GEOLOGIK BO'lim

Geologik kesim - yer qobig'ining sirtdan chuqurlikgacha bo'lgan vertikal qismi. Geologik uchastkalar geologik xaritalar, geologik kuzatuvlar va tog'-kon ma'lumotlari (shu jumladan quduqlar), geofizik tadqiqotlar va hokazolar asosida tuziladi. Geologik uchastkalar asosan geologik tuzilmalar bo'ylab yoki bo'ylab chuqur ma'lumotli quduqlar mavjudligida o'tadigan to'g'ri yoki singan chiziqlar bo'ylab yo'naltiriladi. bu quduqlar orqali. Geologik uchastkalarga jinslarning paydo bo'lish sharoiti, yoshi va tarkibi ta'sir qiladi. Geologik uchastkalarning gorizontal va vertikal masshtablari odatda geologik xarita masshtabiga mos keladi. Tog'-kon korxonalari va muhandislik-geologik tadqiqotlarni loyihalashda bo'shashgan cho'kindilarning qalinligi va profillar uzunligining tengsizligi tufayli ularning vertikal masshtablari gorizontalga nisbatan o'nlab va undan ko'p marta oshiriladi.

GEOLOGIYA FANIDAN SERFER

Golden Software Surfer geografik axborot tizimi endi ikkita o'zgaruvchining funksiyalarini chizish uchun sanoat standarti hisoblanadi. Geologiya sanoatida Surferdan kundalik xaritalash amaliyotida foydalanmaydigan kompaniyalar kam. Ayniqsa, tez-tez, Surfer yordamida xaritalar izoliyalarda (kontur xaritalar) yaratiladi.

Dasturning beqiyos afzalligi uning ichiga o'rnatilgan interpolyatsiya algoritmlari bo'lib, ular eng yuqori sifat kosmosda notekis taqsimlangan ma'lumotlardan foydalangan holda raqamli sirt modellarini yaratish. Eng ko'p qo'llaniladigan usul Kriging barcha geofanlarda ma'lumotlarni taqdim etish uchun idealdir.

Paket bilan ishlash mantig'i uchta asosiy funktsional blok shaklida ifodalanishi mumkin:

• · 1. Raqamli sirt modelini qurish;
• · 2. Raqamli sirt modellari bilan yordamchi operatsiyalar;
• · 3. Yuzaki vizualizatsiya.

Raqamli sirt modeli an'anaviy ravishda to'rtburchaklar muntazam panjara tugunlarida qiymatlar ko'rinishida ifodalanadi, ularning diskretligi hal qilinayotgan muayyan muammoga qarab belgilanadi. Bunday qiymatlarni saqlash uchun Surfer o'zining GRD fayllaridan (ikkilik yoki matn formati) foydalanadi, ular uzoq vaqtdan beri matematik modellashtirish paketlari uchun standart bo'lib kelgan.

Grid tugunlarida qiymatlarni olishning uchta varianti mavjud:

• · 1) ikki o'lchovli funktsiyalar uchun interpolyatsiya algoritmlaridan foydalangan holda mintaqaning ixtiyoriy nuqtalarida (tartibsiz tarmoq tugunlarida) ko'rsatilgan dastlabki ma'lumotlarga asoslanadi;
• · 2) foydalanuvchi tomonidan aniq ko'rsatilgan funksiya qiymatlarini hisoblash. Surfer dasturi juda ko'p funktsiyalarni o'z ichiga oladi - trigonometrik, Bessel, eksponensial, statistik va boshqalar;
• · 3) bir oddiy to'rdan ikkinchisiga o'tish, masalan, to'rning diskretligini o'zgartirganda (bu erda, qoida tariqasida, juda oddiy interpolyatsiya va tekislash algoritmlari qo'llaniladi, chunki o'tish bir tekis sirtdan amalga oshiriladi, deb ishoniladi. boshqasiga).

Bundan tashqari, albatta, siz, masalan, raqamli modellashtirish natijasida foydalanuvchi tomonidan olingan tayyor raqamli sirt modelidan foydalanishingiz mumkin.

Surfer to'plami o'z foydalanuvchilariga bir nechta interpolyatsiya algoritmlarini taklif qiladi: Kriging, Quvvatga teskari masofa, Minimal egrilik, Radial bazis funktsiyalari, Polinomli regressiya, Modifikatsiyalangan Shepard usuli (O'zgartirilgan Shepard usuli), Triangulyatsiya va boshqalar. X, Y uchun oddiy to'rni hisoblash mumkin. , Z har qanday o'lchamdagi ma'lumotlar to'plami fayllari va to'rning o'zi 10 000 dan 10 000 gacha tugunlarga ega bo'lishi mumkin.

Surfer o'zining asosiy vizual elementlari sifatida quyidagi turdagi xaritalardan foydalanadi:

• · 1. Kontur xaritasi. Izolyatsiyalar, o'qlar, ramkalar, belgilar, afsonalar va boshqalarni ko'rsatish rejimlarini boshqarishning odatiy vositalaridan tashqari, ranglarni to'ldirish yoki alohida zonalarning turli naqshlari yordamida xaritalarni yaratish mumkin. Bundan tashqari, tekis xarita tasvirini aylantirish va burish mumkin, X va Y o'qlari bo'ylab mustaqil masshtablashdan foydalanish mumkin.
• · 2. Sirtning uch o‘lchamli tasviri: Wireframe Map (ramka xaritasi), Surface Map (uch o‘lchovli sirt). Bunday kartalar uchun ular ishlatiladi Har xil turlar proyeksiya va tasvirni oddiy grafik interfeys yordamida burish va egish mumkin. Shuningdek, siz ularga kesilgan chiziqlar va izolyatorlarni chizishingiz, X, Y, Z o'qlari bo'ylab mustaqil masshtabni o'rnatishingiz va sirtning alohida to'r elementlarini rang yoki naqsh bilan to'ldirishingiz mumkin.
• · 3. Dastlabki ma'lumotlar xaritalari (Post Map). Ushbu xaritalar nuqta ma'lumotlarini maxsus belgilar va ular uchun matnli teglar ko'rinishida ko'rsatish uchun ishlatiladi. Bunday holda, raqamli qiymatni nuqtada ko'rsatish uchun siz belgining o'lchamini (chiziqli yoki kvadratik bog'liqlik) boshqarishingiz yoki ma'lumotlar oralig'iga mos ravishda turli xil belgilardan foydalanishingiz mumkin. Bitta xaritani qurish bir nechta fayllar yordamida amalga oshirilishi mumkin.
• · 4. Asosiy xarita. Bu turli xil grafik formatdagi fayllarni import qilish orqali olingan deyarli har qanday tekis tasvir bo'lishi mumkin: AutoCAD [.DXF], Windows metafayl [.WMF], Bitmap Graphics [.TIF], [.BMP], [.PCX], [.GIF ] , [.JPG] va boshqalar. Ushbu kartalar oddiygina emas, balki ko'proq narsa uchun ishlatilishi mumkin tasvir chiqishi, lekin shuningdek, masalan, ba'zi joylarni bo'sh ko'rsatish uchun.

Ushbu asosiy turdagi xaritalarni joylashtirish va ularni bir sahifada har xil joylashtirish uchun turli xil variantlardan foydalanib, siz murakkab ob'ektlar va jarayonlarni ifodalash uchun turli xil variantlarni olishingiz mumkin. Xususan, bir vaqtning o'zida bir nechta parametrlarni taqsimlashning kombinatsiyalangan tasviri bilan murakkab xaritalar uchun turli xil variantlarni olish juda oson. Barcha turdagi xaritalarni foydalanuvchi Surferning o'rnatilgan chizmachilik vositalaridan foydalangan holda tahrir qilishi mumkin.

Neftli qatlamning tomi (pastki) va uning geologik uchastkasining strukturaviy xaritalarini tuzish metodologiyasi.

• 1. Fayl asosida tuzing asosiy xarita 1 sm 1000 metr masshtabda.
• 2. Litsenziyalangan hudud chegaralarini raqamlashtirish.
• 3. Quduqlarni raqamlashtirish va "tom" faylini DAT formatida saqlash (A ustuni - uzunlik, B ustuni - kenglik, C ustuni - tomning chuqurligi, D ustuni - quduq raqami, C ustuni - quduq turi: uch xonali ishlab chiqarish. soni, qolganlari - qidiruv)
• 4. Profil chizig'ini raqamlashtirish. "Profil chizig'ini" BLN formatida bo'sh katak B1 bilan saqlang.
• 5. Qatlamlar - chegaralar, profil chizig'i va sarlavhali quduqlar bilan "Litsenziyalangan hududning umumiy ko'rinishi xaritasi" ni yarating.
• 6. Umumiy ko‘rinish xaritasiga “YUS2 qatlam tomining strukturaviy xaritasi” qatlamini qo‘shing - tekislangan (ikki koordinata uchun 3 koeffitsienti bilan), har 5 metrda izolyatorlar (1-ilova).
• 7. “YUS2 formatsiyasi tomi uchun profil” yarating – gorizontal masshtab xarita masshtabiga to‘g‘ri keladi, vertikal masshtab 1 sm 5 metr.

Geologik xarita profili dasturi

Mixail Vladimirovich Morozov:
shaxsiy sayt

Matematik modellar (dars, xarita-2): Golden Software Surfer bilan ishlash tamoyillari

Xo'sh " Geologiyada matematik modellashtirish usullari"

Golden Software Surfer - geofizik yoki geokimyoviy maydon qiymatlari va boshqalar kabi raqamli o'zgaruvchilarning fazoviy modellarini yaratish uchun dunyodagi yetakchi dasturiy ta'minot. Ushbu bob sizga dastur bilan ishlashni boshlashga yordam beradi tipik xatolar yangi boshlovchi.

AMALIYOT

Golden Software-dan Surfer dasturiga kirish

Qisqacha aytganda, dasturiy ta'minotning maqsadi: kerakli masshtabda raqamli parametr xaritasini yaratish (har qanday tashqi dizaynda - nuqtalar, izoliyalar, rang gradatsiyasi, 3D sirt kabi, vektor maydoni kabi) va uni taqdimot uchun tartibga solish.

Dastur nima QILMAYDI: Surfer - berilgan parametrda yuzalarning raqamli modellarini qurish dasturi. Hududni "bo'yash" uchun mos emas, ya'ni. chizma (ya'ni, geografik, siyosiy va boshqa shunga o'xshash xaritalar) kabi nuqta, chiziq va maydon ob'ektlarining nisbiy o'rnini ko'rsatadigan xaritani yaratish. Bunday xaritalarni yaratish uchun boshqa dasturlar kerak bo'ladi (ArcInfo, MapInfo va boshqalar).

SURFER QANDAY? Dastur vositalari ikki qismdan iborat: (1) matematika qismi- sirt xaritalarini yaratish va tahlil qilish uchun - analoglari bo'lgan noyob kuchli dastur (masalan, Oazis); (2) dizayn qismi yaratish uchun har qanday dasturga o'xshash vektor grafikasi, bu sizga chiziqlar va boshqa ob'ektlarni yaratishga va keyin ularni individual ravishda o'zgartirishga imkon beradi (bu sohadagi etakchilar Corel Draw, Adobe Illustrator), chizish nuqtai nazaridan, Surfer, albatta, maxsus grafik paketlardan pastroq, chunki sifatida yaratilgan karto faqat grafik emas, balki grafik dasturiy ta'minot

Keling, Surfer dasturini ishga tushiramiz va unda ishlash mantig'i bilan tanishamiz.

Surfer loyiha fayli (*.SRF kengaytmasi) joylashtirilgan ob'ektlar to'plamidan iborat bosilgan varaqda(Sukut bo'yicha A4 o'lchami, uning konturlari Surfer oynasida ko'rsatilgan). Ob'ektlarni sichqoncha yordamida tanlash mumkin va ular ustida bajariladigan amallar vektor grafik dasturidagi oddiy amallarga o'xshaydi (masshtablash, ko'chirish, xususiyatlarni o'zgartirish). Shaxsiy ob'ektlar guruhlarning bir qismi bo'lishi mumkin. Har qanday xarita Xarita turlari guruhiga kiritilishi kerak, bu guruhdagi barcha ob'ektlar uchun umumiy koordinatali tarmoq tayinlangan.

Iltimos, diqqat qiling: agar siz oddiygina grafik ob'ektni (chiziq, to'rtburchaklar va boshqalar) chizsangiz, u bosma varaqqa joylashtiriladi, lekin bo'lmaydi. koordinatalarga havola karta, hatto uning ustiga chizilgan bo'lsa ham, chunki geografik koordinatalar bilan bog'lanmaydi. Agar koordinatalarga chiziq yoki ko‘pburchak biriktirilishi kerak bo‘lsa, buyruq yordamida yo‘l ob’ektini (“shturm”) yaratish kerak. Asosiy xarita, va keyin uni tegishli xaritaning Xarita guruhiga qo'shing.

IN yuqori chap burchak Surfer oynasi joylashgan Ob'ekt menejeri , bu sizga ob'ektlarning ekranda va chop etilganda ko'rsatilish tartibini kuzatish imkonini beradi (menejerda, yuqoridan pastgacha, ob'ektlar mos ravishda ekranda yoki chop etilgan varaqda ko'rsatilganda bir-birini blokirovka qiluvchi qatlamlar bo'lib boradi).

LOYIHA BILAN TO‘G‘RI ISHLASH uchun quyidagilarni yodda tutishingiz kerak:

a) har bir ob'ektga (sukut bo'yicha "Chiziq" yoki "Xarita" kabi mavhum nom oladi) TUZILGAN SO'NG sichqoncha bilan ismni bosish orqali aniq nom bering, masalan, "Ishlar 2013 yilgi" - uchun hududni belgilash, "lgCu" - xarita uchun tarkibning logarifmlari va boshqalar. Aks holda, sizni ishontirib aytamanki, ob'ektlar soni siz uchun sezilmaydigan darajada ko'payadi va bir xil turdagi ob'ektlarning nomlari bir xil bo'ladiki, siz loyihada butunlay sarosimaga tushasiz.

b) Qatlamlarni tartibga solish to'g'ri tartibda - ekranda ko'rsatilishi yoki boshqalarning ustiga chop etilishi kerak bo'lgan ob'ektlar bo'lishi kerak sichqoncha bilan torting ob'ekt boshqaruvchisi ro'yxatining yuqori qismiga.

