는 전 세계 대부분에서 90m 모델 해상도로 사용할 수 있습니다.

이 작업의 목적은 높이 데이터(지구 레이더 측량 데이터, SRTM)의 대체 소스와 그 처리 방법을 연구하는 것입니다.

이 목표의 일환으로 다음 작업을 해결해야 합니다.

DEM 생성의 개념, 유형 및 방법에 대한 이론적 이해를 얻고, DEM 구축에 필요한 데이터를 연구하고, 이러한 모델을 사용하여 다양한 응용 문제를 해결하는 가장 유망한 영역을 강조합니다.

SRTM 데이터 소스 식별, 식별 기술적 기능들, SRTM 데이터에 액세스할 수 있는 가능성을 탐색합니다.

이러한 유형의 데이터의 가능한 용도를 보여줍니다.

코스 작업을 작성하기 위해 다음 소스가 사용되었습니다. 교육 보조지리정보학 및 원격 탐사, 정기 간행물, 인터넷 전자 자료에 관한 정보입니다.

1. 수치표고모델(DEM)의 개념

기존의 "종이" 지도 제작 방법에 비해 지리 정보 시스템 기술이 갖는 중요한 장점 중 하나는 3차원 공간 모델을 생성할 수 있다는 것입니다. 이러한 GIS 모델의 기본 좌표는 일반적인 위도 및 경도 외에도 고도 데이터 역할을 합니다. 더욱이 시스템은 단위와 수십이 아닌 수만, 수십만 개의 표고 표시로 작업할 수 있으며 이는 "종이" 지도 제작 방법을 사용할 때도 가능했습니다. 방대한 고도 데이터 배열을 컴퓨터로 빠르게 처리할 수 있게 되면서 가장 현실적인 디지털 고도 모델(DEM)을 생성하는 작업이 가능해졌습니다.

수치 고도 모델은 일반적으로 고도 마크(깊이 마크) 및 기타 Z 좌표 값 세트를 형성하는 3차원 데이터 형태의 3차원 공간 개체(표면 또는 부조)를 디지털 표현하는 수단으로 이해됩니다. 일반 또는 연속 네트워크의 노드 또는 등고선 레코드 세트(isohypsum, isobath) 또는 기타 등치선. DEM은 실제 표면과 추상 표면을 모두 표현하는 특별한 유형의 3차원 수학적 모델입니다.

1 DEM 창설의 역사

안도감의 이미지는 오랫동안 사람들의 관심을 끌었습니다. 가장 오래된 지도에서는 큰 지형이 풍경의 필수 구성요소이자 방향 지정 요소로 표시되었습니다. 지형을 표시하는 첫 번째 방법은 산과 언덕을 보여주는 원근법 표지판을 사용하는 것이었습니다. 그러나 18세기부터 새롭고 점점 더 복잡해지는 방법이 활발히 개발되기 시작했습니다. 선화를 이용한 투시법은 피레네 산맥 지도(1730)에 나와 있습니다. 색상은 스위스에서 러시아 군대의 캠페인(1799)에 대한 아틀라스의 플라스틱 부조를 디자인하는 데 처음 사용되었습니다. DEM을 생성하는 첫 번째 실험은 1960년대 전반의 지리 정보학 및 자동화 지도 제작 개발의 초기 단계로 거슬러 올라갑니다. 최초의 디지털 지형 모델 중 하나는 1961년 군사 공학 아카데미 지도 제작학과에서 제작되었습니다. 그 후, 다양한 문제를 해결하기 위한 방법과 알고리즘이 개발되었습니다. 소프트웨어모델링, 구호에 대한 대규모 국가 및 글로벌 데이터 세트, 도움을 받아 다양한 과학 및 응용 문제를 해결하는 데 경험이 축적되었습니다. 특히, 군사 임무에 DEM을 사용하는 것은 큰 발전을 이루었습니다.

DEM의 2가지 유형

GIS에서 가장 널리 사용되는 표면 표현은 래스터 및 TIN 모델입니다. 이 두 대표자를 바탕으로 역사적으로 두 가지가 등장했다. 대체 모델 DEM: 입면 표시와 구조가 있는 구호 필드의 순전히 정규(행렬) 표현을 기반으로 하며, 가장 발전된 형태 중 하나는 구조-언어 표현을 기반으로 한 모델입니다.

래스터 릴리프 모델 - 공간을 더 분할할 수 없는 요소(픽셀)로 분할하여 높이 매트릭스(표준 입면 표시 네트워크)를 형성합니다. 많은 국가의 국가 지도 서비스를 통해 유사한 수치 고도 모델이 생성됩니다. 규칙적인 높이 네트워크는 직사각형이나 정사각형이 동일한 격자이며, 이 그림의 꼭지점은 그리드 노드입니다(그림 1-3).

쌀. 1.2.1 모델의 래스터 구조를 보여주는 부조 모델의 확대된 부분.

쌀. 1.2.2 평면에 높이 네트워크의 일반 모델을 표시합니다.

쌀. 1.2.3. 마을 주변의 입체적인 구호 모형. 일정한 높이의 네트워크를 기반으로 구축된 Kommunar(Khakassia) /1/

서로 다른 래스터 셀 레이어의 다중 입력 가능성을 구현한 최초의 소프트웨어 패키지 중 하나는 1960년대 후반에 만들어진 GRID 패키지(영어로 번역됨 - 격자, 그리드, 네트워크)였습니다. 미국 하버드 컴퓨터 그래픽 및 공간 분석 연구소에서. 현대적이고 널리 사용되는 GIS 패키지 ArcGIS에서 래스터 공간 데이터 모델은 GRID라고도 합니다. DEM 계산을 위한 또 다른 인기 있는 프로그램인 Surfer에서는 일반적인 높이 네트워크를 GRID라고도 하며 이러한 DEM의 파일은 GRD 형식이며 이러한 모델의 계산을 Gridding이라고 합니다.

일반 높이 네트워크(GRID)를 생성할 때 공간 해상도를 결정하는 그리드 밀도(그리드 피치)를 고려하는 것이 매우 중요합니다. 선택한 단계가 작을수록 DEM이 더 정확해집니다. 즉, 모델의 공간 해상도는 높아지지만 더 높아집니다. 더 많은 수량그리드 노드이므로 DEM을 계산하는 데 더 많은 시간이 필요하고 더 많은 디스크 공간이 필요합니다. 예를 들어, 그리드 단계가 2배 감소하면 모델을 저장하는 데 필요한 컴퓨터 메모리 양은 4배 증가합니다. 따라서 우리는 균형을 찾아야 합니다. 예를 들어, National Digital Cartographic Data Bank를 위해 개발된 US Geological Survey DEM 표준은 1:24,000 축척 지도에 대해 30x30m 그리드 노드에서 표고 표시의 정규 배열로 디지털 표고 모델을 지정합니다. 래스터 모델에 대한 기타 변환에는 다른 모든 유형의 DEM이 포함될 수 있습니다.

불규칙한 메쉬 중에서 가장 일반적으로 사용되는 것은 불규칙한 모양의 삼각형 메쉬인 TIN 모델입니다. 1970년대 초반에 개발되었습니다. 간격이 일정하지 않은 점 집합을 기반으로 표면을 구성하는 간단한 방법입니다. 1970년대 이 시스템의 여러 버전이 만들어졌고 상업용 TIN 기반 시스템이 1980년대에 등장하기 시작했습니다. 등고선 구성을 위한 소프트웨어 패키지로 사용됩니다. TIN 모델은 디지털 모델의 원래 속성과 파생 속성에 해당하는 삼각형 네트워크의 노드와 가장자리를 사용하여 디지털 지형 모델링에 사용됩니다. TIN 모델을 구성할 때 개별적으로 위치한 점은 삼각형을 형성하는 선으로 연결됩니다(그림 4).

쌀. 1.2.4. 들로네 삼각측량 조건.

TIN 모델의 각 삼각형 내에서 표면은 일반적으로 평면으로 표시됩니다. 각 삼각형의 표면은 세 꼭짓점의 높이로 정의되므로 삼각형을 사용하면 모자이크 표면의 각 부분이 인접한 부분에 정확히 들어맞는 것이 보장됩니다.

그림 1.2.5. 불규칙 삼각측량 네트워크(TIN)를 기반으로 구축된 3차원 입체 모델입니다.

이렇게 하면 불규칙한 점 배열로 표면의 연속성이 보장됩니다(그림 5-6).

쌀. 1.2.6. 그림 1의 부조 모델의 확대된 부분. 그림 5는 TIN 모델의 삼각형 구조를 보여준다.

TIN을 계산하는 주요 방법은 Delaunay 삼각측량입니다. 다른 방법과 비교하여 디지털 릴리프 모델에 가장 적합한 속성을 가지고 있습니다. 형성되는 각 삼각형의 조화 지수의 합으로 가장 작은 조화 지수(등각 삼각 측량에 가깝음), 최대 최소 각도의 속성을 갖습니다. (삼각형의 가장 큰 비축퇴성) 및 형성된 다면체 표면의 최소 면적.

GRID 모델과 TIN 모델이 모두 지리적으로 널리 보급되었기 때문에 정보 시스템다양한 유형에서 지원됩니다. 소프트웨어 GIS에서는 지형 데이터를 저장하는 데 적합한 형식을 선택하려면 각 모델의 장점과 단점을 알아야 합니다. GRID 모델의 장점은 모델 자체의 래스터 특성과 관련된 컴퓨터 처리의 단순성과 속도를 포함합니다. 모니터, 프린터, 플로터 등과 같은 출력 장치는 점 집합을 사용하여 이미지를 생성합니다. 래스터 형식도 있습니다. 따라서 GRID 이미지는 이러한 장치에 쉽고 빠르게 출력됩니다. 컴퓨터가 출력 장치의 포인트 또는 비디오 픽셀을 사용하여 일반 높이 네트워크의 개별 사각형을 나타내는 계산을 쉽게 수행할 수 있기 때문입니다.

