APLIKOVANÁ GEOINFORMATIKA IX Aplikovaná geoinformatika Digitální výškové modely Laboratoř geoinformatiky a kartografie •Digitální výškový model (DEM) – digital elevation model •Digitální model terénu (DTM) – digital terrain model •Digitální model povrchu (DSM) – digital surface model •Termíny se používají často jako synonymum, někdy ovšem chybně •DTM – pouze povrch bez /s objektů na něm (bez budov, stromů…) •DSM – povrch i s objekty (tak, jak ho měří DPZ) •DEM – chápání se liší: a) nadřazený pojem k DSM a DTM b) synonymum k DTM DEM vs. DTM vs. DSM Aplikovaná geoinformatika DSM DTM •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) – pravidelné dělení prostoru •TIN – triangulated irregular network – nepravidelné dělení prostoru •Vrstevnice •Výškové body Struktura dat Aplikovaná geoinformatika •Nejčastější způsob reprezentace •Ideální pro data z DPZ – taky rastry •Nároky na paměť – velký objem dat •Pravidelná struktura – jednoduché výpočty •Vlastní kvalita dat – závislost na způsobu generování, typu interpolace •Přesnost výpočtu a grafiky omezena velikostí buňky – měříme li sklon z bodů vzdálených 30 m bude výsledek jiný, než když budou od sebe 10 m. •Když mluvíme o nějaké výsledné hodnotě (např. sklonu), měli bychom uvést pro jaké rozlišení rastru byla počítána. Ve cvičení na to nezapomínejte. Rastr – pro a proti Aplikovaná geoinformatika •Interpolace výšek bodů rastru z nepravidelně či pravidelně rozmístěného bodového pole •IDW •Spline •Kriging •Lze zahrnout i další parametry  např. metoda ANUDEM (Hutchinson, 1998) – implementováno do ArcGIS – nástroj Topo to Raster Tvorba rastru Aplikovaná geoinformatika •„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 •Výsledkem hydrologicky korektní rastr •Podrobnosti metody viz Help ArcGIS (heslo Topo to Raster) Topo to raster Aplikovaná geoinformatika •Založeno na vektorové reprezentaci •Založeny na trojúhelníkových elementech – facetách, s vrcholy odpovídajícími vstupním výškovým bodům •Facety jsou plošky – roviny trojúhelníků (spojující tři příslušné body) •Výběr bodů, které tvoří trojúhelník se nejčastěji řeší podle Delaunayho triangulace •Řada dalších parametrů při tvorbě TIN •TIN je hustější v místech členitějšího terénu 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 (vrcholy, hrany, změny sklonu) •Digitalizované vrstevnice tedy nejsou nejvhodnějším zdrojem, ale lze je použít •Nepravidelné rozmístění bodů Tvorba TIN – výběr vstupních bodů Aplikovaná geoinformatika •Pro účely triangulace – trojúhelníky by měly být co nejvíc rovnostranné •Pravidlo, že v kružnici opsané danému trojúhelníku nesmí ležet další bod (princip algoritmu) •Jestliže spojím středy opsaných kružnic (průsečíky os stran), dostanu Voroného 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/designdoc/Chp1-Overview/chp1-pic3.jpg http://www.comp.lancs.ac.uk/~kristof/research/notes/voronoi/dt.gif Delaunay triangulace Aplikovaná geoinformatika dodané lomové body http://gis.zcu.cz/studium/ugi/cviceni/ch08s01.html Aplikovaná geoinformatika 3D Analyst – TIN Management – Create TIN •from features (např 3D Contours) •Hard line, soft line, mass points Tvorba TIN v ArcGIS Aplikovaná geoinformatika Hard breaklines represent a discontinuity in the slope of the surface (e.g. streams, road cuts). Soft breaklines allow you to add edges to a TIN to capture linear features that do not alter the local slope of a surface. (e.g. study area boundaries). Mass points jsou body, které mají být jednoznačně nody trojúhelníku. •Další možný postup •Speciální případ konverze bodů do TIN •Metody: •Výběr bodu GRID, 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 GRID jako vrcholy, dolíky, sedlové body, hřbetnice a údolnice. Tvorba TIN z GRID Aplikovaná geoinformatika •Tvorba TIN z gridu •TIN – uchováváno coby topologie (Tuček 1998) Tvorba TIN z GRID 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 – složité výpočty •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 •Existence falešných prohlubní •Vizuální kontrola pomocí stínovaného reliéfu •Odvození vrstevnic •Kontrola pomocí existujících výškových bodů •Úvaha nad velikostí buňky výsledného DEM Hodnocení kvality vytvořeného DEM Aplikovaná geoinformatika Tvorba rastrů •3D Analyst, Spatial Analyst - interpolace •3D Analyst, Spatial Analyst - TopoToRaster Tvorba TIN •3D Analyst – Create TIN Vzájemné převody TIN a rastrů •3D Analyst – RasterToTIN, TINToRaster Nástroje v ArcGIS Aplikovaná geoinformatika •Formát ESRI •Víceměřítkový digitální model •Založen na TIN •Pro povrchy s milióny bodů – např. LIDAR •Vizualizace optimalizována podle měřítka – malé měřítko využívá jen některé body Terrain dataset v ArcGIS Aplikovaná geoinformatika