V) Har bir yangi karta, umumiy ma'lumotlar bazasi yordamida qurilgan bo'lsa ham, u loyihaga sifatida qo'shiladi mustaqil ob'ekt, yaratilganda varaqning bir joyida tugasa ham. Ushbu kartalarni sichqoncha bilan harakatlantirilishi va yonma-yon joylashtirilishi mumkin. Ba'zan bu kerak bo'ladi - masalan, mis va rux uchun, masalan, xaritalarni izoliyalarda yonma-yon chop etish. Ammo agar siz xaritalarni birlashtirishingiz kerak bo'lsa - masalan, xaritaning yuqori qismidagi faktlar xaritasi nuqtalarini izolyatsiya qilingan holda chizing, bu xaritalar bittaga birlashtirilishi kerak, ulardan birini guruhga sudrab olib Xarita , ikkinchi karta qaerda joylashgan. Shu bilan birga, guruh Xarita birinchi karta (agar u boshqa hech narsani o'z ichiga olmasa) yo'qoladi, va yangi guruh Xarita ikkita qo'shni qatlam sifatida ikkita xaritani o'z ichiga oladi. Ob'ekt paydo bo'lganda sichqoncha bilan sudrab olishingiz mumkin gorizontal o'q ko'rsatkichi. Ayni paytda siz sichqonchani qo'yib yuborishingiz mumkin va ob'ekt o'q ko'rsatgan joyga "qo'nadi". Agar siz ob'ektni ruxsat berilmagan joyga sudrab olsangiz, ko'rsatgich taqiqlangan yo'l belgisi ko'rinishini oladi.

d) Agar keraksiz narsalar ko'rishga xalaqit bersa (yoki siz ularni chop etishni xohlamasangiz), katakchadan belgini olib tashlang ob'ekt nomining chap tomoniga o'ting va u yo'qoladi. Xaritani bo'ylab izoliylarda ko'rish uchun o'zgartirish juda qulay turli parametrlar, chunki bir vaqtning o'zida faqat bittasini olib qo'yish mumkin.

IN pastki chap burchak Surfer oynasi joylashgan Ob'ekt xususiyatlari menejeri , agar ba'zi ob'ekt hozirda faol bo'lsa, ya'ni. sichqoncha bilan ta'kidlangan. Mulk menejeri yorliqlarda birlashtiradi va o'zgartirilishi mumkin bo'lgan barcha ob'ekt parametrlarini, geografik joylashuvdan koordinatalargacha, rang, chiziq tuzilishi va hokazolarni birlashtiradi. Menejerga qo'shimcha ravishda, ba'zi xususiyatlar yordamida tahrirlash mumkin boshqaruv panellari Lavozim/o‘lcham(bosilgan varaqning yuqori chap burchagiga nisbatan varaqdagi joylashuv, ob'ektning balandligi va kengligi).

Menyuda sirtlarni yaratish, o'zgartirish va tahlil qilish uchun kartografik vositalar to'plangan To‘r. Uning buyruqlari elektron jadval muharriridan tortib to grid fayllarni yaratish va qayta ishlash uchun matematik modullargacha ("gridlar" - *.GRD formatidagi fayllar) barcha vositalarni o'z ichiga oladi. Ushbu imkoniyatlar va ularning eng muhim xususiyatlari "Tor faylini yaratish" va "Matematik modelni tanlash, kraiging va variogramma" bo'limlarida muhokama qilinadi.

Surferning asosiy komponenti xaritalash vositalari to'plami, ya'ni. tayyorlangan sirtlarni ko'rsatish uchun buyruqlar ("panjara"). Asosiylari menyuda to'plangan Xarita - Yangi va asboblar panelida qisman takrorlanadi Xarita.

Agar kerak bo'lsa, Surfer o'rnatilganni ishga tushirishga imkon beradi elektron jadval muharriri (menyu To‘r - Ma'lumotlar). Ushbu buyruq bilan siz ochishingiz mumkin Excel fayli yoki boshqa elektron jadval va ma'lumotlarni Surferning mahalliy *.DAT formatida qayta saqlang, bu aslida ustun chegaralovchilari bo'lgan matn fayli. Albatta, o'rnatilgan muharrirni elektron jadvallarni boshqarish uchun "xususiy" dasturiy ta'minotning imkoniyatlari bilan taqqoslab bo'lmaydi, masalan Microsoft Excel , OpenOffice Calc va hokazo, shuning uchun uni ishlatishni tavsiya etmayman. Bilan ishlash uchun DAT fayllari faqat oxirgi chora sifatida yoki manba ma'lumotlar jadvallari DAT formatida oldindan tayyorlangan bo'lsa, mantiqiy bo'ladi. Odatdagi vaziyatda foydalanuvchi *.XLS formatidagi elektron jadvalda yaratilgan ma'lumotlar bilan ishlaydi, bu esa sirt va xaritalarni yaratish uchun barcha Surfer modullari tomonidan bevosita qayta ishlanadi.

Muhimligini aytib o'tamiz asboblar paneli.

Asboblar paneli Ko'rinish(Ko'rish) masshtablash tugmalarini o'z ichiga oladi, ularning yordamida siz bir marta bosish bilan ko'rish maydonining o'lchamini qulay tarzda o'zgartirishingiz, shuningdek, ob'ektlarni masshtablash va ko'chirishingiz mumkin.

Asboblar paneli Xarita(Xarita) ishingizni tezlashtiradigan xaritalar yaratish uchun barcha asosiy tugmalarni o'z ichiga oladi, chunki... menyudan tanlash zaruratini yo'q qiladi Xarita - Yangi.

Chizish uchun panelda to'plangan grafik vositalar mavjud Chizma(Chizish): Matn, koʻpburchak, koʻp chiziq, belgi, standart shakllar (toʻrtburchak, yumaloq toʻrtburchak, ellips), silliq egri chiziq (yaʼni langar nuqtalariga asoslangan Bezier egri chizigʻi) va langar nuqtasini tahrirlash vositasi (xuddi shunga oʻxshash) kiritish tugmalari Corel Draw va shunga o'xshash vektor grafik dasturiy ta'minotidagi vosita). Umumiy shakl barcha panellar rasmda ko'rsatilgan sahifaning oxirida.

Keling, sozlashni ham eslaylik o'lchov birligi: Sukut boʻyicha dyuym oʻrniga santimetrni tanlang (menyu Asboblar - Variantlar, keyingi bo'lim Atrof-muhit - Chizma, maydon Sahifa birliklari).

Va nihoyat, eng muhimi: yakuniy xaritaning shakli. Hech kimga sir emaski, hamma ham Surfer dasturiga ega emas, shuning uchun kartaning yakuniy shakli umumiy qabul qilingan formatga mos kelishi kerak. Bizning holatda, xaritani faylga eksport qilish eng yaxshi variant bo'ladi rastr grafikasi JPEG formati. Eksport qilishdan oldin siz loyihaning tashqi ko'rinishini tekshirishingiz, qatlamlarning to'g'ri joylashtirilganligiga ishonch hosil qilishingiz kerak, ob'ekt menejerida keraksiz qatlamlarni o'chirib qo'ying va barcha kerakli sarlavhalar va sharhlarni yozishni unutmang. Shundan so'ng, barcha ob'ektlarni tanlang va ularni guruhlang (bu shart emas, lekin ob'ektlarning bir-biriga nisbatan tasodifiy siljishidan himoya qilish uchun hech qanday zararli emas). Eksport menyu orqali amalga oshiriladi Fayl - Eksport, bosish orqali Ctrl+E yoki asboblar panelidagi maxsus tugma yordamida. Odatiy bo'lib Surfer *.BLN formatiga eksport qilishni taklif qiladi, uni *.JPG ga o'zgartiradi. Keyingi oynada biz yakuniy tasvirning o'lchamlarini tahrirlashimiz mumkin (standart - 300 dpi, ko'pincha 200 dpi mos keladi, bu fayl hajmini saqlaydi). Eksport parametrlari oynasida yorliq mavjud JPEG opsiyalari, bu erda siz kerakli siqilish darajasini tanlashingiz mumkin (tasvirni siqmang va ortiqcha siqmang, eng kichik yozuvlar va piktogrammalar misolidan foydalanib, natija sifatini tekshiring). Ana xolos!

Ta'lim va fan vazirligi Rossiya Federatsiyasi

KURS ISHI

SRTM radar topografik tadqiqot ma'lumotlari asosida raqamli balandlik modellarini qurish

Saratov, 2011 yil

Kirish

Raqamli balandlik modellari kontseptsiyasi (DEM)

1 DEMning yaratilish tarixi

2 DEM turlari

3 DEMni yaratish usullari va usullari

4 Milliy va global DEM

Survey radar topografik ma'lumotlari (SRTM)

1 Versiyalar va ma'lumotlar nomenklaturasi

2 SRTM ma'lumotlarining to'g'riligini baholash

3 Amaliy muammolarni hal qilish uchun SRTM ma'lumotlaridan foydalanish

SRTM ni geotasvirlarni yaratishda qo'llash (Saratov va Engel viloyatlari misolida)

1 Geo tasvirlar haqida tushuncha

2 Saratov va Engel viloyatlari hududi uchun raqamli relyef modelini qurish

Xulosa

Kirish

Raqamli balandlik modellari (DEM) geografik axborot tizimlarini modellashtirishning muhim funktsiyalaridan biri bo'lib, ikkita operatsiyalar guruhini o'z ichiga oladi, birinchisi rel'ef modelini yaratish muammolarini hal qilishga xizmat qiladi, ikkinchisi - undan foydalanish.

Bu tur mahsulot tadqiqot ishlari paytida real erning to'liq uch o'lchovli ko'rinishi bo'lib, undan turli xil amaliy muammolarni hal qilishda foydalanishga imkon beradi, masalan: istalgan narsani aniqlash. geometrik parametrlar relyef, kesma profillarni qurish; loyiha-qidiruv ishlarini bajarish; relef dinamikasini kuzatish; arxitektura va shaharsozlik ehtiyojlari uchun relyefni hisobga olgan holda geometrik tavsiflarni (maydon, uzunlik, perimetr) hisoblash; muhandislik tadqiqotlari, kartografiya, navigatsiya; qiyaliklarning tikligini hisoblash, geologik va gidrologik jarayonlarni kuzatish va prognozlash; arxitektura va shaharsozlik, muhandislik tadqiqotlari, atrof-muhit monitoringi uchun yorug'lik va shamol sharoitlarini hisoblash; telekommunikatsiya va uyali aloqa kompaniyalari, arxitektura va shaharsozlik uchun ko'rish zonalarini qurish. Bundan tashqari, DEMlar hududlarni uch o'lchamli tasvirlar ko'rinishida vizualizatsiya qilish uchun keng qo'llaniladi va shu bilan virtual er modellarini (VTM) qurish imkoniyatini beradi.

Mavzuning dolzarbligi kurs ishi turli muammolarni hal qilishda geografik axborot texnologiyalarining roli ortib borishi, raqamli balandlik modellarini (DEM) yaratish va ulardan foydalanish usullarining sifati va samaradorligini oshirish zarurati tufayli geografik tadqiqotlarni raqamli shaklda relyef ma'lumotlaridan foydalanish zarurati bilan izohlanadi; va yaratilgan modellarning ishonchliligini ta'minlash.

Yerning DEMni yaratish uchun dastlabki ma'lumotlarning an'anaviy manbalari topografik xaritalar, masofadan zondlash ma'lumotlari (RS), sun'iy yo'ldosh joylashuvini aniqlash tizimlaridan olingan ma'lumotlar va geodeziya ishlari; geodeziya va aks-sadolash ma'lumotlari, fototeodolit va radar tadqiqotlari materiallari.

Hozirgi vaqtda ayrim rivojlangan davlatlar, masalan, AQSh, Kanada, Daniya, Isroil va boshqa mamlakatlarda milliy DEMlarni yaratdilar. Hozirda Rossiya Federatsiyasi hududida shunga o'xshash sifatli ma'lumotlar mavjud emas.

Balandlik ma'lumotlarining muqobil manbasi erkin mavjud bo'lgan SRTM (Shuttle radar topografik missiyasi) ma'lumotlari bo'lib, dunyoning ko'p qismida 90 m model o'lchamlarida mavjud.

Ushbu ishning maqsadi balandlik ma'lumotlarining muqobil manbasi - Yer radarini tekshirish ma'lumotlari - SRTM, shuningdek ularni qayta ishlash usullarini o'rganishdir.

Ushbu maqsadning bir qismi sifatida quyidagi vazifalarni hal qilish kerak:

DEMni yaratish kontseptsiyasi, turlari va usullari haqida nazariy tushunchaga ega bo'lish, DEMni qurish uchun zarur ma'lumotlarni o'rganish, turli amaliy muammolarni hal qilish uchun ushbu modellardan foydalanishning eng istiqbolli yo'nalishlarini ajratib ko'rsatish;

SRTM ma'lumotlar manbalarini aniqlash, aniqlash texnik xususiyatlar, SRTM ma'lumotlariga kirish imkoniyatlarini o'rganing

ushbu turdagi ma'lumotlardan mumkin bo'lgan foydalanishni ko'rsating.

Kurs ishini yozish uchun quyidagi manbalardan foydalanilgan: o'quv qurollari geoinformatika va masofaviy zondlash, davriy nashrlar, Internetdagi elektron resurslar bo'yicha.

1. Raqamli balandlik modellari (DEM) tushunchasi

Geografik axborot tizimlari texnologiyalarining an'anaviy "qog'oz" kartografik usullariga nisbatan muhim afzalliklaridan biri bu uch o'lchovli fazoviy modellarni yaratish qobiliyatidir. Bunday GIS modellari uchun asosiy koordinatalar odatiy kenglik va uzunlikdan tashqari, balandlik ma'lumotlari sifatida ham xizmat qiladi. Bundan tashqari, tizim birlik va o'nlab emas, balki o'nlab va yuz minglab balandlik belgilari bilan ishlashi mumkin, bu "qog'oz" kartografiya usullaridan foydalanganda ham mumkin edi. Balandlik ma'lumotlarining ulkan massivlarini tezkor kompyuterda qayta ishlashning mavjudligi tufayli, eng real raqamli balandlik modelini (DEM) yaratish vazifasi amalga oshdi.

Raqamli balandlik modeli odatda balandlik belgilari (chuqurlik belgilari) va boshqa Z koordinata qiymatlari to'plamini tashkil etuvchi uch o'lchovli fazoviy ob'ektlarni (sirtlarni yoki releflarni) uch o'lchovli ma'lumotlar ko'rinishida raqamli tasvirlash vositasi sifatida tushuniladi. muntazam yoki uzluksiz tarmoq tugunlarida yoki kontur chiziqlari yozuvlari to'plamida (izohips, izobat) yoki boshqa izoliyalar. DEM uch o'lchovli matematik modellarning maxsus turi bo'lib, u ham haqiqiy, ham mavhum sirtlarning relyefini ifodalaydi.