래스터 구조 덕분에 GRID 모델을 사용하면 모델링된 표면을 "부드럽게" 만들고 날카로운 모서리와 돌출부를 피할 수 있습니다. 그러나 이는 모델의 "마이너스"이기도 합니다. 가파른 경사면과 뾰족한 봉우리가 많은 산악 지역(특히 젊은 지역(예: 고산 접힘))의 구호를 모델링할 때 구호 구조선의 손실 및 "흐림"과 전체 그림의 왜곡이 가능합니다. 안에 유사한 사례모델의 공간 해상도(입면 그리드의 피치)를 높여야 하며 이로 인해 DEM을 저장하는 데 필요한 컴퓨터 메모리 양이 급격히 증가합니다. 일반적으로 GRID 모델은 TIN 모델보다 더 많은 디스크 공간을 차지하는 경향이 있습니다. 대용량 디지털 지형 모델의 표시 속도를 높이기 위해 다양한 방법이 사용되며, 그 중 가장 널리 사용되는 방법은 소위 피라미드 레이어를 구성하는 것인데, 이를 통해 다양한 규모에서 다양한 수준의 이미지 세부 정보를 사용할 수 있습니다. 따라서 GRID 모델은 공간에서 특성이 원활하게 변하는 현상(평탄한 지역의 기복, 기온, 대기압, 저유압 등)을 나타내는 지리적(지질적) 물체 또는 현상을 표시하는 데 이상적입니다. 위에서 언급한 것처럼 GRID 모델의 단점은 젊은 산의 지형을 모델링할 때 나타납니다. 예를 들어 큰 저지대 강의 넓게 발달된 계곡과 같이 모델링된 영역이 고도의 급격한 변화가 있는 선반 및 절벽 영역이 있는 광범위한 평탄한 영역 사이를 번갈아 가며 모델링된 경우 규칙적인 고도 네트워크를 사용하는 경우 특히 불리한 상황이 발생합니다. 그림 7). 이 경우 시뮬레이션된 대부분의 영역에는 정보의 "중복성"이 있습니다. 평평한 지역의 GRID 그리드 노드는 동일한 높이 값을 갖습니다. 그러나 가파른 기복 선반 지역에서는 입면 그리드의 피치 크기가 너무 클 수 있으며 그에 따라 모델의 공간 해상도가 기복의 "가소성"을 전달하기에 충분하지 않을 수 있습니다.

쌀. 1.2.7. Tom Valley 릴리프의 3차원 모델 조각입니다(빨간색 화살표는 왼쪽 제방에 있는 범람원 위 두 번째 테라스의 선반을 보여주고, 오른쪽 제방의 높은 선반은 중간 평야의 경사를 나타냅니다). 수직 눈금은 수평 눈금보다 5배 더 큽니다.

TIN 모델에는 이러한 단점이 없습니다. 불규칙한 삼각형 네트워크가 사용되기 때문에 평평한 영역은 소수의 거대한 삼각형으로 모델링되고, 릴리프의 모든 가장자리를 자세히 표시해야 하는 가파른 선반 영역에서는 표면이 수많은 작은 삼각형으로 표시됩니다. 삼각형(그림 8). 이를 통해 컴퓨터의 RAM과 영구 메모리 리소스를 보다 효율적으로 사용하여 모델을 저장할 수 있습니다.

쌀. 1.2.8. 삼각형의 불규칙한 네트워크.

TIN의 "단점" 중에는 모델을 처리하는 데 드는 컴퓨터 리소스 비용이 높기 때문에 모니터 화면에 DEM 표시 및 인쇄 속도가 크게 느려집니다. 이를 위해서는 래스터화가 필요합니다. 이 문제에 대한 한 가지 해결책은 TIN 브레이크라인과 일반 점 세트 표시 방법을 결합한 "하이브리드" 모델을 도입하는 것입니다. TIN 모델의 또 다른 중요한 단점은 소위 "유사 삼각형"의 모양으로 표현되는 "테라스 효과"입니다. 이는 명백히 불가능한 지형학적 상황의 평평한 영역(예: V자형 계곡의 바닥선을 따라)입니다. (그림 9).

주된 이유 중 하나는 윤곽선 자체 사이의 거리에 비해 윤곽선의 디지털 기록 지점 사이의 거리가 작기 때문입니다. 이는 지도 제작 디스플레이의 대부분의 릴리프 유형에 일반적입니다.

쌀. 1.2.9. 지형의 구조선(이 경우 수력 네트워크)을 고려하지 않고 등고선을 기반으로 TIN을 생성할 때 발생하는 작은 강 계곡의 "테라스 효과"입니다.

3 DEM 생성 방법 및 방법

첫 번째 지도가 등장한 이후 지도 제작자들은 2차원 지도에 3차원 지형을 표시하는 문제에 직면해 왔습니다. 이를 위해 다양한 방법이 시도되었습니다. 지형도와 계획에서 구호는 등고선, 즉 높이가 같은 선을 사용하여 묘사되었습니다. 일반 지리 및 물리적 지도에서 구호는 음영 처리되거나(음영 처리) 지형의 특정 높이에 해당 색조(높이 척도)의 색상이 할당되었습니다. 현재는 출현과 함께 디지털 카드및 계획, 성능 향상 컴퓨터 장비지형을 표현하는 새로운 가능성이 나타납니다. 릴리프 모델의 3차원 시각화는 전문 교육을 받지 않은 사람이라도 릴리프에 대한 상당히 완전한 그림을 얻을 수 있기 때문에 점점 인기를 얻고 있습니다. 최신 3차원 시각화 기술을 사용하면 공간의 어느 지점, 어느 각도에서나 지형을 "볼" 수 있고 지형 위를 "날아갈" 수도 있습니다.

정보시스템과 기술의 발달, 위성산업의 발달 이후 DEM 구축을 가능하게 하는 다양한 방법과 방법들이 등장하게 되었다. 수치 표고 모델을 구성하기 위해 데이터를 얻는 데는 근본적으로 다른 두 가지 방법이 있습니다.

첫 번째 방법은 원격탐사 방법과 사진측량법이다. DEM을 생성하는 이러한 방법에는 레이더 간섭계 방법이 포함됩니다. 이는 지구 표면에서 반사된 레이더 신호의 위상 성분을 사용하는 것을 기반으로 합니다. 간섭계 방법을 사용한 DEM 재구성의 정확도는 수 미터이며 지형의 특성과 신호 잡음 수준에 따라 다릅니다. 매끄러운 표면과 고품질 간섭도의 경우 릴리프 재구성의 정확도는 수십 센티미터에 이를 수 있습니다. 레이더 데이터를 입체적으로 처리하는 방법도 있습니다. 모듈이 작동하려면 서로 다른 빔 각도에서 촬영된 두 개의 레이더 이미지가 필요합니다. 입체 방법을 사용한 DEM 재구성의 정확도는 이미지의 공간 해상도 요소의 크기에 따라 달라집니다. ALS(공중 레이저 스캐닝) 기술은 도달하기 어려운 지역(습지 및 산림)에 대한 공간 및 기하학적 정보를 수집하는 가장 빠르고, 가장 완벽하며, 신뢰할 수 있는 방법입니다. 이 방법은 지형과 상황에 대한 정확하고 상세한 데이터를 제공합니다. 오늘날 VLS 기술을 사용하면 조사 지역의 지형, 식생 피복, 수로 및 모든 지상 물체에 대한 완전한 공간 및 기하학적 정보를 신속하게 얻을 수 있습니다.

두 번째 방법은 지형도에서 디지털화된 등고선을 보간하여 구호 모델을 구성하는 것입니다. 이 접근법 역시 새로운 것이 아니며, 나름의 장점과 장점이 있습니다. 약한 면. 단점은 노동 강도와 때로는 불충분하게 만족스러운 모델링 정확도를 포함합니다. 그러나 이러한 단점에도 불구하고 디지털화된 지형 자료는 앞으로 몇 년 동안 그러한 모델링을 위한 유일한 데이터 소스로 남을 것이라고 주장할 수 있습니다.

4개의 국가 및 글로벌 DEM

DEM 구축을 위한 데이터와 기술이 공개적으로 이용 가능해짐에 따라 많은 국가에서 국가의 개인적 필요에 따라 국가 구호 모델을 생성할 수 있게 되었으며, 이러한 국가의 예로는 미국, 캐나다, 이스라엘, 덴마크 및 기타 국가가 있습니다. 미국은 DEM의 생성과 사용에 있어 선두주자 중 하나입니다. 현재 미국의 국가 지형 매핑 서비스인 미국 지질조사국(U.S. Geological Survey)은 DEM(Digital Elevation Model) 형식을 나타내며 기술, 해상도 및 공간 범위가 서로 다른 5개의 데이터 세트를 생성합니다. 국가 DEM의 성공적인 경험의 또 다른 예는 덴마크 DEM입니다. 덴마크 최초의 디지털 표고 모델은 네트워크 번역가의 최적 배치 문제를 해결하기 위해 1985년에 만들어졌습니다. 이동통신. 표고 행렬 형태의 수치 표고 모델은 거의 모든 국가 및 지역 SID(공간정보 데이터)의 기본 공간 데이터 세트에 포함됩니다. 현재 기술 개발 수준에서 국가 DEM의 표고 그리드 피치는 5m에 이르며 유사한 공간 해상도를 가진 DEM은 완전히 준비되어 있거나 유럽 연합 및 미국과 같은 대규모 영토에 대해 가까운 미래에 준비될 것입니다. 우리나라에서 확립된 구호 세부 사항에 대한 제한의 편의성은 세계 시장에서 약 30m(1아크초)의 표고 격자 간격을 가진 자유롭게 배포된 글로벌 ASTGTM DEM을 구입할 수 있는 조건에서 사라집니다. 또한, 공개적으로 사용 가능한 DEM의 해상도는 꾸준히 증가할 것으로 예상됩니다. 문제에 대한 가능한 임시 해결책으로 가장 상세한 기본 DEM에 대한 비밀을 유지하고 기본 DEM을 기반으로 생성된 덜 상세한 DEM을 자유롭게 배포하는 것이 제안됩니다. 구호 표현의 정확성과 그것이 다루는 영역의 면적에 따라 DEM 개인 정보 보호 임계값을 점차적으로 줄입니다.

