Printsipi_GIS_A5_Shipulin

Етап 2. Побудова тріангуляції Делоне

Рис. 2.5.7 – Тріангуляція Делоне

Етап 3. Введення ліній перегину поверхні (Breakline) і модифікація TIN з урахуванням ліній перегину. Лінії перегину рельєфу визначають різкі зміни поверхні, такі як лінія верху, низу укосу, гребені, тальвеги та ін.

Рис. 2.5.8 – Лінії перегину поверхні [29]

Етап 4. Введення областей виключення (Exclusion areas) з постійним значенням Z і модифікація TIN з урахуванням полігональних об'єктів, наприклад водної поверхні.

120

Рис. 2.5.9 - Області виключення [29]

Етап 5. Вирішення завдань за моделлю TIN поверхні.

2.5.6 Рівняння нормалі до грані трикутника

У TIN-модели просторове положення трикутника характеризує нормаль до його грані.

Рис.2.5.10 – Нормаль Р до грані трикутника

Трикутник задається трьома точками (ха, уа) (xb,yb) (xc,yc). Нормаль P до площини трикутника визначається нормальним вектором P = {pa, pb, pc}, який виходить в результаті векторного добутку векторів АВ і АС двох його сторін. Для нормального вектора Р кожного трикутника обчислюються:

1) прямокутні декартові координати:

121

Ці залежності є базовими для вирішення завдань відображення і аналізу поверхні.

2.5.7 Засоби моделі TIN для відображення поверхні

Модель TIN має ефективні засоби відображення поверхні за допомогою експозиції схилів, крутості граней, затінювання граней, діапазонів висот для поверхні.

2.5.7.1 Експозиція схилу

Експозиція (Aspect) окремої грані визначається кутом β як напрямом проекції нормалі на горизонтальну поверхню відносно напряму на Північ. Кут обчислюють за формулою

122

Рис. 2.5.11 – Відображення експозиції схилів [29]

2.5.7.2 Крутість грані

Крутість грані (Slope) представляється кутом нахилу нормалі до горизонтальної лінії. Він визначається як доповнення до 900 кута α:

Рис. 2.5.12 – Відображення крутості граней [29]

2.5.7.3 Затінювання граней

Затінювання граней (Hillshading) визначається відносно вектора напряму на світило. Положення світила задається азимутом (Azimuth) і кутом підвищення над горизонтом (Аltitude) світила

Задання розрахунку затінювання схилів звичайно використовується для аналізу освітленості Землі. У зв'язку з цим часто

123

виникає потреба додаткового обліку поточного положення Сонця. Таким чином, кожен трикутник тріангуляції може бути проклассифікован за принципом приналежності до того або іншого регіону. Після цього потрібно просто викликати алгоритм виділення регіонів.

Рис. 2.5.13 – Відображення затінювання граней [29]

2.5.7.4 Діапазони висот

Для відображення діапазонів висот (Range of elevations) висота довільної точки всередині трикутника визначається за рівнянням площини, заданої вершинами трикутника. Площина з нормальним вектором P = {pa, pb, pc}, що проходить через точку Mо (xо, yо, zо), описується рівнянням

Звідси по відомих значеннях x і у знаходяться висоти довільних точок.

Рис. 2.5.14 – Відображення діапазонів висот [29]

124

Інтерполяцію ізоліній виконують по кожній грані тріангуляції.

2.5.8 Резюме представлення географічних об'єктів триангуляційними моделями

Узагальнена характеристика представлення географічних об'єктів триангуляційними моделями наведена в табл. 2.5.3.

Таблица 2.5.3 – Резюме представлення географічних об'єктів триангуляційними моделями [29]

125

2.5.9 Контрольні питання і завдання для самостійної роботи

1)Що є моделлю TIN географічних об'єктів? Якими властивостями володіє модель TIN?

2)У чому полягає принцип формування трикутника в тріангуляції Делоне?

3)Чим визначаються топологічні відношення в моделі TIN?

4)Опишіть етапи створення моделі TIN.

5)Отримаєте рівняння нормалі до грані трикутника.

6)Опишіть засіб відображення поверхні за допомогою експозиції схилів.

7)Опишіть засіб відображення поверхні за допомогою крутості граней.

