Z0262 Geoinformatika, jaro 2019
SEMINÁŘ Č. 4 – MODELY TERÉNU
Osnova
1. Tvorba rastrového modelu z vrstevnic
2. Tvorba digitálního modelu z bodového mračna
3. Raster Calculator, zjištění terénního profilu
4. Zadání cvičení
Reprezentace terénu v geoinformatice dělíme na rastrové a vektorové (TIN –
Triangular Irregular Network). Modely terénu je v některých případech možné získat
od různých poskytovatelů dat (např. model terénu pro Evropu
http://www.eea.europa.eu/data-and-maps/data/eu-dem#tab-european-data​), někdy
je ale nutné model vytvořit z podkladových dat.
Podkladovými daty pro tvorbu digitálního modelu terénu je nejčastěji pozemní měření
obsahující souřadnice x, y, z. Takovým případem mohou být např. příčné profily
korytem vodního toku a významné terénní spojnice ve sledovaném území. Toto
měření může být doplněno digitálními vrstevnice z databáze ZABAGED.
Obrázek 1 ilustruje rozsah zájmového území. Obsahuje vrstevnice z databáze
ZABAGED s intervalem 1 m, geodeticky zaměřené body příčných profilů řeky a
silnici. Data najdete v souboru ​CV04_data.zip​ v studijních materiálech.
Obr. 1 Zájmové území a vstupní podkladové SHP vrstvy
Z bodů, vrstevnic a zájmové plochy sestavíme digitální model terénu (DMT). K tomu
použijeme nástroj z extenze 3D Analyst Tools. Jak naznačuje obrázek 2, zkontrolujte si, že
máte zapnutou extenzi 3D Analyst Tools.
Obr. 2 Zapnutí extenze 3D Analyst Tools
DMT z bodů a vrstevnic vytvoříme pomocí nástroje Topo to Raster.
● U bodů je výškový údaj v poli Elevation a typ zadáváme Point Elevation.
● U vrstevnic je výškový údaj v poli contour a typ zadáme Contour.
● Jako ohraničující polygon použijeme zájmovou plochu s typem Boundary.
● Velikost buňky zvolíme 5.
Obr. 3 Nastavení Topo to Raster
Výsledkem je rastr digitálního modelu terénu, který v každé buňce o velikosti 5x5m
nese informaci o výšce.
Obr. 4 Výsledný DMT
Nyní provedeme vystínování terénu pomocí funkce Hilshade. Výsledný stínovaný
reliéf umístěte pod DMT, kterému nastavíte průhlednost.
Obr. 5 Lokace funkce Hillshade a výsledný stínovaný reliéf vizualizovaný v
kombinaci s DMT
Nejpodrobnější metodou tvorby DMT je v současnosti laserscan. Tato technologie
umožňuje pořizovat prostorová data s takovou kvalitou a rychlostí, které by
klasickými metodami geodézie a fotogrammetrie získat nešly nebo jen s velkými
obtížemi. Čtverec 5x5 m je tak reprezentován jednou výškou. Laserscanning
samozřejmě zachycuje pouze to, co je změřitelné. To znamená, že úroveň dna
toků pod hladinou vody zaměřena není.
Vstupním podkladem s laserscan daty je textový soubor pi_TREB34_4g.xyz, který
najdete v CV04_data.zip. Soubor si načteme pomocí funkce ASCII 3D to Feature
Class do SHP.
Obr. 6 Funkce ASCII 3D to Feature Class
Obr. 7 Výsledkem je bodové téma zaplňující zájmovou plochu.
Pro vizualizaci vytvoříme soubor TIN – nepravidelnou trojúhelníkovou síť. V
bodové vrstvě nese každý bod výškovou informaci v souřadnici Z (ShapeZ).
Obr. 8 Create TIN
Obr. 9 Výsledný TIN
V případě potřeby můžeme již vytvořený TIN kdykoliv upravit pomocí nástroje Edit
TIN. Toho se využívá, jestliže došlo v území např. k nějaké změně, kterou chceme
zaznamenat, a přitom není třeba vytvářen TIN znovu. Máme-li tedy k dispozici
další měření (body, hrany, spojnice atd.), můžeme TIN postupně zpřesňovat. Pro
ukázku použijeme vrstvu cesty. Předpokládejme, že na kótě 500 m n. m. bude
napříč údolím vybudována silnice.
Obr. 10 Edit TIN
Obr. 11 TIN obsahující cestu
Nepravidelná trojúhelníková síť TIN je vektor. Nyní si převedeme terén z TINU do
rastru (TIN to Raster), abychom mohli porovnat rozdíly v modelu vytvořeném z
vrstevnic a bodového měření a modelu z laserscanu. Velikost buňky zadáme opět
5 m.
Obr. 12 TIN to Raster
Obr. 13 DMT z TIN po přebarvení může vypadat třeba takto
Nyní porovnáme rozdíly mezi modely pomocí nástroje Raster Calculator, resp.
použijeme funkci Minus ze skupiny Raster Maths.
Obr. 14 Rozdíl mezi modely zjistíte funkcí Minus nebo rozdílem v Raster
Calculatoru
Odečtením rastrů získáme mapu rozdílů terénu. V zásadě není nejdůležitější, co
se od čeho odčítá. Buňka tak bude mít stejnou hodnotu akorát s opačným
znaménkem.
Obr. 15 „Mapa“ rozdílů vytvořených modelů DMT
S modelem terénu lze provádět další operace, jako je např. výpočet sklonitosti
nebo orientace svahů. Máme-li model, můžeme zpětně odvodit vrstevnice nebo
provést řezy terénem. Slope – sklon svahů, Aspect – orientace svahů.
Obr. 16 Slope a Aspect
Terénní profil vytvoříte tak, že se zapnutým panelem 3D Analyst vložíte novou linii.
Obr. 17 New Interpolate Line
Pro vytvořenou linii pak snadno zjistíte terénní profil.
Obr. 18 Výškový profil
Zadání cvičení
Odevzdejte do odevzdávárny mapy včetně všech náležitostí (jako je tiráž, nadpis,
legenda apod.), které budou obsahovat:
● vizualizaci terénu zájmového území vytvořeného z vrstevnic a měřených
bodů
● vizualizaci terénu získaného z laserscanu, ​doplněného o silnici
● vizualizaci orientace svahů a sklonitosti (zvolte si, pro který z modelů)
● vizualizaci rozdílu mezi oběma vytvořenými terény
● výškový profil vybrané trasy
Mapy vložte na jeden mapový list (Insert - Data Frame) a odevzdejte jako
samostatný soubor. Ukázka od kolegy z předloňského roku (není bezchybná, např.
zájmovou plochu v legendě nepotřebujeme):
Odevzdání:​ Do odevzdávárny v ISu vložte:
1. soubor .pdf, který bude obsahovat protokol.
2. soubor .png (300dpi) s výslednou mapovou kompozicí.
- odevzdávejte prosím oba soubory buď samostatně, nebo v .zip. ​Nikoliv .rar
Termín: ​25. 4. 2019 7:00