2. SRTM 데이터

SRTM(Radar Topographic Mission) - 최북단(>60), 최남단 위도(>54) 및 해양을 제외한 전 세계 대부분의 레이더 지형 측량을 2000년 2월 11일에 걸쳐 수행했습니다. 재사용 가능한 우주 왕복선의 특수 레이더 시스템. 2개의 레이더 센서인 SIR-C와 X-SAR를 통해 12테라바이트 이상의 데이터가 수집되었습니다. 이 기간 동안 레이더 간섭계라는 방법을 사용하여 지구 지형에 대한 막대한 양의 정보가 수집되었으며 그 처리는 오늘날까지 계속됩니다. 조사 결과 지구 표면의 85%에 해당하는 디지털 부조 모형이 탄생했다(그림 9). 그러나 이미 사용자는 일정량의 정보를 사용할 수 있습니다. SRTM은 NGA(국가지리공간정보국), NASA, ASI(이탈리아 우주국), 독일 우주센터가 주도하는 국제 프로젝트입니다.

쌀. 2.1. SRTM 조사에 의한 지구 영토 범위 계획.

1 버전 및 데이터 명명법

SRTM 데이터는 예비(2003년 버전 1)와 최종(2005년 2월 버전 2) 등 여러 버전으로 존재합니다. 최종 버전은 해안선과 수역을 강조하고 잘못된 값을 필터링하는 추가 처리를 거쳤습니다. 데이터는 셀 크기가 1아크초와 3아크초인 그리드 등 여러 버전으로 배포됩니다. 미국에서는 보다 정확한 1초 데이터(SRTM1)를 사용할 수 있으며, 나머지 지구 표면에서는 3초 데이터(SRTM3)만 사용할 수 있습니다. 데이터 파일은 1201의 행렬입니다. ´ 1201(또는 3601 ´ 1초 버전의 경우 3601) 다양한 매핑 프로그램 및 지리 정보 시스템으로 가져올 수 있는 값입니다. 또한 ARC GRID 파일로 배포되는 버전 3과 ARC ASCII 및 Geotiff 형식, 5개의 사각형이 있습니다. ´ WGS84 데이텀에서는 5입니다. 이러한 데이터는 CIAT가 원본 USGS/NASA 고도 데이터에서 매끄러운 지형 표면을 생성하고 원본 데이터가 누락된 영역을 보간하는 처리를 통해 얻은 것입니다.

데이터 명명법은 이러한 방식으로 생성되며 버전 1과 2의 데이터 스퀘어 이름은 왼쪽 하단 모서리의 좌표에 해당합니다. 예: N45E136, 여기서 N45는 북위 45도이고 E136은 동경 136도입니다. , 이름 파일의 문자 (n)과 (e)는 각각 북반구와 동반구를 나타냅니다. 처리된 버전(CGIAR)의 데이터 사각형 이름은 가로로 72제곱(360) 비율의 제곱 숫자에 해당합니다. /5) 및 수직으로 24개의 정사각형(120/5). 예: srtm_72_02.zip /맨 오른쪽, 상단 사각형 중 하나. 그리드 레이아웃을 사용하여 원하는 사각형을 결정할 수 있습니다(그림 11).

그림 2.1.1. SRTM4 적용 범위 다이어그램.

2 SRTM 데이터의 정확성 평가

3 x 3 크기의 셀 모서리 높이 값은 공개적으로 사용 가능합니다. 높이의 정확도는 16m 이상이라고 명시되어 있지만 이 값의 평가 유형은 평균, 최대, 제곱 평균입니다. 제곱 오차(RMS) - 설명되지 않습니다. 이는 정확성을 엄격하게 평가하기 위해 대략 동일한 적용 범위의 기준 높이 값이 필요하거나 획득 과정에 대한 엄격한 이론적 분석이 필요하기 때문에 놀라운 일이 아닙니다. 데이터 처리. 이와 관련하여 SRTM DEM의 정확성 분석은 세계 여러 나라의 두 개 이상의 과학자 팀에 의해 수행되었습니다. A.K. Corveula 및 I. Eviaka SRTM 높이는 평평한 지형의 경우 평균 2.9m, 언덕이 많은 지형의 경우 5.4m의 오류가 있으며, 이러한 오류의 상당 부분에는 체계적인 구성 요소가 포함됩니다. 연구 결과에 따르면 SRTM 높이 행렬은 1:50000 축척의 지형도에서 등고선을 구성하는 데 적합하지만 일부 지역에서는 SRTM 높이의 정확도가 대략적으로 지형도 축척에서 얻은 높이와 일치합니다. 1:100000이며 위성 이미지에서 정사사진 지도를 만드는 데에도 사용할 수 있습니다. 높은 해상도, 최저점에서 약간 벗어난 각도로 촬영되었습니다.

2.3 SRTM 데이터를 사용하여 응용 문제 해결

SRTM 데이터는 다양한 복잡성의 다양한 응용 문제를 해결할 수 있습니다. 예를 들어 정사 사진 지도 구성에 사용, 향후 지형 및 측지 작업의 복잡성 평가, 구현 계획, 종단면 위치 설계에 도움을 제공할 수 있습니다. SRTM 레이더 측량 결과로 얻은 지형 측량을 수행하기 전에도 지형 점의 표고 값을 사용하여 상세한 지형 및 측지 작업의 데이터가 없는 지역의 지형 기반을 업데이트할 수 있습니다. 이러한 유형의 데이터는 지표면 모델링을 위한 보편적인 소스로서 주로 수치 지형 모델 및 수치 지형 모델 구축을 위한 것이지만, 수치 지형 및 구호 모델 구축을 위한 표준 방법의 대안으로 SRTM 레이더 표고 데이터의 적용 가능성 문제, 우리의 의견으로는 당면한 작업, 릴리프의 특성 및 필요한 고도 참조 정확도에 따라 각 경우에 개별적으로 해결해야 합니다.

3. 지리이미지 생성 시 SRTM 적용

1 지리이미지의 개념

지리정보 매핑, 원격 감지 및 주변 세계를 이해하는 수단의 발전. 다양한 공간 범위와 해상도로 모든 규모와 범위의 사진 촬영이 지상과 지하, 바다 표면과 수중, 공중과 우주에서 수행됩니다. 수많은 지도, 사진 및 기타 유사한 모델은 지리이미지라는 하나의 일반 용어로 설명할 수 있습니다.

지리이미지는 지구 또는 행성의 물체 또는 프로세스에 대한 시공간적, 대규모, 일반화 모델을 그래픽 형식으로 표현한 것입니다.

지리 이미지는 지구 내부와 표면, 바다와 대기, 소아권, 사회 경제적 영역 및 상호 작용 영역을 나타냅니다.

지리 이미지는 세 가지 클래스로 나뉩니다.

평면 또는 2차원 - 지도, 계획, 아나모픽스, 사진, 사진 계획, 텔레비전, 스캐너, 레이더 및 기타 원격 이미지.

체적 또는 3차원 - 입체 그림, 부조 및 지형도, 입체, 블록, 홀로그램 모델.

동적 3차원 및 4차원 - 애니메이션, 지도 제작, 입체 지도 제작 영화, 영화 지도책, 가상 이미지.

그 중 다수가 실행에 들어갔고, 일부는 최근에 등장했으며, 다른 일부는 아직 개발 중입니다. 그래서 이번 과정에서 우리는 2차원 및 3차원 지리 이미지를 구축했습니다.

3.2 사라토프 지역의 디지털 구호 모델 구축

엥겔 지역

먼저 추가 처리 버전 2의 공개 SRTM 데이터를 네트워크의 모든 사용자에게 공개된 인터넷 포털에서 다운로드합니다(#"justify">그런 다음 다운로드한 조각을 Global Mapper 프로그램에서 열고 "파일" 기능을 선택합니다. 그런 다음 "래스터 및 고도 데이터 내보내기" - " Dem 내보내기"(그림 12), 이 일련의 작업은 다운로드한 데이터를 수직 매퍼 프로그램에서 읽을 수 있는 DEM 형식으로 변환하기 위해 수행되었습니다. 건설되다.

그림 3.2.1. Global Mapper 프로그램을 사용하여 파일을 DEM 형식으로 내보내기 [작성자 수행]

데이터를 내보낸 후 Vertical Mapper 프로그램을 엽니다. 추가 조치- 그리드 생성 - 그리드 가져오기(그림 13).