8)Опишіть засіб відображення поверхні за допомогою затінювання граней.

9)Опишіть засіб відображення поверхні за допомогою діапазонів висот.

10)Наведіть узагальнену характеристику представлення географічних об'єктів триангуляційними моделями.

126

Частина 3

ЗБІР І ПІДГОТОВКА ГЕОГРАФІЧНИХ ДАНИХ

127

Розділ 3.1

ЗБІР І ПОПЕРЕДНЯ ОБРОБКА ГЕОГРАФІЧНИХ ДАНИХ

Основу інформаційного забезпечення ГІС складають джерела просторових даних. Інформаційне забезпечення ГІС залишається украй трудомісткою справою. Витрати на інформаційне забезпечення геоінформаційних проектів досягають 90% від їх загальної вартості.

Про об'сяг просторових даних говорять наступні результати спеціально проведених досліджень: до 70% всіх даних, що складають інформаційні ресурси націй, регіонів і відомств, мають просторову прив'язку або можуть бути координовані, отримавши статус просторових.

У сучасному суспільстві геоінформація розглядається як національний ресурс. Вона є також товаром, який створюють і купують. Геоїнформація служить основою управління в тих організаціях, де потрібна актуальна інформація, пов'язана з просторовими структурами. Вона поєднує в собі всі властивості інформації і інформаційних продуктів, у цьому її унікальність і цінність.

Збір інформації вирішує два завдання: здобуття первинної геоінформації і часткове перетворення її в географічні дані.

3.1.1 Джерела географічних даних

Цифрове середовище існування ГІС передбачає цифрову форму оброблюваних даних. Існує величезний діапазон видів даних, використовуваних геоінформаційними системами. Це відображає різні цілі самих систем. Оскільки ГІС може бути використана для всіляких застосувань, наприклад, таких як міське планування, маркетингові дослідження або археологічний аналіз, вихідний матеріал може бути важким для всесторонньої інвентаризації і класифікації. Навіть в рамках одного ГІС-проекта асортимент необхідних матеріалів може бути різним. Не зважаючи на те, що вигляд матеріалу істотно відрізнятиметься від проекту до проекту, ГІС-фахівці повинні знати про деякі з найбільш доступних джерел даних, про їх характеристики і

128

обмеження.

Найбільш поширені джерела просторових даних наступні:

топографічні карти і плани аналогові;

топографічні карти і плани цифрові;

дані топографічних знімань, вимірів електронними тахеометрами і приймачами глобальної системи позиціювання;

матеріали дистанційного зондування Землі;

базові набори геопросторових даних;

інтернет-джерела цифрових просторових даних;

загальногеографічні і тематичні карти;

землевпорядна документація;

містобудівна документація; Найбільш поширені джерела семантичних даних наступні:

таблиці;

текстові документи.

Топографічні карти і плани аналогові

Карти – це найбільш відомі моделі реального світу. Карти використовуються тисячі років для того, щоб мати інформацію про реальний світ. Карти виявилися надзвичайно корисними для багатьох застосувань в різних областях. Концепція і дизайн карт розроблені так, щоб інтерпретувати реальний світ явищ у правильні, чіткі й зрозумілі для багатьох представлення. Картографічними джерелами є топографічні, загальногеографічні й тематичні карти.

Топографічна карта є зменшеним і узагальненим зображенням земної поверхні, створеним за єдиною математичною основою і оформленням, що передає розміщення і властивості основних природних і соціально-економічних об'єктів місцевості. Топографічні карти і плани, які традиційно створювалися на паперовій основі і є аналоговими моделями. Топографічні карти є первинними даними, джерелом даних для похідних карт, наприклад, географічних, тематичних.

Недоліком їх є те, що вони обмежені в двовимірних статичних представленнях і завжди відображуються в певному масштабі. Карта завжди є графічним представленням на певному рівні деталізації. На карті масштаб визначає просторову роздільну здатність графічного представлення. Чим менше масштаб, тим менше деталей карта може показати. З іншого боку, точність представлення даних обмежує діапазон відповідних масштабів. Вибір належного масштабу карти є одним з перших і найбільш важливих кроків. Карти великих фізичних

129