§144. Поняття про цифрові моделі місцевості

З розвитком автоматизованих систем проектування споруд і створення автоматичних креслярських приладів для побудови планів (графобудувачів), які базуються на використанні електронних обчислювальних машин (ЕОМ) виникла необхідність в поданні топографічної інформації в аналітичному вигляді, в вигляді так званих цифрових моделей місцевості (ЦММ), виражаючи в цифрових кодах просторові координати, характеристики місцевості і фіксуючи їх на магнітних стрічках або інших носіях інформації. Такий спосіб цифрової фіксації даних про місцевість розглядається, як особливий вид картографічної продукції – “цифрова карта”, хоча карти тут насправді немає. Ця особлива операція називається цифруванням. Цифрування виконується за допомогою спеціальних приладів – цифрувачів. За своїм змістом ЦММ поділяють на цифрові моделі ситуації і цифрові моделі рельєфу.

Цифрова модель ситуації складається на забудовані території; всі будівлі, споруди і інші елементи ситуації задаються координатами характерних точок (центрів, вершин кутів, перетин осей і т.п.), які визначають положення ситуації на місцевості.

Важчим є завдання цифрового вираження моделі рельєфу, тому що місцевість має надто складну поверхню. За способом розташування точок рельєфу розрізняють регулярну, напіврегулярну і структурну моделі.

В регулярній моделі, яка застосовується в рівнинній місцевості, точки розташовують в вигляді сітки квадратів, як в методі нівелювання поверхні. Розміри квадратів залежать від складності форм рельєфу, кількості об’єктів, точності розв’язання поставлених: завдань.

Напіврегулярні моделі, використовують в основному, при розвідуванні лінійних споруд, створюються в вигляді магістралі з системою поперечників. Точки на кожному поперечнику розташовують на характерних перегинах місцевості. Планові координати осей точок поперечників находять по пікетажу магістралі і дирекційному куту її сторін. Густота розташування точок залежить від призначення об’єктів.

Вструктурній моделі, як при тахеометричній або мензульній зйомці, опорні точки вибирають на характерних перегинах рельєфу з урахуванням його геоморфологічних особливостей. В цій моделі місцевість відображують системою многогранииків, ребрами яких є структурні (“скелетні”) лінії рельєфу. (Рис.178)

Рис.178

Для визначення координат точок структурних ліній моделі повинні бути відомі їх довжини і дирекційні кути. Густота точок залежить від масштабу карт та планів, які створюються, та від характеристики місцевості.

Для побудови ЦММ можуть бути використані дані, одержані із фотограмметричних вимірювань аерофотознімків, польових топографічних робіт, обробки топографічних карт і планів.

Найбільш ефективним методом побудови ЦММ є фотограмметричний з використанням сучасних високоточних стереоприладів з автоматичною реєстрацією координат. При опрацюванні стереопар спостерігаються характерні точки рельєфу і контурів і автоматично реєструються їх фотограмметричні координати, висоти і кодові назви. В ЕОМ ці дані перетворюються в геодезичну систему координат і нагромаджуються для подальшого використання в окремих програмах (аналітичного проектування, графічних побудов). Ефективним польовим методом складання точної ЦММ є геодезичний метод – з застосуванням електронних тахеометрів з обчислювальними пристроями, які дають можливість при зйомці місцевості в польових умовах одержувати координати і висоти характерних точок. Ці метричні дані разом з семантичною інформацією (дані про предмети, назви і ін.) кодуються і передаються в ЕОМ для використання при проектуванні споруд, побудови топографічних планів на автоматичних графобудувачах.

Програми для складання ЦММ за метеріалами тахеометричної зйомки передбачають обчислення на ЕОМ координат і висот пікетів і кінцевих точок структурних ліній, обчислення висот вершин сітки з заданим кроком, формування масивів точок для подальшої видачі на графобудувач. Графобудувач з високою точністю за координатами наносить на план точки ситуації, з’єднує їх відповідно прямою лінією, підбирає назву об’єкта, виконує зарамкове оформлення. При необхідності він може будувати сітку квадратів, проводити горизонталі, складати поздовжні профілі.

Для складання ЦММ можуть бути використані топографічні карти і плани, так званий картографічний метод, або метод дегіталізації готових карт. Він полягав в використанні спеціальних пристроїв до ЕОМ, які перетворюють графічну інформацію в цифрову – сканери або дігітайзери.

В даному випадку застосовують автоматичне сканування по прямих лініях, паралельних ;до рамок аркушів карт або планів з повною роздільною спроможністю або послідовне відстеження оператором за допомогою спеціального оптичного візира певних контурів та, елементів зображення. Візир пов’язаний з ЕОМ і дискретно записує цифрову інформацію. Всі ЦММ зберігають у пам’яті ЕОМ у вигляді банків даних. Користуючись ЦММ, можна швидко одержати інформацію про місцевість як у цифровому, так і у графічному вигляді.