쌀. 3.2.2. Vertical Mapper 프로그램에서 그리드 모델을 생성합니다. [작성자 수행]

이러한 기능을 사용하여 저자가 사라토프 지역의 영토에 대한 DEM을 생성하고 등고선과 3차원 구호 모델을 생성하는 모든 작업을 수행하는 GRID 모델을 생성합니다.

결론

수치표고모델은 기복모델 구축 및 활용에 따른 문제점을 해결할 수 있다는 점에서 지리정보시스템에서 중요한 모델링 기능이다. 이러한 유형의 제품은 측량 시 실제 지형을 완전히 3차원으로 표시하므로 적용되는 많은 문제를 해결할 수 있습니다. 릴리프의 기하학적 매개변수 결정, 단면 프로파일 구성; 설계 및 측량 작업 수행; 지형 역학 모니터링. 또한, DEM은 3차원 이미지 형태로 영토를 시각화하는 데 널리 사용되며 이를 통해 가상 지형 모델(VTM)을 구축할 수 있는 기회를 제공합니다.

과정 작업 주제의 관련성은 디지털 형식의 구호 데이터에 대한 지리적 연구의 광범위한 필요성, 다양한 문제를 해결하는 데 지리 정보 기술의 역할 증가, 방법의 품질과 효율성을 향상시킬 필요성으로 인해 발생합니다. 수치표고모델(DEM)을 생성 및 사용하고 생성된 모델의 신뢰성을 보장합니다.

현재 디지털 표고 모델을 구성하기 위한 몇 가지 주요 데이터 소스가 있습니다. 이는 지형 지도에서 디지털화된 등고선을 보간하고 원격 감지 및 사진 측량 방법을 사용하는 것입니다. 원격탐사 방법은 지구의 위성 레이더 감지 데이터를 기반으로 구호를 구축하는 등 많은 지리적 문제를 해결하는 데 점점 더 큰 힘을 얻고 있습니다. 지구의 레이더 감지 제품 중 하나는 공개적으로 이용 가능하고 무료로 배포되는 SRTM(셔틀 레이더 지형 임무) 데이터입니다. 이 데이터는 90m의 모델 해상도로 전 세계 대부분에서 사용할 수 있습니다.

교과목을 작성하는 과정에서 사라토프(Saratov) 및 엥겔(Engel) 지역의 영토에 대한 디지털 구호 모델이 구축되어 건설 과제를 해결하고 SRTM 데이터를 사용하여 DEM을 생성할 수 있는 가능성을 입증했습니다.

구호 디지털 레이더 지리 이미지

사용된 소스 목록

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)는 콜로라도 주 골든이라는 도시의 이름을 따서 명명되었으며 1983년부터 과학적인 그래픽 패키지를 개발해 왔습니다. 같은 해에 출시된 첫 번째 소프트웨어 제품인 Golden Graphics System은 z=f(y,x)와 같은 2차원 함수로 설명되는 데이터 세트의 이미지를 처리하고 표시하도록 설계되었습니다. 그 후 이 패키지는 Surfer라는 이름을 받았고 오늘날까지 남아 있습니다. 그리고 2년 후, y=f(x)와 같은 데이터 세트 및 함수의 그래프를 처리하고 표시하도록 설계된 Grapher 패키지가 나타났습니다.

주로 지질학, 수문지질학과 같은 광범위한 지구과학 내에서 수학적 데이터 처리의 다양한 측면에 관련된 소련 전문가들 사이에서 80년대 후반에 매우 인기가 있었던(물론 불법 복사본의 형태로) 이러한 DOS 패키지가 있었습니다. 지진, 생태학, 기상학 및 기타 관련 분야.

동시에 우리는 DOS용 Surfer 4 패키지를 적극적으로 사용하기 시작했습니다. 특정 현장의 매우 특정한 문제를 해결하는 데 참여하고 최종 사용자를 위한 독립형 제품으로 Surfer를 사용하는 다른 부서(우리 연구소는 건설 엔지니어링 조사 분야의 연구를 수행함)의 동료와는 달리, 우리는 개발자로서 우리 프로그램에 이 패키지를 내장하여 사용할 수 있다는 점에 매료되었습니다.

아이디어는 매우 간단했습니다. Surfer는 대화형 및 배치 모드로 작업할 수 있었습니다. 특정 순서명령 및 정보 파일의 데이터를 기반으로 기능합니다. 프로그램에서 이러한 파일을 생성함으로써 외부 패키지가 필요한 작업을 수행하도록 할 수 있습니다. 동시에, 예를 들어 등고선 지도의 이미지를 보거나 인쇄하는 사용자는 자신이 다른 패키지로 작업하고 있다는 사실조차 의심하지 않았습니다.

전반적으로 우리는 Surfer를 정말 좋아했습니다. 우리는 여전히 이를 우수한 소프트웨어 제품의 전형적인 예라고 생각합니다. 편리하고 건축학적으로 복잡하지 않은 대화형 인터페이스, 프로그래머를 위한 개방적이고 이해하기 쉬운 인터페이스, 입증된 수학적 알고리즘, 매우 컴팩트한 코드, 적절한 리소스 요청. 요컨대, 미래의 사용자를 말이 아닌 행동으로 존중하는 것은 오늘날 대부분 사라졌지만 소프트웨어 제작 스타일이었습니다. (이 스타일이 Golden Software의 후속 개발에서 유지된 것을 매우 기쁘게 생각합니다.)

1994년 인디애나폴리스에서 열린 분석적 지구 여과 모델에 관한 국제 회의에서 들었던 버전에 따르면, Surfer의 저자이자 회사의 창립자는 미국 대학 중 한 곳에서 수리지질학을 전공하는 대학원생이었습니다. 회사 제품의 "지질학적" 뿌리는 거의 분명한 사실인 것 같습니다.

사실 황금의 도시는 작고 용감합니다. 여기에는 유명한 지구과학 교육 센터인 콜로라도 광산 학교(Colorado School of Mines)와 그 자회사인 국제 지하수 모델링 센터(International Ground Water Modeling Center)가 있으며, 이 센터에서는 수문지질학 프로그램(독립 개발자가 제공하는 프로그램 포함)을 작성, 테스트 및 보급합니다.

시간이 흐르고 있지만 매우 치열한 경쟁에도 불구하고 Golden Software 패키지(주로 Surfer)는 미국과 기타 국가 모두에서 계속 인기를 유지하고 있습니다. 이에 대한 링크는 거의 모든 과학 출판물이나 수치 모델링 및 실험 데이터 처리와 관련된 소프트웨어 제품에서 사용할 수 있습니다.

1990년에 회사는 DOS 버전 개발을 중단하고 Windows용 소프트웨어 제품 개발 시작을 발표했습니다. 1991년에 새로운 MapViewer 패키지(지리적으로 분산된 수치 정보를 분석 및 시각화하고 유용한 주제도를 구성하는 도구 - 주제별 매핑 소프트웨어)가 등장한 후 이미 알려진 패키지의 Windows 버전이 출시되었습니다(1993년 - Grapher 1.0 및 1994년). - 서퍼 5.0. 1996년에는 또 다른 신제품인 Didger(디지털화)가 출시되었습니다. 그래픽 정보) 이는 다른 Golden Software 프로그램의 기능을 매우 성공적으로 보완했습니다.

그러나 여기서는 DOS 버전 개발을 중단한 후 회사가 1995년까지 라이센스 사본 판매, 컨설팅 등을 계속 지원했다는 점을 강조해야 합니다. 그리고 "당신이 가지고 있는 것을 가져가라"라는 원칙에 따라 일하지 않는 것은 오늘날에는 드물다는 데 동의해야 합니다.

전반적으로 Golden Software는 글로벌 컴퓨터 시장이라는 "생태적 틈새 시장"에서 소프트웨어 제품을 개발하고 판매하는 소규모 회사의 지속 가능한 위치를 보여주는 매우 유익한 예입니다.

더욱이, "모든 것"을 수행하는 것처럼 보이는 강력한 시스템(예: 지도 제작 정보 처리 기능을 갖춘 스프레드시트 또는 GIS에 그래픽 도구 포함)의 출현은 다음과 같은 입장을 흔들리지 않았다는 점에 유의해야 합니다. 작은 전문 소프트웨어 패키지. 이러한 전문 소프트웨어는 기능과 사용 편의성 측면에서 대규모 통합 시스템을 훨씬 능가합니다. 마지막 장점은 프리젠테이션 그래픽 형식으로 연구 결과를 생성할 때뿐만 아니라 방대한 양의 실험 데이터를 분석할 때 특히 중요합니다. 여기에 컴퓨터 성능과 가격 측면에서 그러한 프로그램에 대한 보다 적당한 요구 사항이 추가되어야 합니다.

Golden Software는 현재 Windows 95/98/NT용 네 가지 제품(Surfer 6.0, Grapher 2.0, MapViewer 3.0 및 Didger 1.0)을 제공합니다. 이것이 바로 우리 리뷰에서 이야기할 내용입니다.

Surfer 패키지 - 2차원 함수 처리 및 시각화

Windows 3.x용 Surfer 5.0은 1994년에 출시되었습니다. 1년 후, Windows 95 출시와 동시에 Surfer 6.0이 출시되었습니다. 이 버전은 32비트에서 작동하는 두 가지 버전으로 제공되었습니다. 윈도우 환경 NT, Windows 95 및 Windows 3.1용 16비트. 패키지를 설치할 때 사용자는 원하는 프로그램 버전을 직접 선택하거나 이를 설치 프로그램에 맡길 수 있습니다. 설치 프로그램은 시스템 구성을 결정하고 자동으로 버전을 선택합니다. 패키지에 대해 다음과 같이 설명하겠습니다. 먼저 버전 5.0의 기능에 대해 설명한 다음 Surfer 6.0의 혁신에 대해 설명합니다.