1 DEMning yaratilish tarixi

Rölyef tasviri uzoq vaqtdan beri odamlarni qiziqtirgan. Eng qadimgi xaritalarda katta relyef shakllari landshaftning ajralmas komponenti va orientatsiya elementi sifatida aks ettirilgan. Relyef shakllarini ko'rsatishning birinchi usuli tog'lar va tepaliklarni ko'rsatadigan istiqbolli belgilar edi; Biroq, XVIII asrdan boshlab, yangi, tobora murakkab bo'lgan usullarning faol rivojlanishi boshlandi. Chiziq chizilgan istiqbolli usul Pireney tog'lari xaritasida (1730) ko'rsatilgan. Rang birinchi marta rus qo'shinlarining Shveytsariyadagi yurishi (1799) Atlasidagi plastik relyefni loyihalash uchun ishlatilgan. DEMni yaratish bo'yicha birinchi tajribalar 1960-yillarning birinchi yarmida geoinformatika va avtomatlashtirilgan kartografiya rivojlanishining eng dastlabki bosqichlariga to'g'ri keladi. Keyinchalik, turli muammolarni hal qilish uchun usullar va algoritmlar ishlab chiqilgan, kuchli dasturiy ta'minot modellashtirish, relyef bo'yicha yirik milliy va global ma'lumotlar to'plami, ular yordamida turli ilmiy va amaliy muammolarni hal etishda tajriba to'plangan. Xususan, DEM dan harbiy maqsadlarda foydalanish katta rivojlanishga erishdi.

2 DEM turlari

GISda eng ko'p ishlatiladigan sirt tasvirlari rastr va TIN modellaridir. Ushbu ikki vakilga asoslanib, ikkitasi tarixan paydo bo'ldi muqobil modellar DEM: relyef maydonining balandlik belgilari va strukturali sof muntazam (matritsa) tasvirlariga asoslanadi, ularning eng rivojlangan shakllaridan biri strukturaviy-lingvistik tasvirga asoslangan modellardir.

Rastr relyef modeli - balandliklar matritsasi - balandlik belgilarining muntazam tarmog'ini tashkil etuvchi bo'shliqni keyingi bo'linmas elementlarga (piksellarga) bo'lishni ta'minlaydi. Shunga o'xshash raqamli balandlik modellari ko'plab mamlakatlarda milliy xaritalash xizmatlari tomonidan yaratilgan. Muntazam balandliklar tarmog'i - bu teng to'rtburchaklar yoki kvadratlarga ega bo'lgan panjara, bu raqamlarning uchlari panjara tugunlari (1-3-rasm).

Guruch. 1.2.1 Modelning rastr tuzilishini ko'rsatuvchi relyef modelining kattalashtirilgan qismi.

Guruch. 1.2.2 Samolyotda balandliklar tarmog'ining muntazam modelini ko'rsatish.

Guruch. 1.2.3. Qishloq atrofining uch o'lchovli relyef modeli. Muntazam balandliklar tarmog'i asosida qurilgan Kommunar (Xakasiya) /1/

Rastr hujayralarining turli qatlamlarini bir necha marta kiritish imkoniyatini amalga oshirgan birinchi dasturiy paketlardan biri 1960-yillarning oxirida yaratilgan GRID paketi (ingliz tilidan tarjima qilingan - panjara, panjara, tarmoq) edi. Garvard kompyuter grafikasi va fazoviy tahlil laboratoriyasida (AQSh). Zamonaviy, keng qo'llaniladigan ArcGIS GIS paketida fazoviy ma'lumotlarning rastr modeli GRID deb ham ataladi. DEMlarni hisoblash uchun boshqa mashhur dastur - Surferda oddiy balandliklar tarmog'i ham GRID deb ataladi, bunday DEM fayllari GRD formatida va bunday modelni hisoblash Gridding deb ataladi.

Muntazam balandliklar tarmog'ini (GRID) yaratishda, uning fazoviy o'lchamlarini belgilaydigan to'r zichligini (to'r pog'onasi) hisobga olish juda muhimdir. Tanlangan qadam qanchalik kichik bo'lsa, DEM qanchalik aniq bo'lsa - modelning fazoviy o'lchamlari shunchalik yuqori bo'ladi, lekin ko'proq ko'proq miqdor tarmoq tugunlari, shuning uchun DEMni hisoblash uchun ko'proq vaqt talab etiladi va ko'proq disk maydoni talab qilinadi. Misol uchun, to'r qadami 2 marta qisqarganda, modelni saqlash uchun kompyuter xotirasi hajmi 4 marta ortadi. Bundan kelib chiqadiki, biz muvozanatni topishimiz kerak. Masalan, Milliy raqamli kartografik ma'lumotlar banki uchun ishlab chiqilgan AQSh Geologik xizmati DEM standarti 1:24 000 masshtabli xarita uchun 30x30 m o'lchamdagi balandlik belgilarining muntazam qatori sifatida raqamli balandlik modelini belgilaydi Rastr modeliga boshqa o'zgarishlar boshqa barcha turdagi DEMlarni o'z ichiga olishi mumkin.

Noqonuniy to'rlar orasida eng ko'p ishlatiladigan tartibsiz shakldagi uchburchak to'r - TIN modeli. U 1970-yillarning boshlarida ishlab chiqilgan. notekis joylashgan nuqtalar to'plamiga asoslangan sirtlarni qurishning oddiy usuli sifatida. 1970-yillarda Ushbu tizimning bir nechta versiyalari yaratildi va 1980-yillarda TINga asoslangan tijorat tizimlari paydo bo'la boshladi. kontur chiziqlarini qurish uchun dasturiy paketlar sifatida. TIN modeli raqamli modelning asl va olingan atributlariga mos keladigan uchburchak tarmoqning tugunlari va qirralari bilan raqamli erni modellashtirish uchun ishlatiladi. TIN modelini qurishda diskret joylashgan nuqtalar uchburchaklar hosil qiluvchi chiziqlar bilan bog'lanadi (4-rasm).

Guruch. 1.2.4. Delaunay triangulyatsiya holati.

TIN modelining har bir uchburchagi ichida sirt odatda tekislik sifatida ifodalanadi. Har bir uchburchakning yuzasi uning uchta cho'qqisining balandligi bilan aniqlanganligi sababli, uchburchaklardan foydalanish mozaika yuzasining har bir qismi qo'shni qismlarga to'liq mos kelishini ta'minlaydi.

1.2.5-rasm. Noqonuniy triangulyatsiya tarmog'i (TIN) asosida qurilgan uch o'lchovli relyef modeli.

Bu nuqtalarning tartibsiz joylashuvi bilan sirtning uzluksizligini ta'minlaydi (5-6-rasm).

Guruch. 1.2.6. Rasmdagi relyef modelining kattalashtirilgan qismi. TIN modelining uchburchak tuzilishini ko'rsatadigan 5.

TINni hisoblashning asosiy usuli Delaunay triangulyatsiyasi, chunki Boshqa usullar bilan solishtirganda, u raqamli relyef modeli uchun eng mos xususiyatlarga ega: u har bir hosil qiluvchi uchburchakning uyg'unlik indekslari yig'indisi (teng burchakli uchburchakka yaqinlik), maksimal minimal burchakning xossasi sifatida eng kichik garmoniklik indeksiga ega. (uchburchaklarning eng katta degeneratsiyasi) va hosil bo'lgan ko'p qirrali sirtning minimal maydoni.

GRID modeli ham, TIN modeli ham geografik jihatdan keng tarqalgan axborot tizimlari va ko'plab turlar tomonidan qo'llab-quvvatlanadi dasturiy ta'minot GIS, siz er ma'lumotlarini saqlash uchun to'g'ri formatni tanlash uchun har bir modelning afzalliklari va kamchiliklarini bilishingiz kerak. GRID modelining afzalliklari uning kompyuterda ishlov berishning soddaligi va tezligini o'z ichiga oladi, bu modelning o'zining rastr xususiyati bilan bog'liq. Chiqarish qurilmalari, masalan, monitorlar, printerlar, plotterlar va boshqalar nuqtalar to'plamidan foydalanadi, ya'ni tasvirlarni yaratish uchun. rastr formati ham mavjud. Shuning uchun, GRID tasvirlari bunday qurilmalarga osongina va tez chiqariladi, chunki chiqish qurilmalarining nuqtalari yoki video piksellari yordamida oddiy balandliklar tarmog'ining alohida kvadratlarini ifodalash uchun kompyuterlar uchun hisob-kitoblarni amalga oshirish oson.

Rastr tuzilishi tufayli GRID modeli modellashtirilgan sirtni "tekislash" va o'tkir qirralar va o'simtalardan qochish imkonini beradi. Lekin bu ham modelning "minuslari" dir, chunki Tog'li hududlarning rel'efini (ayniqsa, yosh hududlar - masalan, alp tog'lari) tik qiyaliklar va qirrali cho'qqilar ko'p bo'lgan modellashtirishda relyefning strukturaviy chiziqlarini yo'qotish va "loyqalanishi" va umumiy rasmning buzilishi mumkin. IN shunga o'xshash holatlar modelning fazoviy o'lchamlarini oshirish (balandlik panjarasining balandligi) talab qilinadi va bu DEMni saqlash uchun zarur bo'lgan kompyuter xotirasi hajmining keskin oshishi bilan to'la. Umuman olganda, GRID modellari TIN modellariga qaraganda ko'proq disk maydonini egallaydi. Katta hajmli raqamli relyef modellarini ko'rsatishni tezlashtirish uchun turli xil usullar qo'llaniladi, ulardan eng mashhuri piramidal qatlamlar deb ataladigan qurilish bo'lib, ular turli darajada tasvir tafsilotlarini turli darajada ishlatishga imkon beradi. Shunday qilib, GRID modeli kosmosda xarakteristikalari silliq o'zgarib turadigan geografik (geologik) ob'ektlar yoki hodisalarni (tekis maydonlarning relefi, havo harorati, atmosfera bosimi, neft qatlami bosimi va boshqalar) ko'rsatish uchun idealdir. Yuqorida ta'kidlanganidek, GRID modelining kamchiliklari yosh tog 'shakllanishlarining rel'efini modellashtirishda paydo bo'ladi. Oddiy balandliklar tarmog'idan foydalanishda ayniqsa noqulay vaziyat, agar modellashtirilgan maydon balandligi keskin o'zgarib turadigan tog'lar va qoyalar bilan keng tekislangan maydonlar bilan almashinsa, masalan, yirik pasttekislik daryolarining keng rivojlangan vodiylarida ( 7-rasm). Bunday holda, simulyatsiya qilingan hududning ko'p qismida ma'lumotlarning "ortiqchaligi" bo'ladi, chunki Yassi maydonlardagi GRID panjara tugunlari bir xil balandlik qiymatlariga ega bo'ladi. Ammo tik relyefli to'siqlar joylarida balandlik panjarasining o'lchami juda katta bo'lishi mumkin va shunga mos ravishda modelning fazoviy o'lchamlari relyefning "plastikligi" ni etkazish uchun etarli bo'lmasligi mumkin.

Guruch. 1.2.7. Tom vodiysi relyefining uch o'lchamli maketining bir qismi (qizil strelka chap qirg'oqdagi ikkinchi tekislikdan yuqori terastaning qirrasini ko'rsatadi, o'ng qirg'oqdagi baland tog'ora daryolararo tekislikning qiyalik qismini ko'rsatadi). Vertikal o'lchov gorizontaldan besh baravar katta.

TIN modelida bunday kamchiliklar mavjud emas. Noto'g'ri uchburchaklar tarmog'i ishlatilganligi sababli, tekis maydonlar kam sonli ulkan uchburchaklar bilan modellashtirilgan va relyefning barcha qirralarini batafsil ko'rsatish kerak bo'lgan tik to'siqlar joylarida sirt ko'p sonli kichik uchburchaklar bilan tasvirlangan. uchburchaklar (8-rasm). Bu modelni saqlash uchun kompyuterning operativ xotirasi va doimiy xotira resurslaridan samaraliroq foydalanish imkonini beradi.

Guruch. 1.2.8. Uchburchaklarning tartibsiz tarmog'i.

TIN ning kamchiliklari yuqori xarajatlarni o'z ichiga oladi kompyuter resurslari modelni qayta ishlash uchun, bu DEMni monitor ekranida va chop etishda ko'rsatishni sezilarli darajada sekinlashtiradi, chunki bu rasterlashtirishni talab qiladi. Ushbu muammoni hal qilishning bir yechimi TIN chegaralarini va oddiy nuqta to'plamini ko'rsatish usulini birlashtirgan "gibrid" modellarni joriy qilishdir. TIN modelining yana bir muhim kamchiligi bu "soxta uchburchaklar" deb ataladigan ko'rinishda ifodalangan "teras effekti" - aniq imkonsiz geomorfologik vaziyatdagi tekis joylar (masalan, V shaklidagi vodiylarning pastki chizig'i bo'ylab) (9-rasm).

Asosiy sabablardan biri konturlarni raqamli yozib olish nuqtalari orasidagi masofaning konturlarning o'zlari orasidagi masofalarga nisbatan kichikligi bo'lib, bu ularning kartografik ko'rinishidagi relyefning aksariyat turlariga xosdir.

Guruch. 1.2.9. Kichik daryolar vodiylarida rel'efning strukturaviy chiziqlarini (bu holda gidravlika tarmog'i) hisobga olmasdan kontur chiziqlari asosida TINni yaratishda yuzaga keladigan "teras effekti".

3 DEMni yaratish usullari va usullari

Birinchi xaritalar paydo bo'lgandan beri, kartograflar ikki o'lchovli xaritada uch o'lchovli relefni ko'rsatish muammosiga duch kelishdi. Buning uchun turli usullar sinab ko'rildi. Topografik xaritalar va rejalarda relyef kontur chiziqlari - teng balandlikdagi chiziqlar yordamida tasvirlangan. Umumiy geografik va fizik xaritalarda relyef soyalangan (soyalangan) yoki erning ma'lum bir balandligiga mos keladigan tonallik (balandlik shkalasi) rangi berilgan. Hozirda, kelishi bilan raqamli kartalar va rejalar, samaradorlikni oshirish kompyuter uskunalari erni ifodalashning yangi imkoniyatlari paydo bo'ladi. Rölyef modelining uch o'lchovli vizualizatsiyasi tobora ommalashib bormoqda, chunki u hatto professional o'qitilmagan odamlarga ham relyef haqida to'liq tasavvurga ega bo'lishga imkon beradi. Zamonaviy uch o'lchovli vizualizatsiya texnologiyalari sizga kosmosning istalgan nuqtasidan, istalgan burchakdan erni "ko'rish" imkonini beradi, shuningdek, er ustida "uchish" imkonini beradi.

Axborot tizimlari va texnologiyalari, shuningdek, sun'iy yo'ldosh sanoati rivojlanganidan beri DEMni qurish imkonini beradigan turli xil usullar va usullar paydo bo'ldi. Raqamli balandlik modellarini yaratish uchun ma'lumotlarni olishning ikkita tubdan farqli usuli mavjud.

