1
APLIKOVANÁ
GEOINFORMATIKA VII
RNDr. Tomáš ŘEZNÍK, Ph.D.
Aplikovaná geoinformatika, jaro 2009
Digitální výškové modely
Laboratoř geoinformatiky a kartografie
* Digitální výškový model (DEM) ­ digital elevation
model
* Digitální model terénu (DTM) ­ digital terrain model
* Oba termíny se používají často jako synonymum,
někdy ovšem pro odlišnou věc
* Pojetí záleží na autorovi, na literatuře, ze které
čerpá
* Možná rozdílná chápání DEM / DTM:
­ pouze povrch bez /s objektů na něm (bez budov,
stromů...)
­ XYZ / jiný jev zobrazený jako třetí souřadnice
DEM vs. DTM
Aplikovaná geoinformatika
DTM is a Deutsche Tourenwagen-
Meisterschaft.
* Výsledek zpracování dat DPZ (fotogrammetrie stereopáry,
radary - interferometrie)
* Vrstevnice ­ zvektorizované z analogových map
* Terénní mapování ­ vstup z GPS
Zdroje výškových dat
Aplikovaná geoinformatika
* Rastr (grid)
* TIN ­ triangulated irregular network
* Vrstevnice
* Výškové body
Struktura dat
Aplikovaná geoinformatika
* Nejčastější způsob reprezentace
* Implicitní topologie
* Snadná implementace na PC
* Nároky na paměť
* Nároky na výpočty
* Vlastní kvalita dat­ závislost na způsobu
generování, interpolaci
Rastr
Aplikovaná geoinformatika
* Interpolace výšek bodů rastru z
nepravidelně či pravidelně
rozmístěného bodového pole
­ IDW
­ Spline
­ Kriging
* Interpolace + zahrnutí dalších
parametrů pro tvorbu
hydrologický korektního povrchu
 např. metoda ANUDEM
(Hutchinson, 1998) implementováno
do ArcGIS nástroj
Topo to Raster
Tvorba rastru
Aplikovaná geoinformatika
2
* ,,Topo to Raster is based on the ANUDEM program
developed by Michael Hutchinson (1988, 1989)."
* Jako vstup mohou sloužit nejen výškové body, ale i
vrstevnice, vodní toky, vodní plochy, ,,sinks" prohlubně,
a hranice zájmového území
* Connected drainage structure
* Correct representation of ridges and streams from
input contour data
* Podrobnosti metody viz Help ArcGIS 9.2 (heslo
Topo to Raster)
Topo to raster
Aplikovaná geoinformatika
* Založeny na trojúhelníkových elementech facetách,
s vrcholy odpovídajícími vstupním
výškovým bodům
* Facety jsou plošky - roviny trojúhelníků (spojující 3
příslušné body)
* Výběr bodů, které tvoří trojúhelník se nejčastěji řeší
podle Delaunayho triangulace
* Řada dalších parametrů při tvorbě TINu
TIN ­ Triangulated Irregular Networks
Aplikovaná geoinformatika
Aplikovaná geoinformatika
TIN ­ Triangulated Irregular Networks
* Body, které leží na všech důležitých singularitách
 místa, kde se mění výrazně průběh terénní
plochy tzv. peaks, ridges, breaks in slope vrcholy,
hrany, změny sklonu
* Digitalizované vrstevnice nejsou nejvhodnějším
zdrojem, ale lze je použít
* Nepravidelné rozmístění bodů
TIN ­ vstupní body
Aplikovaná geoinformatika
* Pro účely triangulace - trojúhelníky by měly být co
nejvíc rovnostranné
* Pravidlo, že v kružnici opsané daného trojúhelníka
nesmí ležet další bod (princip algoritmu)
* Jestliže spojím středy opsaných kružnic (průsečíky os
stran), dostanu Voronoi diagram (Thiessenovy
polygony)
* Thiesenovy polygony ohradí všechny body oblastí, ve
které jsou všechny místa bližší k danému bodu než k
jinému bodu z dané množiny bodů
Delaunay triangulace
Aplikovaná geoinformatika
http://www.cs.virginia.edu/~mngroup/hypercast/designdo
c/Chp1-Overview/chp1-pic3.jpghttp://www.comp.lancs.ac.uk/~kristof/research/notes/voronoi/dt.gif
Delaunay triangulace
Aplikovaná geoinformatika
3
dodané lomové body
http://gis.zcu.cz/studium/ugi/cviceni/ch08s01.html
Aplikovaná geoinformatika
* Další možný postup
* Speciální případ konverze bodů do TINu
* Metody:
­ Výběr bodu GRIDu, který se ponechá nebo zruší 
jednotlivým bodům přiřazena důležitost, ponechány ty
body, kde je největší rozdíl mezi sousedními body
­ Body se ruší skokově ­ nepočítá se důležitost,
rozhodnout, kdy zastavit vybírání a rušení bodů.