Surfer의 주요 목적은 z=f(x, y)와 같은 함수로 설명되는 2차원 데이터 세트를 처리하고 시각화하는 것입니다. 패키지 작업 논리는 세 가지 주요 기능 블록의 형태로 표현될 수 있습니다. a) 디지털 표면 모델의 구성; b) 디지털 표면 모델을 사용한 보조 작업; c) 표면 시각화.

디지털 표면 모델의 구축

그래픽 데이터 시각화의 모든 인상적에도 불구하고 이러한 패키지의 하이라이트는 물론 여기에 구현된 수학적 장치입니다. 사실은 "데이터 변환의 기본 방법은 무엇이며 이러한 모든 변환의 신뢰성에 대한 평가는 어디에서 볼 수 있습니까?"라는 질문에 대한 명확한 대답을 얻지 못한 채 사용자(이 경우에는 과학자)는 더 이상 프로그램의 다른 모든 이점에 관심이 없을 수도 있습니다.

디지털 표면 모델은 전통적으로 직사각형 정규 격자의 노드 값으로 표현되며, 그 불연속성은 해결하려는 특정 문제에 따라 결정됩니다. 이러한 값을 저장하기 위해 Surfer는 오랫동안 수학적 모델링 패키지의 일종의 표준이 되어온 자체 GRD 파일(바이너리 또는 텍스트 형식)을 사용합니다.

원칙적으로 그리드 노드에서 값을 얻는 데는 세 가지 가능한 옵션이 있습니다. 모두 패키지에 구현되어 있습니다.

영역의 임의 지점(불규칙한 격자의 노드)에 지정된 초기 데이터에 따라 2차원 함수에 대한 보간 알고리즘을 사용합니다.
사용자가 명시적으로 지정한 함수의 값을 계산하는 단계; 패키지에는 삼각법, 베셀, 지수, 통계 및 기타 기능(그림 1) 등 상당히 광범위한 기능이 포함되어 있습니다.
예를 들어 그리드의 불연속성을 변경할 때 하나의 일반 그리드에서 다른 그리드로 전환합니다(여기서는 하나의 매끄러운 표면에서 다른 매끄러운 표면으로 전환이 수행되는 것으로 간주되기 때문에 일반적으로 매우 간단한 보간 및 평활화 알고리즘이 사용됩니다) .

또한, 예를 들어 수치 모델링의 결과로 사용자가 얻은 기성 디지털 표면 모델을 사용할 수도 있습니다(이는 Surfer 패키지를 포스트 프로세서로 사용하는 데 매우 일반적인 옵션입니다).

그리드 모델을 얻기 위한 첫 번째 옵션은 실제 문제에서 가장 자주 발견되며, 패키지의 "비장의 카드"인 불규칙한 그리드에서 일반 그리드로 이동할 때 2차원 함수를 보간하는 알고리즘입니다.

사실 이산된 지점의 값을 표면으로 전달하는 절차는 사소하지 않고 모호합니다. 다양한 작업과 데이터 유형에 대해 다양한 알고리즘이 필요합니다(또는 "필수"가 아니라 "더 적합"합니다. 원칙적으로 100% 적합한 것은 없기 때문입니다). 따라서 2차원 함수를 보간하기 위한 프로그램의 효율성(이는 1차원 함수의 문제에도 적용되지만 2차원 함수의 경우 모든 것이 훨씬 더 복잡하고 다양함)은 다음 측면에 의해 결정됩니다.

다양한 보간 방법 세트;
이러한 방법의 다양한 매개변수를 제어할 수 있는 연구자의 능력;
건설된 표면의 정확성과 신뢰성을 평가하기 위한 수단의 가용성;
결과를 명확히 할 수 있는 기회 개인적인 경험전문가는 원본 데이터에 반영할 수 없는 다양한 추가 요소를 고려합니다.

Surfer 5.0은 사용자에게 크리깅(Kriging), 역 거리(Inverse Distance), 최소 곡률(Minimum Curvature), 방사형 기초 함수(Radial Basis Functions), 다항식 회귀(Polynomial Regression), 역 거리 방법과 스플라인을 결합한 셰퍼드 방법(Shepard's Method) 및 삼각측량(Triangulation)이라는 7가지 보간 알고리즘을 제공합니다. 이제 모든 크기의 X, Y, Z 데이터 세트 파일에서 일반 메시 계산을 수행할 수 있으며 메시 자체의 크기는 10,000 x 10,000 노드가 될 수 있습니다.

보간 방법의 수가 증가하면 해결해야 할 문제의 범위가 크게 확장될 수 있습니다. 특히 삼각측량(Triangulation) 방식을 이용하면 초기 데이터(예를 들어 측지측량 데이터에 따른 지표면)의 정확한 값을 이용하여 지표면을 구축할 수 있고, 다항회귀(Polynomial Regression) 알고리즘을 이용하면 지표면의 추세를 분석할 수 있다. 표면.

동시에 사용자 측에서는 보간 방법을 제어할 수 있는 충분한 기회가 제공됩니다. 특히, 실험 데이터 처리에서 가장 널리 사용되는 지리통계학적 Kricking 방법에는 이제 다음을 사용할 가능성이 포함됩니다. 다양한 모델드리프트가 있는 알고리즘의 변형을 사용하고 이방성을 고려한 베리오그램. 표면과 그 이미지를 계산할 때 임의 구성 영역의 경계를 설정할 수도 있습니다(그림 2).

게다가 내장되어 있는 그래픽 편집기그리드 영역 데이터 값을 입력하고 수정하는 동안 사용자는 등고선 지도의 변경 형태로 자신의 작업 결과를 즉시 볼 수 있습니다(그림 3). 일반적으로 정확한 설명으로 설명할 수 없는 전체 문제 종류(특히 자연 데이터 설명과 관련된 문제)에 대해 수학적 모델, 이 기능은 종종 단순히 필요한 경우가 많습니다.

데이터 입력은 [.DAT](Golden Software Data), [.SLK](Microsoft SYLK), [.BNA](Atlas Boundary) 또는 일반 ASCII 텍스트 파일은 물론 Excel [.XLS] 스프레드시트에서도 수행됩니다. 로터스 [.WK1, .WKS]. 패키지에 내장된 스프레드시트를 사용하여 소스 정보를 입력하거나 편집할 수도 있으며, 사용자 정의 방정식을 사용한 정렬 및 숫자 변환과 같은 추가 데이터 작업도 가능합니다.

표면을 사용한 보조 작업

Windows용 Surfer는 표면을 변환하고 이를 사용한 다양한 작업을 위한 대규모 추가 도구 세트를 구현합니다.

두 표면 사이의 부피를 계산합니다.
하나의 일반 그리드에서 다른 그리드로 전환;
행렬과 수학적 연산을 사용한 표면 변환;
표면 해부(프로파일 계산);
표면적 계산;
매트릭스 또는 스플라인 방법을 사용하여 표면을 매끄럽게 합니다.
파일 형식 변환;
다른 여러 기능.

보간 품질은 결과 표면과 원래 점 값의 편차에 대한 통계적 평가를 사용하여 평가할 수 있습니다. 또한 사용자 정의 함수 표현식 사용을 포함하여 모든 데이터 하위 집합에 대해 통계 계산 또는 수학적 변환을 수행할 수 있습니다.

표면 이미지 시각화

표면은 등고선 지도 또는 표면의 3차원 이미지라는 두 가지 형태로 그래픽으로 표현될 수 있습니다. 동시에 Surfer의 작업은 다음과 같은 구성 원칙을 기반으로 합니다.

여러 개의 투명 및 불투명 그래픽 레이어를 오버레이하여 이미지를 얻는 단계;
다른 응용 프로그램에서 얻은 이미지를 포함하여 완성된 이미지 가져오기
특별한 그리기 도구를 사용하고 텍스트 정보와 수식을 적용하여 새 이미지를 만들고 기존 이미지를 편집합니다.

다중 창 인터페이스를 사용하면 가장 편리한 작동 모드를 선택할 수 있습니다. 특히 스프레드시트 형태의 수치 데이터와 이를 기반으로 한 지도, 그리고 배경 정보~에서 텍스트 파일(그림 4).

Surfer 5.0은 다음 지도 유형을 주요 시각적 요소로 사용합니다.

등고선 지도. 등각선, 축, 프레임, 표시, 범례 등의 표시 모드를 제어하는 이미 전통적인 수단 외에도 개별 영역을 색상이나 다양한 패턴으로 채워 지도를 생성하는 기능이 구현됩니다(그림 5). 또한 평면 지도 이미지를 회전하고 기울일 수 있으며 X축과 Y축을 따라 독립적인 크기 조정을 사용할 수 있습니다.
표면의 3차원 이미지(3D 표면 맵)입니다. 이러한 지도는 다양한 유형의 투영을 사용하며 간단한 그래픽 인터페이스를 사용하여 이미지를 회전하고 기울일 수 있습니다. 또한 절단선과 등각선을 그리고(그림 6) X, Y, Z 축을 따라 독립적인 크기 조정을 설정하고 표면의 개별 그리드 요소를 색상이나 패턴으로 채울 수도 있습니다.
초기 데이터 맵(포스트 맵). 이러한 지도는 포인트 데이터를 특수 기호 및 텍스트 라벨 형태로 표시하는 데 사용됩니다. 이 경우 한 점의 수치를 표시하기 위해서는 기호의 크기(선형 또는 2차 종속성)를 제어하거나 데이터 범위에 따라 다른 기호를 사용할 수 있습니다(그림 7). 여러 파일을 사용하여 하나의 지도를 구성할 수 있습니다.
기본 지도. 이는 다양한 그래픽 형식의 파일을 가져와서 얻은 거의 모든 평면 이미지일 수 있습니다: AutoCAD [.DXF], DOS Surfer [.BLN, .PLT], Atlas Boundary [.BNA], Golden Software MapViewer [.GSB], Windows Metafile [ .WMF], USGS 디지털 선 그래프 [.LGO], 비트맵 그래픽 [.TIF], [.BMP], [.PCX], [.GIF], [.JPG], [.DCX], [.TGA] 및 다른 사람들. 이러한 지도는 단순히 이미지를 표시하는 데 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 예를 들어 일부 영역을 공백으로 표시하는 데에도 사용할 수 있습니다. 또한 원하는 경우 표면 계산, 변환, 해부 등을 수행할 때 이러한 맵을 사용하여 경계를 얻을 수 있습니다.