Birinchi usul - masofadan zondlash usullari va fotogrammetriya. DEMni yaratishning bunday usullariga radar interferometriyasi usuli kiradi. U Yer yuzasidan aks ettirilgan radar signalining faza komponentidan foydalanishga asoslangan. Interferometrik usul yordamida DEM rekonstruksiya qilishning aniqligi bir necha metrni tashkil etadi va u erning tabiati va signal shovqin darajasiga qarab o'zgaradi. Silliq sirt va yuqori sifatli interferogramma uchun relyefni qayta tiklashning aniqligi bir necha o'n santimetrga yetishi mumkin. Radar ma'lumotlarini stereoskopik qayta ishlash usuli ham mavjud. Modulning ishlashi uchun turli xil nur burchaklarida olingan ikkita radar tasviriga ega bo'lish kerak. Stereoskopik usul yordamida DEM rekonstruksiya qilishning aniqligi tasvirning fazoviy o'lchamlari elementining o'lchamiga bog'liq. Havoda lazerli skanerlash (ALS) texnologiyasi erishish qiyin bo'lgan (botqoq va o'rmonli) hududlar haqida fazoviy va geometrik ma'lumotlarni to'plashning eng tezkor, eng to'liq va ishonchli usulidir. Usul er va vaziyat haqida aniq va batafsil ma'lumotlarni taqdim etadi. Bugungi kunda VLS texnologiyasi er relyefi, oʻsimlik qoplami, gidrografiya va tadqiqot hududidagi barcha yer osti obʼyektlari haqida toʻliq fazoviy va geometrik maʼlumotlarni tezda olish imkonini beradi.

Ikkinchi usul - topografik xaritalardan raqamlangan izoliyalarni interpolyatsiya qilish orqali relyef modellarini qurish. Bu yondashuv ham yangi emas, u o'zining kuchli tomonlariga ega zaif tomonlari. Kamchiliklar orasida mehnat zichligi va ba'zan etarli darajada qoniqarsiz modellashtirish aniqligi mavjud. Ammo, bu kamchiliklarga qaramay, raqamlashtirilgan topografik materiallar kelgusi bir necha yillar davomida bunday modellashtirish uchun yagona ma'lumot manbai bo'lib qoladi, deb aytish mumkin.

4 Milliy va global DEM

DEMni qurish uchun ma'lumotlar va texnologiyalarning jamoatchilikka mavjudligi ko'plab mamlakatlarga mamlakatning shaxsiy ehtiyojlari uchun foydalaniladigan milliy relef modellarini yaratishga imkon beradi. Qo'shma Shtatlar DEMni yaratish va ulardan foydalanish bo'yicha yetakchilardan biri hisoblanadi. Ayni paytda mamlakatning milliy topografik xaritalash xizmati, AQSh Geologik xizmati DEM (Raqamli balandlik modeli) formatini ifodalovchi va texnologiya, ruxsat va fazoviy qamrovda farq qiluvchi beshta ma'lumotlar to'plamini ishlab chiqaradi. Milliy DEMning muvaffaqiyatli tajribasining yana bir misoli - Daniya DEM. Daniyaning birinchi raqamli balandlik modeli 1985 yilda tarmoq tarjimonlarini optimal joylashtirish muammosini hal qilish uchun yaratilgan. mobil aloqa. Balandlik matritsalari ko'rinishidagi raqamli balandlik modellari deyarli barcha milliy va mintaqaviy SIDlarning asosiy fazoviy ma'lumotlar to'plamlariga kiritilgan (fazoviy ma'lumotlar ma'lumotlari). Texnologik rivojlanishning hozirgi darajasida milliy DEMlarda balandlik to'plamining balandligi 5 m ga etadi, xuddi shunday fazoviy o'lchamlari bo'lgan DEMlar Evropa Ittifoqi va AQSh kabi yirik hududlar uchun to'liq tayyor yoki yaqin kelajakda tayyor bo'ladi. Mamlakatimizda o'rnatilgan rel'ef detallari bo'yicha cheklovning maqsadga muvofiqligi jahon bozorida balandligi 30 m (bir yoy soniyasi) bo'lgan, erkin taqsimlangan global ASTGTM DEMni sotib olish mumkin bo'lgan sharoitda yo'qoladi. Bundan tashqari, ommaviy foydalanish mumkin bo'lgan DEMlarning rezolyutsiyasi barqaror ravishda oshishi kutilmoqda. Muammoning mumkin bo'lgan vaqtinchalik yechimi sifatida, eng batafsil DEM bazasi uchun maxfiylikni saqlash va bazaviy asosda yaratilgan kamroq batafsil DEMlarni erkin tarqatish taklif etiladi; rel'ef tasvirining to'g'riligiga va u qamrab olgan hududning maydoniga qarab DEM maxfiylik chegarasini asta-sekin kamaytiring.

2. SRTM ma'lumotlari

radar topografik missiyasi (SRTM) - eng shimoliy (>60), eng janubiy kengliklari (>54), shuningdek okeanlar bundan mustasno, 2000 yil fevral oyida 11 kun davomida o'tkazilgan radar topografik tadqiqoti. qayta foydalanish mumkin bo'lgan kosmik kemadan maxsus radar tizimi. 12 terabaytdan ortiq ma'lumot ikkita radar sensori, SIR-C va X-SAR tomonidan to'plangan. Bu vaqt ichida radar interferometriyasi deb ataladigan usul yordamida Yerning topografiyasi haqida juda ko'p ma'lumotlar to'plangan, uni qayta ishlash bugungi kungacha davom etmoqda. Tadqiqot natijasi Yer yuzasining 85 foizini tashkil etuvchi raqamli relyef modeli bo‘ldi (9-rasm). Ammo ma'lum miqdordagi ma'lumotlar allaqachon foydalanuvchilar uchun mavjud. SRTM- xalqaro loyiha, Milliy geofazoviy razvedka agentligi (NGA), NASA, Italiya kosmik agentligi (ASI) va Germaniya kosmik markazi boshchiligida.

Guruch. 2.1. SRTM tadqiqoti bilan Yer hududini qamrab olish sxemasi.

1 Versiyalar va ma'lumotlar nomenklaturasi

SRTM ma'lumotlari bir nechta versiyalarda mavjud: dastlabki (1-versiya, 2003 yil) va yakuniy (2-versiya, 2005 yil fevral). Yakuniy versiya qo'shimcha ishlov berishdan o'tdi, qirg'oq va suv havzalarini ajratib ko'rsatdi va noto'g'ri qiymatlarni filtrladi. Ma'lumotlar bir nechta versiyalarda taqsimlanadi - katakcha o'lchami 1 yoy soniya va 3 yoy soniya. Aniqroq bir soniyalik ma'lumotlar (SRTM1) Qo'shma Shtatlar uchun faqat uch soniyalik ma'lumotlar (SRTM3) er yuzasining qolgan qismi uchun mavjud. Ma'lumotlar fayllari 1201 matritsadir ´ 1201 (yoki 3601 ´ 3601 bir soniya versiyasi uchun) import qilinishi mumkin bo'lgan qiymatlar turli dasturlar xaritalash va geografik axborot tizimlari. Bundan tashqari, ARC GRID fayllari sifatida tarqatilgan 3-versiya, shuningdek, ARC ASCII va Geotiff formati, 5 kvadrat mavjud. ´ WGS84 ma'lumotlarida 5. Ushbu ma'lumotlar CIAT tomonidan USGS/NASAning asl balandlik ma'lumotlaridan silliq topografik yuzalarni ishlab chiqarish, shuningdek, asl ma'lumotlar etishmayotgan joylarni interpolatsiya qilish uchun ishlov berish orqali olingan.

Ma'lumotlar nomenklaturasi shu tarzda ishlab chiqariladi, 1 va 2-versiyalarning ma'lumotlar kvadratining nomi uning pastki chap burchagining koordinatalariga mos keladi, masalan: N45E136, bu erda N45 shimoliy kenglik 45 daraja va E136 - 136 daraja sharqiy uzunlik. , nom faylidagi (n) va (e) harflari mos ravishda shimoliy va sharqiy yarim sharlarni bildiradi, qayta ishlangan versiyaning ma'lumotlar kvadratining nomi (CGIAR) gorizontal ravishda 72 kvadrat tezligida kvadrat raqamiga to'g'ri keladi (360). /5) va vertikal ravishda 24 kvadrat (120/5). Masalan: srtm_72_02.zip /o'ng tomonda, yuqori kvadratlardan biri. Kerakli kvadratni panjara tartibidan foydalanib aniqlashingiz mumkin (11-rasm).

2.1.1-rasm. SRTM4 qamrov diagrammasi.

2 SRTM ma'lumotlarining to'g'riligini baholash

Hujayra burchaklaridagi 3 dan 3 gacha bo'lgan balandliklarning qiymatlari hamma uchun ochiqdir. kvadrat xatosi (RMS) - tushuntirilmaydi, bu ajablanarli emas, chunki aniqlikni qat'iy baholash uchun yo taxminan bir xil qamrov darajasidagi mos yozuvlar balandligi qiymatlari talab qilinadi yoki olish jarayonining qat'iy nazariy tahlili va ma'lumotlarni qayta ishlash. Shu munosabat bilan SRTM DEMning aniqligini tahlil qilish dunyoning turli mamlakatlaridagi bir nechta olimlar guruhi tomonidan amalga oshirildi. A.K.ning so'zlariga ko'ra. Corveula va I. Eviaka SRTM balandliklarida xatolik bor, bu tekis erlar uchun o'rtacha 2,9 m, tepalikli erlar uchun esa - 5,4 m. Bundan tashqari, ushbu xatolarning muhim qismi tizimli komponentni o'z ichiga oladi. Ularning xulosalariga ko'ra, SRTM balandlik matritsasi 1:50000 masshtabdagi topografik xaritalarda konturlarni qurish uchun javob beradi, ammo ba'zi hududlarda SRTM balandliklari o'zlarining aniqligi bo'yicha masshtabdagi topografik xaritadan olingan balandliklarga mos keladi. 1:100000 va sun'iy yo'ldosh tasvirlaridan ortofotomaplarni yaratish uchun ham foydalanish mumkin yuqori aniqlik, Nadirdan ozgina og'ish burchagi bilan olingan.

2.3 Amaliy muammolarni hal qilish uchun SRTM ma'lumotlaridan foydalanish

SRTM ma'lumotlari turli darajadagi murakkablikdagi turli xil amaliy muammolarni hal qilishi mumkin, masalan: ulardan ortofotomalar yaratishda foydalanish, kelgusi topografik va geodeziya ishlarining murakkabligini baholash, ularni amalga oshirishni rejalashtirish, shuningdek, profillar va profillarning joylashishini loyihalashda yordam berishi mumkin. boshqa ob'ektlar, hatto SRTM radar tadqiqotlari natijalaridan olingan topografik tadqiqotlarni o'tkazishdan oldin, relef nuqtalarining balandlik qiymatlari batafsil topografik va geodezik ishlarning ma'lumotlari mavjud bo'lmagan hududlarning topografik bazasini yangilash uchun ishlatilishi mumkin. Ushbu turdagi ma'lumotlar er yuzasini modellashtirish uchun universal manba bo'lib, asosan raqamli relef modellari va raqamli relef modellarini qurish uchun ishlatiladi, ammo SRTM radar balandligi ma'lumotlarini raqamli relef va rel'ef modelini qurish uchun standart usullarga muqobil ravishda qo'llash masalasi, bizning fikrimizcha, har bir holatda alohida-alohida, rel'efning xususiyatlariga va balandlik ma'lumotnomasining talab qilinadigan aniqligiga qarab hal qilinishi kerak.

3. Geo tasvirlarni yaratishda SRTM ni qo'llash

1 Geo tasvirlar haqida tushuncha

Geoaxborot xaritalash, masofadan zondlash va atrofdagi dunyoni tushunish vositalaridagi taraqqiyot. Har qanday miqyosda va diapazonda, turli fazoviy qamrovli va aniqlikdagi suratga olish erda va er ostida, okeanlar yuzasida va suv ostida, havodan va kosmosdan amalga oshiriladi. Xaritalar, fotosuratlar va boshqa shunga o'xshash modellarning butun ko'pligini bitta umumiy atama - geoimage bilan tavsiflash mumkin.

Geoimage - bu grafik ko'rinishda taqdim etilgan er yoki sayyora ob'ektlari yoki jarayonlarining har qanday fazoviy-vaqtinchalik, keng ko'lamli, umumlashtirilgan modeli.

Georasmlar Yerning ichki qismini va uning yuzasini, okeanlar va atmosferani, pedosferani, ijtimoiy-iqtisodiy sohani va ularning o'zaro ta'sir qilish sohalarini ifodalaydi.

Geo-tasvirlar uchta toifaga bo'linadi:

Yassi yoki ikki o'lchovli - xaritalar, rejalar, anamorfozlar, fotosuratlar, fotografik rejalar, televizor, skaner, radar va boshqa masofaviy tasvirlar.

Volumetrik yoki uch o'lchamli - anagliflar, relyef va fiziografik xaritalar, stereoskopik, blokli, golografik modellar.

Dinamik uch va to'rt o'lchovli - animatsiyalar, kartografik, stereokartografik filmlar, kinoatlaslar, virtual tasvirlar.

Ularning ko'pchiligi amaliyotga kirdi, boshqalari yaqinda paydo bo'ldi, boshqalari esa hali ham ishlab chiqilmoqda. Shunday qilib, ushbu kurs ishida biz ikki o'lchovli va uch o'lchovli geotasvirlarni yaratdik.

3.2 Saratov hududi uchun raqamli relyef modelini qurish

va Engel viloyati

Avval umumiy SRTM maʼlumotlarini yuklab oling qo'shimcha ishlov berish 2-versiya, tarmoqning istalgan foydalanuvchisi uchun ochiq Internet portalida (#"justify">Keyingi, Global Mapper dasturida yuklab olingan fragmentni oching, "Fayl" funksiyasini tanlang, so'ngra "Rastr va balandlik ma'lumotlarini eksport qilish" - "Eksport qilish" Dem" (12-rasm), ushbu operatsiyalar seriyasi yuklab olingan ma'lumotlarni model quriladigan Vertical Mapper dasturi tomonidan o'qilishi mumkin bo'lgan DEM formatiga aylantirish uchun amalga oshirildi.

3.2.1-rasm. Global Mapper dasturi yordamida faylni DEM formatiga eksport qilish [muallif tomonidan bajarilgan].

Ma'lumotlarni eksport qilgandan so'ng, biz ishlab chiqaradigan Vertical Mapper dasturini oching keyingi harakatlar- Grid yaratish - To'rni import qilish (13-rasm).

