Pod pojęciem numerycznego modelu terenu (NMT) należy rozumieć zbiór odpowiednio zebranych punktów (określonych współrzędnymi X,Y,Z) powierzchni terenu wraz z algorytmem interpolacyjnym pozwalającym na określenie kształtu tej powierzchni bądź wyznaczenia wysokości pojedynczych punktów. W polskiej literaturze fachowej brak dotąd jednolitej definicji NMT. Na przestrzeni ostatniego dziesięciolecia można odnotować kilka definicji NMT podawanych przez różnych autorów:
· numeryczny model powierzchni terenowej jest to numeryczna reprezentacja powierzchni terenu, utworzona zazwyczaj jako zbiór odpowiednio wybranych punktów (X,Y,Z) tej powierzchni oraz algorytmy interpolacyjne umożliwiające odtworzenie jej kształtu w określonym obszarze, [J.Gaździcki, 1990],
· numeryczny model rzeźby terenu jest matematyczną reprezentacją kształtu powierzchni Ziemi zapisaną cyfrowo w sposób algorytmicznie przyporządkowany, [M.Baranowski, 1998],
· numeryczny model terenu jest dyskretną (punktową) reprezentacją wysokości topograficznej terenu, wraz z algorytmem interpolacyjnym umożliwiającym odtworzenie jej kształtu w określonym obszarze [Z. Kurczyński, 1998].
Dokładność, wiarygodność NMT związana jest bezpośrednio z informacjami zawartymi w zbiorze wejściowym, który powinien najwierniej przedstawiać określony obszar. Cechą najważniejszą nie zawsze jest gęstość "oczka" regularnej siatki kwadratów, w jakiej zbierane są rzędne wysokościowe terenu. Dużo bardziej istotnymi są informacje zawarte w tzw. liniach szkieletowych rzeźby terenu i punktach charakterystycznych takie jak: grzbiety, cieki, wierzchołki, linie nieciągłości (skarpy, wiadukty, mosty, itp.). Istnieją trzy podstawowe źródła dostarczające dane do modelowania przestrzeni terenu:
1. Bezpośrednie pomiary terenowe,
2. Numeryzacja map topograficznych,
3. Metody fotogrametryczne.
Tworzenie bazy NMT musi być poprzedzone wyborem metody próbkowania. Metodę tę należy podporządkować celowi, jakiemu służy opracowanie, dostosować do skali mapy i skali opracowania oraz przewidywanych zastosowań. Trzeba też uwzględnić typ oprogramowania, za pomocą którego będzie generowany NMT.
Najczęściej stosowane modele są następujące:
· w postaci siatki kwadratów (grid based model)
· w postaci nieregularnej siatki trójkątów (TIN)
· liniowe modele regularne ( przekroje pionowe) i nieregularne ( warstwice)
„GRID BASED MODEL”
Model punktowy tego rodzaju stanowi siatkę kwadratów. Punktom węzłowym siatki przyporządkowane są wysokości punktów powierzchni terenowej. Wysokości te tworzą macierz o elementach Zij, gdzie wskaźniki i,j określają położenie punktu węzłowego w siatce.
Ważną zaletą opisywanego modelu jest jego prostota. Pociąga ona za sobą także negatywne konsekwencje, gdyż rozmieszczenie punktów modelu nie jest związane z istniejącymi formami terenowymi. Jeśli chcielibyśmy uzyskać odpowiednią dokładność, należałoby siatkę zagęścić. Aby uniknąć nadmiernej liczby danych w miejscach, gdzie powierzchnia jest mało urozmaicona, najkorzystniej jest stworzyć strukturę hierarchiczną siatki, poprzez zagęszczenie jej w odpowiednich miejscach. Taki typ modelu dostosowany jest do instrumentów fotogrametrycznych o sterowaniu komputerowym. Jego szerokie zastosowanie wynika z możliwości przeprowadzenia analiz przestrzeni 3D, a także z wykorzystania do ortorektyfikacji. Proces zagęszczania można powtarzać do uzyskania żądanej wierności odtworzenia powierzchni terenowej.
NIEREGULARNA SIATKA TRÓJKĄTÓW (TIN- Triangulated Irregular Network)
Modele tego rodzaju tworzą charakterystyczne, nieregularnie rozmieszczone punkty powierzchni terenowej. Informacje pozyskane na ich podstawie pozwalają określić formy powierzchni terenowej. Podczas procesu modelowania tworzona jest na płaszczyźnie poziomej siatka trójkątów. Po zrzutowaniu punktów modelu na płaszczyznę łączymy ze sobą punkty, tworząc sieć trójkątów.