이러한 주요 유형의 지도와 한 페이지의 다양한 배치를 오버레이하기 위한 다양한 옵션을 사용하면 복잡한 객체와 프로세스를 표현하기 위한 다양한 옵션을 얻을 수 있습니다. 특히, 여러 매개변수의 분포를 결합한 이미지를 통해 복잡한 지도에 대한 다양한 옵션을 한 번에 얻는 것이 매우 쉽습니다(그림 8). 사용자는 Surfer 자체에 내장된 그리기 도구를 사용하여 모든 유형의 지도를 편집할 수 있습니다.

여러 개의 지도를 3차원 '선반' 형태로 제시하는 것도 분석에 매우 효과적이고 편리합니다. 또한 이는 동일한 데이터 세트의 다른 표현(예: 3차원 이미지와 색상 등치선 맵: 그림 9)이거나 일련의 다른 세트(예: 하나의 매개변수의 면적 분포)일 수 있습니다. 다른 시간이나 여러 다른 매개변수에서 발생합니다(그림 10).

이러한 모든 이미지 표현 기능은 결과 표면의 모양에 대한 다양한 보간 방법이나 개별 매개변수의 영향을 비교 분석하는 데 매우 유용할 수 있습니다(그림 11).

이와 별도로 러시아어 글꼴 사용 문제도 해결해야 합니다. 사실 패키지와 함께 제공되는 SYM 글꼴은 물론 Russified가 아니므로 Windows TrueType 글꼴을 사용해야 합니다. 그러나 일부 이미지 출력 모드에는 적합하지 않습니다. 예를 들어 텍스트가 비스듬히 표시되면 문자가 인식할 수 없을 정도로 왜곡되는 경우가 있습니다. 이 경우 단일 라인 디자인의 SYM 벡터 글꼴을 사용하는 것이 더 좋으며(항상 명확하게 표시됨) 라틴 글꼴만 완성된 형태로 사용할 수 있습니다. 그러나 이 문제에 대한 매우 간단한 해결책이 있습니다.

Surfer의 DOS 버전에는 특수 유틸리티 ALTERSYM을 사용하여 자신만의 SYM 글꼴 세트를 만들 수 있습니다(안타깝게도 Windows 버전에서는 사라져 DOS 버전을 사용할 수 있습니다). 하지만 기본 문자 집합(ASCII 코드 32-127)만 생성하고 편집할 수 있습니다. 우리는 DOS 버전에서 이 문제를 다음과 같은 방법으로 해결했습니다. 우리는 VIEW 및 PLOT 출력 모듈이 완벽하게 작동하는 ALTERSYM 프로그램으로 생성된 빈 파일에서 완전한 기호 세트(1-255)를 생성하는 유틸리티를 작성했습니다. 이 접근 방식은 Windows 버전의 Surfer에 매우 적합합니다.

결과 그래픽 이미지는 Windows에서 지원하는 모든 인쇄 장치로 출력하거나 AutoCAD [.DXF], Windows 메타파일 [.WMF], Windows 클립보드 [.CLP] 및 HP 그래픽 언어 [. .HPGL] 및 캡슐화된 PostScript [.EPS]. Windows 클립보드를 통해 다른 Windows 응용 프로그램과의 양방향 데이터 및 그래픽 교환도 수행할 수 있습니다. 또한, Surfer에서 준비된 그래픽 이미지를 MapViewer 패키지로 내보내고 해당 패키지에 해당 지역의 지도를 오버레이하고 특정 지역에서 이 매개변수의 분포 지도를 얻을 수 있습니다(그림 12 및 ).

매크로 패키지 제어

Surfer 5.0은 1994년에 만들어졌으며 거의 동시에 사무실 패키지 마이크로 소프트 오피스 4.0에서는 OLE 2.0 자동화 메커니즘(현재 ActiveX라고 함)에 대한 지원을 기반으로 개체 구성 요소 모델이 구현되었습니다. 이를 통해 복잡한 데이터 처리 및 모델링 시스템에서 Surfer를 ActiveX 서버로 통합할 수 있습니다.

이 메커니즘을 지원하는 모든 언어(예: Visual Basic, C++ 또는 비주얼 베이직응용 프로그램의 경우) Surfer용 제어 매크로 파일을 작성할 수 있습니다. 특히 매크로 파일 세트를 사용하면 자주 반복되는 일부 작업을 자동으로 수행할 수 있습니다. 또는 자동 데이터 처리 및 시각화를 위해 응용 프로그램 계산 프로그램을 실행하는 동안 이러한 파일이 생성될 수 있습니다.

예를 들어, VB로 작성된 다음 함수는 등고선 지도를 생성하고 해당 이미지를 "Sheet1"이라는 스프레드시트에 삽입합니다.

함수 MakeMap();
Surf 변수를 객체로 정의합니다. Dim Surf를 객체로 정의합니다.
Surf 변수와 Surfer 프로그램 간의 매핑 설정 Set Surf = CreatObject("Surfer.App") GrdFile$ = "c:\winsurf\demogrid.grd";
GRD 파일명을 입력하세요.
Surfer 패키지 Surf.MapCountour(GrdFile$)에 의한 매크로 명령 실행;
등고선 지도 만들기 Surf.Select;
이미지 선택 Surf.EditCopy;
선택한 이미지를 클립보드에 복사합니다.
이는 이미 Excel 명령입니다. 클립보드의 이미지를 Sheet1 Worksheets("Sheet1").Picture.Paste End Function 테이블의 현재 위치에 붙여넣습니다.

이 절차의 의미는 매우 명확합니다. 먼저, Surf 변수를 객체로 정의하고 Surfer 패키지(Surfer.App)에 할당합니다. 다음은 VBA가 이미 ActiveX 메커니즘을 통해 실행되는 Surfer 함수(해당 이름은 사용자가 대화 상자 모드에서 선택하는 명령에 해당)에 대한 호출로 해석하는 명령입니다.

또한 Surfer 패키지에는 자체 매크로 언어가 있는데 이는 실제로 VBA 유형이며 특수 프로그램 SG Scripter(GSMAC.EXE 파일)에서 제어 쿼리를 작성하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 이러한 간단한 프로그램을 사용하면 7가지 보간 방법을 모두 사용하여 한 소스 데이터 세트에 대한 등고선 지도를 자동으로 구성하는 매크로를 구현할 수 있습니다.

Surfer 객체 생성 Set Surf = CreateObject("Surfer.App");
각 보간법을 이용하여 지도를 구축하는 단계;
소스 데이터 파일 DEMOGRID.DAT의 경우 방법 = 0 ~ 6;
새 도면 문서 열기 Surf.FileNew();
현재 보간법에 의한 GRD 파일 계산 If Surf.GridData("DEMOGRID.DAT", GridMethod= Method,_ OutGrid="SAMPLE") = 0 Then End;
등각선 지도 구성 Surf.MapContour(“SAMPLE”) = 0이면 다음을 종료합니다.

출시 날짜 자동 모드 GS Scripter로 작성된 프로그램으로 제공되는 유사한 작업은 명령줄에서 실행할 수 있습니다.

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

또는 SHELL 명령을 사용하는 모든 응용 프로그램에서:

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

(/x 키는 task.bas 프로그램의 자동 실행이 필요함을 나타냅니다).

GS Scripter는 ActiveX를 지원하는 다른 프로그램(예: MS Office 작업)을 제어하는 데에도 사용할 수 있습니다.

Surfer 6.0의 새로운 기능

이미 말했듯이 Surfer 6.0은 16비트 및 32비트 버전으로 제공됩니다. 그러나 이 외에도 몇 가지 유용한 기능 확장이 나타났습니다. 우선, 평면 이미지를 구성할 때 이미지 맵과 음영 기복 맵이라는 두 가지 유형의 배경 맵을 더 사용할 수 있다는 점에 유의해야 합니다.

이미지 맵에 내장된 그리기 도구를 사용하면 색상 맵을 매우 간단하고 빠르게 만들 수 있습니다. 이 경우 사용자가 만든 색상 조합을 사용하는 등 다양한 색상의 이미지 채우기를 사용할 수 있습니다.

그러나 특히 인상적인 것은 Shaded Relief Map의 기능으로, Surfer 환경에서 직접 고품질 사진과 같은 이미지를 얻을 수 있으며(그림 14), 등고선 지도와 함께 사용하거나 독립적으로 사용할 수 있습니다. . 이를 통해 사용자는 광원 위치, 상대적인 기울기 그라데이션, 음영 유형 및 색상을 포함하여 가장 표현력이 풍부한 이미지를 만드는 데 필요한 모든 매개변수를 제어할 수 있습니다. 또한 패키지 사용자는 데이터를 시각화하고 다양한 이미지를 한 화면에 배열할 수 있는 기회가 더 많아졌습니다(그림 15).

