title_header APLIKOVANÁ GEOINFORMATIKA VII Aplikovaná geoinformatika 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 – title_header DEM vs. DTM Aplikovaná geoinformatika •Výsledek zpracování dat DPZ (fotogrammetrie – stereopáry, radary – interferometrie, laserové skenování) • •Vrstevnice – zvektorizované z analogových map • •Terénní mapování – vstup z GPS title_header Zdroje výškových dat Aplikovaná geoinformatika •Rastr (grid) •TIN – triangulated irregular network •Vrstevnice •Výškové body title_header 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 title_header 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 à např. metoda ANUDEM (Hutchinson, 1998) – implementováno do ArcGIS – nástroj Topo to Raster • title_header 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 • •Connected drainage structure • •Correct representation of ridges and streams from input contour data • •Podrobnosti metody viz Help ArcGIS (heslo Topo to Raster) • title_header 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 title_header TIN – Triangulated Irregular Networks Aplikovaná geoinformatika Aplikovaná geoinformatika title_header TIN – Triangulated Irregular Networks •Body, které leží na všech důležitých singularitách à 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 • title_header 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 title_header 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 title_header Delaunay triangulace Aplikovaná geoinformatika 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 à 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, hřbetnice a údolnice. title_header Tvorba TINu z GRIDu Aplikovaná geoinformatika •Přes 3D Analyst •Create TIN à –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 jednoznačně nody trojúhelníku title_header Tvorba TINu v ArcGIS Aplikovaná geoinformatika •Tvorba TINu z gridu à • •TIN – struktura (Tuček 1998) tucek_tin1 title_header 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 title_header 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 title_header Shrnutí Aplikovaná geoinformatika •Existence falešných prohlubní –hydrologicky korektní model terénu • •Vizuální kontrola pomocí stínovaného reliéfu • •Odvození vrstevnic • •Kontrola pomocí existujících výškových bodů • •Nutná úvaha nad velikostí buňky výsledného DEMu (u rastru) title_header 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 title_header 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 terrain_analysis01 terrain_analysis02 terrain_analysis03 Aplikovaná geoinformatika title_header 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 • •… title_header Další využití DEMu Aplikovaná geoinformatika •Víceměřítkový digitální model • •Založený na TINu • •Ukládání do geodatabáze title_header Terrain dataset v ArcGIS Aplikovaná geoinformatika