Muszą być spełnione podstawowe warunki:
· tworzone trójkąty powinny być możliwie równoboczne i możliwie małe;
· każdy punkt modelu powinien być uwzględniony.
MODELE WARSTWICOWE
Numeryczne modele warstwicowe stanowią reprezentacje powierzchni terenowej, w których podstawowym elementem jest ciąg par współrzędnych X, Y wybranych punktów warstwicy o wysokości Z. Obliczenie warstwic składa się z kilku etapów:
· obliczenie punktów przecięcia warstwic o danych wysokościach z liniami właściwymi danego modelu ( na przykład tworzącymi siatkę kwadratów);
· utworzenie uporządkowanego zbioru punktów określających przebieg poszczególnych warstwic;
· interpolacja punktów pośrednich warstwic.
WYKONANIE ĆWICZENIA:
Cel ćwiczenia : opracowanie numerycznego modelu terenu na podstawie zdjęć 319_320 w
systemie VSD
Dane dotyczące ćwiczenia:
Ø wykonane kamerą LMK o stałej 305,210
Ø zdjęcia w skali 1:5000
Ø blok Olsztyn, model 3, zdjęcia 319_320
Ø skanowane obrazy RGB zapisane są w formacie tif
Ø konwersja na obraz czarno-biały 8-bitowy zapisana w formacie tif
Realizacja ćwiczenia:
1. wczytanie regularnej siatki kwadratów o boku – 25 m, poprzez użycie klawiszy
Ctrl + E i wybranie pliku – siatka_3.abs
2. wykonanie manualnego pomiaru DTM:
- zgrubne ustawienie znaczka pomiarowego w pobliżu krzyża siatki kwadratów
- wygaszenie siatki kwadratów – alt + E
- ustawienie znaczka pomiarowego na powierzchni terenu za pomocą klawisz F1 i F2
- włączenie siatki kwadratów – alt + E
- podpięcie wysokości do danego krzyża siatki kwadratów – Ctrl + D
- dokładne ustawienie znaczka pomiarowego w punkcie o współrzędnych tworzących regularną siatkę kwadratów o boku oczka 25 m
- zapis punktu za pomocą klawisz J
z opracowania fragmentu danych zdjęć otrzymano:
Nazwa zadania : 319_320 22-04-2005, 14:05
Nazwa obrazu : D:\OLSZTYN\319.TIF (10240*10240)
D:\OLSZTYN\320.TIF (10240*10240)
Znaczki tlowe, zdjecie lewe
1 -109.9960 110.0320 224.00 -224.00
2 110.0010 110.0310 10015.00 -225.00
3 109.9990 -109.9600 10014.00 -10014.00
4 -109.9930 -109.9630 223.00 -10015.00
5 -0.0010 110.0220 5119.00 -224.00
6 109.9950 0.0360 10015.00 -5119.00
7 0.0000 -109.9680 5119.00 -10015.00
8 -109.9990 0.0360 223.00 -5118.00
Znaczki tlowe, zdjecie prawe
1 -109.9960 110.0320 223.00 -225.00
2 110.0010 110.0310 10015.00 -224.00
3 109.9990 -109.9600 10015.00 -10014.00
4 -109.9930 -109.9630 224.00 -10015.00
5 -0.0010 110.0220 5119.00 -223.00
6 109.9950 0.0360 10015.00 -5118.00
7 0.0000 -109.9680 5120.00 -10015.00
8 -109.9990 0.0360 224.00 -5118.00
Punkty orientacji wzajemnej w ukladzie obrazu
1 5534.00 -5557.00 1320.00 -5603.00
2 8894.00 -5217.00 4599.00 -5235.00
3 5828.00 -1335.00 1533.00 -1382.00
4 9132.00 -1146.00 4840.00 -1175.00
5 5133.00 -8848.00 920.00 -8904.00
6 10020.00 -9226.00 5808.00 -9232.00
Wspolrzedne tlowe punktow orientacji wzajemnej
1 9.326 -9.803 -85.366 -10.837