디지털 표면 처리 시 보조 작업 세트가 확장되었습니다. 새로운 그리드 미적분 기능을 사용하면 표면의 특정 지점에서 뷰의 기울기, 곡률 및 수평선을 결정할 수 있을 뿐만 아니라 푸리에 함수 및 스펙트럼 분석을 위한 1차 및 2차 도함수를 계산할 수 있습니다. 그리고 추가 그리드 유틸리티 도구를 사용하면 GRD 파일(일반 그리드 노드에 값을 저장하는 형식)의 데이터를 변환, 이동, 크기 조정, 회전 및 미러링할 수 있습니다. 그런 다음 열과 열의 수 또는 단순히 임의의 그리드 노드를 기준으로 데이터 세트의 하위 집합을 선택할 수 있습니다.

표면을 구성하기 위한 수학적 장치의 관점에서 보면 또 다른 보간 알고리즘(Nearest Neighbor)과 500개 이상의 결과 조합을 생성할 수 있는 세 가지 수준의 배리오그램 중첩을 구현하는 것이 매우 중요해 보입니다.

다양한 유형의 지도(Contour Map, Shaded Relief Map, Post Map, Image Map)를 기반으로 기존에 생성된 이미지를 기존 지도에 새로운 GRD 파일로 대체하여 템플릿으로 사용할 수 있습니다. 또한 이제 서로 다른 지도의 여러 레이어를 하나의 이미지로 결합한 후 이를 원래 요소로 분리하고 새로운 데이터를 기반으로 다시 만들 수 있습니다.

순수한 서비스 기능 중에서 경계선과 임의 지점의 디지털화 데이터를 화면에서 직접 ASCII 파일에 입력하는 기능과 다양한 유형의 Post Map 지점에 대한 범례를 자동으로 생성하는 기능을 강조해야 합니다. 이제 디지털 표고 모델(DEM) 파일을 인터넷(또는 기타 정보 소스)에서 수치 표면 모델로 직접 가져올 수 있습니다. 마지막으로 새로운 데이터 내보내기 형식을 사용하면 지도 이미지를 거의 모든 래스터 형식(PCX, GIF, TIF, BMP, TGA, JPG 등)으로 저장할 수 있습니다.

계속됩니다

컴퓨터프레스 2'1999

연방 교육 기관 주 교육 기관

고등 전문 교육 "보로네시 주립대학교"

K.Yu. 실킨

지리정보 시스템

골든 소프트웨어 서퍼 8

대학을 위한 교육 및 방법론 매뉴얼

보로네시 주립대학교 출판 및 인쇄 센터

평론가 I.Yu. 안토노바

교육 매뉴얼은 Golden Software Surfer 8 지리 정보 시스템의 주요 기능을 설명합니다. 독자들은 이 시스템의 기초가 되는 이론적 요점을 연구하고 이를 실제로 실제로 적용하도록 초대됩니다. 이 매뉴얼의 도움으로 불균일하게 분포된 데이터에서 수치 표면 모델로 전환하는 방법, 다양한 유형의 지도를 구축하고 데이터를 추출하는 방법을 배울 수 있습니다. 추가 정보, 이미지를 시각적으로 분석하는 동안에는 명확하지 않습니다.

교육 및 방법론 매뉴얼은 보로네시 주립대학교 지질학부 지구물리학과에서 준비되었습니다.

전문 분야: 020302 – 지구물리학


소개........................................
기본 개념...................................
I. SURFER 작업의 기본.................................
I.1. 서퍼의 첫 시작 .............................................. ..... ..........................
I.2. 플롯 문서 모드 .............................................. ...... ............................
I.3. XYZ 데이터 생성 ............................................. ..... ..........................
I.3.A. XYZ 데이터가 포함된 기존 파일 열기......
I.3.B. XYZ 데이터로 새 파일 만들기.................................................. .........
I.3.C. XYZ 데이터가 포함된 파일 저장.................................................. ........
I.4. 와 함께 그리드 파일 생성.................................................................
II. 그리드 생성하기.................................................. .... .............
II.1. 등고선 지도 ................................................. ....................................
II.1.A. 등고선 지도 만들기.................................................. ..................... ..........
II.1.B. 지도 저장하기................................................................. ......... .................
II.1.C. 개체 관리자 사용.................................................. ..........
II.1.D. 등고선 레벨 변경..................................................... .......... ......
II.1.E. 등고선 매개변수 변경.................................................. .....
II.1.F. 윤곽선 사이에 색상 채우기 추가........
II.1.G. 개요 레이블 추가, 제거 또는 이동........
II.1.H. 축 매개변수 변경................................................................. ................... ........
II.2. 프레임 맵 ................................................. ... ...................................
II.3. 도형 지도 ................................................. ... ....................................
II.4. 에게 섀도우 릴리프를 사용한 예술.................................................................
II.5. 벡터 지도 ................................................. ... ...................................
II.6. 티 차원 표면....................................................................
II.7. 티 포인트 카드 및 오버레이...................................................................
II.7.A. 도트 맵 만들기.................................................. .....................................
II.7.B. 오버레이 생성........................................................... .... .................
II.7.C. 오버레이의 포인트 맵에 레이블 추가.................................................. .........

III. 래스터 지도의 디지털화.................................................................. ...... ..........
III.1. 지도 만들기 - 기본 ............................................ ........ ................
III.2. 지도의 디지털화 - 기본 ............................................. ........................
IV. 그리드의 구성.......................................................................... .... ..........................
IV.1. 에 대한 그리드 구성 방법의 개요....................................................
IV.2. 와 함께 그리드 파일 생성..............................................................
IV.3. 와 함께 메쉬 다림질하기............................................................................
IV.3.A. 스플라인 스무딩.................................................. ... ..........
IV.3.B. 저역 통과 공간 필터링..................................................
IV.4. 피 기능별 그리드 구성.........................................................
IV.5. 중 수학적 변형...................................................
IV.6. 중 수학적 미적분학..........................................................
IV.7. 비 메쉬 랜딩.........................................................................
IV.8. 피 프로필 라인의 건설..............................................................
V. 적용 분야................................................................. .... ............................................. .
V.1. 작동 .......................................................... .... ............................................. ..........
V.1.A. 산술 연산................................................................. ... .......
V.1.B. 논리 연산........................................................... ... ...............
V.2. 와 함께 표준 기능........................................................................
V.2.A. 수학 함수................................................................. ... ..........
V.2.B. 보조 기능.......................................................... ........
V.2.C. 통계 기능................................................................. ... ............
V.3. 피 기능 사용 예....................................................

소개

Golden Software Surfer 8 지리 정보 시스템은 현재 두 가지 변수의 기능을 도표화하는 업계 표준입니다. 지구물리학 업계에서 일상적인 매핑 작업에 Surfer를 사용하지 않는 기업은 거의 없습니다. 특히 Surfer를 사용하면 등고선(등고선 지도)으로 지도가 생성되는 경우가 많습니다.

이 프로그램의 탁월한 장점은 보간 알고리즘이 내장되어 있다는 것입니다. 이를 통해 공간에 고르지 않게 분포된 데이터를 사용하여 최고 품질의 디지털 표면 모델을 만들 수 있습니다. 가장 일반적으로 사용되는 방법인 Kriege는 모든 지구과학의 데이터를 표현하는 데 이상적입니다.

그러나 이 프로그램에 대한 문헌은 없으며 Surfer의 내장 도움말은 다음 언어로 작성되었습니다. 영어. 이와 관련하여 대부분의 사용자는 시행착오를 통해 스스로 마스터합니다. 이 접근 방식을 사용하면 프로그램 전체 기능의 절반에 대해 충분한 수준을 알 수 없습니다.

지구물리학을 전공하는 학생들을 위해 본격적이면서도 간결한 Surfer 매뉴얼을 작성해야 할 필요성이 오랫동안 매우 시급해졌습니다. 제안된 작업은 현재 Surfer 주변에서 관찰되는 공백을 채우려는 시도입니다.

매뉴얼에는 프로그램을 익히는 데 필요한 이론적 자료가 포함되어 있습니다. 실무적인 업무독립적인 구현을 위해.

저자는 자신의 경험을 바탕으로 매뉴얼을 테스트하고 사용하기 더 편리하게 만드는 데 도움을 준 보로네시 주립대학교 지질학 학부(2002-2003)의 지구물리학 학생들에게 감사드립니다. T.V. 아가포노프, A.P. 보로닌, D.V. 드미트리에프체바, S.I. 코그테프, S.N. 로디나, A.S. 시르니코바, T.N. 트레팔리나, T.A. 체보타레프, S.P. Shatskikh 및 T.B. 간행물 준비에 도움을 주신 Silkin님.

기본 개념

콜로라도에 위치한 Golden이라는 도시의 이름을 딴 소규모 미국 회사인 Golden Software는 1983년부터 존재해 왔으며 과학적인 그래픽 패키지를 개발해 왔습니다. 같은 해에 출시된 첫 번째 소프트웨어 제품인 Golden Graphics System은 z =f(y,x)와 같은 2차원 함수로 설명되는 데이터 세트의 이미지를 처리하고 표시하도록 설계되었습니다. 이후 이 패키지는 Surfer라고 불렸습니다. Surfer의 저자이자 회사의 창립자는 미국 대학의 대학원생 수문지질학자였습니다.