Guruch. 3.2.2. Vertical Mapper dasturida Grid modelini yaratish [muallif tomonidan bajarilgan].

Ushbu funktsiyalardan foydalanib, biz GRID modelini yaratamiz, uning yordamida muallif keyinchalik Saratov viloyati hududi uchun DEMni yaratish, izoliyalar va uch o'lchovli relef modelini yaratish bo'yicha barcha operatsiyalarni amalga oshirdi.

Xulosa

Raqamli balandlik modeli geografik axborot tizimlarida muhim modellashtirish funktsiyasidir, chunki u relyef modelini qurish va undan foydalanish muammolarini hal qilish imkonini beradi. Ushbu turdagi mahsulot suratga olish vaqtida haqiqiy erning to'liq uch o'lchamli ko'rinishi bo'lib, bu bilan ko'plab amaliy muammolarni hal qilish imkonini beradi: relyefning istalgan geometrik parametrlarini aniqlash, kesma profillarini qurish; loyiha-qidiruv ishlarini bajarish; erning dinamikasini kuzatish. Bundan tashqari, DEMlar hududlarni uch o'lchamli tasvirlar ko'rinishida vizualizatsiya qilish uchun keng qo'llaniladi va shu bilan virtual er modellarini (VTM) qurish imkoniyatini beradi.

Kurs ishi mavzusining dolzarbligi rel’ef ma’lumotlarini raqamli shaklda geografik tadqiq qilishga bo’lgan ehtiyojning kengayishi, geografik axborot texnologiyalarining turli muammolarni hal etishdagi rolining ortib borishi bilan bog’liq. raqamli balandlik modellarini (DEM) yaratish va ulardan foydalanish va yaratilgan modellarning ishonchliligini ta'minlash.

Hozirgi vaqtda raqamli balandlik modellarini yaratish uchun bir nechta asosiy ma'lumotlar manbalari mavjud - bu topografik xaritalardan raqamlashtirilgan konturlarni interpolyatsiya qilish va masofadan zondlash va fotogrammetriya usulidir. Masofaviy zondlash usuli ko'plab geografik muammolarni hal qilishda tobora kuchayib bormoqda, masalan, Yerni sun'iy yo'ldosh radarlarini zondlash ma'lumotlaridan relef yaratish. Yerni radarni zondlash mahsulotlaridan biri 90 m model o'lchamlari bilan dunyoning ko'p qismida mavjud bo'lgan SRTM (Shuttle radar topografik missiyasi) ma'lumotlari hamma uchun ochiq va erkin tarqatiladi.

Kurs ishini yozish jarayonida Saratov va Engel viloyatlari hududi uchun raqamli relyef modeli qurildi va shu bilan qurilish vazifalarini hal qildi va SRTM ma'lumotlaridan foydalangan holda DEMni yaratish imkoniyatini isbotladi.

relyef raqamli radar geotasviri

Foydalanilgan manbalar ro'yxati

1. Xromix V.V., Xromix O.V. Raqamli balandlik modellari. Tomsk: "TML-Press" nashriyot uyi MChJ, 2007-yil 15-dekabrda nashr etish uchun imzolangan. Tiraj 200 nusxa.

Ufimtsev G.F., Timofeev D.A. "Relyef morfologiyasi". Moskva: Ilmiy dunyo. 2004 yil

B.A. Novakovskiy, S.V. Prasolov, A.I. Prasolova. "Haqiqiy va mavhum geomaydonlarning raqamli relefi modellari." Moskva: Ilmiy dunyo. 2003 yil

A.S. Samardoq" Geografik axborot tizimlari" Vladivostok FEGU, 2005 - 124 p.

Geoprofi [Elektron resurs]: geodeziya, kartografiya va navigatsiya jurnali / Moskva. - Elektron jurnal. - Kirish rejimi: #"oqlash">. GISni qo'llash sohalari [Elektron resurs]: ma'lumotlar bazasi. - Kirish rejimi: #"justify">. Vishnevskaya E.A., Elobogeev A.V., Vysotskiy E.M., Dobretsov E.N. Rossiya Fanlar akademiyasining Sibir filialining Birlashgan geologiya, geofizika va mineralologiya instituti, Novosibirsk. “Interkarto - 6” xalqaro konferensiyasi materiallaridan (Apatiti, 2000 yil 22-24 avgust).

GIS assotsiatsiyasi [Elektron resurs]: ma'lumotlar bazasi. - Kirish rejimi: #"oqlash">. GIS LAB assotsiatsiyasi [Elektron resurs]: ma'lumotlar bazasi. - Kirish rejimi: #"justify">10. Jarvis A., H.I. Reuter, A. Nelson, E. Guevara, 2006, Teshik bilan to'ldirilgan choksiz SRTM ma'lumotlari V3, Tropik qishloq xo'jaligi xalqaro markazi (CIAT)

11. A. M. Berlyant, A. V. Vostokova, V.I. Kravtsova, I.K. Luri, T.G. Svatkova, B.B. Serapinas "Kartologiya". Moskva: Aspect Press, 2003 - 477 p.

), u joylashgan Kolorado shtatining Golden shahri nomi bilan atalgan, 1983 yildan beri mavjud va ilmiy grafik paketlarni ishlab chiqadi. Uning birinchi dasturiy mahsuloti, o'sha yili chiqarilgan "Golden Graphics System" z=f(y,x) kabi ikki o'lchovli funksiya bilan tasvirlangan ma'lumotlar to'plami tasvirlarini qayta ishlash va ko'rsatish uchun mo'ljallangan edi. Keyinchalik, ushbu paket Surfer nomini oldi, u shu kungacha saqlanib qolgan. Ikki yil o'tgach, Grapher to'plami paydo bo'ldi, u y=f(x) kabi ma'lumotlar to'plamlari va funktsiyalari grafiklarini qayta ishlash va ko'rsatish uchun mo'ljallangan.

Aynan shu DOS paketlari 80-yillarning oxirida matematik ma'lumotlarni qayta ishlashning turli jihatlari bilan shug'ullangan sovet mutaxassislari orasida, birinchi navbatda, geologiya, gidrogeologiya, geologiya, gidrogeologiya va boshqalar kabi keng doiradagi geofanlar orasida juda mashhur bo'lgan (albatta, noqonuniy nusxalar shaklida). seysmik, ekologiya, meteorologiya, shuningdek, boshqa tegishli sohalarda.

Shu bilan birga, biz DOS uchun Surfer 4 paketi bilan faol ishlay boshladik. Boshqa bo'limlardagi hamkasblarimizdan farqli o'laroq (bizning institutimiz qurilishda muhandislik tadqiqotlari sohasida tadqiqotlar olib bordi), ular aniq ob'ektlarda juda aniq muammolarni hal qilish bilan shug'ullanadilar va Surfer bilan yakuniy foydalanuvchilar uchun mustaqil mahsulot sifatida ishladilar, biz ishlab chiquvchilar sifatida Ushbu paketni o'z dasturlarimizda o'rnatilgan foydalanish imkoniyatlari jalb qiladi.

G'oya juda oddiy edi - Surfer ham interaktiv, ham ommaviy rejimda ishlashi mumkin edi ma'lum bir ketma-ketlik buyruq va axborot fayllaridan olingan ma'lumotlarga asoslangan funktsiyalar. Ushbu fayllarni dasturlarimizda yaratish orqali biz tashqi paketni kerakli operatsiyalarni bajarishga majburlashimiz mumkin. Shu bilan birga, foydalanuvchi, masalan, alohida xarita tasvirini ko'rayotgan yoki uni chop etayotganida, u boshqa paket bilan ishlayotganiga shubha qilmadi.

Umuman olganda, bizga Surfer juda yoqdi. Biz hali ham uni mukammal dasturiy mahsulotning klassik namunasi deb hisoblaymiz. Qulay, hech qanday me'moriy burilishlarsiz interfaol interfeys, dasturchi uchun ochiq va tushunarli interfeys, tasdiqlangan matematik algoritmlar, juda ixcham kod, resurslar uchun oddiy so'rovlar. Muxtasar qilib aytganda, bu dasturiy ta'minotni yaratish uslubi bo'lib, bugungi kunda asosan yo'qolgan, kelajakdagi foydalanuvchilarni so'zda emas, balki amalda hurmat qiladi. (Biz ushbu uslub Golden Software tomonidan keyingi ishlanmalarda saqlanib qolganidan juda mamnunmiz.)

1994 yilda eshitilgan versiyaga ko'ra Xalqaro konferensiya Indianapolisdagi analitik geofiltratsiya modellari bo'yicha, Surfer muallifi va kompaniya asoschisi Amerika universitetlaridan birida gidrogeologiya bo'yicha aspirant edi. Kompaniya mahsulotlarining "geologik" ildizlari deyarli aniq haqiqatga o'xshaydi.

Aslida, Oltin shahri kichik va jasur. Bu yerda taniqli geologiya boʻyicha oʻquv markazi Kolorado konlar maktabi va uning shoʻba korxonasi boʻlgan er osti suvlarini modellashtirish xalqaro markazi boʻlib, u gidrogeologik dasturlarni (shu jumladan mustaqil ishlab chiquvchilar tomonidan taqdim etilgan) yaratadi, sinovdan oʻtkazadi va tarqatadi.

Vaqt o'tadi, lekin juda kuchli raqobatga qaramay, Golden Software paketlari (birinchi navbatda Surfer) AQShda ham, boshqa mamlakatlarda ham juda mashhur bo'lib qolmoqda. Ularga havolalar eksperimental ma'lumotlarni raqamli modellashtirish va qayta ishlash bilan bog'liq deyarli har bir ilmiy nashrda yoki dasturiy mahsulotda mavjud.

1990 yilda kompaniya DOS uchun versiyalarni ishlab chiqishni to'xtatish va Windows uchun dasturiy mahsulotlarni ishlab chiqish boshlanganini e'lon qildi. 1991 yilda yangi MapViewer paketi paydo bo'ldi (geografik jihatdan taqsimlangan raqamli ma'lumotlarni tahlil qilish va vizualizatsiya qilish va informatsion tematik xaritalarni yaratish vositasi - Tematik xaritalash dasturi), keyin allaqachon ma'lum bo'lgan paketlarning Windows versiyalari chiqarildi: 1993 yilda - Grapher 1.0 va 1994 yilda. - Surfer 5.0. 1996 yilda yana bir yangi mahsulot chiqarildi - Didger (raqamlashtirish grafik ma'lumotlar), bu boshqa Golden Software dasturlarining funksionalligini juda muvaffaqiyatli to'ldirdi.

Biroq, shuni ta'kidlash kerakki, DOS uchun versiyalarni ishlab chiqishni to'xtatib, kompaniya ularni 1995 yilgacha qo'llab-quvvatlashni davom ettirdi: sotish litsenziyalangan nusxalari, konsultatsiyalar va h.k. Foydalanuvchiga nisbatan bunday hurmatli munosabat (mijozga kerak bo'lgan narsani sotish va “o'zingda bor narsani ol” tamoyili bo'yicha ishlamaslik), ko'ryapsizmi, bugungi kunda kamdan-kam uchraydi.

Umuman olganda, Oltin dasturiy ta'minot o'z dasturiy mahsulotlarini ishlab chiqaruvchi va sotadigan kichik kompaniyaning global kompyuter bozorining "ekologik joyi" dagi barqaror pozitsiyasining juda ibratli namunasidir.

Bundan tashqari, shuni ta'kidlash kerakki, "hammasini" bajaradigan kuchli tizimlarning paydo bo'lishi (masalan, elektron jadvallarga yoki GISga grafik vositalarni ularning kartografik ma'lumotlarni qayta ishlash imkoniyatlariga kiritish) kichik ixtisoslashtirilgan dasturiy paketlar. Bunday ixtisoslashtirilgan dasturiy ta'minot funksionallik va foydalanish qulayligi bo'yicha yirik integratsiyalashgan tizimlardan sezilarli darajada oshib ketadi. Oxirgi afzallik, ayniqsa, tadqiqot natijalarini taqdimot grafiklari ko'rinishida yaratishda emas, balki katta hajmdagi eksperimental ma'lumotlarni tahlil qilishda ham muhimdir. Bunga kompyuter quvvati va uning narxi bo'yicha bunday dasturlarning oddiyroq talablarini qo'shish kerak.

Golden Software hozirda Windows 95/98/NT uchun to‘rtta mahsulotni taklif etadi: Surfer 6.0, Grapher 2.0, MapViewer 3.0 va Didger 1.0. Aynan shular biz sharhimizda muhokama qilamiz.

Surfer to'plami - ikki o'lchovli funktsiyalarni qayta ishlash va vizualizatsiya qilish

Windows 3.x uchun Surfer 5.0 1994 yilda chiqarilgan. Bir yil o'tgach, Windows 95-ning chiqarilishi bilan bir vaqtda Surfer 6.0 chiqarildi, u ikkita versiyada taqdim etildi - ishlash uchun 32-bit. Windows muhiti NT va Windows 95 va Windows 3.1 uchun 16-bit. Paketni o'rnatishda foydalanuvchi dasturning kerakli versiyasini o'zi tanlashi yoki tizim konfiguratsiyasini aniqlaydigan va avtomatik ravishda versiyani tanlaydigan o'rnatish dasturiga topshirishi mumkin. Biz paketni quyidagicha ta'riflaymiz: birinchi navbatda 5.0 versiyasining imkoniyatlari haqida, keyin esa Surfer 6.0 yangiliklari haqida gapiramiz.

Surferning asosiy maqsadi z=f(x, y) kabi funksiya bilan tasvirlangan ikki oʻlchovli maʼlumotlar toʻplamini qayta ishlash va vizualizatsiya qilishdir. Paket bilan ishlash mantig'ini uchta asosiy funksional blok shaklida ifodalash mumkin: a) raqamli sirt modelini qurish; b) raqamli sirt modellari bilan yordamchi operatsiyalar; c) sirtni vizuallashtirish.

Raqamli sirt modelini qurish

Grafik ma'lumotlarni vizualizatsiya qilishning barcha ta'sirchanligiga qaramay, bunday paketlarning diqqatga sazovor tomoni, albatta, ularda amalga oshirilgan matematik apparatdir. Gap shundaki, foydalanuvchi: "Ma'lumotlarni o'zgartirish uchun qanday usul asos bo'lib xizmat qiladi va bu barcha o'zgarishlarning ishonchliligini baholashni qaerdan ko'rish mumkin?" Degan savolga aniq javob olmasdan, foydalanuvchi (bu holda, ehtimol olim) endi dasturning boshqa barcha afzalliklari bilan qiziqmasligi mumkin.