2 84.819 -2.160 -11.691 -2.572
3 15.925 85.068 -80.571 84.008
4 90.160 89.324 -6.270 88.654
5 0.321 -83.753 -94.360 -85.009
6 110.123 -92.251 15.467 -92.385
Wspolrzedne terenowe punktow orientacji wzajemnej
1 -21965.579 77948.624 110.051
2 -21587.723 77985.638 139.038
3 -21929.900 78427.903 129.653
4 -21554.267 78447.918 125.600
5 -22013.877 77572.933 117.720
6 -21456.740 77527.343 119.366
Punkty dostosowania w ukladzie odniesienia
10507 -22046.900 78507.539 130.660
10510 -22007.289 77469.492 106.950
10513 -21594.480 78477.820 119.360
10517 -21565.801 77507.031 122.320
Punkty dostosowania w ukladzie obrazu
10507 4792.00 -636.50 488.50 -690.50
10510 5196.33 -9723.67 1018.33 -9781.67
10513 8762.50 -903.00 4487.00 -935.00
10517 9070.00 -9415.00 4853.00 -9430.00
Wspolrzedne w ukladzie obrazu
31901 4915.00 -2184.00 610.00 -2234.00
31902 6509.00 -1858.00 2216.00 -1900.00
31903 7564.00 -1648.00 3276.00 -1685.00
31904 8760.00 -1682.00 4478.00 -1711.00
31905 8829.00 -3549.00 4578.00 -3572.00
31906 5305.00 -3179.00 1033.00 -3227.00
31907 6287.00 -3112.00 2035.00 -3153.00
31908 7985.00 -3219.00 3741.00 -3249.00
31909 4613.00 -4034.00 371.00 -4087.00
31910 6697.00 -3950.00 2466.00 -3988.00
31911 6130.00 -5851.00 1882.00 -5893.00
31912 6911.00 -5763.00 2678.00 -5798.00
31913 7980.00 -5242.00 3737.00 -5268.00
31914 8960.00 -5323.00 4702.00 -5342.00
31915 9648.00 -6110.00 5383.00 -6121.00
31916 6363.00 -7275.00 2131.00 -7315.00
31917 7052.00 -7309.00 2766.00 -7343.00
31918 7860.00 -7418.00 3619.00 -7445.00
31919 8862.00 -6861.00 4600.00 -6879.00
31920 7062.00 -7541.00 2827.00 -7575.00
31921 4607.50 -9666.50 434.00 -9731.00
31922 4825.50 -9666.00 653.00 -9728.50
31923 5042.00 -9665.00 870.50 -9725.00
31924 5258.00 -9664.00 1087.50 -9721.50
31925 5475.00 -9663.00 1304.50 -9718.00
31926 5693.50 -9670.00 1516.50 -9723.00
31927 5910.50 -9667.50 1735.50 -9718.50
31928 6129.50 -9678.50 1943.50 -9727.00
31929 6349.50 -9682.50 2160.00 -9728.50
31930 6567.00 -9681.00 2379.00 -9724.50
31931 6779.50 -9681.50 2590.50 -9722.50
31932 6996.50 -9678.50 2809.00 -9717.50
31933 7223.00 -9681.00 3032.50 -9717.50
31934 7440.00 -9678.50 3251.00 -9713.00
31935 7659.50 -9678.50 3470.00 -9710.00
31936 7878.00 -9677.50 3688.00 -9707.00
31937 8097.00 -9677.00 3906.50 -9704.00
31938 8315.00 -9676.00 4124.50 -9701.00
31939 8532.00 -9673.00 4343.00 -9695.50
31940 8753.00 -9675.50 4560.50 -9695.50
31941 8971.00 -9673.00 4780.00 -9690.50
31942 9191.00 -9673.50 4998.00 -9688.50
31943 9409.00 -9673.00 5216.00 -9686.00
31944 9407.50 -9454.00 5213.00 -9467.00
31945 9187.50 -9453.00 4995.00 -9468.00
31946 8969.00 -9454.50 4776.50 -9472.00
31947 8751.00 -9455.50 4558.50 -9475.00
31948 8532.00 -9456.00 4340.50 -9478.00
31949 8315.00 -9458.50 4121.00 -9483.00
31950 8098.00 -9463.00 3902.00 -9489.50
31951 7878.00 -9462.50 3684.00 -9491.50