다소 치열한 경쟁에도 불구하고 Golden Software의 프로그램(주로 Surfer)은 미국과 기타 국가에서 계속해서 큰 인기를 얻고 있습니다. 이에 대한 링크는 거의 모든 과학 출판물이나 수치 모델링 및 실험 데이터 처리와 관련된 소프트웨어 제품에서 사용할 수 있습니다.

패키지 작업 논리는 세 가지 주요 기능 블록 형태로 표현될 수 있습니다.

1) 디지털 표면 모델의 구성;

2) 디지털 표면 모델을 사용한 보조 작업;

3) 표면 시각화.

디지털 표면 모델은 전통적으로 직사각형 정규 격자의 노드 값으로 표현되며, 그 불연속성은 해결하려는 특정 문제에 따라 결정됩니다. 이러한 값을 저장하기 위해 Surfer는 오랫동안 수학적 모델링 패키지의 표준이 되어온 자체 GRD 파일(바이너리 또는 텍스트 형식)을 사용합니다.

그리드 노드에서 값을 얻는 데는 세 가지 옵션이 있습니다.

1) 영역의 임의 지점(불규칙한 격자의 노드)에 지정된 초기 데이터에 따라 2차원 함수에 대한 보간 알고리즘을 사용합니다.

2) 사용자가 명시적으로 지정한 함수의 값을 계산합니다. Surfer 프로그램에는 삼각법, 베셀, 지수, 통계 등 상당히 다양한 기능이 포함되어 있습니다.

3) 예를 들어 그리드의 불연속성을 변경할 때 하나의 일반 그리드에서 다른 그리드로 전환합니다(여기서는 하나의 매끄러운 표면에서 다른 매끄러운 표면으로 전환이 수행되는 것으로 간주되기 때문에 일반적으로 매우 간단한 보간 및 평활화 알고리즘이 사용됩니다) .

또한, 예를 들어 수치 모델링의 결과로 사용자가 얻은 기성 디지털 표면 모델을 사용할 수도 있습니다.

Surfer 패키지는 사용자에게 다음과 같은 여러 보간 알고리즘을 제공합니다. 역방향 거리 정도(역

거듭제곱까지의 거리), 최소 곡률, 반경

방사형 기초 함수, 다항식 회귀, 수정된 셰퍼드 방법, 삼각분할 ) 등. 일반 그리드의 계산은 모든 크기의 X, Y, Z 데이터 세트 파일에 대해 수행될 수 있으며 그리드 자체의 크기는 10,000 x 10,000 노드일 수 있습니다.

동시에 사용자 측에서는 보간 방법을 제어할 수 있는 충분한 기회가 제공됩니다. 특히, 실험 데이터 처리에 가장 널리 사용되는 Krige 지리통계 방법에는 다양한 배리오그램 모델 사용, 드리프트가 있는 알고리즘 변형 사용, 이방성 고려 등이 포함됩니다. 표면과 해당 이미지를 계산할 때 모든 구성의 영역 경계를 설정할 수도 있습니다.

Surfer는 표면을 변환하고 이를 사용한 다양한 작업을 위한 대규모 추가 도구 세트를 구현합니다.

– 두 표면 사이의 부피를 계산합니다.

– 하나의 일반 그리드에서 다른 그리드로 전환;

– 행렬과 수학적 연산을 사용한 표면 변환;

– 표면 해부(프로파일 계산);

– 표면적 계산;

– 매트릭스 또는 스플라인 방법을 사용하여 표면을 매끄럽게 합니다.

– 파일 형식 변환;

– 다른 여러 기능.

표면을 구성할 때 Surfer의 작업은 다음 원칙을 기반으로 합니다.

1) 여러 투명을 오버레이하여 이미지 얻기

그리고 불투명 그래픽 레이어;

2) 다른 응용 프로그램에서 얻은 이미지를 포함하여 완성된 이미지 가져오기

3) 특수 그리기 도구를 사용하고 적용하는 것뿐만 아니라 텍스트 정보새로운 이미지를 생성하고 기존 이미지를 편집하기 위한 공식.

안에 Surfer는 다음 유형의 지도를 주요 이미지 요소로 사용합니다.

1. 등고선 지도(등고선 지도). 등각선, 축, 프레임, 표시, 범례 등의 표시 모드를 제어하는 일반적인 수단 외에도 색상 채우기 또는 개별 구역의 다양한 패턴을 사용하여 지도를 생성할 수 있습니다. 또한 평면 지도 이미지를 회전하고 기울일 수 있으며 X축과 Y축을 따라 독립적인 크기 조정을 사용할 수 있습니다.

2. 표면의 3차원 이미지:와이어프레임 맵(와이어프레임 맵), 표면 맵( 3차원 표면). 그러한 카드를 사용하려면

다양한 유형의 투영이 있으며 간단한 그래픽 인터페이스를 사용하여 이미지를 회전하고 기울일 수 있습니다. 또한 절단선과 등각선을 그리고 X, Y, Z 축을 따라 독립적인 크기 조정을 설정하고 표면의 개별 메쉬 요소를 색상이나 패턴으로 채울 수도 있습니다.

3. 소스 데이터 맵(포스트 지도). 이러한 지도는 포인트 데이터를 특수 기호 및 텍스트 라벨 형태로 표시하는 데 사용됩니다. 이 경우 한 점의 수치를 표시하려면 기호의 크기(1차 또는 2차 종속성)를 제어하거나 데이터 범위에 따라 다른 기호를 사용할 수 있습니다. 여러 파일을 사용하여 하나의 지도를 구성할 수 있습니다.

4. 기본 지도. 이는 다양한 그래픽에서 파일을 가져와 얻은 거의 모든 평면 이미지일 수 있습니다.

물리적 형식: AutoCAD [.DXF], Windows 메타파일 [.WMF], 비트맵 그래픽 [.TIF], [.BMP], [.PCX], [.GIF], [.JPG] 그리고 다른 사람들. 이러한 지도는 단순히 이미지를 표시하는 데 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 예를 들어 일부 영역을 공백으로 표시하는 데에도 사용할 수 있습니다.

이러한 주요 유형의 지도와 한 페이지의 다양한 배치를 오버레이하기 위한 다양한 옵션을 사용하면 복잡한 객체와 프로세스를 표현하기 위한 다양한 옵션을 얻을 수 있습니다.

안에 특히, 여러 매개변수의 분포를 결합한 이미지로 복잡한 지도에 대한 다양한 옵션을 한 번에 얻는 것이 매우 쉽습니다. 사용자는 Surfer 자체에 내장된 그리기 도구를 사용하여 모든 유형의 지도를 편집할 수 있습니다.

이러한 모든 이미지 표현 기능은 결과 표면의 모양에 대한 다양한 보간 방법이나 개별 매개변수의 영향을 비교 분석하는 데 매우 유용할 수 있습니다.

결과 그래픽 이미지는 Windows에서 지원하는 모든 인쇄 장치로 출력될 수 있습니다. Windows 클립보드를 통해 다른 Windows 응용 프로그램과의 양방향 데이터 및 그래픽 교환도 수행할 수 있습니다.

I. SURFER 작업의 기본 사항

I.1. Surfer 첫 출시

Surfer를 처음 시작한 후에는 Surfer 내부의 거리와 크기 측정 단위가 기본 인치가 아닌 일반적인 센티미터로 설정되어 있는지 확인해야 합니다. 이렇게 하려면 파일/기본 설정 명령을 실행하세요. 그러면 기본 설정 대화 상자가 열립니다. 이 창에는 4개의 탭이 있습니다. 그리기 탭(그림 I.1)으로 이동해야 합니다. 페이지 단위 그룹( 페이지의 측정 단위) 항목에 센티미터(센티미터)를 표시해야 합니다.

선택한 매개변수를 적용하려면 버튼을 클릭하세요.

I.2. 플롯 문서 모드

메인 Surfer 창은 그림 1에 나와 있습니다. I.2. Surfer를 처음 실행하면 새로운 Surfer가 자동으로 생성됩니다. 빈 창문서 플롯 Plot1 . 플롯 문서 창은 그리드 파일과 지도를 생성하고 캡션과 간단한 설명을 함께 제공할 수 있는 작업 공간입니다. 그래픽 객체(다각형, 직사각형, 타원, 기호 등).

쌀. I.1. 기본 설정 대화 상자(도면). 도면 탭

이 창의 기본 메뉴에는 다음 항목이 포함되어 있습니다.

편집하다	– 클립보드 및 보조 코드 작업 명령
	객체 편집 명령;
	- 제어하는 명령 모습현재 창
그리다	문서;
그리다	– 텍스트 블록, 다각형, 폴리곤을 생성하는 명령
마련하다	기호 및 그림의 사용;
마련하다	– 객체의 순서와 방향을 제어하는 명령

그리드	– 그리드 파일을 생성하고 수정하기 위한 명령
지도	– 지도를 생성하고 수정하는 명령
창문	– 자식 창을 관리하는 명령;
돕다	– 헬프 데스크에 대한 액세스를 제공합니다.

쌀. I.2. 모드에서 처음 실행했을 때의 Surfer 창 보기문서 뗏목: 1 – 문서 뗏목 이름이 포함된 헤더; 2 – 메인 메뉴; 도구 모음: 3 – “main”(기본), 4 – “드로잉”(드로잉), 5 – “map”(지도); 제어 눈금자(눈금자): 6 – 수평,

7 - 수직의; 8 – 인쇄된 페이지; 9 – 인쇄되지 않는 작업 공간; 스크롤 막대: 10 – 수직, 11 – 수평; 12 – 상태 표시줄;

13 – 개체 관리자(Object Manager)