Raqamli sirt modeli an'anaviy ravishda to'rtburchaklar muntazam panjara tugunlarida qiymatlar sifatida ifodalanadi, ularning diskretligi hal qilinayotgan muayyan muammoga qarab belgilanadi. Bunday qiymatlarni saqlash uchun Surfer o'zining GRD fayllaridan (ikkilik yoki matn formati) foydalanadi, ular uzoq vaqtdan beri matematik modellashtirish paketlari uchun o'ziga xos standartga aylangan.

Asos sifatida, panjara tugunlarida qiymatlarni olishning uchta mumkin bo'lgan varianti mavjud; ularning barchasi paketda amalga oshiriladi:

1. mintaqaning ixtiyoriy nuqtalarida (tartibsiz tarmoq tugunlarida) ko'rsatilgan dastlabki ma'lumotlarga ko'ra, ikki o'lchovli funktsiyalar uchun interpolyatsiya algoritmlaridan foydalangan holda;
2. foydalanuvchi tomonidan aniq ko'rsatilgan funksiya qiymatlarini hisoblash; to'plam juda ko'p funktsiyalarni o'z ichiga oladi - trigonometrik, Bessel, eksponensial, statistik va boshqalar (1-rasm);
3. bir oddiy to'rdan ikkinchisiga o'tish, masalan, to'rning diskretligini o'zgartirganda (bu erda, qoida tariqasida, juda oddiy interpolyatsiya va tekislash algoritmlari qo'llaniladi, chunki o'tish bir tekis sirtdan ikkinchisiga o'tish deb hisoblanadi) .

Bundan tashqari, albatta, siz foydalanuvchi tomonidan olingan tayyor raqamli sirt modelidan foydalanishingiz mumkin, masalan, raqamli modellashtirish natijasida (bu Surfer paketini post-protsessor sifatida ishlatish uchun juda keng tarqalgan variant).

To'r modelini olishning birinchi varianti ko'pincha amaliy muammolarda uchraydi va tartibsiz tarmoqdan oddiyga o'tishda ikki o'lchovli funktsiyalarni interpolyatsiya qilish algoritmlari paketning "ko'zi" hisoblanadi.

Gap shundaki, diskret nuqtalardagi qiymatlardan sirtga o'tish tartibi ahamiyatsiz va noaniqdir; Har xil vazifalar va ma'lumotlar turlari uchun turli xil algoritmlar talab qilinadi (aniqrog'i, "talab" emas, balki "yaxshiroq mos", chunki, qoida tariqasida, hech biri 100% mos kelmaydi). Shunday qilib, ikki o'lchovli funktsiyalarni interpolyatsiya qilish dasturining samaradorligi (bu bir o'lchovli funktsiyalar muammosiga ham tegishli, ammo ikki o'lchovlilar uchun hamma narsa ancha murakkab va xilma-xildir) quyidagi jihatlar bilan belgilanadi:

1. turli xil interpolyatsiya usullari to'plami;
2. tadqiqotchining ushbu usullarning turli parametrlarini nazorat qilish qobiliyati;
3. qurilgan sirtning aniqligi va ishonchliligini baholash uchun vositalar mavjudligi;
4. asosida natijani aniqlashtirish imkoniyati shaxsiy tajriba manba ma'lumotlarida aks ettirilmaydigan turli xil qo'shimcha omillarni hisobga olgan holda ekspert.

Surfer 5.0 o'z foydalanuvchilariga yettita interpolyatsiya algoritmini taklif etadi: Kriging, Teskari masofa, Minimal egrilik, Radial asos funktsiyalari, Polinomli regressiya, Shepard usuli, bu splinelar bilan teskari masofa usulining kombinatsiyasi) va Triangulyatsiya. Oddiy tarmoq hisoblari endi har qanday o'lchamdagi X, Y, Z ma'lumotlar to'plami fayllarida amalga oshirilishi mumkin va tarmoqning o'zi 10 000 x 10 000 tugun o'lchamiga ega bo'lishi mumkin.

Interpolyatsiya usullari sonining ko'payishi hal qilinishi kerak bo'lgan muammolar doirasini sezilarli darajada kengaytirishi mumkin. Xususan, Triangulyatsiya usuli dastlabki ma'lumotlarning aniq qiymatlaridan foydalangan holda sirtni qurish uchun ishlatilishi mumkin (masalan, geodezik tadqiqot ma'lumotlariga ko'ra Yer yuzasi) va polinom regressiya algoritmi tendentsiyani tahlil qilish uchun ishlatilishi mumkin. sirt.

Shu bilan birga, foydalanuvchi tomonidan interpolyatsiya usullarini boshqarish uchun keng imkoniyatlar taqdim etiladi. Xususan, eksperimental ma'lumotlarni qayta ishlashda eng mashhur geostatistik Kricking usuli hozirda foydalanish imkoniyatini o'z ichiga oladi. turli modellar variogrammalar, drift bilan algoritmning o'zgarishi va anizotropiyani hisobga olgan holda. Sirt va uning tasvirini hisoblashda siz o'zboshimchalik bilan tuzilgan hududning chegarasini ham belgilashingiz mumkin (2-rasm).

Bundan tashqari, o'rnatilgan qurilma mavjud grafik muharriri tarmoq maydoni ma'lumotlari qiymatlarini kiritish va tuzatish uchun, foydalanuvchi esa o'z harakatlarining natijalarini izoliy xaritadagi o'zgarishlar shaklida darhol ko'radi (3-rasm). Qoida tariqasida, aniq tasvirlab bo'lmaydigan muammolarning butun sinfi uchun (ayniqsa, tabiiy ma'lumotlarning tavsifi bilan bog'liq). matematik model, bu funksiya ko'pincha oddiygina zarur.

Ma'lumotlarni kiritish [.DAT] (Golden Software Data), [.SLK] (Microsoft SYLK), [.BNA] (Atlas Boundary) yoki oddiy ASCII matn fayllari, shuningdek, Excel [.XLS] elektron jadvallaridan va Lotus [.WK1, .WKS]. Manba ma'lumotlarini paketning o'rnatilgan elektron jadvali yordamida ham kiritish yoki tahrirlash mumkin va foydalanuvchi tomonidan belgilangan tenglamalar yordamida tartiblash va raqamlarni o'zgartirish kabi qo'shimcha ma'lumotlar operatsiyalari mumkin.

Sirtlar bilan yordamchi operatsiyalar

Surfer for Windows sirtlarni va ular bilan turli operatsiyalarni o'zgartirish uchun qo'shimcha vositalarning katta to'plamini amalga oshiradi:

• ikki sirt orasidagi hajmni hisoblash;
• bir oddiy tarmoqdan ikkinchisiga o'tish;
• matritsalar bilan matematik amallar yordamida sirtni o'zgartirish;
• sirtni ajratish (profilni hisoblash);
• sirt maydonini hisoblash;
• matritsa yoki spline usullari yordamida sirtlarni tekislash;
• fayl formatini o'zgartirish;
• bir qator boshqa funktsiyalar.

Interpolyatsiya sifati dastlabki nuqta qiymatlarining yuzaga keladigan sirtdan og'ishlarini statistik baholash yordamida baholanishi mumkin. Bundan tashqari, statistik hisob-kitoblar yoki matematik o'zgarishlar har qanday ma'lumotlar to'plami uchun, shu jumladan foydalanuvchi tomonidan aniqlangan funktsional ifodalar yordamida amalga oshirilishi mumkin.

Yuzaki tasvirlarni vizualizatsiya qilish

Sirtni ikki shaklda grafik tasvirlash mumkin: kontur xaritalari yoki sirtning uch o'lchovli tasviri. Shu bilan birga, Surferning ishi ularni qurishning quyidagi tamoyillariga asoslanadi:

1. bir nechta shaffof va shaffof bo'lmagan grafik qatlamlarni qoplash orqali tasvirni olish;
2. tayyor tasvirlarni, shu jumladan boshqa ilovalarda olingan tasvirlarni import qilish;
3. maxsus chizma vositalaridan foydalanish, shuningdek, matn ma'lumotlari va formulalarni yangi yaratish va eski rasmlarni tahrirlash uchun qo'llash.

Ko'p oynali interfeysdan foydalanish sizga eng qulay ish rejimini tanlash imkonini beradi. Xususan, siz bir vaqtning o'zida elektron jadval ko'rinishidagi raqamli ma'lumotlarni, ushbu ma'lumotlarga asoslangan xaritani va fon ma'lumotlari dan matn fayli(4-rasm).

Surfer 5.0 asosiy vizual elementlar sifatida quyidagi xarita turlaridan foydalanadi:

1. Kontur xaritasi. Izolyatsiyalar, o'qlar, ramkalar, belgilar, afsonalar va boshqalarni ko'rsatish rejimlarini boshqarishning allaqachon an'anaviy vositalariga qo'shimcha ravishda, alohida zonalarni rang yoki turli naqshlar bilan to'ldirish orqali xaritalar yaratish qobiliyati amalga oshiriladi (5-rasm). Bundan tashqari, tekis xarita tasvirini aylantirish va burish mumkin, X va Y o'qlari bo'ylab mustaqil masshtablashdan foydalanish mumkin.
2. Sirtning uch o'lchovli tasviri (3D Surface Map). Bu xaritalar turli proyeksiya turlaridan foydalanadi va tasvirni oddiy grafik interfeys yordamida burish va egish mumkin. Shuningdek, siz ularning ustiga kesilgan chiziqlar va izolyatorlarni chizishingiz mumkin (6-rasm), X, Y, Z o'qlari bo'ylab mustaqil masshtabni o'rnatishingiz va sirtning alohida panjara elementlarini rang yoki naqsh bilan to'ldirishingiz mumkin.
3. Dastlabki ma'lumotlar xaritasi (Post Map). Ushbu xaritalar nuqta ma'lumotlarini maxsus belgilar va ular uchun matnli teglar ko'rinishida ko'rsatish uchun ishlatiladi. Bunday holda, raqamli qiymatni nuqtada ko'rsatish uchun siz belgining o'lchamini (chiziqli yoki kvadratik bog'liqlik) boshqarishingiz yoki ma'lumotlar oralig'iga mos ravishda turli xil belgilardan foydalanishingiz mumkin (7-rasm). Bitta xaritani qurish bir nechta fayllar yordamida amalga oshirilishi mumkin.
4. Asosiy xarita. Bu turli xil grafik formatdagi fayllarni import qilish orqali olingan deyarli har qanday tekis tasvir bo'lishi mumkin: AutoCAD [.DXF], DOS Surfer [.BLN, .PLT], Atlas Boundary [.BNA], Golden Software MapViewer [.GSB], Windows Metafayl [ .WMF], USGS Digital Line Graph [.LGO], Bitmap Graphics [.TIF], [.BMP], [.PCX], [.GIF], [.JPG], [.DCX], [.TGA] va ba'zi boshqalar. Ushbu xaritalar nafaqat tasvirni shunchaki ko'rsatish uchun, balki, masalan, ba'zi joylarni bo'sh holda ko'rsatish uchun ham ishlatilishi mumkin. Bundan tashqari, agar so'ralsa, ushbu xaritalar sirtni hisoblash, o'zgartirish, kesish va hokazolarni bajarishda chegaralarni olish uchun ishlatilishi mumkin.

Ushbu asosiy turdagi xaritalarni joylashtirish va ularni bir sahifada har xil joylashtirish uchun turli xil variantlardan foydalanib, siz murakkab ob'ektlar va jarayonlarni ifodalash uchun turli xil variantlarni olishingiz mumkin. Xususan, bir vaqtning o'zida bir nechta parametrlarni taqsimlashning kombinatsiyalangan tasviri bilan murakkab xaritalar uchun turli xil variantlarni olish juda oson (8-rasm). Barcha turdagi xaritalarni foydalanuvchi Surferning o'rnatilgan chizmachilik vositalaridan foydalangan holda tahrir qilishi mumkin.

Bir nechta xaritalarni uch o'lchamli "raf" shaklida taqdim etish ham juda samarali va tahlil qilish uchun qulaydir. Bundan tashqari, bu bir xil ma'lumotlar to'plamining boshqa ko'rinishi bo'lishi mumkin (masalan, uch o'lchamli tasvir va rangli izolyatsiya xaritasi: 9-rasm) yoki turli xil to'plamlar seriyasi, masalan, bitta parametrning hududiy taqsimoti turli vaqtlarda yoki bir nechta turli parametrlarda (10-rasm).

Tasvirni tasvirlashning ushbu imkoniyatlarining barchasi turli xil interpolyatsiya usullari yoki ularning individual parametrlarining yuzaga keladigan sirt ko'rinishiga ta'sirini qiyosiy tahlil qilishda juda foydali bo'lishi mumkin (11-rasm).

Alohida, ruscha shriftlardan foydalanish muammosini hal qilish kerak. Gap shundaki, paket bilan ta'minlangan SYM shriftlari, albatta, ruslashtirilgan emas, shuning uchun siz Windows TrueType shriftlaridan foydalanishingiz kerak. Lekin ular ba'zi tasvir chiqarish rejimlari uchun mos emas, masalan, matn burchak ostida ko'rsatilganda, belgilar ba'zan tanib bo'lmaydigan darajada buziladi. Bunday holda, bitta chiziqli dizaynga ega SYM vektor shriftlaridan foydalanish yaxshiroqdir (ular har doim aniq ko'rinadi) va faqat lotin shriftlari tugagan shaklda mavjud. Biroq, bu muammoning juda oddiy echimi mavjud.

Surferning DOS versiyasi mavjud edi maxsus yordamchi dastur O'zingizning SYM shrift to'plamlaringizni yaratish uchun ALTERSYM (afsuski, u Windows versiyasida yo'qoldi, shuning uchun siz DOS versiyasidan foydalanishingiz mumkin). Ammo bu sizga faqat asosiy belgilar to'plamini yaratish va tahrirlash imkonini beradi (ASCII kodlari 32-127). Biz bir marta DOS versiyasi uchun ushbu muammoni quyidagi tarzda hal qildik: ALTERSYM dasturi tomonidan yaratilgan bo'sh fayllardan belgilarning to'liq to'plamini (1-255) yaratuvchi yordamchi dastur yozdik, ular yordamida VIEW va PLOT chiqish modullari mukammal ishlaydi. Ushbu yondashuv Surferning Windows versiyasi uchun juda mos keladi.

Olingan grafik tasvirlar Windows tomonidan qo'llab-quvvatlanadigan har qanday chop etish qurilmasiga chiqarilishi yoki AutoCAD [.DXF], Windows metafayl [.WMF], Windows clipboard [.CLP], shuningdek, HP Grafik tili [ kabi fayl formatiga chiqarilishi mumkin. .HPGL] va Encapsulated PostScript [.EPS]. Boshqa Windows ilovalari bilan ma'lumotlar va grafiklarni ikki tomonlama almashish Windows almashish buferi orqali ham amalga oshirilishi mumkin. Bundan tashqari, Surfer-da tayyorlangan grafik tasvirlarni MapViewer to'plamiga eksport qilish, unga hudud xaritasini joylashtirish va ushbu parametrning ma'lum bir hududda tarqalish xaritasini olish mumkin (12-rasm va ).