­ Detekce specifických tvarů terénu GRIDu jako
vrcholy, dolíky, sedlové body, hřebenice a údolnice.
Tvorba TINu z GRIDu
Aplikovaná geoinformatika
* Přes 3D Analyst
* Create TIN 
­ from features (např 3D Contours)
­ Hard line, soft line, mass points
* Hard breaklines represent a discontinuity in the
slope of the surface. Streams and road cuts could
be included in a TIN as hard breaklines. Hard
breaklines capture abrupt changes in a surface
and improve the display and analysis of TINs.
* Soft breaklines allow you to add edges to a TIN to
capture linear features that do not alter the local
slope of a surface. Study area boundaries could be
included in a TIN as soft breaklines to capture their
position without affecting the shape of the surface.
* Mass points jsou body, které mají být jednozačně
nody trojúhelníku
Tvorba TINu v ArcGIS 9.2
Aplikovaná geoinformatika
* Tvorba TINu z gridu 
* TIN ­ struktura (Tuček
1998)
Tvorba TINu z GRIDu
Aplikovaná geoinformatika
* Menší objem uložených dat než u rastrů ­ hustota
trojúhelníků může být různá podle členitosti terénu
* Umožňuje vypočítat výšku terénu pro jakýkoliv bod
(nelimitováno mřížkou rastru)
* Lépe postihuje diskontinuity terénu
* Složitá struktura
* Velká závislost na vstupních bodech
TIN ­ pro a proti
Aplikovaná geoinformatika
* Struktura výškových dat již není tak limitující jako
dřív ­ existují metody, jak převést jednu na druhou,
pouze nutnost minimalizace nechtěných artefaktů
* Výběr struktury závisí též na charakteru
studovaného terénu
* Vždy platí, že nejvíce se musí dbát na kvalitu
vstupních dat
Shrnutí
Aplikovaná geoinformatika
4
* Existence falešných prohlubní
* Vizuální kontrola pomocí stínovaného reliéfu
* Odvození vrstevnic
* Kontrola pomocí existujících výškových bodů
* Nutná úvaha nad velikostí buňky výsledného DEMu
(u rastru)
Hodnocení kvality vytvořeného DEMu
Aplikovaná geoinformatika
* Výška
* Aspekt (orientace ke světovým stranám)
* Sklon (v % či °)
* Upslope area, length, slope
* Dispersal area, length, slope
* Catchment area ­ (the area of land from which
water runs into the stream = povodí)
* Curvature ­ konkávní vs. konvexní povrch
Primární topografické atributy, které lze
odvodit z DEMu (Wilson, Gallant, 2000)
Aplikovaná geoinformatika
Skenované podklady:
* primární topografické atributy
* sekundární topografické atributy
* měřítka a aplikace DEM
Aplikovaná geoinformatika
Topografické atributy, které lze odvodit z
DEMu (Wilson, Gallant, 2000)
* Identifikace významných bodů a linií v terénu
/hřebenů, údolnic ­ tzv. skeleton
* Rozpoznávání geomorfologických tvarů
* Modelování eroze
* Vstup do srážko-odtokových modelů
* Analýzy viditelnosti
* ...
Další využití DEMu
Aplikovaná geoinformatika
* Víceměřítkový
digitální model
* Založený na
TINu
* Ukládání do
geodatabáze
Terrain dataset v ArcGIS 9.2
Aplikovaná geoinformatika