31952 7660.50 -9465.00 3465.50 -9496.50
31953 7441.00 -9464.00 3247.00 -9497.50
31954 7223.50 -9464.50 3029.50 -9500.50
31955 7003.00 -9464.00 2811.50 -9502.00
31956 6785.50 -9467.00 2591.50 -9507.50
31957 6567.00 -9468.00 2372.50 -9511.00
31958 6349.50 -9469.00 2154.00 -9514.50
31959 6131.00 -9471.00 1934.50 -9518.50
31960 5912.50 -9470.00 1718.00 -9520.00
31961 5694.00 -9470.50 1499.00 -9522.50
31962 5474.50 -9448.50 1300.50 -9503.00
31963 5257.50 -9450.00 1082.00 -9507.00
31964 5040.50 -9450.50 865.00 -9510.00
31965 4823.50 -9450.50 648.50 -9512.00
31966 4607.00 -9450.50 431.50 -9514.50
31967 4605.50 -9236.00 427.00 -9299.00
31968 4822.00 -9235.00 644.00 -9296.00
31969 5039.00 -9232.50 863.50 -9291.00
31970 5256.00 -9230.00 1082.50 -9286.00
31971 5472.50 -9229.50 1299.00 -9283.50
31972 5692.00 -9246.50 1501.00 -9298.00
31973 5911.00 -9252.00 1714.50 -9301.50
31974 6130.50 -9258.50 1927.00 -9305.50
31975 6350.50 -9262.50 2142.00 -9307.50
31976 6570.50 -9263.50 2361.00 -9306.00
31977 6790.00 -9263.50 2579.50 -9303.50
31978 7007.50 -9260.00 2799.50 -9298.00
31979 7226.50 -9258.00 3020.00 -9293.50
31980 7448.00 -9262.00 3238.00 -9295.00
31981 7663.00 -9251.00 3460.00 -9281.50
31982 7882.50 -9252.50 3678.50 -9281.00
31983 8101.00 -9252.00 3896.50 -9278.00
31984 8322.50 -9253.50 4115.50 -9277.00
31985 8544.00 -9254.50 4334.00 -9276.00
31986 8762.50 -9253.00 4553.00 -9272.00
31987 8975.00 -9244.50 4772.50 -9261.00
31988 9191.00 -9240.00 4991.00 -9255.00
31989 9407.00 -9235.50 5210.00 -9248.00
31990 9626.00 -9235.00 5428.50 -9245.00
31991 9847.50 -9236.50 5647.00 -9244.00
31992 9810.00 -8988.50 5638.50 -8996.50
31993 9588.00 -8984.50 5422.00 -8995.00
31994 9415.50 -9027.00 5207.00 -9039.00
31995 9195.50 -9027.50 4988.50 -9042.00
31996 8978.50 -9030.50 4769.00 -9047.50
31997 8762.50 -9035.00 4550.50 -9054.00
31998 8550.00 -9044.50 4329.00 -9065.50
31999 8330.00 -9045.00 4110.00 -9068.50
32000 8111.00 -9047.00 3889.50 -9072.50
32001 7887.00 -9043.00 3671.50 -9071.00
32002 7666.50 -9041.50 3453.00 -9071.50
32003 7446.50 -9041.50 3234.50 -9074.00
32004 7225.00 -9038.50 3016.50 -9073.50
32005 7008.00 -9042.50 2797.00 -9080.00
32006 6787.50 -9042.50 2578.00 -9082.00
32007 6570.50 -9047.00 2356.50 -9088.50
32008 6349.50 -9043.00 2141.00 -9087.00
32009 6131.00 -9043.00 1922.00 -9089.50
32010 5910.50 -9038.00 1708.00 -9087.00
32011 5691.00 -9031.00 1496.50 -9081.50
32012 5472.50 -9024.00 1286.00 -9077.00
32013 5255.50 -9032.00 1061.00 -9087.50
32014 5038.00 -9030.50 845.00 -9088.00
32015 4820.00 -9027.00 631.50 -9087.00
32016 4603.00 -9022.50 419.00 -9085.00
32017 4601.50 -8810.00 411.50 -8871.50
32018 4819.00 -8812.50 626.00 -8871.50
32019 5036.50 -8811.00 844.00 -8868.00
32020 5253.50 -8813.50 1058.50 -8868.00
32021 5472.00 -8817.00 1272.50 -8869.50
32022 5690.00 -8819.00 1488.00 -8869.00
Wspolrzedne terenowe
...
abdak