Ibratli paketlarni boshqarish

Surfer 5.0 da, 1994 yilda yaratilgan, deyarli bir vaqtning o'zida ofis paketlari Microsoft Office 4.0 da, OLE 2.0 avtomatlashtirish mexanizmini qo'llab-quvvatlash asosida ob'ekt komponenti modeli amalga oshirildi (bugungi kunda ActiveX deb ataladi). Bu Surferni murakkab ma'lumotlarni qayta ishlash va modellashtirish tizimlarida ActiveX serveri sifatida integratsiya qilish imkonini beradi.

Ushbu mexanizmni qo'llab-quvvatlaydigan har qanday tilda (masalan, Visual Basic, C++ yoki Visual Basic Ilovalar uchun), Surfer uchun boshqaruv makro faylini yozishingiz mumkin. Xususan, makrofayllar to'plamidan foydalanib, siz tez-tez takrorlanadigan ba'zi vazifalarni avtomatik ravishda bajarishingiz mumkin. Yoki bunday fayl ma'lumotlarni avtomatik qayta ishlash va vizualizatsiya qilish uchun har qanday dasturni hisoblash dasturini bajarish jarayonida yaratilishi mumkin.

Masalan, VB da yozilgan quyidagi funksiya kontur xaritasini yaratadi va uning tasvirini “Sheet1” nomli elektron jadvalga kiritadi:

• Funktsiya MakeMap();
• Surf o'zgaruvchisini ob'ekt sifatida belgilash Dim Surf ob'ekt sifatida;
• Surf o'zgaruvchisi va Surfer dasturi o'rtasida xaritalashni o'rnatish Set Surf = CreatObject("Surfer.App") GrdFile$ = "c:\winsurf\demogrid.grd";
• GRD fayl nomini kiriting;
• Surfer paketi Surf.MapCountour(GrdFile$) tomonidan makrobuyruqlarni bajarish;
• Surf.Select izoliy xaritasini yaratish;
• Surf.EditCopy rasmini tanlang;
• tanlangan tasvirni vaqtinchalik xotiraga nusxalash;
• Bu allaqachon Excel buyrug'i - buferdan rasmni jadvalning joriy holatiga qo'ying Sheet1 Worksheets("Sheet1").Picture.Paste End Function.

Ushbu protseduraning ma'nosi juda aniq. Birinchidan, Surf o'zgaruvchisi ob'ekt sifatida aniqlanadi va Surfer paketiga (Surfer.App) tayinlanadi. Keyingi VBA allaqachon Surfer funktsiyalariga qo'ng'iroqlar sifatida talqin qiladigan buyruqlar (ularning nomlari foydalanuvchi dialog rejimida tanlagan buyruqlarga mos keladi), ActiveX mexanizmi orqali bajariladi.

Bundan tashqari, Surfer to'plami o'z so'l tiliga ega bo'lib, u aslida VBA ning bir turi bo'lib, SG Scripter maxsus dasturida (GSMAC.EXE fayli) nazorat so'rovlarini yozish uchun ishlatiladi. Masalan, bunday oddiy dasturdan foydalanib, siz ettita interpolyatsiya usulidan foydalangan holda bitta manba ma'lumotlar to'plami uchun kontur xaritalarini avtomatik ravishda tuzadigan makrosni amalga oshirishingiz mumkin:

• Surfer ob'ektini yaratish Set Surf = CreateObject("Surfer.App");
• har bir interpolyatsiya usulidan foydalangan holda xarita tuzish;
• manba ma'lumotlar fayli uchun DEMOGRID.DAT Usul uchun = 0 dan 6 gacha;
• ochiq yangi hujjat Surf.FileNew();
• GRD faylini joriy interpolyatsiya usuli bilan hisoblash Agar Surf.GridData("DEMOGRID.DAT", GridMethod= Method,_ OutGrid="SAMPLE") = 0 Keyin End;
• yakka chiziqli xaritani yaratish Agar Surf.MapContour (“NAMUN”) = 0 bo'lsa, Keyingiga yakunlang.

Ishga tushirish avtomatik rejim GS Scripter-da yozilgan dastur sifatida taqdim etilgan shunga o'xshash vazifalar buyruq satridan ham bajarilishi mumkin:

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

yoki SHELL buyrug'i yordamida har qanday dasturdan:

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

(/x tugmasi task.bas dasturining avtomatik bajarilishi zarurligini bildiradi).

GS Scripter-dan ActiveX-ni qo'llab-quvvatlaydigan har qanday boshqa dasturlarni boshqarish uchun ham foydalanish mumkin (masalan, MS Office bilan ishlash uchun).

Surfer 6.0 da nima yangiliklar

Yuqorida aytib o'tganimizdek, Surfer 6.0 16 va 32 bitli versiyalarda keladi. Biroq, bunga qo'shimcha ravishda, bir nechta foydali funktsional kengaytmalar paydo bo'ldi. Avvalo shuni ta'kidlash kerakki, tekis tasvirlarni qurishda fon xaritalarining yana ikkita turidan foydalanish mumkin: Image Map va Shaded Relief Map.

Image Map-ning o'rnatilgan chizish vositalari rangli xaritalarni juda sodda va tez yaratishga imkon beradi. Bunday holda siz tasvirlarni ko'p rangli to'ldirishdan, shu jumladan foydalanuvchi tomonidan yaratilgan rang kombinatsiyalaridan foydalanishingiz mumkin.

Lekin, ayniqsa, ta'sirchan narsa - "Shaded Relief Map" ning imkoniyatlari, bu sizga to'g'ridan-to'g'ri Surfer muhitida yuqori sifatli fotosuratlar kabi tasvirlarni olish imkonini beradi (14-rasm), undan kontur xaritalari bilan birgalikda foydalanish uchun ham, mustaqil ravishda ham foydalanish mumkin. . Bu foydalanuvchiga yorug'lik manbasining joylashuvi, nisbiy egilish gradienti, soya turi va rangini o'z ichiga olgan eng ifodali tasvirlarni yaratish uchun zarur bo'lgan barcha parametrlarni boshqarish imkonini beradi. To'plam foydalanuvchisi ma'lumotlarni vizuallashtirish va bir ekranda turli xil tasvirlarni tartibga solish uchun ham ko'proq imkoniyatlarga ega (15-rasm).

Raqamli sirtlarni qayta ishlashda yordamchi operatsiyalar to'plami kengaytirildi. Yangi Grid Calculus funksiyalaridan foydalanib, siz sirtning ma'lum bir nuqtasida ko'rinishning qiyalik, egrilik va ufq chizig'ini aniqlashingiz, shuningdek, Furye funktsiyalari va spektral tahlil uchun birinchi va ikkinchi hosilalarni hisoblashingiz mumkin. Qo'shimcha Grid Utilities vositalari GRD fayllaridagi ma'lumotlarni o'zgartirish, siljitish, masshtablash, aylantirish va aks ettirish imkonini beradi (oddiy tarmoq tugunlarida qiymatlarni saqlash formati). Shundan so'ng, siz ustunlar va ustunlar soni yoki oddiygina ixtiyoriy tarmoq tugunlari bo'yicha ma'lumotlar to'plamining istalgan qismini tanlashingiz mumkin.

Sirtni qurish uchun matematik apparat nuqtai nazaridan, yana bir interpolyatsiya algoritmini - eng yaqin qo'shni, shuningdek, 500 dan ortiq hosil bo'lgan kombinatsiyalarni yaratishga imkon beruvchi uch darajadagi variogrammalarni joylashtirishni amalga oshirish juda muhim ko'rinadi.

Oldindan har xil turdagi xaritalar (Kontur xaritasi, Shaded Relief Map, Post Map, Image Map) asosida yaratilgan rasmlardan yangi GRD faylini mavjud xaritalarga almashtirish orqali shablon sifatida foydalanish mumkin. Bundan tashqari, endi, avvaliga turli xil xaritalarning bir nechta qatlamlarini bitta rasmga birlashtirgandan so'ng, ularni asl elementlariga ajratishingiz va yangi ma'lumotlar asosida ularni qayta tiklashingiz mumkin.

Sof xizmat funktsiyalari orasida biz chegara chiziqlari va ixtiyoriy nuqtalarni raqamlashtirish ma'lumotlarini ekrandan to'g'ridan-to'g'ri ASCII fayliga kiritish, shuningdek, Post Map nuqtalarining har xil turlari uchun avtomatik ravishda afsonani yaratish qobiliyatini ajratib ko'rsatishimiz kerak. Endi siz raqamli balandlik modeli (DEM) fayllarini to'g'ridan-to'g'ri Internetdan (yoki boshqa ma'lumot manbalaridan) raqamli sirt modeli sifatida import qilishingiz mumkin. Va nihoyat, yangi ma'lumotlarni eksport formatlari xarita tasvirlarini deyarli barcha rastr formatlarida (PCX, GIF, TIF, BMP, TGA, JPG va boshqalar) saqlashga imkon beradi.

Davomi bor

ComputerPress 2" 1999 yil

FEDERAL TA'LIM AGENTLIGI DAVLAT TA'LIM MASSASASI

"VORONEJ DAVLAT UNIVERSITETI" OLIY KASBIY TA'LIM

K.Yu. Ipak

GEOINFORMATSIYA TIZIMI

Oltin dasturiy ta'minot Surfer 8

Universitetlar uchun o'quv-uslubiy qo'llanma

Voronej davlat universitetining nashriyot-matbaa markazi

Sharhlovchi I.Yu. Antonova

O'quv qo'llanmada Golden Software Surfer 8 geografik axborot tizimining asosiy funktsiyalari tasvirlangan. O'quvchilarga ushbu tizim asosidagi nazariy fikrlarni o'rganish va ularni amaliyotda mustaqil ravishda qo'llash taklif etiladi. Ushbu qo'llanma yordamida siz notekis taqsimlangan ma'lumotlardan raqamli sirt modellariga o'tishni, har xil turdagi xaritalarni yaratishni va ma'lumotlardan ma'lumotlarni olishni o'rganishingiz mumkin. Qo'shimcha ma'lumot, bu tasvirlarni vizual tahlil qilishda to'liq aniq emas.

O‘quv-uslubiy qo‘llanma Voronej davlat universiteti Geologiya fakulteti Geofizika kafedrasida tayyorlangan.

Mutaxassisligi uchun: 020302 – Geofizika

KIRISH......................................................
ASOSIY TUSHUNCHALAR......................................
I. SURFER BILAN ISHLASH ASOSLARI...................
I.1. SURFERNING BIRINCHI BOSHLANISHI ................................................ ...... ...................................
I.2. HUJJAT-HUJJAT REJIMI ................................................... ...... ...........................
I.3. XYZ MA'LUMOTLARI YARATISH ................................................... ...... ...........................
I.3.A. XYZ ma'lumotlari bilan mavjud faylni ochish......
I.3.B. XYZ ma'lumotlari bilan yangi fayl yaratish...................................... ......
I.3.C. XYZ ma'lumotlari bilan faylni saqlash...................................... .........
I.4. BILAN GRID FAYL YARATISH.................................................................
II. GRIDMAPS YARASH ................................................... ......................................
II.1. KONTUUR XARITA ................................................ ...................................
II.1.A. Kontur xaritasini yaratish................................................. ................................................
II.1.B. Xaritani saqlash................................................. ......... .........................
II.1.C. Ob'ekt menejeridan foydalanish................................................. ............
II.1.D. Kontur darajalarini o'zgartirish................................................. ............ ......
II.1.E. Kontur chizig'i parametrlarini o'zgartirish................................................. ......
II.1.F. Kontur chiziqlar orasiga rang qo'shish.......
II.1.G. Kontur yorliqlarini qo‘shish, olib tashlash yoki ko‘chirish.........
II.1.H. Eksa parametrlarini o'zgartirish ................................................... ................................................
II.2. RAMKA KARTASI ................................................ ... ...................................
II.3. SHAKLI XARITA ................................................ ......................................
II.4. TO SOYA RELIF BILAN SAN'AT.................................................................
II.5. VEKTOR XARITA ................................................ ... ...................................
II.6. T O'lchamli sirt....................................................................
II.7. T POINT KARTA VA OVERLAYLAR...................................................................
II.7.A. Nuqta xaritasini yaratish................................................. ...................... ............
II.7.B. Qoplama yaratish.................................................. .... .........................
II.7.C. Qatlamdagi nuqta xaritasiga joy belgilari qo‘shish......................................

III. RASTER XARITALARNI RAQAMLASHTIRISH...................................... ...... ............
III.1. XARITA TUZISH - ASOSLARI ................................................... ........ ................
III.2. XARITANI RAQAMLI QILISH - ASOSLARI ......................................... ...... .............
IV. GRID QURILISH...................................................... .... .................................
IV.1. HAQIDA GRID QURILISH USULLARIGA UMUMIY KO'RSAT....................................................
IV.2. BILAN GRID FAYL YARATISH..............................................................
IV.3. BILAN TO'RNI DAZMOLLASH............................................................................
IV.3.A. Spline silliqlash................................................. ............
IV.3.B. Past chastotali fazoviy filtrlash..................................
IV.4. P FUNKSIYALAR BO'YICHA GRID QURILISH.........................................................
IV.5. M ATEMATIK TRANSFORMATSIYALAR...................................................
IV.6. M ATEMATIK HISOB..........................................................
IV.7. B MESH QO'NISH.........................................................................
IV.8. P PROFIL LINLARINI QURILISH..............................................................
V. ILOVALAR...................................................... .... .................................................
V.1. Operatsiyalar ................................................. .... ................................................. ............
V.1.A. Arifmetik amallar................................................. ... .........
V.1.B. Mantiqiy operatsiyalar................................................. ... ...............
V.2. BILAN STANDART FUNKSIYALAR........................................................................
V.2.A. Matematik funktsiyalar................................................. ............
V.2.B. Ikkilamchi funktsiyalar................................................. .........
V.2.C. Statistik funktsiyalar................................................. ... ............
V.3. P FUNKSIYALARDAN FOYDALANISHGA NAMALLAR....................................................

KIRISH

Golden Software Surfer 8 geografik axborot tizimi hozirda ikkita o'zgaruvchining funksiyalarini chizish uchun sanoat standarti hisoblanadi. Geofizika sanoatida Surferdan kundalik xaritalash amaliyotida foydalanmaydigan korxonalar kam. Ayniqsa, tez-tez, Surfer yordamida xaritalar izoliyalarda (kontur xaritalar) yaratiladi.

Dasturning beqiyos afzalligi uning ichiga o'rnatilgan interpolyatsiya algoritmlari bo'lib, ular kosmosda notekis taqsimlangan ma'lumotlardan foydalangan holda yuqori sifatli raqamli sirt modellarini yaratishga imkon beradi. Eng ko'p ishlatiladigan usul, Kriege, barcha geofanlarda ma'lumotlarni taqdim etish uchun idealdir.

Biroq, ushbu dastur bo'yicha hech qanday adabiyot yo'q va Surferning o'rnatilgan yordami yozilgan Ingliz tili. Shu munosabat bilan ko'pchilik foydalanuvchilar buni o'zlari, sinov va xato orqali o'zlashtiradilar. Ushbu yondashuv sizga dasturning barcha imkoniyatlarining yarmi bilan etarli darajada tanishishga imkon bermaydi.

Geofizik talabalar uchun Surfer bo'yicha to'liq, ammo ixcham qo'llanma yozish zarurati allaqachon juda dolzarb bo'lib kelgan. Taklif etilayotgan ish Surfer atrofida kuzatilayotgan vakuumni to'ldirishga urinishdir.

Qo'llanmada dasturni o'zlashtirish uchun zarur bo'lgan nazariy materiallar, shuningdek amaliy vazifalar mustaqil amalga oshirish uchun.

Muallif Voronej davlat universiteti geologiya fakultetining geofizika fakulteti talabalariga (2002–2003) minnatdorchilik bildiradi, ular qo‘llanmani o‘z tajribalari asosida sinab ko‘rgan va undan foydalanish uchun qulayroq bo‘lishiga yordam bergan: T.V. Agafonov, A.P. Voronin, D.V. Dmitrievtseva, S.I. Kogtev, S.N. Rodina, A.S. Syrnikova, T.N. Trepalina, T.A. Chebotarev, S.P. Shatskix, shuningdek, T.B. Silkinga nashrni tayyorlashdagi yordami uchun.

ASOSIY TUSHUNCHALAR

Kichik Amerika kompaniyasi Golden Software, o'zi joylashgan Kolorado shtatining Golden shahri nomi bilan atalgan, 1983 yildan beri mavjud bo'lib, ilmiy grafik paketlarni ishlab chiqish bilan shug'ullanadi. Uning birinchi dasturiy mahsuloti, o'sha yili chiqarilgan "Golden Graphics System" z =f (y,x) kabi ikki o'lchovli funksiya bilan tasvirlangan ma'lumotlar to'plami tasvirlarini qayta ishlash va ko'rsatish uchun mo'ljallangan. Keyinchalik bu paket Surfer deb nomlandi. Surfer muallifi va kompaniya asoschisi Amerika universitetida gidrogeolog aspiranti edi.

Juda kuchli raqobatga qaramay, Golden Software dasturlari (birinchi navbatda Surfer) AQShda ham, boshqa mamlakatlarda ham juda mashhur bo'lib qolmoqda. Ularga havolalar eksperimental ma'lumotlarni raqamli modellashtirish va qayta ishlash bilan bog'liq deyarli har bir ilmiy nashrda yoki dasturiy mahsulotda mavjud.

Paket bilan ishlash mantig'i uchta asosiy funktsional blok shaklida ifodalanishi mumkin:

1) raqamli sirt modelini qurish;

2) raqamli sirt modellari bilan yordamchi operatsiyalar;

3) sirtni vizualizatsiya qilish.

Raqamli sirt modeli an'anaviy ravishda to'rtburchaklar muntazam panjara tugunlarida qiymatlar sifatida ifodalanadi, ularning diskretligi hal qilinayotgan muayyan muammoga qarab belgilanadi. Bunday qiymatlarni saqlash uchun Surfer o'zining GRD fayllaridan (ikkilik yoki matn formati) foydalanadi, ular uzoq vaqtdan beri matematik modellashtirish paketlari uchun standart bo'lib kelgan.

Grid tugunlarida qiymatlarni olishning uchta varianti mavjud:

1) mintaqaning ixtiyoriy nuqtalarida (tartibsiz tarmoq tugunlarida) ko'rsatilgan dastlabki ma'lumotlarga ko'ra, ikki o'lchovli funktsiyalar uchun interpolyatsiya algoritmlaridan foydalangan holda;

2) foydalanuvchi tomonidan aniq ko'rsatilgan funksiya qiymatlarini hisoblash. Surfer dasturi juda ko'p funktsiyalarni o'z ichiga oladi - trigonometrik, Bessel, eksponensial, statistik va boshqalar;

3) bir oddiy to'rdan ikkinchisiga o'tish, masalan, to'rning diskretligini o'zgartirganda (bu erda, qoida tariqasida, juda oddiy interpolyatsiya va tekislash algoritmlari qo'llaniladi, chunki o'tish bir tekis sirtdan ikkinchisiga o'tish deb hisoblanadi) .

Bundan tashqari, albatta, siz, masalan, raqamli modellashtirish natijasida foydalanuvchi tomonidan olingan tayyor raqamli sirt modelidan foydalanishingiz mumkin.

Surfer to'plami o'z foydalanuvchilariga bir nechta interpolyatsiya algoritmlarini taklif qiladi: Kriging, Teskari masofa darajasi(teskari

Quvvatgacha bo'lgan masofa), Minimal egrilik, radius

Radial asos funktsiyalari, polinom regressiyasi, modifikatsiyalangan Shepard usuli, triangulyatsiya ) va hokazo. Muntazam to'rni hisoblash har qanday o'lchamdagi X, Y, Z ma'lumotlar to'plami fayllari uchun amalga oshirilishi mumkin va to'rning o'zi 10 000 dan 10 000 gacha bo'lgan o'lchamlarga ega bo'lishi mumkin.

Shu bilan birga, foydalanuvchi tomonidan interpolyatsiya usullarini boshqarish uchun keng imkoniyatlar taqdim etiladi. Xususan, eksperimental ma'lumotlarni qayta ishlashda eng ommabop bo'lgan Krige geostatistik usuli turli xil variogramma modellaridan foydalanish, drift bilan algoritmning o'zgarishini qo'llash, shuningdek, anizotropiyani hisobga olish imkoniyatini o'z ichiga oladi. Sirt va uning tasvirini hisoblashda siz har qanday konfiguratsiya hududining chegarasini ham belgilashingiz mumkin.

Surfer sirtlarni o'zgartirish va ular bilan turli xil operatsiyalarni bajarish uchun qo'shimcha vositalarning katta to'plamini amalga oshiradi:

– ikki sirt orasidagi hajmni hisoblash;

– bir oddiy tarmoqdan ikkinchisiga o'tish;

– matritsalar bilan matematik amallar yordamida sirtni o'zgartirish;

– sirtni ajratish (profilni hisoblash);

– sirt maydonini hisoblash;

– matritsa yoki spline usullari yordamida sirtlarni tekislash;

– fayl formatini o'zgartirish;

– bir qator boshqa funktsiyalar.

Interpolyatsiya sifati dastlabki nuqta qiymatlarining yuzaga keladigan sirtdan og'ishlarini statistik baholash yordamida baholanishi mumkin. Bundan tashqari, statistik hisob-kitoblar yoki matematik o'zgarishlar har qanday ma'lumotlar to'plami uchun, shu jumladan foydalanuvchi tomonidan aniqlangan funktsional ifodalar yordamida amalga oshirilishi mumkin.

Sirtni qurishda Surferning ishi quyidagi printsiplarga asoslanadi:

1) bir nechta shaffoflarni qoplash orqali tasvirni olish

Va shaffof bo'lmagan grafik qatlamlar;

2) tayyor tasvirlarni, shu jumladan boshqa ilovalarda olingan tasvirlarni import qilish;

3) maxsus chizilgan asboblardan foydalanish, shuningdek, qo'llash matnli ma'lumotlar va yangi rasmlarni yaratish va eski rasmlarni tahrirlash uchun formulalar.

IN Surfer oʻzining asosiy tasvir elementlari sifatida quyidagi turdagi xaritalardan foydalanadi.

1. Kontur xaritasi ( Kontur xaritasi). Izolyatsiyalar, o'qlar, ramkalar, belgilar, afsonalar va boshqalarni ko'rsatish rejimlarini boshqarishning odatiy vositalaridan tashqari, ranglarni to'ldirish yoki alohida zonalarning turli naqshlari yordamida xaritalarni yaratish mumkin. Bundan tashqari, tekis xarita tasvirini aylantirish va burish mumkin, X va Y o'qlari bo'ylab mustaqil masshtablashdan foydalanish mumkin.

2. Sirtning uch o'lchovli tasviri: Wireframe xaritasi (simli ramka xaritasi), sirt xaritasi ( uch o'lchamli sirt). Bunday kartalar uchun foydalaning

Har xil proyeksiya turlari mavjud va tasvirni oddiy grafik interfeys yordamida burish va burish mumkin. Shuningdek, siz ularga kesilgan chiziqlar va izolyatorlarni chizishingiz, X, Y, Z o'qlari bo'ylab mustaqil masshtabni o'rnatishingiz va sirtning alohida to'r elementlarini rang yoki naqsh bilan to'ldirishingiz mumkin.

3. Manba ma'lumotlari xaritasi ( Post xaritasi). Ushbu xaritalar nuqta ma'lumotlarini maxsus belgilar va ular uchun matnli teglar ko'rinishida ko'rsatish uchun ishlatiladi. Bunday holda, raqamli qiymatni nuqtada ko'rsatish uchun siz belgining o'lchamini (chiziqli yoki kvadratik bog'liqlik) boshqarishingiz yoki ma'lumotlar oralig'iga mos ravishda turli xil belgilardan foydalanishingiz mumkin. Bitta xaritani qurish bir nechta fayllar yordamida amalga oshirilishi mumkin.

4. Asosiy xarita. Bu turli xil grafikalardan fayllarni import qilish orqali olingan deyarli har qanday tekis tasvir bo'lishi mumkin

jismoniy formatlar: AutoCAD [.DXF], Windows metafayl [.WMF], Bitmap grafiklari [.TIF], [.BMP], [.PCX], [.GIF], [.JPG] va boshqalar. Ushbu xaritalar nafaqat tasvirni shunchaki ko'rsatish uchun, balki, masalan, ba'zi joylarni bo'sh holda ko'rsatish uchun ham ishlatilishi mumkin.

Ushbu asosiy turdagi xaritalarni joylashtirish va ularni bir sahifada har xil joylashtirish uchun turli xil variantlardan foydalanib, siz murakkab ob'ektlar va jarayonlarni ifodalash uchun turli xil variantlarni olishingiz mumkin.

IN Xususan, bir vaqtning o'zida bir nechta parametrlarni taqsimlashning kombinatsiyalangan tasviri bilan murakkab xaritalar uchun turli xil variantlarni olish juda oson. Barcha turdagi xaritalarni foydalanuvchi Surferning o'rnatilgan chizmachilik vositalaridan foydalangan holda tahrir qilishi mumkin.

Tasvirni tasvirlashning ushbu imkoniyatlari turli xil interpolyatsiya usullari yoki ularning individual parametrlarining yuzaga keladigan sirt ko'rinishiga ta'sirini qiyosiy tahlil qilishda juda foydali bo'lishi mumkin.

Olingan grafik tasvirlar Windows tomonidan qo'llab-quvvatlanadigan har qanday chop etish qurilmasiga chiqarilishi mumkin. Boshqa Windows ilovalari bilan ma'lumotlar va grafiklarni ikki tomonlama almashish Windows almashish buferi orqali ham amalga oshirilishi mumkin.

I. SURFER BILAN ISHLASH ASOSLARI

I.1. Surferning birinchi ishga tushirilishi

Surfer-ni birinchi marta ishga tushirgandan so'ng, Surfer ichidagi masofalar va o'lchamlar uchun o'lchov birliklari standart dyuymlarga emas, balki odatdagi santimetrga o'rnatilganligiga ishonch hosil qilishingiz kerak. Buning uchun File/Preferences buyrug'ini bajaring. Bu Preferences dialog oynasini ochadi. Ushbu oynada 4 ta yorliq mavjud. Chizma yorlig'iga o'tishingiz kerak (I.1-rasm). Sahifa birliklari guruhida ( Sahifadagi o'lchov birliklari) elementni belgilashingiz kerak Santimetre (Santimetre).

Tanlangan parametrni qo'llash uchun tugmani bosing.

I.2. Hujjatni rejalashtirish rejimi

Surferning asosiy oynasi rasmda ko'rsatilgan. I.2. Surferni birinchi marta ishga tushirganingizda, yangisi avtomatik ravishda yaratiladi. bo'sh oyna hujjat-syujet Plot1. Hujjat syujet oynasi ish maydoni bo'lib, unda siz grid fayllari va xaritalar yaratishingiz, ularga sarlavhalar va oddiy yozuvlar bilan hamrohlik qilishingiz mumkin. grafik ob'ektlar(ko'pburchaklar, to'rtburchaklar, ellipslar, belgilar va boshqalar).

Guruch. I.1. Afzalliklar dialog oynasi (Chizma). Chizish sahifasi

Ushbu oynaning asosiy menyusi quyidagi elementlarni o'z ichiga oladi:

Tahrirlash	– almashish buferi va yordamchi kodlar bilan ishlash buyruqlari
	ob'ektni tahrirlash buyruqlari;
	- nazorat qiluvchi jamoalar tashqi ko'rinish joriy oyna
Chizish	hujjat;
	- matn bloklari, ko'pburchaklar, polili-
Tartibga solish	ramzlar va raqamlarni yozish;
	– obyektlarning tartibi va yo‘nalishini boshqaruvchi buyruqlar;
To‘r	– grid fayllarni yaratish va o‘zgartirish buyruqlari;
Xarita	– xaritalarni yaratish va o‘zgartirish buyruqlari;
Oyna	– bolalar oynalarini boshqarish buyruqlari;
Yordam	- yordam stoliga kirishni ta'minlaydi.

Guruch. I.2. Rejimda birinchi marta ishga tushirilganda sörfçü oynasi ko'rinishi hujjat syujeti: 1 – hujjat uchastkasining nomi yozilgan sarlavha; 2 - asosiy menyu; asboblar paneli: 3 – “asosiy” (Asosiy), 4 – “chizma” (Chizma), 5 – “xarita” (Xarita); boshqaruv o'lchagichlari (o'lchagichlar): 6 - gorizontal,

7 - vertikal; 8 - bosma sahifa; 9 – chop etilmaydigan ish maydoni; aylantirish chiziqlari: 10 - vertikal, 11 - gorizontal; 12 - holat paneli;

13 - ob'ekt menejeri (ob'ekt menejeri)